Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние проблемы технического контроля структурных параметров текстильных полотен 12
1Л. Уточнение и выбор объектов для совершенствования методов технического контроля в области производства текстильных полотен 12
1.2. Систематизация методов контроля структурных характеристик текстильных полотен с использованием оптоэлектронных средств 15
1.3. Классификация и анализ методов определения строения и структуры полотен с применением оптических средств 25
1.4. Постановка задач научного исследования 31
2. Исследование взаимодействия светового потока с поверхностью тканых текстильных полотен 32
2.1. Установление уровня локальных изменений параметров строения ткани при наличии пороков внешнего вида 32
2.2. Анализ составляющих светового потока при исследовании структурных характеристик текстильных полотен с применением оптоэлектронных средств 35
2.3. Исследование характеристик источника оптического излучения при его воздействии на поверхность текстильных полотен 39
2.4. Выбор приемников оптического излучения для контроля параметров текстильных полотен 46
2.5. Выявление новых результатов по главе 55
3. Определение взаимосвязи между показателями светопропускаемости тканого полотна и его различными структурными характеристиками 56
3.1. Построение функциональной схемы устройства технического контроля структурных характеристик ткани 56
3.2. Нахождение взаимосвязи между показателями светопропускаемости (светодоглощаемости) ткани и ее структурными характеристиками 58
3.3. Применение лазерной дефектоскопии для решения задачи выявления пороков внешнего вида движущихся тканых полотен 72
3.4. Установление взаимосвязи между параметрами светового потока и поверхностной плотностью нетканого материала 84
3.5. Выделение и систематизация новых данных по главе 89
4. Построение системы контроля структурных параметров текстильных полотен с применением оптических (телевизионных) средств 91
4.1. Уточнение задач и проблемы контроля параметров текстильных материалов с использованием оптических (телевизионных) систем 91
4.2. Выявление принципов функционирования систем контроля с применением телевизионных средств 92
4.3. Теоретическое обоснование обнаружения, классификации и подсчета пороков внешнего вида текстильных полотен телевизионными средствами 97
4.4. Описание принципа действия новых методов и устройств контроля структурных характеристик текстильных полотен 107
4.5. Решение технических задач построения телевизионной системы контроля характеристик строения тканых полотен 115
4.6. Определение пороков внешнего вида ватки прочеса с применением разработанных телевизионных методов и средств 120
4.7. Определение параметров строения нити бессрезным методом с использованием телевизионных средств 129
4.8. Установление новых данных по главе 135
Основные выводы 136
Список использованной литературы
- Классификация и анализ методов определения строения и структуры полотен с применением оптических средств
- Анализ составляющих светового потока при исследовании структурных характеристик текстильных полотен с применением оптоэлектронных средств
- Нахождение взаимосвязи между показателями светопропускаемости (светодоглощаемости) ткани и ее структурными характеристиками
- Выявление принципов функционирования систем контроля с применением телевизионных средств
Введение к работе
Современный период развития экономики промышленно развитых стран характергоуется переходом к следующему этапу - научно-технологическому на основе компьютеризации и информатизации всего общественного производства.
Проблема автоматизации промышленного производства характеризуется новыми требованиями, основные из которых - гибкость (возможность быстрого перепрограммирования системы для внесения изменений в ход технологического процесса), универсальность (возможность применения системы с минимальными изменениями в различных областях промышленности), очувствленность (возможность реагировать на изменение условий, оптимальным образом перестраивая порядок конкретных действий). Еще одно важное требование — решение любой конкретной задачи автоматизации должно быть экономически оправдано.
Технический прогресс невозможен без создания новейших технологий, материалов, машин и механизмов, в свою очередь это усложняет принципы эксплуатации и конструкции, обуславливающие повышенные требования к техническому состоянию последних. Для наблюдения за работоспособностью сложного и дорогостоящего оборудования создаются диагностические комплексы, осуществляющие не только оценку технического состояния объекта, но и определяющие место и вид дефекта. Современные средства позволяют использовать для управления такими системами разнообразные потоки зрительной, тактильной, звуковой и др. информации. Визуальная информация воспринимается и обрабатывается с помощью так называемых систем технического зрения (СТЗ), которые могут действовать в оптическом, ультразвуковом и радиоволновом диапазонах.
