Разработка автоматизированных методов построения рисунков переплетений для двухслойных тканей

Системы автоматизированного проектирования (САПР) занимают все более уверенные позиции в промышленных разработках ткацкого производства, так как их использование позволяет снизить загруженность инженерно-технического персонала рутинными расчетами и повысить творческий потенциал их работы.

В современных условиях рынка и жесточайшей конкуренции со стороны как отечественных, так и иностранных производителей необходимо выпускать ткани малыми партиями при значительном разнообразии их рисунков. Использование персональных компьютеров в ткацком производстве при проектировании и заправке тканей позволяет повысить культуру производства и расширить ассортимент вырабатываемых тканей.

Широкое внедрение компьютеров в ткацкое производство сдерживается отсутствием программного обеспечения для решения технологических задач, связанных с построением заправочных рисунков для двухслойных тканей различного строения, с построением модельных переплетений при проектировании многоцветных узоров двухслойной ткани.

Таким образом, для компьютерного построения ткацких переплетений двухслойных тканей различного строения необходимо разрабатывать автоматизированные методы, являющиеся основой при создании программных продуктов.

Автор защищает:

• Принципы формализации и систему математического описания параметров строения двухслойных тканей с различными способами соединения слоев ткани.

• Комплекс автоматизированных методов построения рисунков переплетений для двухслойных тканей различного строения.

• Алгоритмы и программы, позволяющие автоматизировать основные этапы построения переплетения двухслойной ткани.

• Методику определения места перевязки по коду первой нити раппорта.

• Методику автоматизированного построения вспомогательных переплетений, показывающих работу всех систем нитей, участвующих в образовании двухслойной ткани, при применении различного чередования нитей слоев.

• Способы расширения цветового оформления двухслойных тканей с переходом нитей из слоя в слой.

• Способы получения двухслойных тканей, обеспечивающие создание цветового эффекта в виде двухцветных горизонтальных или вертикальных полосок, в тканях с переходом нитей одной системы из слоя в слой.

Актуальность работы:

Двухслойные ткани широко распространены во всех отраслях текстильной промышленности: хлопчатобумажной, шерстяной, льняной и шелковой.

Использование различных способов соединения слоев ткани усложняет её строение и требует различных подходов к построению рисунков переплетений. Применение ЭВМ значительно сокращает время построения рисунка переплетения и позволяет, оперативно изменяя отдельные параметры построения, получить наилучший результат строения ткани в кратчайшие сроки.

Начиная с 70-х годов прошлого века, в нашей стране и за рубежом ведутся работы по разработке автоматизированных методов построения переплетений для отдельных групп тканей.

В группе двухслойных тканей до настоящего времени автоматизировано построение переплетений лишь для тканей с некоторыми способами соединения слоев, отсутствует системный подход к решению данной задачи. Практически нет работ по автоматизации построения переплетений двухслойных тканей с соединением слоев дополнительными нитями. В недостаточной степени изучены закономерности создания многоцветных узоров, образованных на двухслойных тканях за счет перехода нитей из слоя в слой. Поэтому разработка комплекса автоматизированных методов для построения рисунков переплетений двухслойных тканей со всеми возможными способами соединения слоев является своевременной и актуальной.

Цель и задачи исследования

: Целью данной работы является разработка научно обоснованных технических и технологических решений, связанных с использованием информационных технологий при построении переплетений двухслойных тканей с различными способами соединения слоев.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

— дополнена существующая классификация двухслойных тканей по способу соединения слоев ткани;

— разработана система математического описания параметров построения двухслойных тканей с разными способами соединения слоев;

— разработан метод автоматизированного построения рисунков переплетений двухслойных тканей с соединением слоев, как нитями слоев, так и дополнительными нитями;

— разработана методика автоматизированного формирования комплекса вспомогательных переплетений, позволяющих значительно упростить алгоритмы построения переплетения двухслойной ткани при использовании различных параметров слоев: чередования нитей, вида базового переплетения, способа соединения слоев ткани;

— разработана методика исключения части нитей раппорта из процесса соединения слоев, в тканях различной структуры;

— разработан метод автоматизированного построения рисунков переплетений для двухслойных тканей с переходом нитей из слоя в слой, обеспечивающий получение многоцветных узоров по заданной схеме;

— на базе проведенного исследования возможностей цветового оформления двухслойных тканей с переходом нитей из слоя в слой разработаны:

• способы получения двухслойных тканей, обеспечивающие создание цветового эффекта в виде двухцветных горизонтальных или вертикальных полосок;

• метод автоматизированного построения модельных переплетений для проектирования узоров со всеми возможными цветовыми эффектами на заданной структуре ткани при определенных цветах основы и утка.

