Введение к работе
Актуальность работа.
Повышение эффективности процессов технологии текстильних мате-алов достигается решением комплекса следукхцих основных задач:
повышением производительности труда.достигаемое комплексной тенсификацией производственных процессов с применением средстз гоматизанди и механизации;
повышением качества продукции за счет внеюения новой техноло-и с использованием автоматизированного управления гехнологкчес-мк процессами и комплексного автоматизированного контроля качесг-
промекуточных продуктов и готовых изделий;
расширением ассортимента изделий и повкшекием его сменяемости, сгигаемое комплексной автоматизацией процессов проектирования технологической подготовки производства изделий;
снижением удельного расхода скрья и энергии в текстильной техно-гии и производствах за счет реализации мероприятий пс ресурсосое-кению;
уменьшением нагрузки 1 окружающую среду вследствие внедрения элегически чистых технологических и технических средств.
Еозшекие интенсивности технологических пропессоз предопределяет зользование созершеяккх методов и средств контроля качества прочий и технологических параметров,а также управления этими пропсами,что требует наличия обширной и достоверной первичной инфор-щи о сосгояіїии контролируемого и управляемого объектов.Качество
про.дукции по окончании предыдущего технологического процесса значительной мере определяет режимы выполнения последующей, тех-югической операции о соответственно качество продукции после нее.
Спецификой контроля параметров текстильных материалов, по кото-« можно судить о качестве про.дукции , является эффект флуктуации, условленный неоднородностью по плотности и структуре материала , ^положению волокон и нитей .разнооттеночностью и влажностью,
- и -
вибрацией при движении и т.п. Независимо от контролируемого пара метра при ограниченной зоне контроля по площади,длине или сечению текстильного волокнистого материала,чго обусловлено конструктивні) особенностями средств измерения, эффект флуктуации может внести оп деленную ошибку в результаты измерений.
Другой особенностью контролируемых текстильных материалов является разнообразие их формообразований и структур : неориентирова ные волокна в массе,ориентированные волокна в прочесе,ленте или ровница, ткани без ворса или ворсованные,ковровые изделия и др.
Так как информация о качестве продуктов является определяющей в решении задачи повышения эффективности процессов технологии , тс представляется актуальны:.: рассмотрение специфики схемотэхническог метрологического и конструктіївного исполнения средств неразрушающе контроля качества, обеспечивающих соответствующие требования к ко ролю и измерению, в частности инфракрасных оптозлектронных цреоб зователеї:.
цель к аадзчи работы. Цель работи.состоит в анализе показателе качества продукции, характеризующих физико-механические к структур ные свойства соответствующих формообразований волокнистого материа на основных технологических переходах текстильной технологии,на ос вании чего представляется возможным обобщить качественные показате продукции по информационным признакам,оценить влияющие на погрекшо контроля побочные факторы,а также обосновать целесообразность прим ния соответствующих методов и средств первичного преобразования к ролируемых параметров качества продукции,используемых в системах а матического контроля качества.
Данная общая цель конкретизируется следующими позициями..
I. Проанализировать специфику текстильной технологии с точки зр ния формообразований волокнистого продукта,изменения его физико-ме нических свойств и структуры,особенностей и характеристик технолог * ческого оборудования, а также основных показателей качества щю.г
l основных технологических переходах.
2. .Установить взаимосвязь ыевду основными факторами,обуславли-
дэщими повышение эффективности процессов технологии текстильных
ітериалов, а именно- качеством продукции,производительностью и
ономическими показателями.
3. Произвести экспериментально-теоретическое исследование
хрективносги контроля показателей качества продуктов при исполь-
івании средств оптоэлектроники.
4. осуществить экспериментально-теоретическое исследование
;аимодействия узкого пучка инфракрасного излучения с волокнистым
сериалом,на основании чего определить возможности наиоолее эффек
тного формирования информационного сигнала в зависимости от фор-
образования волокнистого материала и особенностей конгролируемо-
' параметра.
Ь. Провести экспериментально-теоретические исследования по явлению возможности уменьшения влияния технологических факторов
погрешности измерения параметров качества, использованию мето-в коррекции погрешностей оптоэлектровного преобразователя, а кхе стабилизации энергетических режимов работы средств оптоэдект-ники.
