Развитие теории и практики построения методов измерения характеристик строения текстильных материалов с использованием современных информационных технологий

• Автор: Коробов, Николай Анатольевич
• Шифр специальности: 05.19.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 364 с. : ил.

Введение

Общая характеристика работы.

1. Современное состояние проблемы компьютерного измерения характеристик строения текст ильных материалов

1.1. Выявление основных направлений в повышении качества

текстильных материалов

1.2. Определение современных тенденций в развитии методов и

средств оценки показателей качества текстильных материалов.

1.3. Анализ преимуществ компьютерных методов определения

показателей свойств текстильных материалов

1.4 Описание цифровых технологий обработки информации

1.4.1 Выявление особенностей цифровой обработки сигналов.

1.4.2 Обзор методов цифровой обработки одномерных сигналов.
1.4.3 Обзор методов цифровой обработки двумерных сигналов
1.5. Постановка задач научных исследований
1.6. Выбор и характеристика объектов исследований.
2. Развитие методов получения и обработки информации о свойствах текстильных материалов
на основе цифровых технологий
2.1. Использование и развитие цифровых технологий
получения информации о свойствах текстильных материалов.
2.2. Изучение особенностей методов спектрального анализа
в задачах обработки информации
2.3. Разработка системы непараметрического
спектрального анализа.
2.4. Разработка конечнопараметрической модели спектра случайных изменений толщины волокнистого продукта
2.5. Совершенствование градиентного анализа неравномерности свойств волокнистых продуктов
2.6. Использование методов вейвлетпреобразования
для исследования свойств волокнистых продуктов.
2.7. Определение новых научных результатов
по главе.
Совершенствование аппаратнопрограммного обеспечения для оценки неравномерности толщины полуфабрикатов и продуктов прядильного производства.
3.1. Выявление направлений совершенствования
лабораторного оборудования для контроля неровноты волокнистых продуктов.
3.2. Анализ причин возникновения и оценка погрешностей при определении неровноты
по толщине продуктов прядения
3.3. Определение статистических критериев качества оценок спектральной плотности
методом машинного эксперимента.
3.4. Особенности аппаратной и программной реализации
лабораторных устройств для определения неровноты продуктов прядильного производства
3.5. Определение новых научных результатов по главе.
Разработка методов компьютерного исследования
показателен протяженности текстильных волокон
4.1. Рассмотрение общих принципов получения
цифровых изображений текстильных волокон.
4.2. Разработка метода измерения длины
хаотически ориентированных одиночных волокон.
4.3. Сопоставление характеристик протяженности волокон, полученных различными методами измерений
4.4. Создание метода определения характеристик протяженности группы ориентированных волокон
4.5. Исследование способа определения характеристик протяженности группы ориентированных волокон
методом компьютерного моделирования
4.6. Выявление новых научных результатов по главе
и направления их дальнейшего развития
Создание методов компьютерного определения
характеристик строения текстильных нитей.
5.1. Выявление особенностей выделения
структурной неравномерности строения нитей.
5.2. Разработка метода обнаружения ствола ворсистой пряжи
5.3. Разработка методов распознавания пороков
внешнего вида пряжи
5.4. Разработка метода измерения
показателей ворсистости пряжи
5.5. Разработка методов измерения показателей скрученности
текстильных нитей
5.6. Определение новых научных результатов по главе.
Проектирование методов компьютерного измерения показателей строения тканых полотен
6.1. Общая характеристика процессов получения и обработки первичной графической информации
о строении тканых полотен
6.2. Разработка методов определения
характеристик строения ткани по ее изображению.
6.3. Создание метода определение ворсистости ткани
6.4. Решение проблем вычислительной эффективности
в процессах обнаружения пороков внешнего вида ткани
6.5. Определение новых научных результатов по главе.
Основные результаты и выводы по работе.
Библиографический список.
Приложения
П. 1. Схема платы сопряжения лабораторного комплекса КЛАМ
с персональным компьютером.
П.2. Комплекс лабораторный автоматизированный КЛАМ.
Руководство оператора
П.З. Определение точности компьютерного метода измерения
длины одиночных волокон
П.4. Результаты определения погрешности
компьютерных методов измерения крутки пряжи различных
видов в сравнении с базовым методом
П.5. Копии актов о внедрении
Введение
Рыночные отношения в экономике, предстоящее вступление нашей страны во Всемирную торговую организацию ВТО выдвигают на первый план проблемы обеспечения высокого качества продукции текстильных предприятий. В связи с этим предъявляются высокие требования как к уровню свойств широкого спектра текстильных материалов от исходного сырья до готовых текстильных материалов и изделий, так и к методам и средствам их оценки. Для достижения надлежащего качества текстильных материалов сегодня особенно важно оперативно получать надежную и достоверную информацию. Этим требованиям удовлетворяют методы контроля качества, основанные на современных компьютерных и информационных технологиях.
Контроль протекания технологического процесса и качества выпускаемой продукции занимает важное место в цепи мероприятий, обеспечивающих нормальное функционирование любого текстильного предприятия. Текстильная промышленность обладает обширным и разнообразным арсеналом технических средств, предназначенных для определения свойств волокнистых продуктов на всех переходах многостадийной технологической цепочки. Сегодня стала очевидной и практически безальтернативной тенденция перевода различных технических и методических решений на общую основу, в качестве которой выступают средства вычислительной техники.
Прогресс средств компьютерной техники и технологий устранил преграды в использовании эффективных, но в то же время и достаточно трудоемких, требующих больших вычислительных затрат методов цифровой обработки информации. Вследствие этого характерной чертой последних лет является невероятно быстрое усложнение задач и методов их решения. Сложный математический аппарат, охватывающий практически весь диапазон человеческих знаний в этой области, сегодня реализован в различных программных пакетах компьютерной математики. Использование этого математического и алгоритмического ресурса позволяет более эффективно решать задачи анализа, опти
мизации, прогнозирования, управления и т.п., открывает новые возможности в плане достижения большей оперативности, точности и достоверности получаемых результатов. В связи с этим назрела необходимость в обобщении представлений о свойствах текстильных материалов и технологических процессах текстильной промышленности с позиций теории цифровых сигналов и методов их обработки.
Общая характеристика работы
Актуальность


