Textilní zkušebnictví část I Jiří Militky
Snímky s červenou hlavičkou jsou pouze pro doplnění (nezkouší se)
Úvod Metrologie Systém experiment Jednotky
fyzikální testy chemické testy a mikroskopické testy
Textilní zkušebnictví Tři základní otázky: 1. Proč testovat? 2. Co hodnotit? 3. Kdo a kde se bude měřit? (E. Booth, Principles of Textile Testing, Chemical Publishing Co., Inc., New York (1969), p. 1) Klasické Cíle zkušebnictví Výzkum a vývoj, Řízení jakosti, Porovnávací testování, Analýza poruch výrobků, Hodnocení uživatelských funkcí Klasifikace textilních zkušebních metod (1) identifikace vláken, (2) analýza vláken a přízí, (3) analýza textilií, (4) testy fyzikálních charakteristik ((4.1) estetické projevy a vzhled, (4.2) trvanlivost, (4.3) komfort (4.4) ochranné funkce, (4.5) ošetřování textilií, (4.6) biologické testy, (4.7) odolnost vůči vlivům okolí), a (5) odolnost vůči praní a čištění.
Možnosti Standardní stav: měření vybraných vlastností materiálů a výrobků - neprovázanost na výrobu. - pouze ověřování stavu (testování). Optimální funkce: - komplexní hodnocení jakosti surovin, polotovarů a výrobků. - poskytování informací pro přímé řízení výroby. - prognózování vlastností textilií při změně surovin, konstrukce, technologie. - optimalizace technologií a jakosti výrobků.
Zkušebnictví podle oblasti použití informací. Laboratorní měření
Průmyslová měření
Hodnocení výrobků (obchod)
Principy měření I. Porovnávací (komparativní) Principem je porovnání neznámého objektu s jinými objekty stejného typu pomocí různých komparátorů. Příkladem je měření hmotnosti na dvou miskových vahách vyvažováním pomocí závaží. II. Přímé U přímých měření jsou získány výsledky bez použití komparátorů nebo senzorů. Příkladem je měření rozměrů pomocí posuvných měřítek, měření délek pomocí kalibrů (měrek). Jde vlastně také o porovnávací měření ale porovnání se standardem proběhlo před měřením. III Nepřímé To je základní princip metrologie. Pomocí senzorů se získá snadno měřitelná (elektrická) veličina ( která souvisí s požadovanou „měřenou“ veličinou fyzikální povahy). Při kalibraci se tato veličina převede na měřenou veličinu.
Měřicí přístroje Čidlo (princip, auto diagnostika,) Zesílení (signál, regulační zásahy) Přenos (sběr dat, kalibrace)
Chyby měřicích přístrojů
celek materiál
přístroj
Vhodný přístroj Fyzikální veličina
Čidlo
Signál kalibrace a zpracování
Měření teploty obecně Teploměry využívají celé řady fyzikálních efektů souvisejících s teplotou. Je možná kalibrace na základě příslušných fyzikálních zákonů (změna elektrického odporu v závislosti na teplotě), porovnáním s certifikovanými teploměry nebo porovnáním se známými „body“ na teplotní škále. Jednoduché jsou např. body odpovídající teplotě tání čisté vody resp. tuhnutí ledu. Bod Fahrenheit použil jako horní pevný bod na své stupnici teplotu těla (zdravého dospělého muže) což je 96 °F (36 °C) –číslo dělitelné y 12. Jako dolní bod na své stupnici zvolil nejnižší teplotu směsi soli a ledu což je 0 °F (−18 °C). Měření teploty přes hustotu
Odporové teploměry
1µm
Operační podmínky: -200 °C to +850 °C. Měří sde teplotně závislý elektrický odpor platinového čidla. Čidlo PT 100 má odpor 100 Ω při 0 °C a 138.4 Ω při 100 °C. Čidlo PT 1000 má odpor 1000 Ω při 0 °C. Teplotní závislost odporu j přibližně lineární v rozmezí 0 až100 °C je chyba 0.4 °C při 50 °C .
