RU2593341C1 - Method for automated determination of parameters of damageability geotextile fabric during operational testing - Google Patents
Method for automated determination of parameters of damageability geotextile fabric during operational testing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2593341C1 RU2593341C1 RU2015107655/15A RU2015107655A RU2593341C1 RU 2593341 C1 RU2593341 C1 RU 2593341C1 RU 2015107655/15 A RU2015107655/15 A RU 2015107655/15A RU 2015107655 A RU2015107655 A RU 2015107655A RU 2593341 C1 RU2593341 C1 RU 2593341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- image
- brightness
- physical
- mechanical
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к материаловедению производств текстильной и легкой промышленности, а также к строительной отрасли и может быть использовано текстильными предприятиями, независимыми испытательными лабораториями, а также общестроительными и специализированными организациями, осуществляющими строительные, монтажные и другие работы, при входном, операционном и приемочном контроле соблюдения технических требований к геотекстильным полотнам в части эксплуатационных свойств, проявляющихся в процессе длительных и/или многократных физико-механических воздействий. Способ позволяет определить такие показатели, как фактическое количество единичных физико-механических воздействий до наступления заметных изменений структуры полотна; общее относительное изменение структуры полотна в результате выполненного цикла физико-механического воздействия; удельное изменение структуры, приходящееся на единичное физико-механическое воздействие. Разработка данного способа удовлетворяет потребности промышленно-торгового сектора в части повышения эффективности контроля качества геотекстильных полотен на всех этапах их обращения.The invention relates to materials science in the textile and light industries, as well as to the construction industry and can be used by textile enterprises, independent testing laboratories, as well as general construction and specialized organizations engaged in construction, installation and other works, with input, operational and acceptance control of compliance with technical requirements for geotextile fabrics in terms of operational properties, manifested in the process of long and / or multiple x physico-mechanical effects. The method allows to determine such indicators as the actual number of individual physical and mechanical effects before the onset of noticeable changes in the structure of the canvas; the total relative change in the structure of the web as a result of a completed cycle of physical and mechanical effects; specific structural change per unit physical and mechanical effect. The development of this method satisfies the needs of the industrial and commercial sector in terms of improving the quality control of geotextile paintings at all stages of their circulation.
Известно несколько способов контроля отдельных эксплуатационных свойств текстильных полотен.Several methods are known for controlling the individual performance properties of textile fabrics.
Известен стандартный способ определения устойчивости к истиранию полотен по методу Мартиндейла [Материалы текстильные. Определение устойчивости к истиранию полотен по методу Мартиндейла. Часть 1. Устройство для испытания по методу истирания Мартиндейла: ГОСТ Ρ ИСО 12947-1-2011. Введ. 2013-01-01. - М.: Стандартинформ, 2013. - IV, 12 с: ил.] и [Материалы текстильные. Определение устойчивости к истиранию полотен по методу Мартиндейла. Часть 2. Определение момента разрушения: ГОСТ Ρ ИСО 12947-2-2011. Введ. 2013-01-01. - М.: Стандартинформ, 2013. - IV, 12 с: ил.]. Сущность способа состоит в том, что подготовленный образец подвергают истирающему воздействию абразивным средством по фигуре Лиссажу под определенным давлением и по заранее установленной программе. Через определенные интервалы (часть испытательного цикла) воздействие приостанавливают и проводят визуальное исследование всей поверхности образца на наличие разрушений. Критериями разрушения образца являются, в т.ч.: разрыв двух отдельных нитей (для тканых полотен), обрыв одной нити, приводящий к образованию дыры (для трикотажных полотен), полное выпадение ворса (для ворсовых полотен) и др. После сделанных наблюдений продолжают испытание (выполняют следующие части испытательного цикла) до тех пор, пока образец не будет разрушен.There is a standard method for determining the abrasion resistance of paintings according to the method of Martindale [Textile materials. Determination of resistance to abrasion of paintings by the method of Martindale.
Недостатком приведенного способа является применение субъективной визуальной оценки наличия и степени разрушения образца по предлагаемым критериям. Кроме того, формулировка критериев не дает полной картины поведения полотен в процессе истирания.The disadvantage of this method is the use of subjective visual assessment of the presence and degree of destruction of the sample according to the proposed criteria. In addition, the formulation of the criteria does not give a complete picture of the behavior of the paintings in the process of abrasion.
Известен также способ определения способности текстильных полотен к образованию ворсистости и пиллингу [Материалы текстильные. Определение способности текстильных полотен к образованию ворсистости и пиллингу. Часть 2. Модифицированный метод Мартиндейла: ГОСТ Ρ ИСО 12945-2-2012. Введ. 2014-01-01. - М.: Стандартинформ, 2014. - II, 14 с: ил.]. Сущность способа заключается в том, что подготовленная проба круглой формы проходит по трущейся поверхности для истирания с приложенной к ней определенной нагрузкой, совершая движение по фигуре Лиссажу. После определенных этапов истирающих испытаний визуально оценивают ворсистость и пиллинг. При этом визуальную оценку ухудшения внешнего вида образца определяют по критериям согласно таблице 1.There is also a method of determining the ability of textile fabrics to the formation of hairiness and pilling [Textile materials. Determination of the ability of textile fabrics to the formation of hairiness and pilling.
Техническим дополнением, предусмотренным в оценке способности текстильных полотен к образованию ворсистости и пиллингу, является возможность фотографической оценки.A technical supplement provided for in assessing the ability of textile fabrics to the formation of hairiness and pilling is the possibility of a photographic assessment.