6. .разработать и провести исследования технических средств , ализухяцих экспериментально-теоретические исследования.
Для достижения поставленной цели работы на основе сформулиро-аных выше позиций решить следующие задачи:
- проанализировать основные виды пороков и дефектов волокнисто-
продукта как фактора качества на соответствующих технологических
реходах текстильной технологии;
исследовать физико-механические свойства пороков.дефектов и ягктур волокнистого продукта с целью установления возможности шенения оптоэлектронных преобразователей для их обнаружения;
исследовать вероятностные показатели эффективности применения
-ь-при флуктуации параметров объекта контроля качества с точки з
ния их вклада в суммарную погрешность измерения контролируемо параметра;
-теоретически обосновать эффективность применения оптоэлек' ных преобразователей по критерии "сигнал/шум" с учетом специфі использования полупроводниковых элементов с целью эффективной выделения информационного сигнала и обоснования эксперименталз данных;
- исследовать особенности прохождения узкого пучка инфракрс
го излучения через однородный волокнистый материал с цельв ощ
ления эффективности расположения источника и приемника излучев
-при контроле распределенных технологических параметров,наприме
влажности,линейной плотности волокнистого материала и др.;
-исследовать особенности взаимодействия узкого- пучка излуче с структурой текстильного материала при обнаружении его дефект с целью организации эффективной системы выделения информационя сигналов;
теоретически ооосновать возможность уменьшения злияния к нологических параметров объекта контроля на погрешности измере; контролируемого параметра, а такхе разраоотать для этой цели а; рити обработки информации;
исследовать конструктивные к структурные методы коррекции аддитивных и мультипликативных погрешностей преобразователя с цельв уценьпения влияния температурной и временной нестабильно полупроводниковых элементов оптопары на суммарную погрешность и ряемого параметра;
-разраоотать и теоретически обосновать способы и средства ст лизации энергетических режимов оптоэлектронных преобразователей целью обеспечения расчетной функции преобразования конгролируемс параметра качества материала.
В целом, на базе экспериментально-теоретических исследований
-1~
шечить создание действующих макетов оптоэлектронных преобразо-
;лей с последующими их испытаниями в лабораторных и производст-
шх условиях в автоматических системах регулирования и кнформа-
шых системах качества продукции.
і защиту выносятся:
-концепция повышения эффективности процессов текстильной техяо-
ш за счет контроля параметров качества продукции на базе опго-
:тронной техники;
-алгоритмы моделирования волокнистых текстильных продуктов и
;лий как объектов контроля их качества;
теоретическое обоснование эффективности применения средств
электроники для контроля качества продукции; принципиальные решения автоматизированного контроля парамет-качества и снижения погрешностей измерения контролируемых па-тров качества продукции; результати моделирования и экспериментов. бщие методы исследования. Работа содержит теоретические и ериментальше исследования.В теоретических исследованиях исполь-ны методы:
теории случайных процессов с вычислением характерных показате-исследования случайных процессов для потока импульсоЕ инфорка-ного сигнала - при оценке показателей эффективности инфракрас-оптоэлекгронного преобразователя;
методы обработки импульсных переходных функций с ишользовани-исперсии,автокорреляционных и интегральных преобразований -щенке эффективности инфракрасного оптоэлектронного преобразовано критерию "сигнал/шум" ;
методы математической физики и интегральных преобразований -інализе вгаимодействия узкого пучка излучения с волокнистым ма-иом,имеющим распределенное значение контролируемого параметра; матричные методы,интегральные преобразования и теория рядов с
гармоническим разложением - при анализе взаимодействия узкого j ка излучения с текстильным материалом, имеющим локальные дефек:
-графические методы и графо-аналитические методы при обосно: нии методов уменьшения влияния технологических факторов на пог; ности измерения контролируемого параметра и коррекции погрешно инфракрасного оптоэлектронного преобразователя;
- методы математической статистики с использованием микро-Э". при обработке массивов экспериментальных данных и использовани:
АСНИ.
Экспериментальные исследования производились в лабораторных производственных условиях;Целью этих исследований являлась оці "метрологических характеристик и эксплуатационных показателей оі электронных преобразователей.Обработка ин|юрмации осуществляла преимущественно на микро-ЭВМ по разработанным для этих целей ] раммам.
