Способ измерения геометрических параметров структуры текстильных материалов

Изобретение может быть использовано для измерения основных технологических структурных параметров, связанных с периодичностью структуры текстильных материалов, при текущем автоматическом контроле. Способ заключается в том, что по компьютерному оптическому изображению поверхности исследуемого материала с помощью известной программы двумерного Фурье-преобразования рассчитывают дифракционную картину Фраунгофера от этого изображения. С помощью той же программы двумерного Фурье-преобразования производят второе преобразование дифракционной картины, полученной после первого преобразования. О значениях периодов повторения в геометрической структуре исследуемого материала Тх и Ту судят по измеренным величинам минимальных расстояний между соседними рядами основных максимумов во второй рассчитанной таким образом дифракционной картине Δх2 и Δу2 и коэффициенту увеличения компьютерного изображения исследуемой поверхности K1 и рассчитывают по формулам: Тхх21, Туу21. Технический результат - упрощение и сокращение времени измерения за счет того, что не требуется проведения контрольных измерений на изображении периодической структуры с известными геометрическими параметрами. 6 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающим способам измерения основных технологических структурных параметров, связанных с периодичностью структуры текстильных материалов, и может быть использовано при решении вопросов текущего автоматического контроля их значений.

Известен способ измерения геометрических параметров структуры текстильных материалов с помощью микроскопа (Садыкова Ф.Х. Текстильное материаловедение и основы текстильного производства. - М.: Легкая индустрия, 1967). Способ заключается в том, что необходимые измерения производят непосредственно по наблюдаемому изображению поверхности исследуемого материала, наблюдаемого в проходящем или отраженном свете. К недостатку способа можно отнести его субъективность, низкую точность и связанные с этим ошибки, существенные при контроле сложных периодических структур типа трикотажных полотен.

Известен дифракционный способ измерения периодических параметров структуры тканых материалов (Патент №2164679 (РФ), G01N 21/89 «Способ контроля структурных геометрических параметров тканых материалов» / Шляхтенко П.Г., Труевцев Н.Н., опубл. 20.04.2001, бюл. №11), в котором в качестве исследуемого образца, освещаемого параллельным пучком монохроматического света с длиной волны λ перпендикулярно его поверхности, используют негативное или позитивное фронтальное изображение исследуемого материала, полученное при прямом или обратном его освещении на любой прозрачной основе, а о величине структурных параметров исследуемого материала судят по симметрии и взаимному расположению основных максимумов в дифракционной фраунгоферовой картине с использованием известных аналитических форм. Способ позволяет проводить измерения средних значений периодических параметров структуры текстильных материалов на не пропускающих свет материалах. К недостаткам способа можно отнести использование дорогой и прецизионной установки и необходимость ее квалифицированного обслуживания.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ измерения геометрических параметров структуры текстильных материалов, описанный в монографии: Шляхтенко П.Г. Неразрушающие методы оптического контроля структурных параметров волокносодержащих материалов. - СПб.: СПГУТД, 2010. - С.213-226, заключающийся в том, что по компьютерному оптическому изображению поверхности исследуемого материала с помощью любой известной программы двумерного Фурье-преобразования рассчитывают дифракционную картину Фраунгофера от этого изображения. При этом величину контролируемых периодических параметров Тх и Ту в геометрической структуре исследуемого материала рассчитывают по формулам:

Тх2/(Δх1 К1),

Ту2/(Δу1 К1),

где: Δх1 и Δу1 - средние минимальные расстояния между соседними рядами основных максимумов в рассчитанной дифракционной картине, связанные с периодами соответственно Тх и Ту; К1 - коэффициент увеличения компьютерного изображения исследуемой поверхности; К2 - «аппаратный коэффициент», зависящий от параметров моделируемой при расчете дифракционной установки.

Метод безаппаратный и позволяет по анализу изображения поверхности исследуемого материала рассчитывать периоды повторения в геометрической структуре этого материала.