RT = R0 (1 + A T + B T2 +C (T-100) T3) A = 3.9083 E-3 Přesnější vztah -7 B = -5.775 E C = -4.183 E -12 (pod 0 °C), Nebo C = 0 (nad 0 °C)
Laboratorní Analogie vrtání měření
Dlouhá tradice Nové principy Nové vlastnosti Zvýšení kapacit (HVI) Ovlivnění příbuznými obory dostava
Klasická měření
Jednoduché principy
Simulace působení
Sledování výroby Závisí na orientaci průmyslu. 1. Masová výroba ve standardní kvalitě Pouze monitorování stavu a kontrola podmínek procesů
2. Vysoce funkční textilie špičkové kvality Integrace do procesu výroby Řízení a optimalizace jakosti vlákna → textilie
Provozní měření I Provozní měření: - měření on-line ( v reálném čase) spolehlivost v provozních podmínkách - jednoduchost obsluhy - přiměřená přesnost - funkční elementy (čidla) - napojení na počítače ( sběr dat, auto diagnostika, regulační zásahy, kalibrace). -
Provozní měření II
Měření vlhkosti přes měření vodivosti
Měření hmotnosti beta zářiče (Stroncium)
Měření množství nánosu
Měření teploty
Čidla v textiliích
Kontrola stavu nositele Kontrola činností nositele Kontrola stavu okolí Identifikace nositele
Příklad: Spánek
Opakování spánkových period skládající se z čtyř non-REM a jednoho REM stadia. Průměrné trvání periody je 100 min. Za noc proběhne 3-5 period s prodlužující se REM fází spánku od 10 min. do 50 min. Spánkové cykly
hodiny
Elektroencefalogram (EEG). Principem je měření elektrické aktivity mozku (snímání elektrického pole na povrchu lebky )
EEG vlny 1
Alfa vlny - o frekvenci 8 – 13 Hz (průměr 10 Hz) je základní rytmus EEG v klidu především při zavřených očích (amplituda 30µV) Beta vlny – o frekvenci 14 - 30 Hz (průměr 20 Hz) se objevuje při otevřených očích nebo emociálním podráždění (amplituda 10µV)
alfa vlny
beta vlny
EEG vlny 2
Theta vlny – o frekvenci 4 - 7 Hz (průměr 6 Hz) jsou pozorovány u zdravých dospělých ve spánku a u dětí i v bdělém stavu (amplituda 80µV) Delta vlny – o frekvenci 0,5 – 3,5 Hz (průměr 3 Hz) se vyskytují u zdravých lidí pouze v hlubokém spánku (amplituda 200 µV).
Theta vlny Delta vlny
Spánkové fáze Spánkový cyklus tvoří dvě základní spánkové fáze: První fáze je spánek pomalý, synchronizovaný označovaný jako non REM. Jde o spánek s pomalými vlnami na EEG. Spánek je tedy charakterizován zpomalující se frekvencí a vyšší amplitudou EEG vln. Druhá fáze je spánek REM - rychlý, desynchronizovaný s rychlými očními pohyby (REMrapid eye movement) označovaný také jako D-stav (dream state).
Non REM fáze I
Fáze SS1 Theta vlny
Non REM spánek je charakterizován útlumem činnosti mozkové kůry. Má čtyři stadia (SS1-SS4). Hluboká stadia jsou doprovázena pomalými vlnami na EEG. Non REM stádia hlubokého spánku jsou charakterizována vysokou amplitudou a nízkou frekvencí EEG, zpomaluje se srdeční frekvence a klesá krevní tlak. SS1. Chybění alfa vln, nízká rychlá beta aktivita a nízká theta aktivita. Typické pro stadium usínání a lehčí spánek. V prvním spánkovém stadiu se postupně objevují také ojedinělé vlny delta (4-7 Hz).
Non REM fáze II
Fáze SS2
vřeteno
SS2. Nízká rychlá aktivita s beta vřeténky (útlum senzorimotorických oblastí). Typické pro lehčí spánek (více než 50% spánku je v tomto stadiu). SS3. Delta vlny (0,5 – 4 Hz) po dobu 10-50 % času. Typické pro střední spánek. V ranních spánkových periodách spánek přechází z SS2 přímo do REM spánku. SS4. Delta vlny po dobu více než 50% času (frekvence pod 3 Hz a amplituda více než 100 µV). Hluboký spánek. Fáze SS3
částečná delta aktivita
Fáze SS4
delta aktivita
Fáze REM
REM fáze
theta aktivita
beta aktivita
REM nízkoamplitudový EEG s nízkými beta vlnami se podobá pozornému bdění (bez alfa vln). Jde o desynchronizovaný spánek (vysoký práh bdělosti). Dochází ke svalové relaxaci s výjimkou dýchacích svalů. Zvyšuje se krevní tlak , srdeční a dechová frekvence a zvyšuje se počet srdečních arytmií. V prvních periodách trvá REM 5-10 min. a v poslední periodě až 22 min. Podíl REM spánku se od zhruba 14 let do 90 let pohybuje kolem 20% (postupně klesá) a non REM spánku 80%. Celková doba spánku však klesá od 8,5 hod (l4 let) na 5,75 hod (90 let). V REM fázi je spánek nejhlubší (vysoký práh probuzení).