Новизна научных положений и результаты, и учетом специфики формообразования,физико-механических свойств и структуры волок] того материала,а также параметров,характеризующих качество про; теоретически исследованы и уточнены особенности формирования ю мационных сигналов,методы повышения достоверности и уменьшения решностей контролируемых параметров,на базе чего предложены сх< технические решения выполнения первичных оптоэлектронных преоб] вателей и вторичных устройств с применением микро-ЭВМ и ШУ.
и этой целью теоретически обоснованы и уточнены вероятности! показатели эффективности оптоэлектронных преобразователей с уч< флуктуации параметров контролируемого объекта, вибрации технолс ческого оборудования и колебаний механической системы "истош приемник" излучения с оценкой влияния на величину полной погрс-ности измерений этих факторов. Во взаимосвязи с этим теоретичес обоснована эффективность применения оптоэлектронных преобразої лей по критерию "сигнал/шум".учитывая импульсных характер инфоі онного сигнала, промодулированного по амплитуде в функции конті
выого параметра, в результате чего сформулированы рекомендации увелітчению отношения "сигнал/шум" и оптимальной фильтрации сос-вляющих шумового сигнала.
Теоретически обоснованы и уточненн процессы прохождения узкого чка инфракрасного излучения через волокнистый материал с распре-ленными параметрами - влажностью, линейной плотностью и т.д. , зволявдие в соответствии с эффектами рассеяния и отражения лу-zioro потока оценить чувствительность к этим составлявдиы.опреде-гь оптимальное размещение источника и приемника излучения, а также пить конструктивные вопросы при проектировании оптоэлектровных зобразователей,что подтверждается результатами экспериментальных следований.
Теоретически обоснован обобщенный подход к оценке эффективности шенения оптоэлектронных преобразователей для обнаружения дефек-з текстильных материалов с учетом процесса сканирования, шервые іводится анализ информативности сигнала при обнаружении дефектов структурах "основа-уток-ворс" преимущественно для ковровых изде-;,основные результаты которого реализованы в макетном варианте :теыы автоматической лазерной разбраковки ковровых изделий. Теоретически обоснована, сформулирована и впервые реализована соответствующих конструкциях концепция уменьшения погрешностей reрения контролируемого параметра,обусловленных влиянием технологе ск их факторов,преимущественно влияния вида волокна и его.'оора-ки,а также тешературно-времевзой нестаоильности оптоэлектронных ооразователей.Использование структурного и тестового методов, а хе кегода ооразцозых мер для уменьшения влияния аддитивных и ыипликативных составляющих погрешностей преооразователя в связи эмпературно-временнои нестаоильностью полупроводниковых элементов шары позволило создать высокостабилыше по чувствительности об-щ первичных преооразователея с кинамальнои аппаратурной погреш-:ы>, не превышающей 0,1% .
Теоретически обоснована математическая модель инфракрасного оптоэдектронЕОго преобразователя как средство контроля технолог ческих параметров качества продукции в информационных системах . оценены динамические свойства автоматической системы стабилизац чувствительности преобразователя путем регулирования тока источ излучения, что позволило установить динамический диапазон работ] настройки и устойчивости средства контроля.
Практическая значимость и реализация результатов работы.
Результаты проведенных исследований показали,что теоретичесі разработки целесообразно использовать при решении задач инфоркш ной и энергетической эффективности инфракрасных оптоэлектровны: преобразователей ряда технологических параметров волокнистых ыа: риалов,характеризующих их качество.
Практическая реализация зыдирико-авалитической модели взаимс действия узкого пучка инфракрасного излучения с текстильным мате лом осуществлена в макетном ооразце двухпараметрового измерителя влажности волокна в кипах для коррекции результатов измерений пс плотеости Еолокна иа люберецком ковровом комокнате с ожидаемым экономическим эффектом |0О млн.руолей в год,а также в опытно-про водственном образце ИС датчика запаса ленты и плотности ленты со ветственно на выходе чесального устройства первой стадии и чёса ного устройства второй стадии АОСП ЖИК "їекстиль" ЦШКБй с це оптимального размещения источника и приемника излучения с ожидае экономическим эффектом 120 млн.рублей в год.
