CC BY
9
УДК 677.024.001
О.В. ФЕДОРЧЕНКО
Херсонський нацюнальний техшчний ушверситет
ОСОБЛИВОСТ1 МЕТОДУ ВИЗНАЧЕННЯ ПОРЯДКУ ФАЗИ БУДОВИ ТКАНИН
КОМБ1НОВАНИХ ПЕРЕПЛЕТЕНЬ
В po6omi обтрунтований eu6ip та детально наведений метод визначення порядку фази будови тканин комбтованих переплетень, який враховуе величину i конфiгурацiю основних i утокових перекриттiв в межах рапорту тканини. Метод базуеться на до^дженш зразюв тканин, в яких зафжсоване реальне взаемне розташування ниток, за допомогою комп'ютерно'1 програми для роботи з мiкрозо6раженнями Toup View фiрми Hangzhou ToupTek Photonics Co.
Ключовi слова: мiкророзрiзи, ком6iнованi переплетення, параметри структури тканин, програмне забезпечення,оптичне зображення.
Е.В. ФЕДОРЧЕНКО
Херсонский национальный технический университет
ОСОБЕННОСТИ МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРЯДКА ФАЗЫ СТРОЕНИЯ ТКАНЕЙ КОМБИНИРОВАНЫХ ПЕРЕПЛЕТЕНИЙ
В работе обоснован выбор и детально описанный метод определения порядка фазы строения тканей комбинированных переплетений, который учитывает величине и конфигурацию основных и уточных перекрытий в границах рапорта тканей. Метод основывается на исследование образцов тканей, в которых зафиксирован реальное взаимное расположение нитей, с помощью компьютерной программы для работы с микроизображением Toup View фiрми Hangzhou ToupTek Photonics Co.
Ключевые слова: микроразрез, комбинированные переплетения, параметры структуры тканей, программное обеспечение, визуальное изображение.
О.У. FEDORCHENKO
Kherson National Technical University
METHOD FEATURES OF DETERMINING FABRICS COMBINED INTERLACED OF PHASES
STRUCTURE
The work is justified the choice and described in detail the method of determining the order of the phase structure of the combined weave fabric, which takes into account the size and configuration of the warp and weft overlaps the boundaries of the report tissues. The method is based on the study of tissue samples, which recorded real mutual arrangement of threads, using a computer program to work with microimages Toup View firmi Hangzhou ToupTek Photonics Co.
Keywords: microcut, combined weave, fabric structure parameters, software, visual images.
Постанова проблеми
Використання у ткацькому виробницта велико! шлькосп нер1вном1рних та неоднорвдних за властивостями текстильних матер1ал1в (волокон, ниток, полотен, тканини) 3i змшними на протяз1 часу властивостями сировини ускладнюють дослщження технолопчних процеав i параметрiв !х структури та обумовлюють проведения велико! кшькосп дослвджень сировини, нашвфабрикапв ! готово! продукци, а також зб№шення числа вимiрювань параметрiв, кот^ характеризують технолопчний процес.
Перешкоджають яшсному дослвдженню технолопчних процеав i параметрiв структури головним чином наступш явища:
- релаксацшш процеси, що виникають у текстильних матерiалах, та температурно-волопсш умови у виробницта, яш обумовлюють використання спещальних статичних та шших методiв дослiдження;
- швидшсть протiкання багатьох технологiчних процесiв текстильно! промисловосп та змiни властивостей матерiалiв, що ускладнюе вiзуальне спостереження та реестрацш основних параметрiв процесiв i потребуе використання високошвидк1сно! технiки реестрацп;
- закритi частини обладнання i малi розмiри робочих зон, яш ускладнюють безпосередне спостереження за процесом формування текстильних напiвфабрикатiв.
Тому виникае необхщшсть використання специфiчних засобiв i методiв дослвдження, як1 дозволяють вимiрювати параметри у зафiксованому станi.
Ан&т останшх дослщжень i публшацш
Для дослщження структури продуктiв текстильно! промисловосп, тобто розташування в них волокон, ниток та елеменпв (дшянок) ниток i реестрацп !х перемщення, використовуються рiзнi види шдикаци, маркування, вивчення малих зразк1в за допомогою сканування, мiкроскопування, фотозйомки та iншi [1].