В условиях интенсификации производственных процессов большое значение придается повышению качества продукции. Оснащение оборудования средствами анализа визуальной информации позволяет воспринимать и обрабатывать картинную информацию о текущем состоянии технологического процесса, осуществлять локацию рабочего пространства, распознавание образов, измерение и экспресс-анализ статических и динамических характеристик исследуемых объектов.
Необходимо также отметить, что использование оптоэлектронных методов и средств анализа информации в системах автоматического контроля объектов в ряде случаев позволяет осуществлять некоторые операции неразрушающего дистанционного контроля со скоростью и уровнем точности и надежности, превышающим соответствующие характеристики человека-оператора.
Несмотря на то, что подобные разработки ведутся достаточно давно, контроль состояния поверхности текстильных материалов в процессе их выработки производится несовершенными техническими средствами. Опыт последних лет свидетельствует о том, что повышение эффективности технологического оборудования текстильной промышленности в основном достигается за счет повышения уровня и объема автоматизированного оборудования традиционных типов. Поэтому достаточно актуальной является проблема создания надежных, не требующих повышенных мер безопасности, достаточно простых методов и устройств экспресс-контроля технологических и структурных характеристик текстильных материалов, применимых не только в лабораторных условиях, но и непосредственно на технологическом оборудовании.
Цель работы - совершенствование технологического процесса за счет повышения точности и объективности контроля технологических и структурных параметров текстильных материалов.
Для достижения поставленной цели в диссертации решены следующие задачи: - разработана методика и экспериментальное лабораторное устройство контроля структурных характеристик текстильных материалов; исследована взаимосвязь между оптическими характеристиками текстильных материалов (тканей) и их структурными параметрами; предложена методика и устройство по определению взаимосвязи между величиной оптического пропускания и поверхностной плотностью нетканых материалов; разработан интерфейс сопряжения оптических датчиков с персональными ЭВМ и электронная часть устройства сканирования лазерного дефектоскопа; теоретически обоснованы методы обнаружения, оценки и учета нарушений структуры и поверхностного состояния текстильных материалов телевизионными измерительными средствами; разработан ряд устройств контроля оптическими методами нарушений структуры текстильных материалов, в состав каждого из которых входит интерфейс, позволяющий оцифровывать и вводить информационный сигнал с оптических (телевизионных) датчиков в ПЭВМ; разработан и отлажен программный комплекс, позволяющий функционировать разработанным устройствам контроля — вводить, обрабатывать и анализировать информацию, поступающую с оптических датчиков, согласно заданного алгоритма.
Методы исследований. В работе приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований степени связи нарушений и изменений структурных и технологических параметров текстильных материалов (тканых и нетканых) с величиной их оптического пропускания.
При проведении исследования использованы методы отражения светового потока от исследуемого материала и пропускания; светового потока исследуемым материалом (на просвет). При формировании светового потока источника излучения использовалась длина волны,
8 соответствующая ближней ИК-области спектра. В качестве объектов исследования выбраны текстильные материалы со следующими изменяющимися параметрами: величиной поверхностного заполнения, плотностью по утку, коэффициентом наполнения, коэффициентом связности, величиной поверхностной плотности, цветовыми характеристиками, характерными нарушениями структуры (дефектами).
Экспериментальные исследования с применением оптических (телевизионных) датчиков позволили установить степень воздействия нарушений структуры (дефектов) текстильных материалов на качественные и количественные характеристики видеосигнала, что позволяет произвести классификацию нарушений структуры различных текстильных материалов. При этом физико-механические показатели текстильных материалов определялись по методикам, предусмотренным государственными стандартами.
При оценке достоверности экспериментальных данных применялись методы математической статистики. Обработка экспериментальных данных проводилась с использованием основных положений прикладной математики, методов математического моделирования и планирования эксперимента В ходе, проведения экспериментальных исследований широко использовалась электронно-измерительная и вычислительная техника (ПЭВМ), телевизионные средства.
Научная новизна. На основании анализа взаимосвязи структурных параметров текстильных материалов и величины их оптического пропускания построены экспериментальные зависимости и получены математические модели последних. Выявлена группа параметров, влияющих на основные, наиболее часто встречающиеся и подлежащие непрерывному контролю пороки тканей. Проведен статистический анализ, в результате которого определена группа наиболее часто встречающихся
9 нарушений структуры (дефектов) плоских текстильных материалов и исследовано их воздействие на величину светового потока.