Apnoe
Spánková apnoe (poruchy dýchání ve spánku) je charakterizována opakovanými dechovými pauzami. Apnoe je ukončena reakcí doprovázenou vzestupem srdeční frekvence krevního tlaku a aktivizací EEG (velmi krátké probuzení). Apnoe je doprovázena kolísáním tepové frekvence srdeční arytmií a vzestupem krevního tlaku. Přerušení dechu je nejméně na 10 s a četnost pauz je více než 5 za 1 hodinu. Obstrukční spánková apnoe je kolaps měkkých struktur v okolí horní části hrtanu. Nejdříve vznikají marné dýchací pohyby. Následuje bdělá reakce (arousal) doprovázená vzestupem svalového napětí a otevřením dýchacích cest (otevírající chrápání).
Systém NOVASOM QSG Tento systém umožňuje ukládat informace o třech po sobě následujících nocích.
Čidlo toku vzduchu při dýchání obsahující dva mikrofony detekující tok vzduchu nosem a ústy spolu s chrápáním. Čidlo respiračního úsilí na bázi trubiček ve kterých je tlakoměr. Pulzní oximetr
Systém SenseWear Armband Je dotykový systém pro indikaci řady charakteristik souvisejících se spánkem: Dvouosé čidlo zrychlení Čidlo tepelného toku měřící množství tepla rozptýlené tělem (citlivé pole termočlánků) Teplota kůže měřená termistorem Teplota v okolí těla Galvanické odezvy kůže měřené pomocí dvou ocelových elektrod čidlo srdečního tepu
Charakteristiky spánkového procesu
Chrápání – detekované mikrofony nebo oscilacemi tlaku vzduchu v nose. Doba spánku – na základě sledování pohybů Bdělá reakce (arousal) – z nepřímých informací o pohybech těla a dýchání.
Tepelný tok
Srdeční tep
Zrychlení
Pozice těla a pohybů nohou – na základě piezoelektrických čidel.
Galvanické měření kůže
Teplota
Matrace a monitorování spánku Matrace resp. vložky do matrací mohou být obecně využity pro monitorování těchto funkcí souvisejících s kvalitou spánku: poruchy spánku (apnoe, jednotlivé fáze, počet cyklů) dýchání srdečních aktivit lokálních pohybů (zrychlení) teploty a vlhkosti koncentrace CO 2
Textilní čidla
Snadné zabudování do textilií (ohebné) Často pouze indikace stavu Využití speciálních vláken (vodivá, piezo..) Využití speciálních barviv a částic.. Problémy (údržba, degradacenošení, ..) Čidlo pro měření dechové frekvence Textilní elektroda pro měření EKG
Hodnocení jakosti textilií Hledisko: zpracovatele (zpracovatelské vlastnosti) uživatele (užitné vlastnosti) Zpracovatelské vlastnosti: Obecně málo „ přímých “ měřicích metod. Využití nepřímých informací (měření).
Příklad: Spřadatelnost (S) souvisí s geometrií vláken (g1, ..., gm) povrchovými charakteristikami (p1 ,..., p n ) a) simulace - laboratorní a poloprovozní zařízení b) matematické modelování S = f ( g1 ,...,.g m , p1,..., p n )
Užitné vlastnosti I A. Hodnocené při nákupu B. Standardně měřené Vlastnosti hodnocené při nákupu ( obtížné kvantifikovatelné ) Vzhled, Omak Pocity při nošení Cesty: - speciální měřící přístroje - kalibrační modely - subjektivní hodnocení - napodobeniny funkcí organismu - manekýni
Užitné vlastnosti II
Povrchové charakteristiky a vzhled
chlupatost
reliéf
Užitné vlastnosti III
Omak subjektivní
Užitné vlastnosti IV
Omak subjektivní
Absolutní metoda – vychází z principu zařazování individuálních textilií do zvolené subjektivní stupnice ordinální škály (např. 0 - velmi špatný, 1 dostačující,..., 5 - velmi dobrý, 6 - znamenitý). Komparativní metoda - je založena na setřídění textilií dle subjektivního kriteria hodnocení (např. setřídění od textilie s nejpříjemnějším omakem po textilie s omakem nejhorším).