Недостатком описываемого способа является то, что представленное описание критериев оценки ворсистости и/или пиллинга содержит ряд неопределенностей и может иметь различное толкование у экспертов, а использование фотографической оценки (то есть получение фотоизображения образца) само по себе не может устранить данный недостаток.The disadvantage of the described method is that the presented description of the criteria for assessing hairiness and / or pilling contains a number of uncertainties and may have different interpretations by experts, and the use of photographic assessment (i.e., obtaining a photo image of a sample) alone cannot eliminate this drawback.
Известен способ компьютерного определения изменения окраски текстильных полотен при оценке ее устойчивости к физико-химическим воздействиям [Пат. 2439560 С1, Российская Федерация: МПК6 G01N 33/36. Способ компьютерного определения изменения окраски текстильных полотен при оценке ее устойчивости к физико-химическим воздействиям / Барашкова Н.Н., Шаломин О.А., Гусев Б.Н., Матрохин А.Ю.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Ивановская государственная текстильная академия» (ИГТА). - №2010129699/28; заявл. 15.07.2010; опубл. 10.01.2012, Бюл. №1. - 17 с.: ил.], заключающийся в приготовлении образцов текстильных полотен, физико-химическом или механическом воздействии и оценке результатов воздействия по изменению первоначальной окраски образцов текстильных полотен с помощью шкал серых эталонов, при этом на основе электронного оптического сканирования шкалы серых эталонов формируют электронную базу их контрастности, получают отсканированное компьютерное изображение в трехцветной палитре (R - красный, G - зеленый, В - синий) образцов исследуемой ткани до и после воздействия физико-химическими факторами, автоматически выявляют и исключают из рассмотрения изображения посторонних объектов, далее определяют разницу между интенсивностью окраски образцов исследуемой ткани до воздействия и интенсивностью окраски исследуемых образцов ткани после воздействия физико-химическим факторами и оценивают изменение окраски по осветлению цвета и по изменению чистоты цвета первоначальной окраски.A known method of computer-based determination of color changes of textile fabrics in assessing its resistance to physico-chemical effects [Pat. 2439560 C1, Russian Federation: IPC 6 G01N 33/36. A computer-aided method for determining the color change of textile fabrics in assessing its resistance to physico-chemical influences / Barashkova NN, Shalomin OA, Gusev BN, Matrokhin A.YU .; Applicant and patent holder: State Educational Institution of Higher Professional Education "Ivanovo State Textile Academy" (IGTA). - No. 2010129699/28; declared 07/15/2010; publ. 01/10/2012, Bull. No. 1. - 17 p.: Ill.], Which consists in preparing samples of textile fabrics, physicochemical or mechanical effects and evaluating the results of exposure to change the initial color of samples of textile fabrics using gray standards scales, while on the basis of electronic optical scanning, gray standards scales are formed electronic database of their contrast, receive a scanned computer image in a three-color palette (R - red, G - green, B - blue) of the samples of the studied tissue before and after exposure to physical and chemical environmental factors, they automatically detect and exclude images of foreign objects from consideration, then the difference between the color intensity of the samples of the test tissue before exposure and the color intensity of the studied tissue samples after exposure to physico-chemical factors is determined and the color change is estimated by lightening the color and the color purity of the original color .
Существенным недостатком описанного аналога является использование значений цветовых каналов, усредненных по всей площади цифрового изображения, что не позволяет идентифицировать локальные изменения, связанные с нарушением первоначальной структуры (появлением ворса, пиллей и др.) и геометрических параметров (сдвигом, утонением нитей и др.) образца.A significant drawback of the described analogue is the use of color channel values averaged over the entire area of the digital image, which does not allow us to identify local changes associated with the violation of the original structure (the appearance of nap, pills, etc.) and geometric parameters (shift, thinning of the threads, etc.) sample.
В качестве прототипа принят способ определения сминаемости текстильных полотен [Пат. 2495416 С2, Российская Федерация: МПК6 G01N 33/36. Способ определения сминаемости текстильных полотен / Чагина Л.Л., Смирнова Н.А., Титов C.H.; заявитель и патентообладатель: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет» (КГТУ). - №2011116809/15; заявл. 27.04.2011; опубл. 10.10.2013, Бюл. №28. - 10 с.: ил.]. Сущность способа заключается в приготовлении образца полотна, получении цифрового изображения несмятого образца, формировании в образце неориентированных складок путем последовательного нагружения, разгрузки и отдыха, получении цифрового изображения смятого образца, передаче изображений на экран ЭВМ, обработке цифровых изображений путем выделения областей интегральной яркости и сопоставления интенсивности распределения яркости участков изображения по этим областям. О степени сминаемости судят по величине относительного отклонения интегральной яркости изображений смятого и несмятого образцов.As a prototype adopted a method for determining the crease of textile fabrics [Pat. 2495416 C2, Russian Federation: IPC 6 G01N 33/36. A method for determining the creasing of textile fabrics / Chagina L.L., Smirnova N.A., Titov CH; Applicant and patent holder: Kostroma State Technological University (KSTU) State Educational Institution of Higher Professional Education. - No. 20111116809/15; declared 04/27/2011; publ. 10/10/2013, Bull. No. 28. - 10 p.: Ill.]. The essence of the method consists in preparing a sample of the canvas, obtaining a digital image of an unprinted sample, forming non-oriented folds in the sample by sequential loading, unloading and resting, obtaining a digital image of a crumpled sample, transferring images to a computer screen, processing digital images by highlighting the areas of integrated brightness and intensity comparison distribution of brightness of image sections in these areas. The degree of creasing is judged by the value of the relative deviation of the integrated brightness of the images of the crumpled and unclenched samples.