За останнi роки винайдено i удосконалено багато методiв визначення параметрiв будови тканин [2-3]. Вони дуже рiзноманiтнi за типом дослщження, характером пiдготовки матерiалу i приладiв, способом впливу на матерiал, видом обробки даних, алгоритмом розрахунку: вщ вiзуального аналiзу поверхнi тканини до трудоемних методiв, як1 проводяться на складному устаткуванш i вимагають знань теорп множин, графiв, принципiв iмiтацiйного моделювання тощо. Бiльшiсть методiв дослщження структури тканин мають велику шльшсть спрощень, вiдрiзняються громiздкiстю або складнютю в обслуговуваннi обладнання i при цьому вони, як правило, не враховують особливосп будови рiзних видiв переплетень, наприклад комбiнованих. Тому для реалiзацi! створення достовiрно! геометрично! моделi будови тканин комбiнованих переплетень, яш мають складну i рiзноманiтну структуру, необхщно розробити практичну методику, яка б враховувала особливостi рiзних переплетень, тобто величину i конфiгурацiю основних i утокових перекриттiв в межах рапорту тканини.
Формулювання мети дослщження
Дослщження структурних показник1в тканин е важливим процесом для текстильно! промисловосп, оск1льки вiд них залежать зовшшнш вигляд виробу та поверхневi властивосп, наприклад так1 як, рельефнiсть, пористють, повiтропроникнiсть, к1льк1сть циклiв тертя, що витримуе тканина до руйнування, та шш^ При цьому питання про практичш методи визначення будови у неоднорщних за переплетенням тканинах дослщжено недостатньо. Тому метою даною роботи е:
- вибiр не складного у вщтворенш та безпечного методу визначення структурних показнишв тканин комбшованих переплетень;
- корегування методу, що дозволить врахувати особливостi будови комбшованих переплетень;
- покроковий опис практичного застосування методу.
Викладення основного матерiалу дослщження
Одним зi специфiчних методiв дослщження структури тканини е метод мiкророзрiзiв. Даний метод дозволяе фiксувати зразок тканини в рiзних умовах !! виготовлення або експлуатацi!, одержувати препарати поперекових розрiзiв тканини, на основi яких отримують геометричну модель структури тканини, яка вщображае реальну просторову орiентацiю ниток основи i утоку [1].
Мiкророзрiз - це препарат тканини товщиною в 1 дiаметр нитки, який отримують пiсля розрiзу тканини та дослiджують за допомогою оптично! мiкроскопi!.
Для отримання мiкророзрiзiв тканин потрiбно фiксувати нитки основи та утоку у нерухомому сташ, в якому вони розмiщеннi у будь-яких умовах переробки: в умовах формування тканини на верстатi, у тканиш, яка знята з верстата i пройшла процес релаксацi! та в шших умовах.
На рис. 1 показан зразки тканини, яш зафiксованi в умовах заправлення на ткацькому верстатi. Проаналiзувавши рiзнi рецепти фжсуючого засобу, пропонуеться використовувати спещальний швидко застигаючий розчин на основi ацетону, лаку або полiвiнiлацетату. Ц розчини забезпечують необхiдну щiльнiсть матерiалу, що досл1джуеться, зразок тканини при цьому залишаеться еластичним, що дае змогу проводити розрiз без порушення взаемного розташування ниток.
а) б)
Рис.1. Дослщш зразки тканини в умовах заправлення и на верстав
Сам процес тдготовки препарату для досл1дження проходить у такш послiдовностi: - на подготовлений зразок тканини з одного боку пензлем наноситься тонкий шар фжсуючого розчину;
- тсля висихання, що проходить без примусового застигання (пщ^вання на теплш поверхш, використання фену або вентилятора), на зворотнш бiк зразка наноситься другий тонкий шар розчину, який застигаючи утворюе на поверхш зразка щ№ну плiвку завтовшки 0,5-1 мм;
- iз застигло! дмнки тканини виготовляеться зразок розмiром 20х20 мм i розмiщуeться на твердш поверхнi;
- шд прямим кутом використовуючи металеву лiнiйку для рiвного зрiзу та гостре лезо (скальпель або шж для квiлiнгу) проводиться розрiз тканини, ширина якого дорiвнюе дiаметру нитки.