Kawabata evaluation system Omak objektivní KES Tahové, Ohybové, Povrchové, Smykové, Kompresní vlastnosti Hmotnost Tloušťka. Kalibrační model THV
KES Tah
WOT = Fmεm/2 (plocha trojúhelníku 0 εm Fm ) ε - tažnost ( bezrozměrná) F- síla (N/cm) Fm,εm – maximální hodnoty F a ε, ε Fm=4,9 N/cm WT ′ = ∫ F ′dε ( energie ve zpětné fázi) m
1. LT: Linearita [-] 2. WT:Deformační energie [N.cm/cm2] 3. RT:Pružnost [%]
F’- tahová síla ve zpětné fázi F m
LT = WT / WOT
WT ′ RT = .100 WT WT =
εm
∫
0
0
Fdε
0
ε
εm
Definice tahových charakteristik
KES Ohyb
M, N.cm/cm
4. B: Tuhost v ohybu na jednotku délky [N.cm/cm2] 5. 2HB: Moment hystereze na jednotku délky [N.cm/cm] M-ohybový moment, K-křivost B 2HB -2.5
0
0.5
1.5
2.5
K, 1/cm
6. G: Tuhost ve smyku [N/cm.stupeň] 7. 2HG: Hystereze při úhlu smyku φ =0,5° [N.cm] 8. 2HG5: Hystereze při úhlu smyku φ =5° [N.cm] G-sklon přímky mezi úhly φ =0,5° a φ =5°
FS, N/cm
KES Smyk
2HG 5
0.5°
5°
Ø, stupeň
LC = WC / WOC WC =
T0
∫ PdT
Tm
9. LC: Linearita [-] 10. WC: Energie potřebná ke stlačení [N.cm/cm2] 11. RC: Pružnost [%] T0 – tloušťka vzorku při tlaku 0,0049 N/cm2 Tm - tloušťka vzorku při maximálním tlaku Pm=0,49 N/cm2 WOC = Pm(T0-Tm)/2 T WC’ – energie ve zpětné fázi O
WC ′ =
T0
∫ P′ dT
Tm
Pm(=0,49)
P, N/cm2
KES Objem
RC = WC ′ / WC
0.0049
Tm
0
x
1 MIU = µ dx ∫ X 0
1 MMD = X
x
∫
0
1 µ − µ dx SMD = X
KES Povrchy
x
∫ T − T dx 0
µ - koeficient tření v místě x x – posun planžety po povrchu vzorku X – velikost posunu – 2 cm T – tloušťka vzorku v místě x
12. MIU: Koeficient tření [-] 13. MMD: Průměrná odchylka MIU[-] 14. SMD: Geometrická drsnost [µm] (a)
Koeficient tření, µ
5
0.25R
Tt=0
MMD=šrafovaná plocha/x
MIU
P=98mN 0.5
0
X x,cm
a) (b)
5
5 Tloušťka T, cm
SMD=šrafovaná plocha/x
Tt=0
T
P=0,49N
0 X, cm
X
KES výpočet THV 1 1. Standardizace naměřených hodnot a výpočet primárních složek omaku Yj Y j = C0 j
Xi − Xi + ∑ Cij σi i= 1 16
Xi je i-tá charakteristika nebo její dekadický logaritmus, X i je průměr a σ směrodatná odchylka i-té i charakteristiky, C0i a Cij regresní koeficienty i-té charakteristiky a j-tého primárního omaku
KES výpočet THV 2 2. Výpočet celkového omaku THV podle vztahu
Y j2 − M j 2 Y j − M j1 + C ′j 2 THV = C0′ + ∑ C ′j1 σ ′j1 σ ′j 2 j = 1 3
kde ′ ′ jsou regresní koeficienty, Mj1, Mj2, σj1, σj2 jsou C 0 , C j1 , C j 2 průměry a směrodatné odchylky Y a Y2 .
0
1
2
velmi špatné
3
Podprůměrné
4
5
velmi dobré výborné
Užitné vlastnosti V B. Užitné vlastnosti standardně měřené: Dobře měřitelné (spotřebitele nezajímají) . Klasické zkušební metody (pevnost, tažnost, mačkavost, prodyšnost). Kolem 400 zkušebních metod.
