СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ ТРИКОТАЖНОГО ПОЛОТНА ПРИ ПРОСТРАНСТВЕННОМ РАСТЯЖЕНИИ
METHOD FOR DETERMINING THE STRUCTURE CHANGES IN KNITTED FABRIC WITH SPATIAL STRETCHING

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств трикотажных полотен для одежды в текстильной и легкой промышленности, а также может быть использовано для стандартизации, при проведении научно-исследовательских работ, периодических и сертификационных испытаний.
Технической задачей изобретения является разработка способа количественной оценки изменения структуры трикотажного полотна при пространственном растяжении. В качестве критерия оценки используется изменение площади сквозных отверстий трикотажного полотна после пространственного растяжения в пределах эксплуатационных нагрузок. Способ базируется на применении принципов автоматизированного распознавания оптических изображений.
При пространственном растяжении деформация направлена перпендикулярно к поверхности и распределена на некоторую площадь, что вызывает растяжение изделия (образца) одновременно во многих направлениях. Подобный характер растяжения возникает в готовых изделиях из ткани или из трикотажа, например, там, где они облегают суставы человека (локти, колени, плечи и другие участки фигуры), а так же на опорных участках при использовании отрицательных величин конструктивных прибавок. В этом случае может наблюдаться изменение внешнего вида полотна, фактуры поверхности и рисунка переплетения. При значительных деформациях возможно видимое искажение рисунка переплетения, которое приводит к снижению эстетического уровня изделия и зрительно воспринимается как дефект.
Данные по изменению рисунка и рельефа поверхности могут быть использованы для оценки эстетических показателей трикотажных изделий. Эстетические показатели занимают особое место при оценке качества одежды как предмета личного потребления. Отсутствие соответствующих эстетических показателей превращает одежду по существу в бесполезную вещь, так как она перестает выполнять одну из основных целевых функций - удовлетворение специфически человеческих - эстетических потребностей [1].
В настоящее время отсутствует количественная характеристика для оценки изменения структуры трикотажного полотна при пространственном растяжении. Наиболее близким к предлагаемому способу являются исследования по оценке изменения рельефа поверхности полотна при растяжении [1], осуществляемые экспертным методом. В рассматриваемом способе в качестве критерия оценки изменения рисунка и рельефа поверхности при растяжении полотна в изделии используется описательное зрительное ощущение эксперта. В этом случае достоверность получаемых оценок качества в значительной степени зависит от того, насколько совершенны условия проведения процедуры опроса экспертов. Визуальная оценка достаточно субъективна и характеризуется не количественной, а описательной оценкой, что снижает объективность получаемых результатов.
Существует способ определения деформационных свойств трикотажа при пространственном деформировании [2], по которому осуществляется цифровая фотосъемка рабочей зоны полотна до деформирования, затем осуществляется деформирование рабочего участка полотна с помощью съемной поверхности в форме полусферы, после деформирования полотна удаляется съемная сферическая поверхность и повторно выполняется цифровая фотосъемка рабочей зоны. Оценка деформационных свойств полотен при пространственном растяжении осуществляется в результате оптико-электронной обработки изображений.
Отличительной особенностью данного способа [2] является то, что повторная фотосъемка рабочей зоны осуществляется после удаления груза, что не соответствует условиям реальной эксплуатации изделий, и не дает возможность исследовать свойства полотна под действием нагрузки. Данный способ [2] позволяет оценивать только деформационные свойства, к характеристикам которых относятся растяжимость и остаточная деформация после растяжения, но не дает информацию об изменении внешнего вида полотна при растяжении, необходимую для оценки эстетических свойств трикотажных изделий.
Известна методика структурного анализа трикотажных полотен [3], при которой происходит обработка изображения с использованием программного обеспечения, с возможностью редактирования полученных изображений с целью определения изменения структуры трикотажных полотен в равновесном и/или напряженно-деформационном состоянии. Однако в рассматриваемом способе в качестве структурных характеристик трикотажных полотен используются такие как высота петельного ряда, петельный шаг, длина нити в петле и прочие известные характеристики, которые в дальнейшем учитываются при определении параметров конструкции высокоэластичной одежды. Особенностью данной методики является то, что характер деформации трикотажных полотен носит линейный характер, что не соответствует реальным условиям носки изделий. Кроме того, данные структурные характеристики не позволяют получить информацию для оценки эстетических свойств, а именно - видимого искажения рисунка переплетения и фактуры поверхности.
Техническим результатом заявляемого изобретения является предлагаемый количественный показатель изменения структуры трикотажного полотна при пространственном растяжении, характеризующий реальный процесс деформации полотна на фигуре человека.
