CC BY
1УДК 677.494.675
А.В. Станийчук, А.М. Медведев
УСТАНОВКА И МЕТОД ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКТУРНЫХ ПАРАМЕТРОВ ТРИКОТАЖА
Разработана экспериментальная установка для определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа, применение которой позволяет при снижении трудоемкости испытаний значительно повысить точность определения исследуемых параметров за счет электронного сканирования исследуемого образца в память компьютера и вычисления поверхностного заполнения и пористости по специальной программе. Конструктивные особенности установки позволяют определять реальное (видимое) поверхностное заполнение полотен всевозможных переплетений в автоматическом режиме.
The article comprises an experimental setup for determining the surface filling and porosity of knitwear. By reducing the labour intensiveness of tests and with the help of special program the use of the setup allows to improve significantly the accuracy of the tested parameters with electronic scanning of the sample and computation of the surface filling and porosity. Design features allow you to define automatically the actual installation (visible) surface filling of linens with various weaves.
Важными характеристиками структуры трикотажа являются показатели поверхностного заполнения и пористости. Поверхностное заполнение Еп,% показывает, какую часть от площади, занимаемой петлей, составляет площадь проекции нити в петле. Обратной характеристикой поверхностного заполнения является сквозная пористость. Проф. Г.Н. Кукин и А.Н. Соловьев [1] определили это понятие как «поверхностная пористость», показывающая процентное отношение площади сквозных пор к площади элемента трикотажа, на которой они расположены.
Для определения поверхностного заполнения трикотажных материалов применяют формулу [2]
Еп = 100(^/н - К2)/(АВ), (1)
где d н - диаметр нити, мм; /н - длина нити в петле, мм; А - петельный шаг; В - высота петельного ряда, мм.
Известен расчетный метод определения сквозных пор. Для этого используют формулу [3]
П„ =
f 1 2 ^ 1_ + 0,04PrPe Fl m
ск
V '-n у
Х100, (2)
где тп - поверхностный модуль петли; Рг - количество петельных столбиков на 10 мм ширины изделия; Ре - количество петельных рядов на 10 мм длины изделия; - ширина нити, мм.
Недостатком названных методов является значительная трудоемкость процесса вычисления поверхностного заполнения и сквозной пористости, обусловленная необходимостью определения исходных величин, входящих в формулы (1) и (2). Расчетные методы не учитывают пороков нити (уплотнений и др.), их сплющивание при различных обработках в отделке, а также другие изменения, которые влияют на величину поверхностного заполнения. Поэтому фактическое (видимое)
поверхностное заполнение значительно выше расчетного, а размер сквозных пор меньше. Кроме того, расчетные методы не позволяют определять величину поверхностного заполнения в динамике, т.е. при деформациях трикотажа.
В работе [4] дано описание экспериментального метода определения размеров сквозных пор, при котором пробу ткани или трикотажа проецируют на экран в увеличенном виде и фотографируют. На полученных фотографиях определяют размеры сквозных пор и их площадь. Недостатки этого метода - также его значительная трудоемкость и низкая точность.
Таким образом, существующие методы определения структурных параметров трикотажа очень трудоемки и недостаточно точны.
Вместе с тем поверхностное заполнение и пористость имеют огромное значение при крашении, придании несминаемости и других видах отделки трикотажа. Кроме того, эти параметры являются одними из важнейших для трикотажных изделий и материалов, используемых в медицине, имеют большое значение для изделий санитарно-гигиенического лечебно-профилактического назначения, для оценки воздухопроницаемости и теплопроводности материалов. Поэтому задача создания устройств и методов для определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа по-прежнему остается актуальной.
Установка для определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа
разрабатывалась исходя из условий использования современных средств вычислительной техники. Установка состоит из четырех блоков (рис. 1).
Блок «А» представляет собой проецирующее устройство, предназначенное для проекции изображения с негатива, позитива или непосредственно с исследуемого образца на плоскость сканирования. Блок «Б» - сканер [5]. Блок «В» является блоком вспомогательной логики, выполняющим функции преобразования сигналов и управления сканером. Его структурная схема показана на рис. 2. Преобразование сигналов осуществляется на схеме аналогоцифрового преобразования методом последовательных приближений. Сигнал от датчика 7 поступает на схему формирования линейного напряжения 6, соответствующего освещенности датчика, затем на АЦП 5. Сформированный линейный сигнал, соответствующий входному линейному напряжению, поступает на выводы внутреннего интерфейса 2 и далее на внутреннюю магистральную шину компьютера 1, где становится доступным пользовательской программе [5].
Управление сканером включает управление перемещением датчика в плоскости сканирования и регулировку его чувствительности.
Пользовательская программа через магистральную шину 1 подает кодовую последовательность на выводы внутреннего интерфейса 2, линейно соответствующую, после
Рис. 1. Структурная схема установки для определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа.
преобразования на ЦАПе 3, напряжению, которое в свою очередь соответствует координатам
положения датчика 7. Регулировка чувствительности датчика 7 производится пользовательской
программой аналогичным способом, с той лишь разницей, что управляющий сигнал подается на схему формирования линейного напряжения датчика соответственно уровню освещения последнего.
Блок «Г» представляет собой персональный компьютер, состоящий из процессора, монитора, принтера и являющийся управляющим объектом в измерительном комплексе. Управляющий компьютер выполняет следующие операции: управление перемещением датчика по заданной программе; управление считыванием и преобразованием визуальной информации из аналоговой формы в
Рис. 2. Структурная схема блока вспомогательной логики.
дискретную; расчет необходимых параметров; выдачу на экран монитора или печать текстовой и графической информации. Погрешность измерения на данной установке не превышает 0,3 %.