Vlastnosti vláken a zpracovatelnost Vlákna MIC-micronaire MAT- zralost LEN - délka SFC- obsah krátkých vláken Str- pevnost Trash - nečistoty Nep - nopky
Počítače a zkušebnictví I
7-segmentový LED element. Umožňuje zobrazení čísel z jejich binární representace.
Klasické (obecná metrologie)
1. Sběr dat. 2. Předzpracování dat 3. Zpracování výsledů měření. 4. Automatizace experimentů. 5. Organizace práce zkušebny. Hierarchie úloh (pouze zobjektivnění a zrychlení procesu měření - není nová kvalita).
Počítače a zkušebnictví II
Sběr dat - rutinní činnost manuální ( záznam „ ručně “) poloautomatický ( záznam do vhodného média) automatický ( záznam přímo do počítače)
Potřeby: I. Sběr primárních údajů. II. Předzpracování ( filtrace, kalibrace) kalibrace III. Komprese a sumarizace.
Počítače a zkušebnictví III Založeno na předpokladu normality Zpracování měření - základ Tradičně se počítají a) odhady parametru polohy x, a rozptýlení s 2 , b) interval spolehlivosti střední hodnoty IS: P ( x ≤ µ ≤ x ) = 1 − α D H
x D = x − t1− α / 2 (n − 1) . s / n ,
x H = x + t1− α / 2 (n − 1) . s / n
Pro velké počty měření n je t 0.975 ≈ 2. (odpovídá 95 % nímu intervalu) Možno použít i kalkulačky ale počítač přináší až 80% časovou úsporu
Normál. p-graf:norn norn: =VNormal(rovn;1;1) 3
1
0
-1
-2
-3
-2
-1
0
1
2
3
Hodnota
Rankitový Q-Q graf. graf Porovnání výběrových a teoretických kvantilů. Teoretický kvantil normálního rozdělení QTS(Pi) = uPi u Pi Aproximace − 9,4 * ln(1 / Pi − 1) 1 2
u Pi =
3
x(i)
2
Oček. normál. hodnota
Rychlé ověření normality
1 normální 2 sešikmené vpravo 3 sešikmené vlevo 4 krátké konce 5 dlouhé konce
ln(1 / Pi − 1) + 14 1
Pi =
2π 5
x(i)
2
4
∫ exp(− x
/ 2)dx
−∞
Výběrové kvantily
Pořádkové statistiky. Setřídění dat podle velikosti.
x(1) < x(2) < ... < x(N) Pořadové pravděpodobnosti uPi
uPi
i Pi = N+1
4
Problém: vhodný software: R, S Plus Matlab
Počítače a zkušebnictví IV Zpracování měření - pokročilé techniky - ověření předpokladů o datech, - konstrukce pravděpodobnostních modelů, - použití počítačově orientovaných metod (robustní, adaptivní) . - Počítačově intenzivní metody (Bootstrap) 15 5 0 -42
-40
-38
-36
-34
0.70
0.75
0.80
0.85
Value
Value
Water.Temp
Acid.Conc.
0.90
15 10 0
0
5
2
4
Density
6
20
-44
Density
Air.Flow
10
Density
0.20 0.10 0.0
Density
(Intercept)
0.8
1.0
1.2 Value
1.4
-0.22
-0.20
-0.18
-0.16 Value
-0.14
-0.12
-0.10
DC power supply
PAL-RGB
Automatizace experimentů
RW-CD-ROM
Glass plate
In-line (příjem a vysílání informací), obousměrná komunikace: * řízení vlastního experimentu, * kontrola činnosti měřícího zařízení, * manipulace s materiálem (vzorky), * zabezpečení relevantního počtu zkoušek. Nasazení: a) rutinní experimenty na „spojitých“ vzorcích - automatické zákrutoměry, přízové trhačky, b) příliš rychlé děje (rázové procesy), c) komplexní měření (simulační)
Organizace činnosti Zkušební laboratoře
tvorba protokolů ( výstupních sestav) časový harmonogram činností (rozvrhování) rozvrhování ( více měřicích metod) rozvrhování prací archivace dat – databáze Lokální sítě Internet
Netradiční využití počítačů Počítač je nezbytným pro realizaci experimentů Nová kvalita - počítač je aktivním prostředkem. 1. Získání nových informací. 2. Konstrukce nových zkušebních postupů. 3. Modelování a simulace. 4. Komplexní hodnocení jakosti.