Таким чином отримують препарати тканин для дослвдження. Основш етапи виготовлення препаратiв представленi на рис. 2.
Рис.2. Виготовлення ммфорозрЫв: а) нанесення фiксуючого розчину; б) процес розрiзу
Для отримання детально! шформаци про будову тканин комбшованих переплетень необхiдно робити мiкророзрiзи вздовж основних та утокових ниток, при цьому потрiбно виготовити розрiзи по кожнш нитцi основи та утоку в рапорт тканини.
Пiсля виготовлення мiкророзрiзiв проводиться !х вiзуальне дослвдження за допомогою мiкроскопа та спещально! фотокамери, завдяки чому отримують оптичш зображення структури тканини. Цифрова окулярна фотокамера 8ЮБТЛ И8М08-1300 1,3 Мткс — це професiйний пристрiй для мшроскошв, призначений для передачi на комп'ютер зображення дослщжуваного об'екта високо! роздiльно! здатностi. Фотокамера сумiсна з уама видами оптичних мiкроскопiв: бюлопчними, стереомiкроскопами та iн. Програмне забезпечення, що постачаеться з камерою, забезпечуе просту та зручну обробку зображень, зроблених з мжроскопа.
Отриманi зшмки переносяться у середовище спецiально! програми ToupView, яка перетворюе необробленi даш в готове зображення. Робоче вiкно програми зображено на рис. 3.
I 6Ыл ¡-уигтуссыт* Насти»*» ^-мт цмди*«*«« -дожита ¿л>| нмнмп Пг^п^. мгщй 55« '..т*" а
Рис 3. Робоче вiкно програми ToupView
Для ознайомлення з програмою ToupView (x86) представлена ïï характеристика та опис робочого BiKHa програми, яке мютить так1 основнi елементи:
1. Панель меню - мютить Bci команди упрaвлiння програмою.
2. Закладки активних зображень та вiкон - дозволяють швидко переключатися мiж зробленими зображеннями.
3. Панель шструменпв - мютить кнопки для швидкого доступу до основних функцш.
4. Робоче вiкно - мiстить всi вiдкритi зображення i використовуеться для ïx обробки.
5. Панель упрaвлiння - використовуеться для оперативного управлшня та швидкого налаштування.
6. Кнопка параметри - дозволяе вщкрити вiкно пaнелi управлення.
Пiсля налаштування чiткостi, кольору та розмiру зображення можна робити зшмок. Для отримання поточного зображення в режимi реального часу потрiбно обрати камеру, натиснувши на ïï назву у лiвiй чaстинi екрану 7. Для захвата кадру потрiбно натиснути кнопку <Кадр> 8. Зображення з камери буде вiдкрито в новш зaклaдцi робочого вiкнa 4 - це зшмок зображення з камери.
Поточний кадр або групу кадр!в можна зберегти на диск за допомогою команд меню <Файл>, обравши <Сохранить>, <Сохранить как> або <Сохранить пакетом>. Програма пiдтримуе збереження зображення в наступних форматах: Window Bitmap (*.bmp, *.dib, *.rle), JPEG (*.jpg, *.jpeg, *.jpe, *.jif, *.jfif), Portable Network Graphics (*.png), Compuserve GIF (*.gif), PCX (*.pcx), Targa (*.tga), JBIG (*.jbg), ToupView File Type (*.tft), що повнiстю забезпечуе ус потреби для подальшого використання отриманих зображень.
Програма ToupView надае широк! можливосп для проведення рiзниx вимiрювaнь отриманого зображення. Меню <Измерения> на пaнелi iнструментiв використовуеться для вимiрювaння зображень, яке мютить команди для вимiрювaння р!зних об'ектiв за допомогою геометричних фпур, що накладаються на зображення. Для виконання вимiрювaнь програма ToupView використовуе технологш Layer (Шар). Це дозволяе збертати вихщне зображення в незмшному вигляд!
