УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЦЕНКИ ОСЫПАЕМОСТИ ТКАНЕЙ
DEVICE FOR EVALUATION OF TISSUE FRIABILITY

Изобретение относится к текстильной и легкой промышленности и может быть использовано для определения осыпаемости тканей из натурального шелка, шерстяных и химических нитей и волокон как при производстве тканей, так и при изготовлении из них швейных изделий.
Осыпаемость, которая проявляется в виде смещения и выпадения нитей из открытых срезов ткани, является важным технологическим свойством ткани, от которого зависят размеры припуска на швы, методы обработки срезов, параметры технологических операций изготовления одежды. Преимущественно ее определяют либо прямым методом по величине бахромы, образующейся в результате выпадения нитей из ткани при механическом воздействии на нее, либо по величине усилия сбрасывания слоя нитей из среза.
Известен прибор для оценки параметров осыпаемости (ПООТ-1, ГОСТ 29104-91), содержащий рабочие органы, обеспечивающие механическое воздействие на ткань путем удара, трения, изгиба и встряхивания, в котором используется прямой метод измерения посредством мерной линейки величины образующейся бахромы, служащей критерием осыпаемости. Недостатком известного технического решения является недостаточная чувствительность прибора, а также значительные погрешности измерения, обусловленные отсутствием количественной оценки величины механического воздействия.
Известно устройство (патент №29378 на полезную модель, опубл. 2003.05.10), который, согласно описанию, обеспечивает повышенную точность, необходимую чувствительность измерительной схемы и объективность оценки осыпаемости тканей. Известное устройство содержит механизмы, обеспечивающие колебательные движения основного абразива, представляющего собой щетку с натуральной щетиной, перпендикулярно оси образца и возвратно-поступательные движения металлического абразива вдоль оси качения основного абразива, а в качестве измерительного инструмента длины образующейся бахромы как критерия степени осыпаемости установлен датчик, данные с которого передаются в ЭВМ. Недостатком известного технического решения является сложность конструкции из-за использования двух автономных электромеханических приводов, а также значительная продолжительность технологической процедуры и невозможность оценки интенсивности механического воздействия на ткань, которая наряду со свойствами ткани оказывает влияние на результаты оценки осыпаемости.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является устройство для оценки осыпаемости нитей тканей, представляющее собой приспособление к разрывной машине, разработанной в ЦНИХБИ (Жихарев А.П. и др. «Практикум по материаловедению в производстве изделий легкой промышленности». М.: Изд-во Академия. - 2004, с. 253-254 - прототип), содержащее подвижный и неподвижный зажимы образца и гребенку с иглами и держателями, закрепленными в верхних и нижних тисках разрывной машины, которое позволяет оценить устойчивость ткани к осыпанию по шкале усилий разрывной машины в момент полного сбрасывания нитей со среза образца.
Недостатком известного технического решения является его очевидная конструктивная сложность, связанная с необходимостью использования разрывной машины в комплекте с приспособлением для оценки осыпаемости, а также недостаточная точность определения момента сбрасывания нитей со среза образца при образовании бахромы вследствие субъективности его визуальной фиксации и отсутствия средств для установления величины силового взаимодействия нитей исследуемого образца с иглами гребенки в момент определения параметра осыпаемости, а также невозможность формирования базы данных на электронных носителях информации в реальном режиме времени.
Задачей изобретения является создание конструктивно простого и удобного в эксплуатации устройства, обеспечивающего высокую точность оценки параметров осыпаемости тканей с возможностью формирования соответствующей базы данных на электронных носителях информации.
Техническим результатом предлагаемого устройства является конструктивное упрощение устройства при одновременном повышении точности оценки осыпаемости и увеличении удобства эксплуатации.
Технический результат достигается устройством для оценки осыпаемости, содержащим средства нагружения исследуемого образца, гребенку с иглами для механического взаимодействия с нитями, подвижный и неподвижный зажимы образца, которое, в отличие от известного, в качестве средств нагружения содержит мотор-редуктор со снабженным винтовой передачей приводом, который связан с подвижным зажимом образца посредством упругого элемента и подвижной каретки, снабженной датчиками линейного перемещениями, дополнительно содержит компьютер, микроконтроллер, блок сопряжения, а также установленную над неподвижным зажимом образца, оптически прозрачным и снабженным мерной линейкой, цифровую видеокамеру, связанную с компьютером, при этом датчики линейного перемещения посредством микроконтроллера связаны с входом компьютера, выход которого через микроконтроллер и блок сопряжения связан с мотор-редуктором.
На фиг. 1 представлена структурно-кинематическая схема устройства для оценки осыпаемости текстильных материалов с вынесенным укрупненным изображением зажима исследуемого образца в области среза, образующего бахрому в результате выпадения нитей при механическом воздействии, на фиг. 2 - изображение узла, содержащего конструктивные элементы механического воздействия на ткань исследуемого образца.