Экспериментально обоснована целесообразность использования разработанных устройств контроля непосредственно на технологическом оборудовании, что позволяет обеспечить непрерывный контроль технологического процесса.
На основании исследования энергетических, частотных и пространственно-временных характеристик различных источников излучения в качестве такого источника рекомендовано использовать полупроводниковый инжекционный лазер ЛПИ-102.
Экспериментально установлена взаимосвязь величины оптического пропускания светового потока ЛПИ от поверхностной плотности нетканых материалов различного сырьевого состава и способа производства и получены математические модели данных зависимостей.
Теоретически обоснованы методы распознавания и количественного определения пороков различных текстильных материалов, на основании которых созданы новые технические средства измерений и элементы локальной автоматизации, базирующиеся на применении микропроцессорной техники, оптоэлектронных и телевизионных устройств и ориентированных на работу с ПЭВМ.
Практическая значимость работы заключается в возможности применения разработанных средств контроля для совершенствования технологических процессов производства текстильных материалов за счет повышения уровня контроля, быстродействия, эффективности, объективности оценки и информативности испытаний. Разработанные устройства обеспечивают осуществление неразрушающего контроля поверхностного состояния текстильных материалов непосредственно в процессе их производства, что позволяет оперативно корректировать ход технологического процесса
Разработана и создана экспериментальная установка лазерного дефектоскопа, ориентированная на применение в технологическом оборудовании.
Разработана и создана экспериментальная установка для контроля поверхностной плотности нетканых материалов.
Разработана и создана экспериментальная модель лабораторного комплекса для исследования структурных и технологических параметров таких текстильных материалов, как сырье, прочес, нить, ткань. Разработаны методики и оригинальное программное обеспечение, позволяющие проводить исследования в лабораторных и производственных условиях.
Разработаны приборы и устройства (А.с. 1416569, 1516552, 1342238, 1416911), схемные решения аппаратных средств контроля поверхностного состояния текстильных материалов оптическим (телевизионным) методом.
Разработаны и созданы интерфейсы, обеспечивающие обработку и ввод в ПЭВМ информации, поступающей от первичных датчиков.
Автор защищает: научно-обоснованные технические решения, реализующие методы неразрушаюшего контроля структурных параметров текстильных материалов; метод обнаружения, распознавания и количественной оценки нарушений структуры текстильных материалов телевизионными средствами; экспериментально установленные зависимости между величиной оптического пропускания и структурными характеристиками тканей; экспериментально установленную взаимосвязь между величиной оптического пропускания и поверхностной плотностью нетканых материалов; - концепцию создания информационно-измерительного комплекса на базе ПЭВМ для исследования технологических и структурных параметров различных текстильных материалов.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы доложены, обсуждены и получили положительную оценку на проводившихся научно — технических конференциях различного уровня, среди которых: международная научно-техническая конференция "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности", 1998 г. (Иваново, ИГТА); международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях", 1998 г. (Кострома, КГТУ); всероссийская научно-техническая конференция "Современные технологии и оборудование текстильной промышленности", 1998 г. (Москва, МГТА); всероссийская научно-техническая конференция "Современные технологии и оборудование текстильной промышленности**, 1999 г. (Москва, МГТА); международная научная конференция "Современные информационные технологии в образовательном процессе и научных исследованиях '\ 2000 г. (Шуя, ШГПУ); международная научно-техническая конференция "Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности", 2000 п (Витебск, ВГТУ); юбилейная научно — техническая межвузовская конференция, 2000 г. (С-Петербург, СПбГУТиД); международная научно-техническая конференция "Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях" ("Лен-2002"), 2002 г. (Кострома, КГТУ);
12 межвузовская научно-техническая конференция "Современные проблемы текстильной и легкой промышленности", 2002 г. (Москва, РосЗИТЛП); межвузовская научно — техническая конференция "Молодые ученые — развитию текстильной и легкой промышленности" ("Поиск-2003"), 2003 г. (Иваново, ИГТА); кафедра ткачества ИГТА, 2003 г.
Шбликаиии; По теме диссертации имеется 38 публикаций, в том числе 8 журнальных статей и 3 учебно — методических издания, получено 4 авторских свидетельства.