Завдяки р!зномашттю шструменпв е можливють вим!рювати вс необхщш величини (кут, довжину, ширину, радус), накладати текст на зображення, а також зображення геометричних фкур. Для вщображення розм!ру об'екпв в обраних одиницях вим!ру (мм, нм i т.д.) потр!бно вказати поточну роздшьну здатнють зображення, котра задаеться в меню <Изображение>^<Разрешение> Для бiльшоï точносп рекомендуеться скористатися кал!брувальною лшшкою, активувавши ïï в робочому вгкт. Вим!рявши еталонну вщстань по лшшш, вказати ïï в программ наприклад 100000 тксел!в на метр.
Пюля встановлення уах необхщних параметр!в та кал!брування зображення для отримання реальних числових значень у масштаб! i фотографуванш можна переходити до наступного етапу вим!рювання структурних показник1в тканини у мшметрах.
На основ! отриманих мшророзр!з!в зразк1в тканин за допомогою програми ToupView е можливють зам!ряти так! структурш показники (рис. 4): д!аметр ниток основи i утоку do(dy ); довжину
основного (утокового) перекриття fo ( fy ); висоти хвиль вигину ниток основи ( ho ) i утоку ( hy ), що представлен! на рис. 4 у вигляд! катепв EF и ef у трикутниках ADEF и Adef; геометричну щ!льнють тканини по основ! ( lo ) - катет ED ; розм!ри пор. Щ параметри повнютю вщображають реальну картину взаемного розташування ниток основи та утоку i використовуються для дослщження порядку фази будови (ПФБ) тканини.
Рис. 4. Po3pi3 тканини вздовж утоково'1 нитки
Специфiчнiсть дано! методики мютиться у наступному. Iснуючi методи дослщження ПФБ базуються на визначеш висот хвиль вигину ниток у мiсцях !х пересiчок [4]. Проте при розглядi мiкророзрiзiв тканин комбiнованих переплетень необхщно робити замiри у серединi основних i утокових перекриттiв, як1 можуть мати рiзну довжину в межах рапорту (рис. 5). При зашрах висот хвиль вигину ниток у мюцях переачок значення h(1) буде бшьшим нiж значення h(2) всередиш перекриття. Величина !х рiзницi залежить вiд довжини перекриттiв. Це пояснюеться особливiстю взаемного розташування систем ниток в комбшованих переплетеннях [5], в рапорт яких сполучаються основнi i утоковi перекриття рiзно! форми i розмiру, а чергування 1х1 зустрiчаеться лише як доповнюючий елемент рапорту.
Рис. 5. Геометрична модель комбшованого переплетення
На приклащ визначення ПФБ тканини розглянемо порядок розрахунку. Для кожного розрiзу розраховуеться коефiцiент, що визначае висоту вигину ниток основи та утоку за формулами (1) та (2), та порядок фазово! будови по основi та утоку за формулами (3) та (4). Порядок фазово! будови тканини визначаеться як середне значення мiж ПФБ по основi та утоку за формулою (5).
_ ко Кь — ~Т"
(1)
_ Ьу
у ^ у
(2)
ПФБо — 4КЬ о +1
(3)
ПФБу =9 4Кк у
(4)
ПФБ =
ПФБо + ПФБу (4Кк +1)+(9 4Кк )
2
2
(5)
З формул видно, що необхщно визначити дiаметр ниток на оптичному зображет тканини, що представлена на рис. 6. Для б№ш точного визначення границь ниток в поперечному перетиш потрiбно з панелi шструменпв обрати <Измерение>^<Круг>^<Две точки> (позицiя 1 на рис. 6). За допомогою дано! команди на зображенш обираемо двi точки, що вiдповiдають межам ниток. Числове значення при цьому дорiвнюе радiусу даного кола (позишя 2 на рис. 6). Для зменшення похибки потрiбно провести необхвдну к1льк1сть вимiрювань i розрахувати значення дiаметру, як середне арифметичне значення.