Устройство содержит привод, в состав которого входят мотор-редуктор (MP) 1 и винтовая (винт-гайка) передача 2, а также подвижную каретку 3, подвижный зажим 4 образца и оптически прозрачный неподвижный зажим 5, гребенку 6 (фиг. 2) с набором игл, количество и размещение которых регулируется в зависимости от типа исследуемой ткани, упругий элемент типа пружины 7, взаимодействующий с гребенкой 6 и обеспечивающий усилие прокола ткани иглами, упругий элемент типа пружины 8 и опорную поверхность 9 для ткани. В состав устройства включены компьютер 10, микроконтроллер 11, блок сопряжения 12 с мотор-редуктором 1, а также связанные с подвижной кареткой 3 датчики 13 и 14 линейного перемещения упругого элемента 8, обеспечивающие управление приводом.
Для фиксации положения среза образца ткани при выполнении измерительной процедуры и игл гребенки 6 по отношению к исследуемому образцу служат прижимная планка 15 и пластина 16, а также мерная линейка 17, которая помимо этого обеспечивает возможность определения размера образующейся бахромы, винт 18 и упор поворотного типа 19. Для наблюдения и фиксации момента образования бахромы устройство содержит установленную над неподвижным зажимом образца 5 цифровую видеокамеру 20, данные с которой поступают в компьютер 10.
Устройство работает следующим образом.
После соответствующей подготовки испытуемый образец ткани 21 одним концевым срезом устанавливают в зажиме 5, обеспечивая с помощью мерной линейки 17 фиксированное расстояние (например, 2 мм) от среза образца до места его прокола иглами гребенки 6, механически взаимодействующими с нитями ткани, и фиксируют его поворотным упором 19. Другой концевой срез образца помещают в подвижный зажим 4, кинематически связанный через упругий элемент 8 с винтовой передачей 2 и подвижной кареткой 3.
После ввода в память компьютера 10 исходных данных о виде, волокнистом составе и других характеристиках исследуемого образца подается команда на создание его предварительного натяжения (при условии нулевой деформации) путем кратковременного включения MP, после чего осуществляется запуск процедуры исследования, включающей расчет в реальном режиме времени величины нагружения образца 21 при образовании бахромы с записью информации в память компьютера.
Привод через подвижную каретку 3 и упругий элемент 8 с рассчитанными параметрами перемещает зажим 4, удерживающий исследуемый образец 21. Смещение образца приводит к его взаимодействию с иглами гребенки 6 и образованию бахромы вследствие выпадения нитей из концевого среза, находящегося в зажиме 5.
В процессе движения образца 21 в области его среза, удерживаемого оптически прозрачным зажимом 5 (область С на фиг. 1), уменьшается количество нитей и, соответственно, условная оптическая плотность этой области, которая выражается числом пикселей на единицу площади изображения. Компьютер 10 в режиме реального времени выполняет обработку информации, проводя сравнение текущих значений оптической плотности ткани на участке, ограниченном срезом образца и линией его прокола иглами гребенки 6 и непрерывно отслеживаемом цифровой видеокамерой 20.
Момент образования бахромы определяется компьютером 10 на основании соответствия поступающих от цифровой видеокамеры 20 данных заданному условию:
1
2
мах
Δ=Δ-Δ=Δ,
1
2
мах
где Δ, Δ, Δ- соответственно текущее, исходное и конечное значения условной плотности ткани; Δ - максимальное значение изменения условной плотности участка в области среза ткани. Максимальное изменение плотности исследуемого образца в области, отслеживаемой цифровой видеокамерой, служит признаком выпадения нитей из среза ткани (образования бахромы) и сигналом для выполнения расчета интенсивности механического воздействия игл гребенки 6 на ткань.
max
max
При максимальном отклонении условной оптической плотности на указанном участке образца от ее исходного значения, т.е. при значении Δ=Δ (величина Δ зависит от исследуемого материала), компьютер 10 получает управляющий сигнал к остановке подвижных частей привода и выполнению расчета усилия нагружения образца по величине деформации упругого элемента 8, для определения которой служат показания датчиков линейного смещения 13 и 14. По заданной программе компьютер 10 выполняет расчет усилия взаимодействия игл гребенки 6 с образцом ткани в исходном положении и в момент образования бахромы; полученные результаты в режиме реального времени одновременно с размером образующейся бахромы вносятся в электронную базу данных и служат характеристикой устойчивости ткани осыпанию.
Таким образом, предлагаемое устройство, представляющее собой автономный оптоэлектронный модуль, в условиях реальной эксплуатации обеспечивает реализацию экспресс-метода определения степени осыпаемости тканей и успешно может быть использовано в условиях производства, а также в материаловедческой лаборатории для исследования осыпаемости тканей.