Классификация и анализ методов определения строения и структуры полотен с применением оптических средств
В течение последних лет в оптике произошло много изменений. Создание голографии, лазеров, когерентной оптики, новых оптических и электрооптических материалов, электрооптических приемников излучения (ПЗС) имело чрезвычайно большое значение и привело к ситуации, которую чаще всего называют современной революцией в оптике. Одной из ее важнейших особенностей является проникновение в оптику идей информатики. ЭВМ и специализированные процессоры квалифицируются наряду с линзами, зеркалами и другими традиционными оптическими элементами как составная часть оптических систем, которая, обеспечивая возможность адаптации, осуществляет количественную обработку информации, содержащуюся в оптическом сигнале [39].
В области автоматической обработки визуальной информации (оптический диапазон), в настоящее время достигнуты большие успехи. Специалистам хорошо известны преимущества использования систем технического зрения (СТЗ) при выполнении широкого ряда производственных операций, контроля качества продукции и др. Потребность в автоматическом визуальном контроле постоянно увеличивается и возрастает необходимость применения соответствующих анализаторов, обладающих требуемым быстродействием и способностью контролировать объекты с изменяющимися сложными структурами, к которым, без сомнения, относятся текстильные материалы. Для удовлетворения этим требованиям соответствующие СТЗ должны обладать способностью обрабатывать полутоновые изображения и выполнять многочисленные функции, необходимые для интерпретации изображений [38].
При анализе алгоритмов обработки информации в СТЗ, необходимо выделить две основные особенности, определяющие выбор тех или иных алгоритмов в условиях современного промышленного производства: высокая степень детерминированности распознаваемых объектов, упрощающая алгоритмы обработки изображений, и необходимость функционирования в реальном масштабе времени в условиях постоянно изменяющейся рабочей обстановки, налагающая существенные ограничения на время обработки информации и, следовательно, на ее объем [40].
В работе [41] сформулированы основные требования к СТЗ: быстродействие, наличие контроля на соответствие эталону, универсальный характер алгоритмов обработки, достаточно высокое качество получаемых изображений, нечувствительность к помехам и изменению уровня освещенности, наличие стандартных средств сопряжения с ПЭВМ, небольшие размеры и невысокая стоимость.
Современные автоматизированные системы, обладающие элементами адаптации и способные работать в условиях незапланированных заранее изменений рабочей обстановки, должны учитывать информацию о состоянии внешней среды и, следовательно, содержать аппаратные средства получения этой информации и программно-аппаратные средства ее обработки.
В зависимости от способа представления информации в СТЗ можно выделить устройства на основе группы фотодиодов, СТЗ с одномерным, двумерным и трехмерным изображением [42].
Устройства на основе группы фотодиодов [43,44] предназначены для решения наиболее простых задач, таких как распознавание наличия объекта, определения числа объектов в поле зрения, определение цвета поверхности [43,44]. Изображение объектов, находящихся на движущейся поверхности, получается посредством освещения их лампой накаливания и проектирования отраженного света на матовое стекло через систему линз. Над стеклом установлены фотодиоды, геометрию которых можно изменять в соответствии с размерами и формой контролируемой поверхности [42 - 44].
Следующим важным классом СТЗ являются системы с одномерным изображением или линейные СТЗ, которые применяются с целью ускорения процесса контроля и удешевления аппаратуры. В качестве датчиков в таких системах обычно применяют линейные ПЗС (приборы с зарядовой связью) и телекамеры. Одно из основных преимуществ линейных СТЗ — простота освещения контролируемого объекта. В линейных СТЗ [42,74] с помощью специальных линз свет от источника образует поперечную полосу на движущейся поверхноста На эту же полосу сфокусирована телекамера Когда материал движется с известной скоростью, можно с определенной периодичностью получать моментальные снимки поверхности, попавшей в освещенную полосу. По нескольким таким снимкам можно судить об изображении в целом и получать необходимые данные для анализа процесса контроля.
Линейные СТЗ могут применяться также для анализа шероховатости поверхности. В системе [45] формирователи видеосигнала расположены по радиусу вращения объекта На фоточувствительную поверхность линейного формирователя проецируется линейный участок контролируемой поверхности. Система подсветки при этом может быть различной в зависимости от формы контролируемой поверхности и ее отражающих свойств. Чувствительность системы выбирается в зависимости от того, каковы минимальные размеры обнаруживаемых дефектов и параметров формирователей на ПЗС в используемом спектральном диапазоне.