К недостатку метода можно отнести значительные временные потери, связанные с необходимостью проведения контрольных измерений на изображении периодической структуры с известными геометрическими параметрами для определения величины «аппаратного коэффициента» K2.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение времени на измерение за счет упрощения процедуры расчета геометрических параметров исследуемого материала.

Поставленная задача достигается тем, что по компьютерному оптическому изображению поверхности исследуемого материала с помощью известной программы двумерного Фурье-преобразования рассчитывают дифракционную картину Фраунгофера от этого изображения, согласно изобретению с помощью той же программы двумерного Фурье-преобразования производят второе преобразование дифракционной картины, полученной после первого преобразования, а о значениях периодов повторения в геометрической структуре исследуемого материала Тх и Ту судят по измеренным величинам минимальных расстояний между соседними рядами основных максимумов во второй рассчитанной таким образом дифракционной картине Δх2 и Δу2 и коэффициенту увеличения компьютерного изображения исследуемой поверхности К1 и рассчитывают по формулам:

Тхх21,

Туу21.

Существенными отличиями заявляемого решения являются:

1. С помощью той же программы двумерного Фурье-преобразования производят второе преобразование дифракционной картины, полученной после первого преобразования. В прототипе расчет осуществляют по дифракционной картине, полученной после первого двумерного Фурье-преобразования, по формулам:

Т х = К 2 / ( Δ х 1  К 1 ) и Т у = К 2 / ( Δ у 1  К 1 ) ,                                                   ( 1 )

где: Δх1 и Δу1 - средние минимальные расстояния между соседними рядами основных максимумов в рассчитанной дифракционной картине, связанные с периодами соответственно Тх и Ту;

К1 - коэффициент увеличения компьютерного изображения исследуемой поверхности; К2 - «аппаратный коэффициент», зависящий от параметров моделируемой при расчете дифракционной установки.

2. О значениях периодов повторения в геометрической структуре исследуемого материала Тх и Ту судят по измеренным величинам минимальных расстояний между соседними рядами основных максимумов во второй рассчитанной таким образом дифракционной картине Δх2 и Δу2 и коэффициенту увеличения компьютерного изображения исследуемой поверхности К1 и рассчитывают по формулам:

Т х = Δ х 2 / К 1 , Т у = Δ у 2 / К 1 .                                                                ( 2 )

В заявляемом решении второе Фурье-преобразование первой дифракционной картины, выполненное с помощью той же программы, дает в соответствии с формулой (1) следующие соотношения между параметрами второй дифракционной картины Δх2 и Δу2 и соответствующими параметрами первой Δх1 и Δу1:

Δ х 1 = К 2 / Δ х 2 и Δ у 1 = К 2 / Δ у 2 .                                                            ( 3 )

Подставляя значения Δх1 и Δу1 из формулы (3) в соответствующие формулы (1), получим заявляемые формулы (2), не содержащие коэффициента К2.

На фиг.1-6 для различных текстильных материалов проиллюстрирована последовательность действий и результат заявляемого решения.

Нa фиг.1 для чулочного трикотажа (1 слой) представлено компьютерное микроизображение (фиг.1-а) исследуемой поверхности, снятой с увеличением К1, и полученной «на просвет» с помощью света He-Ne лазера; дифракционная картина Фраунгофера, наблюдаемая с освещенного участка исследуемой поверхности (фиг.1-б); дифракционная картина (фиг.1-в), рассчитанная по изображению фиг.1-а методом прототипа с использованием программы двумерного Фурье-преобразования (Программа для ЭВМ №2007610482 «Программа обработки компьютерных изображений дифракционных картин от текстильных полотен» / П.Г.Шляхтенко, В.П.Нефедов. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 26 января 2007. Опубл. «Программы для ЭВМ», Бюл.№2, 2007); дифракционная картина (фиг.1-г), полученная расчетом с помощью той же программы по данным фиг.1-в.

На фиг.1-а, б, в, г представлены аналогичные данные, полученные при исследовании того же чулочного трикотажа с теми же периодами петель в петельных рядах (Тх) и петельных столбиках (Ту), но сложенного в два слоя в направлении петельных рядов.

Из сравнения данных, представленных на фиг.1 и фиг.2, можно сделать следующие выводы.

1. Реальные дифракционные картины, представленные на фиг.1-б и фиг.2-б, и расчетные по методу прототипа, представленные соответственно на фиг.1-в и фиг.2-в, практически тождественны, что иллюстрирует правильность работы использованной компьютерной программы.

2. Усредненные значения периодов повторения петель в петельных рядах, равные произведению (Тх К1), и усредненные периоды повторения петельных столбиков (Ту К1) на фиг.1-а и соответствующие значения Δх2 и Δу2 на фиг.1-г практически тождественны, что доказывает правомочность заявляемого решения как для случая, представленного на фиг.1, так и для случая, представленного на фиг.2.

3. Если по микроизображениям фиг.1-а и фиг.2-а практически невозможно найти искомые средние значения параметров исследуемого материала Тх и Ту, то из рассчитанных по предлагаемому методу дифракционных картин, представленных на фиг.1-г и фиг.2-г, они определяются по измеренным величинам минимальных расстояний между соседними рядами основных максимумов Δх2 и Δу2, коэффициенту увеличения компьютерного изображения исследуемой поверхности К1 и рассчитываются по формулам:

Тхх21, Туу21.

На фиг.3 представлены результаты исследований предлагаемым методом нити, скрученной из двух стренг (мононитей одного диаметра). На фиг.3-а приведено компьютерное микроизображение, полученное с помощью компьютерного микроскопа с увеличением К1 при освещении «на просвет», перестроенное с помощью соответствующей программы на «лазерное освещение», как это описано в прототипе. На фиг.3-б представлена дифракционная картина от этого изображения (фиг.3-а), полученная по методу прототипа с помощью той же программы Фурье-преобразования. На фиг.3-в приведена дифракционная картина от изображения (фиг.3-б), построенная с помощью той же программы по заявляемому методу.

Из сравнения данных фиг.3-в и фиг.3-а видно, что произведение (Ту К1)=Δу2, где (Ту К1) - период рельефа границ профиля нити на микроизображении фиг.3-а.

Нa фиг.4 представлены результаты аналогичных исследований для нити, скрученной из трех стренг, из которых видно, что и в этом случае соотношение (Ту К1)=Δу2 выполняется, а следовательно, предлагаемый метод может быть с успехом использован для определения величины крутки нити.

На фиг.5 для микроизображения поверхности полотна (фиг.5-а), а на фиг.6 для изображения поверхности плащевой ткани (фиг.6-а) показаны рассчитанные по методу прототипа соответствующие дифракционные картины (фиг.5-б и фиг.6-б), а также дифракционные картины (фиг.5-в и фиг.6-в), рассчитанные по заявляемому методу. Из этих данных видно, что предлагаемый метод может быть с успехом применен и для расчета искомых значений периодов Тх и Ту также и для этих материалов без какой-либо модификации.

Приведенные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что заявляемый метод не требует проведения контрольных измерений на изображении периодической структуры с известными геометрическими параметрами для определения величины «аппаратного коэффициента» К2, как метод прототипа, что значительно уменьшает время на измерение по заявляемому методу по сравнению с методом прототипа и упрощает его использование для самого широкого ассортимента текстильных материалов.

Способ измерения геометрических параметров структуры текстильных материалов, заключающийся в том, что по компьютерному оптическому изображению поверхности исследуемого материала с помощью известной программы двумерного Фурье-преобразования рассчитывают дифракционную картину Фраунгофера от этого изображения, отличающийся тем, что с помощью той же программы двумерного Фурье-преобразования производят второе преобразование дифракционной картины, полученной после первого преобразования, а о значениях периодов повторения в геометрической структуре исследуемого материала Тх и Ту судят по измеренным величинам минимальных расстояний между соседними рядами основных максимумов во второй рассчитанной таким образом дифракционной картине Δх2 и Δу2 и коэффициенту увеличения компьютерного изображения исследуемой поверхности K1 и рассчитывают по формулам:
Тхх21,
Туу21.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к материаловедению производств текстильной и легкой промышленности и предназначено для объективной оценки определения силы трения текстильных полотен.

Изобретение относится к приборостроению для легкой и текстильной промышленности и предназначено для исследования свойств легкодеформируемых высокоэластичных материалов, преимущественно трикотажных полотен.

Группа изобретений относится к швейной промышленности применительно к определению стойкости пакета одежды с несвязным объемным утеплителем к воздействию деформаций.

Изобретение относится к текстильной промышленности и представляет собой емкостный способ определения неравномерности линейной плотности продуктов прядения. Образец пропускают между двумя пластинами конденсатора, измеряют реактивное сопротивление конденсатора, определяют изменение емкости, которое пропорционально изменениям диэлектрической проницаемости образца и регистрируют их как коэффициент вариации по линейной плотности или коэффициент неровноты по линейной плотности.

Изобретение относится к текстильному материаловедению. При осуществлении способа образец нагружают, разгружают и после отдыха определяют сминаемость, причем погружение выполняется после формирования неориентированных складок с последующей цифровой фотосъемкой несмятого и смятого образца, передачей изображения на экран ЭВМ в реальном времени и обработкой цифровых изображений путем выделения областей интегральной яркости и сопоставления интенсивности распределения яркости участков изображений по этим областям, а о степени сминаемости судят по коэффициенту, рассчитываемому по формуле: K = S o − S k S o ∗ 100 где S0 - величина спектра изображения несмятого образца в средней области гистограммы, %; Sk - величина спектра изображения смятого образца в средней области гистограммы, %. Достигается моделирование реального процесса смятия текстильных материалов в швейных изделиях, повышение достоверности результатов испытаний за счет использования более объективного критерия сминаемости.

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано при бесконтактном анализе структуры трикотажных полотен при исследовании их геометрических показателей характеристик петлеобразования для оценки качества полотна.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для испытания текстильных материалов при одноцикловом растяжении под постоянной нагрузкой меньше разрывной.

Изобретение относится к неразрушающим способам производственного контроля и может использоваться при анализе материалов и изделий в текстильной промышленности. .

Изобретение относится к текстильной отрасли и может быть использовано для анализа структурных параметров как имеющихся, так и проектируемых образцов тканей. .

Изобретение относится к изготовлению композиционно-волокнистых материалов (КВМ) и может найти широкое применение в ракетно-космической технике, авиастроении, химическом машиностроении, а также в других отраслях народного хозяйства.

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности. .

Изобретение относится к неразрушающим способам измерения угла, крутки нити. В способе производят анализ угловой диаграммы распределения светового потока в дифракционной картине, наблюдаемой от исследуемого материала при освещении поверхности нити параллельным пучком монохроматического когерентного света с круговым сечением, причем о величине искомого угла крутки судят по углу, измеренному между направлением на максимум в угловой диаграмме светового потока в дифракционной картине, и перпендикуляром к нити, проведенном в плоскости картины из ее центра. Причем исследуют компьютерное микроизображение исследуемой нити, дифракционную картину от которого для такого освещения рассчитывают с помощью быстрого двумерного Фурье-преобразования, а об угловой диаграмме распределения светового потока в дифракционной картине судят по диаграмме углового распределения средней суммарной интенсивности засветки пикселей которую рассчитывают в кольце, задаваемом радиусами R1 и R2 относительно центра дифракционной картины в полярной системе координат для каждого значения угла φ в диапазоне значений 0-2π; по формуле где ΔS - площадь сектора кольца, ограниченного углом Δφ; в числителе стоит сумма интенсивностей пикселей изображения ip, попавших в выделенный сектор ΔS; N - число пикселей в ΔS. Технический результат - повышение точности измерения за счет уменьшения погрешности измерения, при одновременном упрощении процесса измерения. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию для швейной промышленности, в частности, к техническим средствам для экспериментальной оценки повреждаемости нитей текстильных материалов при изготовлении швейных изделий. Устройство выполнено в виде съемной приставки, устанавливаемой на кожухе опоры игловодителя швейной машины, и содержит оптоэлектронный модуль, снабженный веб-камерой и комплектом оптических линз. Устройство содержит также смонтированные в рабочей области нитеподатчика швейной машины оптоэлектронные элементы, обеспечивающие синхронизацию информации о формировании стежка и поступающего с веб-камеры изображения, компьютер и блок сопряжения, связывающий оптоэлектронные элементы с системным блоком компьютера. Достигается повышение производительности, надежности и объективности при проведении испытаний. 1 ил.

Изобретение относится к биотехнологии. Предложен способ оценки токсичности продукции из полимерных и текстильных материалов. Способ включает использование биосенсора на основе кислородного электрода, иммобилизацию целых клеток бактерий E.coli K-12 на поверхность кислородного электрода. Иммобилизацию осуществляют с помощью полупроницаемой мембраны. После иммобилизации измеряют дыхательную активность микроорганизмов в присутствии пробы и стандартных образцов положительного и отрицательного контроля. Далее рассчитывают индекс токсичности и оценивают токсичность пробы по величине индекса токсичности. Техническим результатом изобретения является упрощение оценки токсичности и улучшение достоверности результатов санитарно-гигиенической экспертизы. 2фиг., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области легкой промышленности и может быть использовано для определения раздвигаемости нитей текстильных материалов. Устройство для оценки раздвигаемости нитей текстильных материалов содержит средства фиксации исследуемого образца, средства нагружения исследуемого образца в виде выполненного с возможностью управления величиной нагружения мотора-редуктора, средства измерения величины нагружения и перемещения нитей и процессор, который через микроконтроллер и блок сопряжения связан с мотором-редуктором. Средства измерения величины нагружения и перемещения нитей содержат подвижную каретку с игольчатой гребенкой и снабжены оптически активными элементами и веб-камерой, установленными с возможностью считывания величин нагружения и перемещения нитей и передачи их в процессор. Изобретение обеспечивает конструктивное упрощение системы измерения, при одновременном повышении точности оценки раздвигаемости нитей текстильных материалов. 2 ил.

Изобретение относится к области оптико-физических исследований состава естественных материалов, таких как шерсть и растительные волокна (лен, хлопок, шелк и др.), и может быть использован в текстильной промышленности, в зоотехнике, при археологических исследованиях, при определении качества сырья и изготовленной из него продукции. Размещают исследуемый объект в оптической системе, включающей оптически связанные между собой анализатор, поляризатор и объектив. Исследуемый объект в проходящем свете становится источником вторичного излучения. Излучение от исследуемого объекта и излучение, прошедшее сквозь исследуемый объект, направляют на матрицу ПЗС-камеры, с помощью которой получают полиполяризационную картину исследуемого объекта и сравнивают ее с имеющимися эталонными изображениями, что позволяет однозначно идентифицировать исследуемый объект. Вывод о составе и качестве исследуемого объекта делают после исследования полученной полиполяризационной картины объекта по ряду дополнительных показателей. Изобретение обеспечивает возможность визуально и с высокой степенью достоверности определить структурный состав исследуемого объекта для целей его идентификации и объективного определения его качества. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для объективной оценки свойств трикотажных полотен для одежды в текстильной и легкой промышленности. Способ состоит в том, что образец из испытуемого трикотажного полотна подвергают испытаниям путем извлечения одной петли из структуры трикотажного полотна по предварительно рассчитанной длине нити в петле с последующим расчетом усилия, требуемого для извлечения единицы длины нити в петле, по формуле: , где fn - закрепленность петли в структуре трикотажного полотна, мН/мм; Fn - усилие, требуемое для извлечения петли из трикотажного полотна, мН; ln - длина нити в петле, мм. Достигается повышение объективности и достоверности определения. 2 табл., 3 ил.
Наверх