УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ НИТЕЙ ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ШИТЬЕ
DEVICE FOR EVALUATION OF DAMAGEABILITY OF THREADS OF TEXTILE MATERIALS WHEN SEWING

Изобретение относится к оборудованию для швейной промышленности, в частности, к техническим средствам для экспериментальной оценки повреждаемости нитей текстильных материалов при изготовлении швейных изделий.
Повреждения нитей материала иглой (прорубание) в процессе стачивания возникают при изготовлении изделий из материалов, имеющих ниточную структуру и обрабатываемых на швейных машинах, - тканей, искусственной кожи, трикотажа, при этом возможно их частичное повреждение (скрытая прорубка) или полное разрушение (явная прорубка). Прорубание нитей текстильного материала снижает качество готовых изделий и их эксплуатационную надежность, в частности приводит к ухудшению внешнего вида изделия (появление затяжек), снижению прочности шва, уменьшению срока эксплуатации изделия. Эти повреждения особенно опасны для трикотажа, поскольку приводят к распусканию петель. Прорубание является неустранимым дефектом, при этом из-за наличия множества факторов, влияющих на повреждение нитей текстильных материалов (структура, плотность, жесткость, вид отделки исходной пряжи и самого материала, а также тип и размер иглы, натяжение швейной нитки и др.), невозможно предусмотреть его появление и масштабы только на основе анализа показателей физико-механических свойств материала.
Испытание на прорубаемость, определяемую как отношение общего числа выявленных повреждений нитей к числу проколов иглой, является обязательным условием перед запуском в производство моделей из новых материалов.
Практически все используемые на практике экспериментальные методы оценки прорубаемости основаны на визуальном подсчете числа повреждений (полной прорубки и частичного разрушения) нити вдоль швейной строчки установленной длины с определенным числом стежков.
Методика оценки прорубаемости ткани при шитье, описанная в «Лабораторном практикуме по материаловедению швейного производства» Б.А. Бузова и др. Легпромиздат, 1991, с.205-207, включает выполнение параллельных машинных строчек без нитки на сложенных вдвое образцах ткани длиной 150 мм каждая и частотой 7 стежков на 1 см с последующим визуальным подсчетом числа разрушенных и поврежденных нитей с помощью увеличительной лупы, при этом в качестве оборудования часто используют стол с матовым стеклом и подсветом.
я
Прорубаемость П, %, относящаяся к явной прорубке, выражается формулой:
я
я
о
П, %=100Н/К,
я
о
где Н - число полностью разрушенных нитей на всей длине строчки; К - число проколов по всей длине строчки.
с
о
я
Прорубаемость П, %, относящуюся к скрытой прорубке, определяют после стирки и высушивания образца путем подсчета общего числа поврежденных нитей Н за вычетом числа полностью разрушенных Н:
с
о
я
П, %=100(Н-Н).
о
При этом общая прорубаемость П, % определяется выражением:
о
о
о
П, %=100Н/К.
Основными недостатками известной методики являются низкая производительность процедуры при высоких трудозатратах и субъективность оценки вследствие визуального подсчета числа прорубленных и поврежденных нитей на длине швейной строчки, а также недостаточная информативность оценок и ограниченные технологические возможности.
Известна (http://www.znaytovar.ru/s/Texnologicheskie_pokazateli_tek.html) методика оценки устойчивости текстильных материалов к проколу иглой, включающая определение числа явных и скрытых повреждений, в соответствии с которой для определения скрытых повреждений полоски из прошитого образца и полоски без машинной строчки испытывают на разрывной машине при зажимной длине 100 мм, фиксируя разрывную нагрузку. Степень повреждения П, % оценивают по изменению значения разрывной нагрузки прошитых образцов по сравнению с контрольными образцами:
v
рк
П=P/Р×100,
р
рк
рк
где Р - разрывная нагрузка прошитых образцов; Р - разрывная нагрузка контрольных образцов (Р=5 даН).
Недостатками известной методики являются недостаточно высокая производительность, субъективность оценки вследствие визуального подсчета числа повреждений, а также недостаточная информативность оценок и ограниченные технологические возможности.
Известен прибор СП-1 (ГОСТ 26006-83 с изменениями 1990 года «Полотна и изделия трикотажные. Методы определения явной и скрытой прорубки»), который взят в качестве наиболее близкого аналога к заявляемому, используемый для экспериментального определения показателя повреждаемости (прорубаемости) нитей текстильных материалов (трикотажных полотен) при выполнении швейной строчки на изделии. Известный прибор содержит подвижные зажимы с прижимными планками, обеспечивающие растяжение образца материала в направлении, параллельном испытуемому шву, шкив для подвешивания груза, обеспечивающего растяжение испытуемого образца материала в направлении, перпендикулярном испытуемому шву, натяжные зажимы и фиксаторы для закрепления натяжных зажимов в исходном положении, шкалу, отображающую установленную амплитуду перемещения подвижных зажимов, счетчик импульсов, показывающий установленное число циклов перемещения. Подсчет числа разрушенных и поврежденных петель осуществляется визуально, преимущественно с использованием лупы.
К недостаткам известного прибора следует отнести низкую производительность проведения испытаний, связанную с продолжительностью подготовительных процедур, включающих ручную подготовку образца с использованием специального шаблона, изготовление образца с «карманом» для груза предварительного натяжения и установка подготовленного образца в прибор, а также необходимость использования дополнительных приспособлений к прибору (специальный шаблон, направляющая линейка). Кроме того, известный прибор не исключает необходимость непосредственного визуального подсчета числа поврежденных и разрушенных петель в области соединительной швейной строчки, в результате чего оценка является субъективной и недостаточно точной.