В целом, можно утверждать, что прогресс в области создания и развития методов и средств оценки показателей качества текстильных материалов ближайшие годы будет достигнут благодаря интенсивному использованию возможностей, предоставляемых современной компьютерной техникой и информационными технологиями. Однако, кроме очевидных преимуществ, на этом пути имеется и ряд проблем. Так, благодаря автоматизации процессов сбора информации, наблюдается резкое увеличение информационных потоков, что в свою очередь выдвигает дополнительные требования к скорости ее обработки. Кроме увеличения вычислительной мощности технических средств важно разрабатывать быстрые и эффективные алгоритмы, а это возможно лишь при условии досконального изучения особенностей сигналов, несущих информацию о свойствах текстильных продуктов. С увеличением количества информации возникают проблемы ее хранения и организации доступа к ней. С точки зрения компактного представления данных также важно знать их особенности, поскольку многие методы сжатия информации основаны на выделении полезной составляющей из общего потока данных. Проблемы информационной безопасности сохранности данных, либо защиты от утечки важной в коммерческом смысле информации являются общими информационными проблемами и всегда присутствуют при разработке и использовании информационных технологий. Цифровые технологии обработки информации предполагают использование средств компьютерной техники и разнообразных вычислительных методов по отношению к особому виду информации, получившему название цифровых сигналов. Цифровые сигналы описывают явления и процессы реального мира с помощью чисел. Огромное количество физических сигналов по своей природе являются непрерывными во времени, или аналоговыми. Однако преимущества цифровой обработки информации по сравнению с аналоговыми методами настолько очевидны, что представляется целесообразным преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму с последующей их обработкой в цифровом виде. При преобразовании непрерывных аналоговых сигналов к цифровому виду осуществляют их дискретизацию и квантование по уровню. Таким образом, сущность цифровой обработки состоит в том, что физический сигнал преобразуется в последовательность чисел, которая затем подвергается математическим преобразованиям с помощью вычислительных устройств. Числовые значения, описывающие сигнал в отдельные дискретные моменты времени, называются отсчетами сигнала, а процесс преобразования непрерывного сигнала в последовательность отсчетов называется дискретизацией. Чаще всего сигналы, поступающие в компьютер для обработки, рассматриваются как одномерные, либо двумерные. Одномерные сигналы получают с помощью датчиков различных типов. Они характеризуют изменение контролируемого параметра во времени или по длине продукта. Двумерные сигналы, как правило, используются для передачи статических, либо динамических изображений. Получают такие сигналы с помощью технических систем формирования изображений, сегодня это различные сканирующие устройства, цифровые фотоаппараты и видеокамеры. Для различных видов сигналов одномерных, или двумерных используются различные методы их обработки. Обычно методы обработки одномерных сигналов легко распространяются и на двумерные сигналы. При этом приемы работы с изображениями отличаются большим разнообразием, поскольку изображение является более емким носителем информации, по сравнению с обычным одномерным сигналом. Учитывая существующую специфику в методах обработки одномерных и двумерных сигналов, рассмотрим последовательно эти методы. Методы цифровой обработки информации зародились и получили определенное развитие еще до появления средств электронной вычислительной техники. Очевидно, что процессы дискретизации и квантования аналоговых сигналов вносят искажения в исходную информацию. Поэтому последовательность чисел, представляющая сигнал при цифровой обработке, являясь дискретным рядом, не может полностью соответствовать исходному аналоговому сигналу. Возможность представления непрерывных сигналов без существенных потерь информации совокупностью их дискретных отсчетов доказана академиком В. А. Котельниковым.