Принципиальным недостатком способа-прототипа является то, что в качестве основного информационного признака используется распределение (гистограмма) яркости участков изображения, которое отражает только количество (долю) пикселей различной интенсивности. Этот признак приемлем для выявления и оценки значительных отклонений яркости изображения образца вследствие образования макронеровностей в процессе смятия, но недостаточно достоверен для оценки местных и распространенных микроповреждений полотен, которыми сопровождается множество известных физико-механических воздействий, таких как истирание по плоскости, сдвиг и прокалывание нитей, многократное нагружение мелкодисперсным гранулированным материалом, воздействие ультрафиолетовым излучением и др.The principal disadvantage of the prototype method is that the brightness distribution of the image sections, which reflects only the number (fraction) of pixels of different intensities, is used as the main information feature. This feature is acceptable for identifying and evaluating significant deviations in the brightness of the image of the sample due to the formation of macro-irregularities during the crushing process, but is not reliable enough to assess local and widespread microdamage to the paintings, which are accompanied by many known physical and mechanical effects, such as abrasion along the plane, shearing and piercing of threads, multiple loading with finely divided granular material, exposure to ultraviolet radiation, etc.
Техническим результатом заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей, а также повышение информативности и объективности количественной оценки разнообразных изменений внешнего вида геотекстильных полотен, в т.ч. размеров, окраски, взаимного положения их структурных элементов в соответствии с областью применения и функциями соответствующих полотен.The technical result of the claimed invention is the expansion of functionality, as well as increasing the information content and objectivity of the quantitative assessment of various changes in the appearance of geotextile paintings, including sizes, colors, relative positions of their structural elements in accordance with the scope and functions of the respective paintings.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе автоматизированного определения показателей повреждаемости геотекстильных полотен в процессе эксплуатационных испытаний, заключающемся в приготовлении образца полотна, получении цифрового растрового изображения поверхности исходного образца, физико-механическом воздействии на образец, получении цифрового растрового изображения поверхности образца после соответствующего физико-механического воздействия, измерении яркости пикселей изображения исходного образца и изображения образца, подвергнутого физико-механическому воздействию, с последующим их сопоставлением, согласно изобретению, формируют двумерные матрицы значений яркости пикселей изображения исходного образца и изображения образца после физико-механического воздействия, в каждой двумерной матрице выделяют равноудаленные горизонтальные или вертикальные прямоугольные фрагменты, по каждому из них строят профиль яркости в виде одномерного сигнала путем сбора значений яркости пикселей по столбцам или строкам прямоугольных фрагментов, после чего определяют массив амплитудно-частотных характеристик, затем сравнивают массивы исходного образца и образца, подвергнутого физико-механическому воздействию, накапливают абсолютные отклонения их элементов и получают первую количественную оценку изменения структуры поверхности образца полотна в результате физико-механического воздействия; аналогичным образом последовательно определяют количественные оценки изменения структуры поверхности образца на последующих этапах испытательного цикла физико-механического воздействия и к построенной кинетической характеристике полученных количественных оценок проводят две касательные линии в первой и в последней точках, измеряют угол наклона между касательными линиями, по величине которого судят о необходимости продолжения или прекращения испытательного цикла: если угол наклона между касательными линиями не превышает установленной пороговой величины, то испытательный цикл с соответствующими измерительными операциями продолжают; если угол наклона между касательными линиями превышает установленную пороговую величину, то автоматически фиксируют момент разрушения образца и испытательный цикл прекращают, после чего оценивают числовые характеристики, отражающие степень повреждения структуры геотекстильного полотна: фактическое количество единичных физико-механических воздействий до наступления заметных изменений структуры полотна; общее относительное изменение структуры полотна в результате выполненного цикла физико-механического воздействия; удельное изменение структуры, приходящееся на единичное физико-механическое воздействие.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for automatically determining the damage indicators of geotextile paintings during operational tests, which consists in preparing a sample of the fabric, obtaining a digital raster image of the surface of the original sample, physico-mechanical effects on the sample, obtaining a digital raster image of the surface of the sample after appropriate physical -mechanical effects, measuring the brightness of the pixels of the image of the original sample and and images of the sample subjected to physico-mechanical action, followed by their comparison, according to the invention, two-dimensional matrices of pixel brightness values of the image of the original sample and the image of the sample after physico-mechanical treatment are formed, equidistant horizontal or vertical rectangular fragments are allocated in each two-dimensional matrix, for each of they build the brightness profile in the form of a one-dimensional signal by collecting the brightness values of the pixels in columns or rows of rectangular fragments, p follows that define an array of amplitude-frequency characteristics are then compared arrays initial sample and the sample subjected to physico-mechanical action, accumulating their absolute deviation elements and receive the first quantitative assessment of changes in the structure of the web surface of the sample as a result of physical-mechanical effects; in a similar way, quantitative estimates of changes in the structure of the surface of the sample are successively determined at subsequent stages of the test cycle of the physicomechanical effect, and two tangent lines are drawn at the first and last points to the constructed kinetic characteristic of the obtained quantitative estimates, the angle of inclination between the tangent lines is measured, the value of which the need to continue or end the test cycle: if the angle of inclination between the tangent lines does not exceed the setting If the threshold value is reached, then the test cycle with the corresponding measuring operations is continued; if the angle of inclination between the tangent lines exceeds the set threshold value, then the moment of sample destruction is automatically recorded and the test cycle is stopped, after which numerical characteristics reflecting the degree of damage to the structure of the geotextile fabric are evaluated: the actual number of individual physical and mechanical stresses before significant changes in the structure of the fabric occur; the total relative change in the structure of the web as a result of a completed cycle of physical and mechanical effects; specific structural change per unit physical and mechanical effect.