Основные теоретические положения вероятностных показателей фективности и критерия отношения "сигнал/шуы" для" оптоэлектронн( преобразователя использованы в макетном образце измерителя расхо; волокна в трубопроводах его транспортировки на Купавинской тот суконной фабрике с ожидаемым экономическим эффектом 50 млн. рубле в год.
Математическая модель взаимодействия узкого пучка излучения с
текстильнну. материалом структуры "основа-уток-ворс" была положена в основу разработки системы автоматической лазерной разбраковки ковровых изделий на Люберецком ковровом комбинате, макетный образец которой после технологических испытаний был передан в ШЙЙЛ-ККЫАШ для изготовления опытного промышленного образца системы с ожидаемым экономическим эффектом 150 млн.рублей в год.
Экономический эффект указан в ценах с учетом индексации на аачало 1994- года.
Предложенные структурные методы коррекции погрешностей и умень-вения влияния технологических факторов реализованы в макетных образцах инфракрасных преобразователей линейной плотности ленты , іерекоса уточных нитей и обнаружения прохождения швоз ткани на Краснохолмском камвольном комбинате.
Материалы выполненных работ использованы при написании книг: Автоматизация технологических процессов в текстильной промыш-іенности / Л.П.Петелин, А.Ь.Козлов и др.-М.: Легкая индустрия , 9Э0.-о20 с,учебное пособие для ВУЬов.
Автоматизация производственных процессов текстильной промкшлен-ости :учебник для ВУЬов в 'у-ти книгах: кн. і Основы автоматики технические средства автоматизации в текстильной промышленности/ .П.Петєлік-:,^.'".Рокапі,А.Ь.Козлов и др.-М.: Легпромбытиздат ,1992.-20 с.
Автоматизация производственных процессов текстильной промышлен-)сти: Учебник для ВУЗов в 5-ти книгах: кн.2 Автоматизация механи-)-технологических процессов текстильного производства / Д-.П.Петелин МіРомаш, А.Б;Козлов и др.-М. :Легпромбнтиздат,'і993.- 160 с. Автоматизация технологических процессов текстильных производств/ Б.Козлов ,А.Д:ішифанов,Т.Н.Боровикова ,1.К.Васильев.-М;: Легкая дустрия,198ь.-27и с. Результата работы используется в учебном процессе Г.ГТА имени 5.Косыгш;а .
-1^-
Апробаиия результатов работы.
Результати работы обсувдались на следующих семинарах.коляокви; мах и конференциях: Всесоюзном научно-техническом семинаре "Применение средств оптоэлектрокики в контрольно-измерительных системах, г. Фергана, 1978 г.; Всесоюзной научно-технической конференции "Автоматизация химико-технологических процессов текстильного производства", г.Москва,1979 г.; X Всесоюзной научно-технической конференции "Неразрушающие методы контроля технологических параметре изделий",г.Львов,1984 г.; Всесоюзной конференции НТО им.С.А.Вавилова "Информационно-измерительные системы в современных технолог; ях производства",г.Москва,1985 г.; Республиканской научно-технич< кой конференции "Пути совершенствования техники и технологии тек< тильного производства",г.Тбилиси,196Ьг.; Всесоюзной научно-техні ческой конференции молодых ученых "Технический прогресс в развит] ассортимента и качества изделий легкой промышленности",г.Иваново. 1987 г.; Всесоюзном научно-техническом симпозиуме "Основные напрг ления кспользованик' микропроцессоров и робототехнических средст] в легкой промышленности",г.косква,1988 г.; Всесоюзной ваучно-техі ческок конференции "Перспективы развития производства к применєні нитей к пряки кз химических волокон",г.Москва, 1988 г. ;Бсесохэзно? научно-технической конференции "Приоритетные направления развития науки и техники в легкой промышленности",г.Москва,1989 г.;Научно-техкической конференции сотрудников і»іТК,г.Москва,1990 г. всесоюзной- научно-технической конференции "Применение микропроцессоров и вычислительной техники в текстильной промышленности",г.Киев , 1991 г.; Научно-технической конференции преподавателей МГТА, г.Москва,1995 г.
Публикации.
Основное содержание работы опубликовано в 45 печатных изданиях По теме работы имеются 11 авторских свидетельств и патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, еыи глав,заключения,списка литературы.приложений, содержит 75 границ машинописного текста,10 таблиц ,84 рисунка.