Для определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа исследуемые образцы вырезают в виде полоски с рабочей зоной 50x50 мм. Подготовку образцов к исследованию осуществляют в соответствии с п. 2.2 [5]. Предварительно подготовленный образец или негатив (позитив) его изображения устанавливают в держатель проецирующего устройства. В оперативную память компьютера из библиотеки программ вызывают программу, которая в диалоговом режиме запрашивает оператора о параметрах работы сканера. Вид экрана монитора при работе программы представлен на рис. 3.
Изображение исследуемого образца в недеформированном состоянии проецируют на плоскость сканирования и сканируют его в память компьютера. По окончании сканирования на экране монитора появляется изображение образца, представленное на рис. 4, которое заносят в специальный файл. Полученный файл помещают в рабочую программу, предназначенную для определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа. Затем программу вызывают в оперативную память компьютера. Вид экрана монитора после вызова программы показан на рис. 5. С помощью клавиш управления оператор выбирает необходимый файл с изображением исследуемого образца, при этом изображение заносится в область счета поверхностного заполнения, которая ограничена квадратом «А». Площадь квадрата «А» известна, всегда постоянна и равна 65286 условным единицам. При работе программы предусмотрено изменение коэффициента чувствительности к8, имеющего 16 значений. Нулевое значение используется для тарировки области счета, при его выборе площадь, занимаемая нитью, условно равна площади области счета, т.е. 65286
Рис. 3. Программа управления сканером в диалоговом режиме.
условным единицам. Значение первого коэффициента учитывает все вещество нити, находящееся в области счета.
Рис. 4. Изображение сканированного Рис. 5. Вид экрана (монитора) при работе
образца. программы по определению поверхностного
заполнения пористости трикотажа.
При его выборе определяется реальное поверхностное заполнение, с учетом мельчайших волокон на поверхности нити, ее пороков и т.д. Следующие коэффициенты последовательно исключают волокна определенной толщины, позволяя тем самым «номинализировать» диаметр нити. После указания коэффициента чувствительности кз происходит визуализация изображения исследуемого образца. При этом экран монитора имеет вид, показанный на рис. 6.
Рис. 6. Вид экрана (монитора) в процессе визуализации изображения. Далее определяются поверхностное заполнение и пористость образца. Вид экрана (монитора) после процесса определения поверхностного заполнения и пористости - рис. 7.
= 11
ОНИ
шбС#ш.юв® 01 ск ооч. с с;: гаек „а®, я: я' га а с ? <ис-) ООГ'.РС;-? ЙС-! iri.fi:
Г—> мек.осг.рсл
0161 СИО.РСк (ш
C1GK_012.PCX 01С-К „05 5. РОГ <лек..ои.Рск ОШЮШЗ.РСК
еш,_ооьто< ИШнивек
СРйВ_02, РСК:
Ваш Ры&ор
С'16К_С0Э. РО!
: С.*'®*»*"" :•> : :
(«ДЬНЯП I И -¡<¡-«£»4
ОТ %а "РЬ ; . ; '
Отношение ие определено!
; Нахождение плотности ; поверхностного заполнения
!0 123456789йВС0ЕР
Рис. 7. Вид экрана (монитора) после определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа.
Здесь площадь верхнего сегмента -н в условных единицах соответствует площади нити, изображенной в области счета. Площадь нижнего сегмента £ в условных единицах соответствует площади сквозных просветов, изображенных в области счета. Кроме того, на экране монитора показывается распределение поверхностного заполнения в направлении петельных столбиков dSн/ dh и петельных рядов dS|d/ (рис. 7).
Поверхностное заполнение Еп , в %, вычисляют по формуле £
Еп = х 100%, (3)
- а
где -н - площадь нити, изображенной в области счета, усл. ед.; -а - площадь области счета квадрата «А», усл. ед.
Сквозную пористость Пск , в %, определяют как разность 100 - Еп %.
При необходимости определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа в деформированном состоянии образцы предварительно деформируют на заданную величину по одной или двум осям на специальных рамках. Затем каждый образец, имеющий соответствующую величину деформации, сканируется и его изображение заносится в файл. После чего, последовательно вызывая файлы с изображением образцов разной степени деформации, определяют их поверхностное заполнение и пористость в том же порядке, что и недеформированного образца.
Таким образом, разработанная установка для определения поверхностного заполнения и пористости трикотажа позволяет при снижении трудоемкости испытаний значительно повысить точность определения исследуемых параметров за счет электронного сканирования исследуемого образца в память компьютера и вычисления поверхностного заполнения и пористости по специальной программе.
Разработанный метод дает возможность определять реальное (видимое) поверхностное заполнение полотен всевозможных переплетений в автоматическом режиме.
1. Кукин, Г.Н., Соловьев, А.Н. Текстильное материаловедение. - Ч. З. - М.: Легкая индустрия, 1967. - 302 с.
2. Бузов, Б. А. Материаловедение швейного производства/ Б.А. Бузов, Т.А. Модестова, Н.Д. Алыменкова. -Изд. 4-е, перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат, 1986. - 424 с.
3. Гензер, М.С. Лечебный трикотаж. - М:. Легкая индустрия, 1973. - 246 с.
4. Садыкова, Х.Ф. Текстильное материаловедение и основы текстильных производств / Ф.Х. Садыкова, Д.М. Садыкова, Н.И. Кудряшова. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Легпромбытиздат, 1989. - 288 с.
5. Станийчук, А.В. Разработка методов и создание аппаратуры для исследования деформационных свойств и структурных параметров трикотажа: Дис. ...канд. техн. наук. - Благовещенск, 1995.