Технический результат, заключающийся в расширении функциональных возможностей, а также повышении информативности и объективности количественной оценки разнообразных изменений внешнего вида геотекстильных полотен, достигается за счет применения дополнительных информативных признаков двух типов, а именно профиля яркости и массива его амплитудно-частотных характеристик. Профиль яркости представляет собой одномерный массив значений яркости, накопленных по столбцам или строкам прямоугольных фрагментов, выделенных в двумерных матрицах (изображениях), он отображает устойчивое распределение светлых и темных участков по ширине или высоте изображения, что, в свою очередь, позволяет идентифицировать на полотне местоположение нитей и промежутков между нитями. Массив амплитудно-частотных характеристик профиля яркости представляет собой массив точек в системе координат «длина волны - амплитуда волны» и компактно отображает весь спектр гармонических колебаний, присущих соответствующему профилю яркости. При этом фактическое изменение структуры полотна (сдвиг нитей, появление застила в виде ворса или инородных объектов в виде пиллей) вызывает изменение первоначального спектра гармонических колебаний (снижение или увеличение амплитуды единичных или групп гармоник). В свою очередь, на основе сравнения массивов амплитудно-частотных характеристик профилей яркости определяется количественная оценка степени повреждения структуры полотна на текущем этапе испытания, численно равная сумме абсолютных отклонений элементов массивов амплитудно-частотных характеристик исходного образца и образца, подверженного физико-механическому воздействию. При этом автоматическая фиксация момента разрушения полотна обеспечивается использованием четкого критерия, а именно достижением заданного угла наклона между касательными линиями, проведенными к первой и к последней точкам кинетической характеристики, построенной от начала испытательного цикла до текущего момента.The technical result, which consists in expanding the functionality, as well as increasing the information content and objectivity of the quantitative assessment of various changes in the appearance of geotextile paintings, is achieved through the use of additional informative features of two types, namely, the brightness profile and the array of its amplitude-frequency characteristics. The brightness profile is a one-dimensional array of brightness values accumulated over columns or rows of rectangular fragments, selected in two-dimensional matrices (images), it displays a stable distribution of light and dark areas along the width or height of the image, which, in turn, allows you to identify the location on the canvas threads and gaps between threads. The array of amplitude-frequency characteristics of the brightness profile is an array of points in the coordinate system "wavelength - wave amplitude" and compactly displays the entire spectrum of harmonic oscillations inherent in the corresponding brightness profile. In this case, the actual change in the structure of the fabric (shift of the threads, the appearance of a sheet in the form of a pile or foreign objects in the form of pills) causes a change in the initial spectrum of harmonic oscillations (decrease or increase in the amplitude of single or groups of harmonics). In turn, based on a comparison of arrays of amplitude-frequency characteristics of brightness profiles, a quantitative assessment of the degree of damage to the fabric structure at the current stage of the test is determined, numerically equal to the sum of the absolute deviations of the elements of the arrays of amplitude-frequency characteristics of the original sample and the sample subject to physical and mechanical stress. In this case, the automatic fixation of the moment of destruction of the web is provided by the use of a clear criterion, namely, the achievement of a predetermined angle of inclination between the tangent lines drawn to the first and last points of the kinetic characteristic constructed from the beginning of the test cycle to the current moment.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена последовательность операций осуществления способа автоматизированного определения показателей повреждаемости геотекстильных полотен в процессе эксплуатационных испытаний; на фиг. 2 - характерные изображения поверхности образца геотекстильного полотна до а) и после б) истирающего воздействия; на фиг. 3 - горизонтальный а) и вертикальный в) прямоугольные фрагменты цифрового растрового изображения тканого полотна и соответствующие профили яркости, построенные путем сбора значений яркости пикселей по столбцам и строкам (б и г); на фиг. 4 - горизонтальные прямоугольные фрагменты цифровых изображений полотна, полученных до а) и после г) физико-механического воздействия на образец, соответствующие профили яркости (б и д) и массивы амплитудно-частотных характеристик (в и е); на фиг. 5 - результирующая диаграмма абсолютных разностей между элементами массивов амплитудно-частотных характеристик, сформированных до и после определенного физико-механического воздействия; на фиг. 6 - кинетическая характеристика полученных количественных оценок изменения структуры поверхности образца на различных этапах испытательного цикла с построенными касательными линиями.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows the sequence of operations of the method for the automated determination of indicators of damage to geotextile paintings in the process of operational testing; in FIG. 2 - characteristic images of the surface of the sample geotextile before a) and after b) abrasion; in FIG. 3 - horizontal a) and vertical c) rectangular fragments of a digital raster image of a woven fabric and corresponding brightness profiles constructed by collecting pixel brightness values in columns and rows (b and d); in FIG. 4 - horizontal rectangular fragments of digital images of the canvas obtained before a) and after d) physico-mechanical effects on the sample, the corresponding brightness profiles (b and d) and arrays of amplitude-frequency characteristics (c and f); in FIG. 5 is a resulting diagram of the absolute differences between the elements of the arrays of amplitude-frequency characteristics formed before and after a certain physical and mechanical impact; in FIG. 6 is a kinetic characteristic of the obtained quantitative estimates of changes in the surface structure of the sample at various stages of the test cycle with the tangent lines drawn.