Задачей изобретения является создание высокопроизводительного устройства с высокой чувствительностью и разрешающей способностью, обеспечивающего объективную оценку повреждаемости (степени прорубаемости) нитей текстильного материала при шитье с учетом вида швейной строчки и характера стежка.
Технический результат изобретения заключается в расширении технологических возможностей и повышении производительности устройства, сокращении времени и трудозатрат на подготовительные процедуры, проведении испытаний и анализе результатов, а также в повышении разрешающей способности и чувствительности, обеспечении точности и объективности оценки.
Указанный технический результат достигается устройством для оценки повреждаемости нитей текстильных материалов при шитье, которое в отличие от известного содержит устанавливаемый на кожухе опоры игловодителя швейной машины оптоэлектронный модуль, снабженный веб-камерой и комплектом оптических линз, смонтированные в рабочей области нитеподатчика швейной машины оптоэлектронные элементы, обеспечивающие синхронизацию информации о формировании стежка швейной строчки и поступающего с веб-камеры изображения, а также компьютер и блок сопряжения, связывающий оптоэлектронные элементы с системным блоком компьютера.
На чертеже наглядно показана структурно-кинематическая схема предлагаемого устройства для оценки повреждаемости нитей текстильных материалов при шитье швейных изделий, которое обеспечивает также анализ вида швейной строчки и частоты ее стежков практически в режиме реального времени.
Автоматизированное устройство, выполненное в виде съемной приставки к швейной машине, в базовом варианте включает оптоэлектронную систему модульного типа (оптоэлектронный модуль) 1 с веб-камерой 2, причем модуль 1 содержит набор оптических линз 3, выполненный с возможностью изменения кратности оптического увеличения следующих структур: а) элементов (нитей) текстильного материала, б) заданного участка швейной строчки и в) стежков при проколе материала иглой 4 для получения их сканированного изображения. Изменение кратности увеличения необходимо при варьировании размерных характеристик структурных элементов материала, длины стежка и скорости процесса петлеобразования.
Устройство содержит оптоэлектронные элементы 5, установленные на корпусе швейной машины в рабочей области нитеподатчика, блок сопряжения 6 оптоэлектронных элементов 5 с системным блоком 7 персонального компьютера, а также каналы передачи результатов исследований в базу данных (на чертеже не показаны).
В состав оптоэлектронного модуля 1 также входят элементы 8 его монтажа к неподвижному кожуху 9 опоры игловодителя 10, т.е. к неподвижной части механизма иглы швейной машины.
Оптоэлектронные элементы 5 служат для синхронизации кинематического цикла работы иглы швейной машины (цикла формирования стежка) и поступающего с веб-камеры изображения, отражающего отсутствие или наличие повреждения нитей исследуемого образца, характер повреждения при его наличии. Оптоэлектронные элементы 5 обеспечивают формирование сигнала петлеобразования, синхронное с отражаемым веб-камерой изображением, и передачу информации в компьютер при каждом рабочем ходе нитеподатчика 11, т.е. для каждого стежка.
Критерием идентификации прорубания либо неполного повреждения нитей сшиваемых образцов, движущихся в номинальном или варьируемом режиме, служит контрастность пикселей (структурных элементов), из которых складывается отображение обрабатываемого участка и непосредственно строчки, прокладываемой иглой швейной машины. Таким образом, каждый пиксель выступает в роли элементарного информативного параметра, совокупность которых характеризует вид швейной строчки и характер стежка сшиваемых образцов текстильного материала, а также степень повреждаемости нитей в процессе шитья изделий в результате прокола иглой.
Устройство работает следующим образом.
После закрепления с помощью монтажных элементов 8 съемного оптоэлектронного модуля 1 на неподвижном кожухе 9 опоры игловодителя 10, размещения образцов материала и фиксации их положения на опорной поверхности рабочего стола швейной машины 12 включают указанный модуль 1 и швейную машину 12 в номинальный режим работы.
При каждом стежке, подтверждаемом импульсным сигналом от оптоэлектронных элементов 5, информация в виде увеличенного оптическими линзами 2 и оптикой веб-камеры 4 соответствующего изображения нитей исследуемого образца материала и данного стежка прокладываемой швейной строчки 13 на сшиваемых образцах 14 по знаку логического совпадения через блок сопряжения 6 поступает в системный блок 7. В соответствии с характером повреждений, устанавливаемых по критерию контрастности, которая является условием различения изображений, полученная информация о прорубании или повреждении нитей текстильных материалов при выполнении швейной строчки направляется компьютером в один из двух массивов данных на электронных носителях процессора.
По заданной программе компьютер выполняет подсчет относительного числа прорубании и скрытых (частичных) повреждений нитей материала иглой швейной машины с записью данных о виде повреждения, характере швейной строчки и виде стежка. Затем в соответствии с наперед заданной длиной швейной строчки он формирует команду прекращения приема информации и по заданному алгоритму рассчитывает искомые показатели для данного участка швейной строчки.
Таким образом, технологические возможности предлагаемого устройства обеспечивают экспресс-метод определения степени повреждения текстильного материала и одновременного исследования процесса петлеобразования швейной строчки.
В условиях реальной эксплуатации предлагаемое устройство, представляющее собой автономный оптоэлектронный модуль, может быть установлено на швейных машинах любого типа для исследования повреждаемости нитей текстильных материалов, а также характера стежков строчки при шитье изделий.