Блок вычисления геометрических параметров определяет параметры шероховатости поверхности в соответствии с нормами и при необходимости вырабатывает сигналы коррекции технологического процесса.
Линейные ПЗС могут применяться для анализа двух- или трехмерных изображений, если есть возможность сократить объем входной информации. Однако сведение двух- или трехмерного изображения к одномерному возможно не в любых задачах решаемых современными СТЗ, поскольку оно приводит к усложнению алгоритмов распознавания образов.
Анализ составляющих светового потока при исследовании структурных характеристик текстильных полотен с применением оптоэлектронных средств
Оптические методы и устройства для анализа и контроля полуфабрикатов и готовой продукции, а также для научных исследований получили в последнее время широкое распространение. Основными преимуществами оптических методов являются их быстродействие и то, что они позволяют осуществлять неразрушающий и бесконтактный контроль исследуемых материалов.
При исследовании строения или поверхностного состояния тканого и нетканого текстильного материала, полуфабриката широко используемые оптоэлектронные методы бесконтактного измерения обеспечивают высокую объективность и достоверность результатов.
Оптика - один из наиболее старых разделов физики в последнее время претерпел качественное изменение. Достижением современной науки явилось открытие принципиально новых источников излучения электромагнитных колебаний - оптических квантовых генераторов (ОКГ) -мазеров и лазеров, а также развитие на их базе нелинейной оптики [55].
Качественно новые возможности и многообещающие технические перспективы открылись с развитием волоконной оптики. Быстро внедряются новые полупроводниковые излучатели света - светодиоды, инжекционные лазеры, полупроводниковые фотоприемники [91].
Оптические методы измерения получают все большее распространение благодаря их основным преимуществам: быстродействию, возможности проведения дистанционных, неразрушающих измерений, малой зависимости от параметров среды. В их основе — анализ взаимодействия оптического излучения с текстильным материалом (волокном, продуктом прядения, нитью, полотном) при поглощении, похождении и отражении от него. Прошедший или отраженный световой луч характеризуется изменением его интенсивности, плоскости поляризации, спектрального состава, которые и несут информацию о состоянии объекта контроля [22,69,90J. В общем, виде, схема взаимодействия светового потока с текстильным материалом показана на pncZZ
Ткань представляет собой оптически сложную систему. Пучок света интенсивностью Io, падающий на ее поверхность, распределяется следующим образом: часть светового потока отражается от волокон под различными углами (рассеивается), а часть поглощается материалом волокна.
Поглощенным можно считать и излучение, претерпевающее многократное отражение от отдельных волокон, составляющих нить, и полностью потерявшее световую энергию.
Прошедший сквозь ткань световой поток имеет ряд составляющих. Интенсивность света, прошедшего без поглощения через отверстия между нитями (сквозные поры), равна IQ, Т& есть интенсивности падающего излучения. Нити, образующие ткань, состоят из отдельных волокон, расположенных внутри нити различным образом в зависимости от вида волокна. Внутри нити также есть непоглощающие поры. Прошедший через нити сигнал может иметь составляющие интенсивности IQ и 1 10 (излучение, претерпевшее многократное отражение от отдельных волокон). Наконец, собственно материал волокна частично пропускает излучение, интенсивность которого определяется по закону Бугера-Ламберта:
Таким образом, только часть светового потока, прошедшего через сквозные поры, и часть сигнала, пропущенная непосредственно материалом волокна, описывается известными законами. Основная часть светового потока, по-видимому, значительно зависит от структуры ткани и ее параметров; Следовательно, между структурными характеристиками ткани и ее оптическим поглощением существует определенная взаимосвязь.
На практике часто используется обширная база оптронного канала, построение которого имеет вид, представленный на рис.2.3. Здесь световая энергия 1о источников излучения 1 различающихся по мощности потока излучения, спектральному составу и т.п., это могут быть лампы накаливания, светодиоды, газонаполненные лампы, лазеры, отражаясь (W) или рассеиваясь (W), попадает на фотоприемники 2, расположенные по туже сторону от объекта контроля, что и источники излучения—"отражение".