Пример осуществления способаAn example of the method
Способ автоматизированного определения показателей повреждаемости геотекстильных полотен в процессе эксплуатационных испытаний основывается на анализе цифровых изображений полотен, которые способны передать полную картину внешних признаков данных плоских объектов в широком диапазоне разрешающей способности. Важным условием в реализации способа является возможность получения изображений в стабильных условиях (освещенность, линейное расстояние и угловое положение оптической матрицы относительно объекта). В этой связи способ реализуют с помощью проекционного устройства для оперативного получения изображений поверхности текстильных материалов [Пат. 2494428 С2, Российская Федерация МПК6 G03B 15/00. Проекционное устройство для оперативного получения изображений поверхности текстильных материалов / Шаломин О.А., Матрохин А.Ю., Гусев Б.Н., Коробов Н.А., Рыбакова Д.А.; заявитель и патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «Центр проектирования и управления качеством». - №2011149568/28, заявл. 07.12.2011., опубл. 27.09.2013].A method for automatically determining the damage indicators of geotextile paintings during operational tests is based on the analysis of digital images of paintings that are capable of conveying a complete picture of the external features of these flat objects in a wide resolution range. An important condition in the implementation of the method is the ability to obtain images in stable conditions (illumination, linear distance and angular position of the optical matrix relative to the object). In this regard, the method is implemented using a projection device for the rapid acquisition of surface images of textile materials [US Pat. 2494428 C2, Russian Federation IPC 6 G03B 15/00. Projection device for the rapid acquisition of surface images of textile materials / Shalomin O.A., Matrokhin A.Yu., Gusev B.N., Korobov N.A., Rybakova D.A .; Applicant and patent holder: Center for Design and Quality Management Limited Liability Company. - No. 20111149568/28, declared 12/07/2011., Publ. 09/27/2013].
Способ предусматривает (фиг. 1) подготовку (выкраивание, выдерживание, заправку в прибор) исходного образца геотекстильного полотна в соответствии с выбранной методикой эксплуатационных испытаний с последующим получением и сохранением цифрового растрового изображения поверхности (фиг. 2, а) участка подготовленного образца, далее образец подвергают поэтапному физико-механическому воздействию согласно выбранной методике. После каждого k-го этапа физико-механического воздействия получают цифровое растровое изображение (фиг. 2, б) того же участка образца, по которому получено исходное изображение. Последующие измерительные операции выполняют параллельно над изображениями исходного образца и образца, подвергнутого воздействию k-го этапа испытательного цикла. В частности, в центральной части изображения, где наблюдаются наименьшие оптические искажения, выделяют область, например квадратную, размер которой (N*N пикселей) пропорционален действительному размеру образца не менее 5*5 см, измеряют в ней яркости пикселей xij и формируют двумерную матрицу значений яркости. Для выполнения дальнейших преобразований во всю ширину матрицы выделяют три равноудаленных друг от друга горизонтальных прямоугольных фрагмента высотой в n строк. Аналогично во всю высоту матрицы выделяют три равноудаленных друг от друга вертикальных прямоугольных фрагмента шириной в n столбцов. В результате сбора значений яркости по столбцам горизонтальных (фиг. 3, а) и строкам вертикальных (фиг. 3, в) прямоугольных фрагментов определяют элементы соответствующих профилей яркости и строят их (фиг. 3, б и г) в виде одномерных сигналовThe method involves (Fig. 1) preparing (cutting, aging, dressing in the device) an initial sample of a geotextile web in accordance with the chosen method of operational testing, followed by obtaining and maintaining a digital raster image of the surface (Fig. 2a) of the prepared sample site, then the sample subjected to phased physical and mechanical effects according to the selected method. After each k-th stage of physico-mechanical action, a digital raster image (Fig. 2, b) of the same portion of the sample by which the original image is obtained is obtained. Subsequent measurement operations are performed in parallel on the images of the original sample and the sample subjected to the k-th stage of the test cycle. In particular, in the central part of the image, where the least optical distortion is observed, a region, for example, a square, whose size (N * N pixels) is proportional to the actual sample size of at least 5 * 5 cm, is highlighted, the pixel brightness x ij is measured in it, and a two-dimensional matrix is formed brightness values. To perform further transformations over the entire width of the matrix, three horizontal rectangular fragments with a height of n rows are equidistant from each other. Similarly, three vertical rectangular fragments with a width of n columns are allocated to the entire matrix height. As a result of the collection of brightness values on the columns of horizontal (Fig. 3, a) and rows of vertical (Fig. 3, c) rectangular fragments, elements of the corresponding brightness profiles are determined and built (Fig. 3, b and d) in the form of one-dimensional signals
где i* - номер нижней строки горизонтального прямоугольного фрагмента двумерной матрицы яркости;where i * is the number of the lower row of the horizontal rectangular fragment of the two-dimensional brightness matrix;
j* - номер левого столбца вертикального прямоугольного фрагмента двумерной матрицы яркости;j * is the number of the left column of the vertical rectangular fragment of the two-dimensional brightness matrix;
j(i) - номера элементов профиля яркости, соответствующие номерам столбцов (строк) горизонтального (вертикального) прямоугольного фрагмента соответственно.j (i) are the numbers of the elements of the brightness profile corresponding to the numbers of the columns (rows) of the horizontal (vertical) rectangular fragment, respectively.
Длина (число элементов) каждого профиля яркости постоянна и равна N в соответствии с размерами выделенной области изображения, поэтому на фиг. 3 и фиг. 4 нумерация строк и столбцов унифицирована за счет использования единой переменной i.The length (number of elements) of each brightness profile is constant and equal to N in accordance with the dimensions of the selected image area, therefore, in FIG. 3 and FIG. 4 row and column numbering is unified by using a single variable i.