Nové informace
Použití modelů: - příklad tahová deformace Numerická derivace a integrace (moduly,deformační práce) Identifikace speciálních bodů (mez kluzu, dloužící poměr)
Příklad: spojení trhačky s počítačem - akustická emise
S10 S9 S8 S7 S6
Nové metody
S5 S4 S3 S2 1
Odezvy v ploše nebo prostoru. Obrazová analýza ( image analysis) Virtuální realita
A1 - A6
2
3
4
5
6
7
8
9
S1 10 11 12 13 14 15
20-30 10-20 0-10
PIXEL – picture element Každý pixel má hodnotu.
Obrazová analýza I Digitální obraz –pole čísel 64
58
42
40
54
74
85
51
63
55
50
55
78
75
85
52
75
64
54
96
81
45
84
62
55
67
69
78
85
57
85
63
85
77
50
63
91
47
67
71
74
71
55
98
57
45
58
80
62
69
53
94
82
50
85
74
58
55
57
89
75
45
74
50
74 is represented by a number.
stupeň šedi nebo barva.l
Obrazová analýza II Obrazové rozlišení – počet pixelů 100 x 100 10 000 byte 50 x 50 2500 25 x 25 652 2 x 12 144 6 x 6 36 100011ooooo 3x3 9 2x2 4 1x1 1 6 x 6 pixels
50 x 50 pixels
3 x 3 pixels
25 x 25 pixels 12 x 12 pixels
2 x 2pixels
1 x 1 pixel
Velikost obrazu (bity) = Výška x Šířka x Bitová hloubka
Obrazová analýza III
27
26
128 64
25
24 23
32 16 8
Hloubka šedi Byte
22 21 20 4
256 10 000
2
1 64 7500
80,000 bitů = 100 x 100 x 8 bitů/pixel 80,000 bitů nebo 10,000 bytů
Byte Bit
Bit = binary digit
16 5000
4 2500
Typy uložení obrazu I I. Binární 0/1 (black and white) d = 1 bit/pixel
Data: matice z 0 a 1 Poloha je dána rastrem (0,0 levý horní roh) I (r, c). II. Polotónové (gray scale) úroveň šedi d = 8 bit /pixel ~ pro 256 úrovní šedi. Data: matice s prvky (0-255) I (r,c). Double precision 8byte, Integer 1byte-unit8
Typy uložení obrazu II III. Paletové (indexed) – odkaz na pole barevná mapa Paleta 2D pole: řádky – barvy sloupce – intenzity Paleta RG B (Č.Z M.) d = 4 – 8 bit/pixel Data: 2D matice indexů (odkazy na sloupce palety) 2D matice palety (double) paleta indexy R G B 29 3 0 0 0 0 17 21 1 0,6 0,3 0,1 0 0,2 0 I.
colormap(hot)
Ostatní palety 16 – 256 barev
Typy uložení obrazu III
IV. Plnotónová (True Color) True color – 3D pole – třetí rozměr je velikost intenzity R, G, B I (r, s, L) L = 1 (R) L = 2 (G) L = 3 (B) Souřadnice pixelová (diskrétní) prostorové 0,5 1 1,5 2 2,5 1 2 3
1 2 3 X X X X X X
0,5 1 1,5 2 2,5
Standard
X
X
X
X
Matlab
Obrazová analýza a MATLAB
Obrazové formáty imread (‘rose.bmp’), imwrite (‘file.tif’)
Základní formáty
Zpracování obrazu
originál (true color)
čištění
binární
obrys
prahování
výsledek
Obrazová analýza IV Matematická morfologie Extrakce informací z obrazů na základě prostorové struktury a vazeb. Lze nalézt hranice, kostry a konvexní obálky. Dobré pro: předzpracování obrazů , odstranění šumů a zaplnění děr.
Eroze -zužování Dilatace -rozšiřování
Obrazová analýza V Binární obraz - prahování
Obrazová analýza VI Dilatace pro odstranění děr. Vlastní extrakce hranice
Obrys vlákna I
Původní
BW = imread('pad105.jpg'); figure, imshow(BW), title('Puvodni')
Prahování
BW=im2bw(BW,graythresh(BW)); figure, imshow(BW), title('Prahovani')
Obrys vlákna II
Odstranění děr
se = strel('disk', 17); BWc = imclose(BW, se); BWco = imopen(BWc, se); figure, imshow(BWco), title('odstraneni der');
Segmentace
Obrys vlákna III
Výsledek
BWoutline = bwperim(BWfinal); Segout = I; Segout(BWoutline) = 255; figure, imshow(Segout), title('Vysledek');
Oblasti Hranice
[L,n]=bwlabel(bw,4); RGB2 = label2rgb (L, 'spring', 'c', 'shuffle');
[r,c] = find(bwlabel(L)==0); figure,plot(r,c,'*');
Obrazová analýza
Získávání obrazů Zpracování obrazů
Řada korelačních modelů (Meechels- každý týden jiné).