Способ определения изменения структуры трикотажного полотна при пространственном растяжении реализуется с помощью устройства представленного чертежами:
Фиг. 1 - Устройство для определения изменения структуры (внешнего вида) трикотажных полотен при пространственном растяжении;
Фиг. 2 - Цифровое изображение образца (а - до нагружения; б - после нагружения);
Фиг. 3 - Обработанное изображение с помощью пакета программ графического редактора CorelDRAW (а - до нагружения, б - после нагружения).
Пример осуществления способа.
Предлагаемый способ осуществляют на разработанном устройстве (фиг. 1) следующим образом. Образец 1 зажимается в кольцо для закрепления полотна 2 и помещается на площадке 3 стойки устройства 4. После этого осуществляется фотосъемка образца до нагружения веб-камерой 5, которая закреплена на подвижной платформе 6 под образцом. Подсветка образца осуществляется с помощью осветительных элементов 7, которые располагаются по обе стороны от веб-камеры. Затем на образец по направляющей 8 опускают нагружающий элемент с основанием полусферой 9, который подвергает его пространственному растяжению. Величина нагружения может регулироваться с помощью съемных нагружающих элементов 10. После этого осуществляется фотосъемка образца веб-камерой после нагружения.
Расстояние от образца до веб-камеры при съемке в обоих случаях остается одинаковым, так как нагружающий элемент 9 перемещается по направляющим 11 вместе с веб-камерой 5 - это обеспечивает объективность проведения испытаний. Данные с веб-камеры передаются ЭВМ, после этого осуществляется обработка полученных изображений с помощью пакета программ графического редактора CorelDRAW.
Алгоритм обработки изображения с помощью пакета программ графического редактора CorelDRAW:
1. Импорт изображений до и после нагружения в среду программы.
2. Приведение изображений к натуральным размерам, учитывая при этом параметры веб-камеры, с помощью которой осуществляется фотосъемка.
3. Выделение центральной области у каждого изображения.
4. Преобразование центральных областей в черно-белые изображения.
5. Присвоение определенных значений яркости, контрастности и интенсивности черно-белых изображений, для создания наибольшей цветовой разницы между сквозными отверстиями и нитями полотна.
6. Нахождение значений площади сквозных отверстий в пикселях.
Изображения до и после нагружения получают при одинаковых внешних условиях. Масса груза составляет 6 Н, продолжительность нагружения 10 минут, согласно стандартной методике [4]. Параметры графических преобразований в процессе обработки изображений остаются постоянными.
В качестве количественного показателя изменения структуры трикотажного полотна при пространственном растяжении используется коэффициент изменения структуры, определяемый по формуле:
0
S - суммарная площадь сквозных отверстий полотна до нагружения;
1
S - суммарная площадь сквозных отверстий полотна после нагружения.
Проектные решения, положенные в основу способа количественной оценки изменения структуры трикотажного полотна при пространственном растяжении с использованием разработанного устройства позволяют достичь следующих технических результатов:
- определение количественного показателя изменения структуры трикотажного полотна при пространственном растяжении;
- приближение условий испытания к условиям реального процесса эксплуатации трикотажных изделий за счет пространственного растяжения образца;
- повышение достоверности и точности полученных результатов за счет использования вычислительной техники при обработке цифровых изображений.
В качестве примера на фиг. 2 показаны цифровые изображения образцов льняного трикотажного полотна до и после нагружения. На фиг. 3 показаны изображения после компьютерной обработки. Для сравнительной оценки используется центральная область полученных при помощи устройства изображений, в которой определяется суммарная площадь всех сквозных отверстий в пикселях. В таблице 1 приведены результаты исследования структуры трикотажных полотен при пространственном растяжении, коэффициент изменения структуры вычислялся по формуле (1).
Список используемых источников
1. Сайт цифровых учебно-методических материалов ВГУЭС /abc.vvsu.ru/ Конструирование одежды. Автор: Болдовкина О.С., редактор: Масленникова С.Г.
2. Устройство для определения деформационных свойств трикотажных полотен при растяжении неразрушающим методом [Текст]: пат. №2456594 от 20.07.2012, Рос. Федерация: 7 G01N 33/36 / Чагина Л.Л., Смирнова Н.А., Воронова Е.М., Киселев A.M.; заявитель и патентообладатель Костромской гос. технол. ун-т.
3. №1 (282) ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ 2005. Методика структурного анализа трикотажных полотен. Г.П. Старкова, И.А. Шеромрва. УДК 677.66.017.
4. ГОСТ 8847-85. Полотна трикотажные. Методы определения разрывных характеристик и растяжимости при нагрузках меньше разрывных.