Следующая операция по определению массива амплитудно-частотных характеристик каждого профиля яркости требует формирования N вспомогательных числовых массивов, число элементов в которых также равно N. Произвольный j-й элемент i-го вспомогательного числового массива определяется функциейThe next operation to determine the array of amplitude-frequency characteristics of each brightness profile requires the formation of N auxiliary numerical arrays, the number of elements in which is also equal to N. An arbitrary j-th element of the i-th auxiliary numerical array is determined by the function
где i - порядковый номер вспомогательного числового массива (i=1, 2, …, N);where i is the serial number of the auxiliary numerical array (i = 1, 2, ..., N);
j - порядковый номер элемента вспомогательного числового массива (j=1, 2, …, N).j is the serial number of the element of the auxiliary numerical array (j = 1, 2, ..., N).
Элементы массива амплитудно-частотных характеристик для соответствующего профиля яркости, построенного, например, для горизонтального фрагмента двумерной матрицы, определяют согласно выражениюThe elements of the amplitude-frequency characteristics array for the corresponding brightness profile, constructed, for example, for a horizontal fragment of a two-dimensional matrix, are determined according to the expression
где i - порядковый номер элемента массива амплитудно-частотных характеристик (i=1, 2, …, N).where i is the serial number of the element of the array of amplitude-frequency characteristics (i = 1, 2, ..., N).
Таким образом, определяют все N элементов массива амплитудно-частотных характеристик для каждого профиля яркости. Массив амплитудно-частотных характеристик профиля яркости можно представить в виде последовательности точек в системе координат «длина волны - амплитуда», которая компактно отображает весь спектр (смесь) гармонических колебаний, присущих соответствующему профилю яркости. Ордината Ai (фиг. 4, в, г) показывает интегральную амплитуду в профиле яркости для отдельного гармонического волнового компонента, имеющего длину волны, численно равную i. Например, первая точка массива амплитудно-частотных характеристик - А1 показывает интегральную амплитуду волны с периодом в один пиксель (на фиг. 4, в и г А1 равна нулю), вторая точка массива амплитудно-частотных характеристик - А2 показывает интегральную амплитуду волны с периодом в два пикселя (на фиг. 4, в и г А2 равна нулю) и т.д. Этот информационный признак можно однозначно интерпретировать с точки зрения размеров и упорядоченности расположения элементов. Например, регулярная структура полотна в виде чередующихся с определенным шагом нитей проявляется в виде резко выделяющегося высокого значения того элемента массива амплитудно-частотных характеристик, порядковый номер которого i эквивалентен шагу между нитями. Другие элементы массива амплитудно-частотных характеристик могут характеризовать более мелкие объекты (диаметры волокон, из которых состоят нити, диаметры самих нитей), а также более крупные объекты (раппорт переплетения, раппорт набивного или ткацкого рисунка и др.). Таким образом, массив амплитудно-частотных характеристик является комплексным «отражением» текущей структуры полотна (в пределах исследуемого образца). В свою очередь изменение структуры полотна под действием каких-либо факторов, приводящих к повышению ворсистости, утонению или разрушению нитей, изменению конфигурации расположения нитей, потере рисунка и др. приводит к существенному изменению массива амплитудно-частотных характеристик, что подтверждено на фиг. 4.Thus, all N elements of the array of amplitude-frequency characteristics are determined for each brightness profile. An array of amplitude-frequency characteristics of the brightness profile can be represented as a sequence of points in the coordinate system “wavelength - amplitude”, which compactly displays the entire spectrum (mixture) of harmonic oscillations inherent in the corresponding brightness profile. The ordinate A i (Fig. 4, c, d) shows the integrated amplitude in the brightness profile for an individual harmonic wave component having a wavelength numerically equal to i. For example, the first point of the array of amplitude-frequency characteristics - A 1 shows the integral amplitude of the wave with a period of one pixel (in Fig. 4, c and d A 1 is zero), the second point of the array of amplitude-frequency characteristics - A 2 shows the integral amplitude of the wave with a period of two pixels (in Fig. 4, c and r A 2 is zero), etc. This information feature can be unambiguously interpreted in terms of the size and ordering of the arrangement of elements. For example, the regular structure of the canvas in the form of threads alternating with a certain pitch appears in the form of a sharply distinguished high value of that element of the array of amplitude-frequency characteristics, whose serial number i is equivalent to the step between the threads. Other elements of the amplitude-frequency characteristics array can characterize smaller objects (diameters of the fibers that make up the yarns, diameters of the yarns themselves), as well as larger objects (weave repeat, pattern repeat of weaving or weaving, etc.). Thus, the array of amplitude-frequency characteristics is a complex "reflection" of the current structure of the canvas (within the investigated sample). In turn, a change in the structure of the web under the influence of any factors leading to an increase in hairiness, thinning or destruction of the threads, a change in the arrangement of the threads, loss of pattern, etc. leads to a significant change in the array of amplitude-frequency characteristics, which is confirmed in FIG. four.
Изменение амплитудно-частотных характеристик в процессе физико-механического воздействия проявляется во всех элементах массива, поэтому сравнивают между собой каждый элемент соответствующих массивов. Уместной первичной числовой оценкой произошедшего изменения выбрана абсолютная разность между элементами массивов амплитудно-частотных характеристик профилей яркости, сформированных до и после определенного физико-механического воздействияThe change in the amplitude-frequency characteristics in the process of physico-mechanical action is manifested in all elements of the array, therefore, each element of the corresponding arrays is compared. The appropriate primary numerical assessment of the change is the absolute difference between the elements of the arrays of amplitude-frequency characteristics of the brightness profiles formed before and after a certain physical and mechanical impact
где (Ai)до - i-й элемент массива амплитудно-частотных характеристик профиля яркости, построенного до начала физико-механического воздействия на образец, (i=1, 2, …, N);where (A i ) to is the i-th element of the array of amplitude-frequency characteristics of the brightness profile constructed before the physicomechanical action on the sample begins (i = 1, 2, ..., N);
(Ai)после - i-й элемент массива амплитудно-частотных характеристик профиля яркости, построенного после определенного физико-механического воздействия на образец, (i=1, 2, …, N).(A i ) after - the i-th element of the array of amplitude-frequency characteristics of the brightness profile constructed after a certain physical and mechanical impact on the sample (i = 1, 2, ..., N).
Визуальное представление степени изменений и их распределения по величине объектов дает результирующая диаграмма абсолютных разностей между элементами массивов амплитудно-частотных характеристик, сформированных до и после определенного физико-механического воздействия (фиг. 5).A visual representation of the degree of change and their distribution according to the size of the objects is given by the resulting diagram of the absolute differences between the elements of the arrays of amplitude-frequency characteristics formed before and after a certain physical and mechanical action (Fig. 5).
Информативную числовую оценку произошедшего изменения структуры полотна на конкретном фрагменте можно получить путем накопления абсолютных разностей между элементами массивов амплитудно-частотных характеристик профилей яркости исходного образца и образца, подверженного физико-механическому воздействиюAn informative numerical estimate of the change in the structure of the web on a particular fragment can be obtained by accumulating absolute differences between the elements of the arrays of amplitude-frequency characteristics of the brightness profiles of the original sample and the sample subject to physical and mechanical stress
с последующим преобразованием абсолютной величины Y в относительную величину по выражениюwith the subsequent conversion of the absolute value of Y into a relative value by the expression
Результирующую количественную оценку произошедшего изменения структуры для всей поверхности образца на k-м этапе физико-механического воздействия получают путем усреднения значений Y по всем горизонтальным и вертикальным прямоугольным фрагментам.The resulting quantitative assessment of the change in the structure for the entire surface of the sample at the kth stage of the physicomechanical action is obtained by averaging the values of Y over all horizontal and vertical rectangular fragments.
Последующие операции способа необходимы для идентификации заметных изменений структуры (или момента разрушения) полотна и автоматической фиксации этого момента.Subsequent operations of the method are necessary to identify noticeable changes in the structure (or the moment of destruction) of the canvas and automatic fixation of this moment.
После каждого k-го этапа физико-механического воздействия получают очередную количественную оценку изменения структуры образца и достраивают новую точку кинетической характеристики, имеющейся до k-го этапа. Кинетическая характеристика (фиг. 6) представляет собой временную последовательность количественных оценок изменения структуры образца на различных этапах испытательного цикла. Первая точка в этой последовательности соответствует начальному изменению структуры полотна после первого этапа воздействия. Ординаты последующих точек соответствуют величинам Yотн, определенным на каждом этапе физико-механического воздействия, начиная со второго по текущий k-й.After each kth stage of the physicomechanical action, the next quantitative assessment of the change in the structure of the sample is obtained and a new point of kinetic characteristic is available, which is available up to the kth stage. The kinetic characteristic (Fig. 6) is a time sequence of quantitative estimates of changes in the structure of the sample at various stages of the test cycle. The first point in this sequence corresponds to the initial change in the structure of the canvas after the first stage of exposure. The ordinates of the subsequent points correspond to the Y rel values determined at each stage of the physicomechanical action, starting from the second to the current kth.
Для оценки критичности изменений структуры полотна к кинетической характеристике строят две касательные линии, а именно к первой и к последней точке, измеряют угол наклона φ между касательными линиями, как показано на фиг. 6. По величине угла судят о необходимости прекращения или продолжения испытательного цикла. Если угол наклона между касательными линиями не превышает установленной пороговой величины φ*, то изменения структуры идентифицируют как несущественные и испытательный цикл физико-механического воздействия на образец продолжают на следующем этапе с соответствующими измерительными операциями. Значение φ* жестко устанавливается для соответствующего вида физико-механического воздействия и типа испытываемого геотекстильного материала. Возможный диапазон φ* для соответствующих условий может варьироваться в пределах от 15 до 35°. Если угол наклона φ между касательными линиями превышает установленную пороговую величину φ*, то изменения структуры идентифицируют как существенные, при этом автоматически фиксируют момент разрушения образца, испытательный цикл физико-механического воздействия на образец прекращают и оценивают числовые характеристики, отражающие степень повреждения структуры геотекстильного полотна (см. таблицу 2).To assess the criticality of changes in the structure of the web to the kinetic characteristic, two tangent lines are constructed, namely, to the first and last points, the angle of inclination φ between the tangent lines is measured, as shown in FIG. 6. The value of the angle judges the need to terminate or continue the test cycle. If the angle of inclination between the tangent lines does not exceed the established threshold value φ *, then structural changes are identified as insignificant and the test cycle of the physicomechanical effect on the sample is continued at the next stage with the corresponding measurement operations. The value of φ * is rigidly set for the corresponding type of physicomechanical action and the type of geotextile material being tested. The possible range of φ * for the respective conditions can vary from 15 to 35 °. If the angle of inclination φ between the tangent lines exceeds the set threshold value φ *, then the structural changes are identified as significant, the moment of destruction of the sample is automatically recorded, the test cycle of the physicomechanical effect on the sample is stopped, and numerical characteristics reflecting the degree of damage to the structure of the geotextile fabric are evaluated ( see table 2).