Simulace a modelování I
predikce projevů textilií vztahy suroviny / výrobek simulace vlivu prostředí
Simulace a modelování II modelování:
Vliv nestejnoměrnosti vláken na pracovní křivky
Komplexní hodnocení jakosti Užitná hodnota U = f ( užitné vlastnosti u1, ..., u m)
výběr užitných vlastností u1, ..., u m
ocenění důležitosti β1 ,..., βn
stanovení dílčích funkcí užitnosti w1 ,..., wn . agregace pro výpočet U
U = ave ( wi , β i ) (i )
Virtuální realita Virtuální oděv Elektronický obchod e-commerce Virtuální zkoušení oděvů BODY METRIC
Systém experiment I D
NE
PE
VE
C
C splňuje experiment zadané cíle? D doplňková měření nebo nový návrh ?
PV
Systém experiment II NE (návrh experimentu) • specifikace účelu experimentu • určení měřených veličin • strategie výběru vzorků ( rozmístění experimentálních bodů) PE ( provedení experimentů) metrologie • výběr metody • výběr měřícího zařízení a jeho kalibrace • organizace měření a sběru dat • zajištění reprezentativních výsledků
Systém experiment III VE ( vyhodnocení experimentů) • základní zpracování dat • modelování • optimalizace PV ( prezentace výsledků) • přesnost výsledků • porovnání se známými fakty • interpretace a zobecnění.
NORMY I Normovat se musí to, co se nedá pořádně změřit. ČSN - Úřad pro normalizaci a měření • normy předmětové (znaky předmětů, surovin, polotovarů,
výrobků) - tvar, parametry, rozměry, ... • normy předpisové /pravidla pro technickou činnost) • normy všeobecné (sjednocení a vymezení pojmů, označení jednotek, ... )
GOST Gosudarstvennyj standard
DIN - Deutsche Industrie Normen GOST - Gosudarstvennyj standard
NORMY II
BS - British Standard ASTM - American Standards Test Methods
ISO - International Standard Organization Označování: ČSN 8 0 . . . . 3. místo - skupina, 4. místo - podskupina, 5. a 6. místo - pořadové číslo Skupiny 0 - všeobecné zkoušení, stálosti 1 - vlákna 2 - příze a nitě 3 - tkaniny běžné (oděvní) 6 - speciální výrobky a doplňky 4 - tkaniny technické 5 - pleteniny 7 - konfekce
8 - provazy, popruhy
9 - zušlechťování
Základní: 7
Doplňkové:
2 (úhly)
Jednotky SI délka hmotnost Čas Intenzita proudu teplota (termodynamická) Intenzita osvitu Množství (materiál) 10 24 yotta Y 10 21 zetta Z 10 18 exa E 10 15 peta P 10 12 tera T 10 9 giga G 10 6 mega M 10 3 kilo k 10 2 hekto h 10 1 deka da
metr kilogram vteřina ampér kelvin kandela mol
m kg s A K cd mol
násobky podíly Vteřiny nemají násobky 10
10 -1 deci 10 -2 centi 10 -3 mili 10 -6 mikro 10 -9 nano 10 -12 piko 10 -15 femto 10 -18 atto 10 -21 zepto
[L] [M] [T]
d c m u n p f a z
Standardy základních jednotek množství délka He-Ne-I2 laser vlnová délka
hmotnost Tyč (39 mm délka a průměr) z 90%Pt a 10% Ir
teplota Termostat s vodour (trojný bod)
Referenční vzorky
čas Atomové hodiny (cesium)
Elektrický proud Hall – R Josephson -V efekt
kryogenní radiometr
osvit
Základní a odvozené jednotky 1. Frekvence 2. Hustota
hertz -
Hz -
s -1
[T-1 ]
kg m-3
[M L-3]