Рис. 6. Замiр дiаметрiв ниток
о
О
Для знаходження висот хвиль вигину ниток користуються командою <Измерение>^-<Прямоугольник> (позицiя 1 на рис. 7). Цей вибiр дозволяе отримати значення висоти хвилi вигину ниток, як перпендикуляр мiж центрами ниток одше! системи, як1 роздiленi ниткою шшо!. Наприклад, висота хвилi вигину мiж сусiднiми нитками, як1 мають дiаметри 0,161 мм та 0,157мм, дорiвнюе 0,303 мм (бiчна сторона прямокутника).
Ф л иг радлн^иргелтг ' ^ : M :■ ■ ■( li,;Tpo fr,;i J л ч JT ■' > О tpj î от >j Ln en H:"ra«nn.i ПЛйтн п ц 11J Qkmc > г ri
A ^ 4 - ULiminHErp irrrfnl - - - □ ^ fn .. ■ / # ii I - : " 'j ^
'juoi -agi itti - r t't -t-
1МЫ1? s
, О l'vmi и РЫргш-ниг
а
li* Ьелею
L H«njwiiï» цеета
Оттекк: 0
ш
j РЭНВСТЬ! с
L«
Vu
¡0................]ltj..............[jO;..............|л............................[y^
Рис. 7. 3aMip висот хвиль вигину
За значениями дiаметру ниток, висот хвиль вигину та вщстанню мiж центрами ниток, яш одержат на цифровому зображеннi та визначаються як середне арифметичне для Bcix ниток рапорту, розраховуеться порядок фази будови тканини комбшованого переплетення.
Висновки
1. Запропонований практичний метод визначення структурних параметрiв тканин комбiнованих переплетень для розрахунку порядку фазово1 будови. Даний метод вiдрiзияеться простотою виконання i детальною вiзуалiзацiею. При цьому метод забезпечуе достатню точнiсть визначення структурних параметрiв тканини завдяки фжсуванню реального розташування ниток у зразках та використанню спецiальноï окулярно1 камери SIGETA USMOS-1300 для мiкроскопу i програмного забезпечення ToupView.
2. Описана покрокова методика обробки зразк1в тканин за допомогою програми ToupView та вказаш особливосп, як1 потрiбно враховувати при дослвдженш порядку фази будови тканин комбшованих переплетень з рiзним чергуванням основних та утокових перекритпв у межах рапорту.
Список використано!' лiтератури
1. Свдокименко О.М. Аналiз методiв експериментальних досл1джень структурних параметрiв тканин [Текст] / О. М. Свдокименко, О. В. Дробот, О. В. Закора // Матерiали Всеукрашсь^ науково-практичноï iнтернет-конференцiï молодих вчених та студенпв «Ресурсозбериаюч1 технологiï легкоï, текстильноï i харчовоï промисловосп».- Хмельницький (22-24 жовтня 2014 р.). - С. 16-18.
2. А.с. 52182 , Класифжац1я методiв визначення структури тканин [Текст] / О.В. Закора, О. В. Дробот, О. Ю. Рязанова (Украша). - заявлено 24.11.14, опублжовано 27.01.15.
3. Дробот О. В. Порiвняльний аналiз теоретичних методiв дослвдження структури тканин комбiнованих переплетень [Текст] / О. В. Дробот, I. О. Фшоненко, О. Ю. Рязанова// Матерiали Всеукраïнськоï науково-практично1' конференцiï студеипв i молодих вчених «Молодь - наущ i текстильному виробництву - 2015», Шдвищення конкурентоспроможиостi текстильних матерiалiв i виробiв, 15 травня 2015 р., м. Херсон (Украша), Херсонський нацюнальний технiчний унiверситет, 2015 р. -С. 67-69.
4. Мартынова, А.А. Строение и проектирование тканей [Текст] /А.А. Мартынова, Г.Л. Слостина, Н.А. Власова. - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 1999. - 434 с.
5. Иноземцева Н.А. Разработка метода проектирования тканей по заданному порядку фазы строения [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук (05.19.02)/Иноземцева Наталия Анатолиевна; Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина. - Москва, 2010. - 16 с.