Как видно из таблицы 2, результаты автоматизированного определения показателей повреждаемости более стабильны, а дополнительные числовые оценки изменения структуры, как общее относительное изменение структуры, так и изменение структуры, приходящееся на единичное воздействие, несут важную информацию о восприимчивости материалов к соответствующему физико-механическому воздействию.As can be seen from table 2, the results of the automated determination of damage indicators are more stable, and additional numerical estimates of the structural change, both the total relative structural change and the structural change per unit exposure, carry important information about the susceptibility of materials to the corresponding physical and mechanical effects.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015107655/15A RU2593341C1 (en) | 2015-03-04 | 2015-03-04 | Method for automated determination of parameters of damageability geotextile fabric during operational testing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015107655/15A RU2593341C1 (en) | 2015-03-04 | 2015-03-04 | Method for automated determination of parameters of damageability geotextile fabric during operational testing |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2593341C1 true RU2593341C1 (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=56612794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015107655/15A RU2593341C1 (en) | 2015-03-04 | 2015-03-04 | Method for automated determination of parameters of damageability geotextile fabric during operational testing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2593341C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3979951A (en) * | 1973-10-27 | 1976-09-14 | Dennis Lawrence Munden | Testing fabric sewing properties |
| SU881612A1 (en) * | 1980-02-07 | 1981-11-15 | Таджикский государственный университет им.В.И.Ленина | Method of determination of textile fibre damages in knitted semifinished items |
| SU1121616A1 (en) * | 1982-08-02 | 1984-10-30 | Таджикский государственный университет им.В.И.Ленина | Cotton fibre damage degree evaluation method |
| RU2023264C1 (en) * | 1991-12-23 | 1994-11-15 | Ивановский Химико-Технологический Институт | Method of determining degree of damage of cotton fibers |
| RU2189588C1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-09-20 | Костромской государственный технологический университет | Procedure determining creasing property of textile materials |
| RU2495416C2 (en) * | 2011-04-27 | 2013-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" | Method of determining crease retention of textile fabrics |
| RU2516894C1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владивостокский государственный университет экномики и сервиса (ВГУЭС) | Device for evaluation of damageability of threads of textile materials when sewing |
-
2015
- 2015-03-04 RU RU2015107655/15A patent/RU2593341C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3979951A (en) * | 1973-10-27 | 1976-09-14 | Dennis Lawrence Munden | Testing fabric sewing properties |
| SU881612A1 (en) * | 1980-02-07 | 1981-11-15 | Таджикский государственный университет им.В.И.Ленина | Method of determination of textile fibre damages in knitted semifinished items |
| SU1121616A1 (en) * | 1982-08-02 | 1984-10-30 | Таджикский государственный университет им.В.И.Ленина | Cotton fibre damage degree evaluation method |
| RU2023264C1 (en) * | 1991-12-23 | 1994-11-15 | Ивановский Химико-Технологический Институт | Method of determining degree of damage of cotton fibers |
| RU2189588C1 (en) * | 2001-01-09 | 2002-09-20 | Костромской государственный технологический университет | Procedure determining creasing property of textile materials |
| RU2495416C2 (en) * | 2011-04-27 | 2013-10-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Костромской государственный технологический университет" | Method of determining crease retention of textile fabrics |
| RU2516894C1 (en) * | 2013-03-07 | 2014-05-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владивостокский государственный университет экномики и сервиса (ВГУЭС) | Device for evaluation of damageability of threads of textile materials when sewing |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7881520B2 (en) | Defect inspection system | |
| DE102010003376B4 (en) | Investigation procedure | |
| CN103759662B (en) | A kind of textile yarn diameter dynamic rapid measurement device and method | |
| DE102017001366A1 (en) | GEOMETRY MEASURING SYSTEM, GEOMETRY MEASURING APPARATUS AND GEOMETRY MEASURING METHOD | |
| CN104715477B (en) | The image analysis method of woven fabric count based on multiple dimensioned and multizone | |
| Na et al. | Assessing wrinkling using image analysis and replicate standards | |
| JP2016535258A (en) | Multiscale uniformity analysis of materials | |
| CN103097879A (en) | Method and device for analyzing the optical quality of a transparent substrate | |
| Kinoshita et al. | Determination of weave type in woven fabric by digital image processing | |
| DE602004011681T3 (en) | METHOD AND IR CAMERA FOR DETERMINING THE CONDENSATION HAZARD | |
| US7684041B2 (en) | Color inspection system | |
| Tunák et al. | Automatic assessing and monitoring of weaving density | |
| DE102017106764B4 (en) | TEST APPARATUS, TEST METHOD, STORAGE MEDIUM AND PROGRAM FOR CHECKING THE PRESENCE OR ABSENCE OF A DEFECT ON THE SURFACE OF A TEST TARGET | |
| CN101096818A (en) | Method for detecting cloth count | |
| RU2593341C1 (en) | Method for automated determination of parameters of damageability geotextile fabric during operational testing | |
| JP2002521587A (en) | Method and apparatus for evaluating defects in fiber surface texture | |
| Sirikasemlert et al. | Objective evaluation of textural changes in knitted fabrics by laser triangulation | |
| Tàpias et al. | Objective measure of woven fabric’s cover factor by image processing | |
| Xin et al. | Visualization of textile surface roughness based on silhouette image analysis | |
| DE112010001324T5 (en) | Structure viewer and structure viewing method | |
| RU2495416C2 (en) | Method of determining crease retention of textile fabrics | |
| US6710869B1 (en) | Process for determining the dye uptake of polyethylene terephthalate fibers | |
| CN110031461B (en) | Polyester filament yarn dyeing uniformity test method | |
| CN109839391A (en) | Detect the method and apparatus for carrying out the process of defect | |
| Semnani et al. | Detecting and measuring fabric pills using digital image analysis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170305 |