Нахождение взаимосвязи между показателями светопропускаемости (светодоглощаемости) ткани и ее структурными характеристиками
Качество тканей регламентируют стандарты трех типов: на заправочные данные и качественные показатели, на определение сорта, на прочность окраски.
В стандартах первого типа обычно нормируют следующие заправочные и качественные показатели: ширину ткани, плотность по основе и утку, поверхностную плотность, вид переплетения, линейную плотность нитей основы н утка, толщину ткани, усадку и т.д.
Сорт ткани является комплексной оценкой ее качества, определяемой во-первых, соответствием фактических заправочных данных и качественных показателей нормам, установленным в стандартах, и, во-вторых, наличием внешних пороков.
Основными параметрами структуры ткани являются: линейная плотность нитей, вид переплетения, плотность и показатели заполнения. Линейная плотность пряжи и нитей контролируется косвенно через поверхностную плотность. К основным параметрам структуры ткани относится также поверхностное заполнение Е , характеризующее отношение площади нитей, составляющих образец ткани, к площади всего образца и влияющее на массу изделия, его цикловые, механические и физические характеристики; Es = Е0 + Еу - 0,01 Е0 Еу, (3.1) где Е0 - величина поверхностного заполнения ткани по основе; Еу - величина поверхностного заполнения ткани по утку. Если при расчете получают Е» 100%, результат записывают как Ее-100%, т.к. поверхностное заполнение не может быть более 100% [1].
Поверхностное заполнение является комплексным показателем структуры тканей и учитывает одновременно линейную плотность составляющих ее нитей и плотность самой ткани. Поверхностное заполнение определяет такие важные показатели качества тканей, как стойкость к истиранию, воздухопроницаемость, теплопроводность и т.п.
В качестве контрольных параметров для тканых текстильных материалов были взяты следующие показатели: коэффициент поверхностного заполнения, коэффициент связности, коэффициент наполнения ткани волокнистым материалом, плотность ткани по основе и утку, наличие дефектов внешнего вида [84].
Исследовались промышленные образцы шерстяных тканей саржевого переплетения, производимые на ОАО "Ивановский камвольный комбинат" г.Иваново и хлопчатобумажных тканей, производимых на ОАО "ТеФа" г.Иваново. Структурные характеристики исследуемых образцов ткани приведены в таблице ЗЛ.
Для каждого вида ткани испытывалось 8... 10 образцов с различными структурными характеристиками (плотность ткани по основе и утку, коэффициент поверхностного заполнения, коэффициент связности и коэффициент наполнения ткани волокнистым материалом). Величина поверхностного заполнения для таких образцов определялась из выражения: Es = doP0 + dyPy- doPodyPy10 2%, (3.2) где do и dy - диаметры нитей основы и утка, неизменные в процессе приготовления образцов (мм); Р0 и Ру - плотности ткани по основе и утку, изменяющиеся в кратное число раз (н/см, н/дм).
С увеличением Р0 или Ру при неизменных Р0 „«х или Ру пик увеличивается Кно или Кду, следовательно, увеличивается и коэффициент наполнения ткани волокнистым материалом, что влияет на величину светового потока лазерного излучения, проходящего через исследуемый образец ткани.
Структурные характеристики подготовленных образцов приведены в таблицах 3.2, ХЗ, 3.4.
За характеристику прошедшего через материал светового потока принята нормированная величина оптического пропускания Н — Д А/А , выраженная в относительных единицах, при этом Л А находится как: дА-А — Ао, где Ао - показания прибора в относительных единицах, характеризуюпще интенсивность падающего светового потока; А - показания прибора в относительных единицах, характеризующие интенсивность прошедшего через образец светового потока.
Прибор отградуирован таким образом, что при изменении характеристик плотности подготовленных образцов, показания прибора изменяются соответственно. Результаты проведенных экспериментов для всех образцов тканей приведены в таблицах 3.5,3.6,377.
На рисунках 3.4, 3.5, 3.6. показаны зависимости оптического пропускания исследуемых тканей от изменения их структурных (Es и Сга ) и цветовых характеристик.