3. Síla newton N kg m s-2 [M L T-2] Jednotka kg f je síla vyvolaná hmotou 1kg v gravitačním poli země (g = 9.81 m s-2). F = m*g, 1N = 1/9.81 = 0.102 kgf 1 cN ~ 1gf 1daN ~ 1 kgf 4. Tlak pascal Pa N m-2 [M L-1 T-2] napětí σ (bar 105 Pa) 5. Práce energie 6. Výkon
joule
J
N m [M L2 T-2]
watt
W
J s-1
[M L2 T-3]
Metrologie délek
Vitruvian man palec
loket
lokett sáh dlaň stopa
Přepočty jednotek I
Přepočty jednotek II
Přepočty jednotek III
Speciální textilní jednotky I A. Jemnost (lineární hmotnost, číslo) Kruhový průřez:
Tt Tt = 1000 π r ρ , r = 1000 π ρ Při stejné jemnosti mají vlákna s větším 2
Tex [ Tt ] =
[ML ] −1
m [ g] = l [ km]
1000 S l ρ Tt = = 1000 S ρ l
menší poloměr!! Při stejné jemnosti mají vlákna s větším ρ m [ g] přímé systémy „ J “ - čím vyšší J, tím hrubší denier [ den] = 9 km nepřímé systémy „ J* “ - čím vyšší J*, tím jemnější l [ m] Čm, Ča Nm = Cm = Metrické číslo m[ g ] Anglické číslo Ne = Ca ≈ 196 . Cm
Ca =
840 yards , lb
Td = 9 Tt ,
Nm = 1000 / Tt
jemná = 1 dtex extrajemná = 0,5 dtex Chemická vlákna jemnost kolem 1–5 dtex Superjemná = 0,1 dtex
Jemnost vláken tloušťka d [µm]
typická T [dtex]
bavlna (S.I.) bavlna (Indie) vlna (merino
10
1
vlákno
18
3
22
5
vlna (Asie) přírodní hedvábí
43
19
12
1,6
len (fine)
10
1
len (coarse)
27
7
Měrná hmotnost většiny vláken je od 900 do 1600 kg/m3. Keramická vlákna 2000 až 4000 kg/m3 , kovová vlákna od 2000 do 10000 kg/m3 a uhlíková vlákna od1600 do 2100 kg/m3. Jemnější vlákna: ohebnější, nižší tuhost, větší povrchová plocha (soudržnost), stejnoměrnější příze
Povrchová plocha vláken
Měrný povrch Sp, tj.povrch na jednotku hmotnosti. Pro kruhová vlákna poloměru r je
2π * r * l 2 Sp = = = 2 π *r *l * ρ r * ρ
4 *π T *ρ
U nekruhových vláken se vychází z obvodu Ov a plochy příčného řezu
Ov * l Ov 4 *π 4 * π (q + 1) 2 Sp = = = = Sv * l * ρ Sv * ρ Ov * c * ρ Ov * ρ
Tvarové faktory
Sv Sv * 4 *π 1 c= = = 2 2 Se (q + 1) Ov
kruhovost c je poměr ploch příčného řezu Sv a příčného řezu ekvivalentního kruhového vlákna Se majícího stejný obvod Pro čtvercová vlákna je c = π/4 = 0,785. Pro obdélníková vlákna b=2*a c=0,698. Pro samo-podobné útvary se kruhovost nemění pro samo-příbuzné se mění. Faktor Malinowské
10
10
4
3
N y lo n 1 1 4 0 k g / m 3
P o v r c h o v a p lo c h a [m 2 / g ]
10
2
U h lik 1 8 0 0 k g / m 3
10
1
K o n v e n c n i v la k n a
10
0
M ik r o v la k n a
N a n o v la k n a 10
q=0
q = 0,09–0,12
q = 0,45–0,5
10
-1
-2
10
-3
10
-2
-1
0
10 10 p o lo m e r v la k n a [ m ik r o m e t r ]
10
1
10
2
Speciální textilní jednotky II [
]
FS = F / J , N / Tt − 1 B. Měrná síla −1 −1 −1 g f den , c N dtex − vlákna , c N tex Další jednotky [ ] [ ] [ ] − příze
[
]
[
c N dtex − 1 = 1132 . g f den − 1
[
] [ c N dtex ] = −1
[
102 . g f dtex − 1
]
]
C. Napětí σ = F / S N m − 2 = Pa σ = FS J / S = FS ρ S / S = FS ρ Čím větší je ρ tím menší je FS při stejném σ. D. Tržná délka
l B délka kdy, se vlákno samo přetrhne FB FB FB FB = g [ ρ lS] , lb = = = ρ Sg J g Tt g