Методика исследования. Поставленные задачи решались с использованием теоретических и экспериментальных методов.

Методологической и теоретической базой являлись работы отечественных и зарубежных ученых в области ткацкого производства и автоматизации его проектирования.

Методологической основой при разработке методов автоматизированного построения переплетений двухслойных тканей явился системный подход на базе комплекса вспомогательных переплетений.

При разработке теоретических основ автоматизированного построения переплетений двухслойных тканей использованы теория строения и проектирования тканей, методы алгебры-логики, матричное исчисление. .

Научная новизна работы заключается:

— в разработке научных положений автоматизированного построения переплетений двухслойных тканей со всеми возможными способами соединения слоев;

— в разработке методов математического описания, позволяющих формализовать параметры строения и узоры двухслойных тканей, вырабатываемых на современном технологическом оборудовании;

— в разработке способов получения двухслойных тканей, обеспечивающих создание цветового эффекта в виде двухцветных горизонтальных или вертикальных полосок, в тканях с переходом нитей одной системы из слоя в слой (положительное решение о выдаче патентов на изобретения по заявкам №№ 2 008 128 351/12(34 917), 2 008 130 809/12(38 263) от 4 августа 2009 г.).

Впервые получены следующие результаты:

• Дополнена существующая классификация двухслойных тканей по способу соединения слоев ткани признаком, определяющим число нитей раппорта, участвующих в соединении слоев.

• Разработан комплекс методов, составляющих систему автоматизированного построения переплетений двухслойных тканей и позволяющих полностью производить построения для всех возможных способов соединения слоев ткани на базе ряда вспомогательных переплетений.

• Разработана методика определения места перевязки по коду первой нити раппорта.

• Разработана система формализации вспомогательных переплетений, показывающих работу всех систем нитей, участвующих в образовании двухслойной ткани, с помощью трехмерного массива, что значительно упрощает автоматизированное построение переплетения двухслойной ткани.

• Разработана методика исключения части нитей, участвующих в соединении слоев, из процесса соединения, в тканях различной структуры.

• Разработан метод автоматизированного построения рисунков переплетений для двухслойных тканей с переходом нитей из слоя в слой, обеспечивающий получение многоцветных узоров по заданной схеме.

• Предложен способ расширения цветового оформления двухслойных тканей с переходом нитей из слоя в слой.

• Разработан метод автоматизированного построения модельных переплетений для проектирования узоров двухслойных тканей с переходом нитей из слоя в слой.

• Выявлены пути разработки ассортимента двухслойных тканей на базе комплекса автоматизированных методов построения переплетений.

• Разработаны алгоритмы и программы.

Практическая значимость и реализация результатов работы:

Разработанные методы автоматизированного построения переплетений двухслойных тканей доведены до практической реализации в виде программ для ЭВМ, официально зарегистрированных в государственном Реестре Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам [Свидетельства №№ 2 007 614 454, 2 008 614 419, 2 009 612 026, 2 009 612 028].

Производственная апробация разработанных программных продуктов на ЗАО «МАТЭКО» показала, что внедрение в ткацкое производство комплекса автоматизированных методов для построения переплетений двухслойных тканей значительно расширяет ассортимент вырабатываемых тканей, сокращает время и материальные затраты на его разработку.

Результаты работы внедрены в учебный процесс кафедры трикотажного производства Димитровградского института технологии, управления и дизайна (филиала) Ульяновского государственного технического университета:

1. При изучении дисциплин для студентов специальностей 260 703 и 260 704: «САПР тканей», «Строение и проектирование тканей».

2. При проведении дипломного проектирования: начиная с 2006 года, выполнено 4 дипломных исследовательских работ по данной тематике. Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и получили одобрение:

1. на международной научно-технической конференции ПРОГРЕСС — 2008 (г. Иваново, ИГТА);

2. на международных научно-технических конференциях ТЕКСТИЛЬ — 2007, 2008 (г. Москва, МГТУ);

3. на всероссийской научно-технической конференции ТЕХТЕК-СТИЛЬ — 2007 (г. Димитровград, ДИТУД (филиал) УлГТУ);

4. на всероссийской научно-технической конференции в СПГУТД (2008);

5. на внутривузовских научно-технических конференциях Димитровградского института технологии, управления и дизайна (филиала) УлГТУ (2007, 2008);

6. на заседании кафедры трикотажного производства Димитров-градского института технологии, управления и дизайна (филиала) УлГТУ;

7. на заседании кафедры ткачества МГТУ им. А. Н. Косыгина.

Публикации. Основные результаты выполненной работы опубликованы в 16 печатных работах: 3 статьи, в том числе 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК- 4 свидетельства об официальной регистрации программ для ЭВМ- 2 решения о выдаче патентов на изобретение- 7 тезисов докладов на научно-технических конференциях.

Личное участие автора в получении результатов, изложенных в диссертации. Постановка цели и задач диссертационной работы, выбор методов и направлений исследований, обобщение полученных результатов, теоретические положения и выводы по работе выполнены лично автором. Разработка способов получения двухслойных тканей, обеспечивающих наличие цветового эффекта в виде двухцветных горизонтальных или вертикальных полосок, в тканях с переходом нитей одной системы из слоя в слой выполнена автором при участии научного руководителя. Доля соискателя в опубликованных с соавторами работах по теме диссертации составляет от 40 до 90%.

Структура и объем диссертационной работы.

Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованных источников из 104 наименований и 2 приложений.

Общий объём диссертации 300 стр., в том числе 236 стр. основного текста, 129 рис., 14 табл.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Настоящая диссертационная работа представляет законченную научно-исследовательскую работу, где изложены теоретические основы, научно обоснованные технологические и технические решения задач, связанных с разработкой комплекса автоматизированных методов для построения рисунков переплетений двухслойных тканей, которые позволяют использовать информационные технологии в ткацком производстве.

2. Существующая классификация двухслойных тканей по способу соединения слоев дополнена признаком, определяющим число нитей раппорта, участвующих в соединении слоев.

3. На базе структурного анализа строения двухслойных тканей с разными способами соединения слоев предложен удобный метод математического описания параметров двухслойных тканей при автоматизированном построении рисунков их переплетений.

4. Разработан алгоритм автоматизированного формирования трехмерного массива вспомогательных переплетений, показывающих работу всех систем нитей, участвующих в образовании двухслойной ткани.

5. Разработаны автоматизированные методы построения рисунков переплетений двухслойных тканей с соединением слоев ткани как нитями слоев, так и дополнительными нитями, при различном чередовании нитей в слоях ткани.

6. Разработаны принципы кодированного представления схемы узора двухслойной ткани с переходом нитей из слоя в слой, при использовании чистых и смешанных цветов.

7. Разработан автоматизированный метод построения переплетения двухслойной ткани с переходом нитей из слоя в слой: основы, утка, основы и утка одновременно.

8. На базе проведенного исследования установлены способы расширения цветового оформления двухслойных тканей с переходом нитей из слоя в слой:

• для тканей с переходом основы или утка из слоя в слой смешивание цветов нитей узорообразующей системы за счет использования чередования 2:2- смешивание цветов нитей основы и утка за счет применения переплетения с другим эффектом по сравнению с эффектом исходного переплетения;

• для тканей с одновременным переходом основы и утка из слоя в слой смешивание цветов нитей узорообразующих систем за счет использования в раппортах цвета либо одного, либо двух разных цветовсмешивание цветов нитей основы и утка за счет применения переплетения с другим эффектом по сравнению с эффектом исходного переплетения.

9. Разработаны способы получения двухслойных тканей с переходом нитей утка или нитей основы из слоя в слой, новизна которых подтверждена положительными решениями о выдаче патентов на изобретения [№№ заявок 2 008 128 351/12(34 917), 2 008 130 809/12(38 263)].

10. Разработан алгоритм формирования палитры цветовых эффектов для каждой структуры ткани с переходом нитей из слоя в слой и заданного цвета пряжи.

И. Разработан автоматизированный метод построения модельных переплетений, обеспечивающих получение выбранных из палитры цветовых эффектов в узоре ткани.

12. Разработанные методы автоматизированного построения переплетений двухслойных тканей доведены до практической реализации в виде программ для ЭВМ, официально зарегистрированных в государственном.

Реестре Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам [Свидетельства №№ 2 007 614 454, 2 008 614 419, 2 009 612 026, 2 009 612 028].

13. Производственная апробация разработанных программных продуктов показала, что их внедрение в ткацкое производство расширяет ассортимент вырабатываемых тканей и сокращает время проектирования и заправки двухслойных тканей.

14. Материалы работы внедрены в учебный процесс Димитровград-ского института технологии, управления и дизайна (филиала) Ульяновского государственного технического университета.

15. В результате проведенных исследований решены поставленные задачи, позволяющие на основе использования информационных технологий в ткацком производстве расширить ассортимент двухслойных тканей, сократить сырьевые, трудовые и временные затраты при их выработке.