Одной из основ строения ткани является ее плотность - количество основных и уточных нитей, приходящихся на 100 мм длины (ширины) ткани или штучного изделия. Плотность ткани определяют по двум направлениям — основе и утку. Определение плотности ткани по утку вызывает особый интерес, так как от нее зависит производительность ткацкого станка, определяется расход уточных нитей необходимых для выработки 1м ткани.
По ГОСТ 3812-72 плотность по основе определяют не менее чем в трех местах образца, а по утку - не менее чем в четырех местах образца, отобранного для лабораторных испытаний. Плотность ткани характеризует частоту расположения нитей в ткани. В соответствии с величиной промежутков между нитями основы и утка ткани по плотности могут быть подразделены на редкие, когда промежутки между нитями больше диаметра (поперечника) нитей; средние (промежутки почти равны диаметру нитей) и плотные (промежутки между нитями меньше диаметра нитей). Различают ткани, уравновешенные по плотности (имеющие одинаковую плотность по основе и утку) и неуравновешенные (плотность по основе и утку неодинакова).
Исследовалось изменение величины оптического пропускания для образцов тканей с различной плотностью по утку. Для экспериментальных исследований был выбран уточный атлас 5/2 производства фабрики им. Крупской. Отобранные образцы ткани с различной плотностью по утку имели одинаковую плотность по основе. За характеристику светового потока прошедшего через ткань принимались показания прибора, выраженные в относительных единицах (А, ед).
Выявление принципов функционирования систем контроля с применением телевизионных средств
Несмотря на то, что изображения, используемые в системах технического зрения, могут иметь различную физическую природу и не всегда доступны для восприятия человеком, их традиционно принято представлять в виде распределения уровней яркости в объемном или плоском пространстве. Следуя этому, изображение описывается функцией яркости S(x, yt z, і), где t — время; х, у, z — пространственные координаты.
Такое описание является одной из разновидностей описания поля независимо от его физической природы. Для сокращения записи иногда пишут: S(r, t), где г - (х, у, z).
Для оптических изображений функция яркости определяет пространственно — временное распределение интенсивности света, которое пропорционально квадрату амплитуды электромагнитного поля световой волны.
При представлении изображений с использованием функции яркости обычно ограничиваются двухмерными статическими изображениями, т.к. практически все известные на сегодняшний день методы работы с объемными и динамическими изображениями основаны на сведении каким-либо способом трех- или четырехмерных задач к двумерным. Вызвано это в первую очередь ограниченностью ресурсов вычислительных средств массового применения, так как обработка изображений связана с цифровыми методами анализа больших массивов поступающей информации.
Использование для обработки изображений вычислительной техники требует перевода непрерывных функций в дискретный массив чисел. Операция дискретизации представляет собой замену непрерывного в пространстве изображения точечным, точно совпадающим с исходным только в некоторых выбранных определенным образом точках.
Процесс дискретизации можно описать как произведение исходной непрерывной функции на так называемую пространственно-дискретизирующую функцию [95,96]. В идеальном случае пространственно-дискретизирующая функция представляет собой пространственную решетку с расположенными в ее узлах дельта — функциями: где Ar,A/- шаг решетки по координатам х и у соответственно. При этом дискретизоваиную функцию можно записать в виде:
Поскольку реальные изображения всегда ограниченны в пространстве, спектр дискретизованной функции всегда искажен за счет многократного наложения исходного спектра Поэтому одной из важнейших задач при дискретизации изображений является выбор такой частоты дискретизации, при которой искажения не превышают допустимый уровень [96].
Оценка возможностей при решении задач восприятия изображений должна осуществляться на основе анализа не только системных характеристик видеоустройств, но и собственных характеристик фотоприемников, поскольку последние в ряде случаев определяют предельно достижимые результаты. К основным системным характеристикам относятся частотно-контрастная характеристика, область расстояний возможной идентификации объекта, разрешающая способность, спектральное распределение освещенности фотоприемника, скорость приема данных. Необходимо учитывать следующие собственные характеристики фотоприемников: пороговую чувствительность, количество информации, рабочую полосу частот и инерционность [42].
Содержание основных задач, решаемых телевизионными измерительными системами, приведено в табл.4. К
Задачи, решаемые телевизионными измерительными системами (ТВИС), существенно зависят от степени детерминированности рабочей среды. С учетом этого важнейшего фактора имеющиеся ТВИС можно разделить на три класса сложности:
