L ời cảm ơn
2.2. Nội dung và phương phỏp nghiờn cứu
2.2.2. Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc đặc trưng cơ học và
nhăn đường may.
Nội dung nghiờn cứu này nhằm xỏc định ảnh hưởng của cỏc đặc trưng kộo gión, trượt, uốn, nộn, tớnh chất bề mặt cũng như cỏc thụng số mật độ sợi, độ chứa đầy, khối lượng và độ dày của vải bụng, Pe/Co, polieste dệt thoi tới cấp độ SS khỏch quan và cỏc thụng số hỡnh học của đường may. Kết quả nghiờn cứu sẽ cho thấy đặc tớnh nào của vải là quan trọng nhất đối với nhăn đường may. Để thu được đường may ớt nhăn hơn thỡ nờn tập trung cải thiện đặc tớnh nào của vải. Mặt khỏc, phõn tớch tổng quan ở chương 1 cho thấy ảnh hưởng của cỏc đặc trưng cơ học cũng như khối lượng, độ đầy, mật độ sợi, độ chứa đầy của vải lờn nhăn đường may là khỏc nhau. Do đú, ảnh hưởng của cỏc thụng số này lờn nhăn đường may trờn đối tượng nghiờn cứu được xem xột.
Trong nghiờn cứu này, ảnh hưởng của chi số sợi khụng được đề cập đến vỡ chi số sợi được sử dụng để tớnh độ chứa đầy của vải. Do vậy ảnh hưởng của độ chứa đầy vải lờn nhăn đường may được coi là đó bao hàm cả chi số sợi [62]. Chiều cao súng uốn h1 + h2 của vải cũng khụng được lựa chọn làm biến số bởi chiều cao súng uốn được xem như là một đại lượng khỏc đặc trưng cho độ dầy vải [136], [137]. Kiểu dệt cũng khụng được xem xột vỡ phõn tớch tổng quan cho thấy ảnh hưởng của kiểu dệt lờn nhăn đường may là khụng nhi [62], [128]. ều
Số lượng biến đầu vào (cỏc thụng số vải) cũng như biến đầu ra (độ nhăn và cỏc thụng số hỡnh học của đường may) l ất lớn và r à là cỏc biến khụng điều khiển được. Do đú, khụng thớch hợp với cỏc bài toỏn qui hoạch đa biến thường dựng. Vỡ vậy, tương quan tuyến tớnh từng đụi một giữa cỏc cặp biến đầu vào và biến giải thớch được xem xột. Hệ thống dự bỏo nhăn đường may ở nội dung 2.2.3 chớnh là một thể hiện của quan ệ phi tuyến phức tạp giữa cỏc thụng số vải và độ nhăn đường may. h
Để xem xột tớnh đồng nhất của kết quả đo cỏc đặc trưng cơ học và thụng số cấu trỳc vải cũng như cấp độ SS và cỏc thụng số hỡnh học của nhăn đường may trờn cỏc vải nghiờn cứu trước khi tỡm tương quan tuyến tớnh, dựng phương phỏp kiểm định thụng số cơ bản với trắc nghiệm Bartlett ở mức tin cậy 95% vỡ cần so sỏnh nhiều phương sai. Cỏc giả thiết thống kờ là:
Ho : σ12 = σ22 = …= σk2 và Ha : ớt nhất cú một cặp σi2 ≠ σj2
Giỏ trị kiểm định tớnh theo cụng thức:
k i i k i i o s s k k n 1 2 1 2
2 ( 1) .ln 1 ln với no (= 3) là cỡ mẫu, k (= 8) là số mẫu Khi 2 2 thỡ Ho bị bỏc bỏ, với 2 tra theo bảng PL9 [17], v = k-1 và α = 0,05.
Việc xem xột cỏc biến cú thực sự ảnh hưởng đến hàm hay khụng được thực hiện thụng qua phõn tớch phương sai (ANOVA).
2.2.2.1. Xỏc định cỏc thụng s cố ấu trỳc vải
Để xỏc định ảnh hưởng của cỏc thụng số cấu trỳc vải tới độ nhăn và cỏc thụng số hỡnh học ủa đường may, mật độ (sợi/inch) được xỏc định theo ti c ờu chuẩn ISO 7211/2-1984. Chi số (Ne) được xỏc định theo tiờu chuẩn ASTM D 1059:1997. Khối lượng vải (g/m2) được xỏc định theo tiờu chuẩn ISO 3801:1977. Mụ hỡnh vải Peirce [121] với tiết diện sợi dọc và ngang trũn được sử dụng phổ biến trong cỏc nghiờn cứu về vải. Vỡ vậy, cỏch tớnh độ chứa đầy theo mụ hỡnh này được lựa chọn trong
nhiều nghiờn cứu về ảnh hưởng của cấu trỳc vải tới hỡnh dạng đường may [62], [136]. Nghiờn cứu này cũng xỏc định độ chứa đầy của vải theo cụng thức Peirce. Trong đú: Độ chứa đầy ọc vd à ngang: k 1 =
1 1 Ne n ; k2 = 2 2 Ne n (2-22)
Độ chứa đầy của vải: kc = k1 + k2 -
28
2 1k
k (2-23) Ở đõy: hậu tố 1 đặc trưng cho hướng sợi dọc và 2 đặc trưng cho hướng sợi ngang. n - số ợi s /inch; k - độ chứa đầy; kc - độ chứa đầy của vải.
Cỏc thớ nghiệm này được ực hiện tại phth ũng thớ nghiệm Cơ lý, Viện Dệt May trong đ ều kiện i theo tiờu chuẩn ISO 139-1973, nhiệt độ 20 20C, độ ẩm 65 2%.
2.2.2.2. Xỏc định cỏc đặc trưng cơ học vải
Hệ thống thiết bị KESF, Nhật Bản ban đầu được dựng để xỏc định cảm giỏc tay của vải. Hiện nay, ệ thống thiết bị này đ h ó trở thành cụng cụ đắc lực phục vụ cỏc nghiờn cứu hỗ trợ cho kỹ thu sật ản xuất sản phẩm may chất lượng cao [94], [133]. Hệ thống KESF cũng được chọn để đo cỏc đặc trưng cơ học vải trong luận ỏn này vỡ: + Hệ thống KESF cung cấp sự đỏnh giỏ chớnh xỏc và toàn diện cỏc đặc tớnh cơ học vải như kộo gión, trượt, uốn, nộn và tớnh chất bề mặt.
+ Vải dưới tỏc động của sức căng chỉ trờn đường may, chịu nộn, uốn, trượt dưới ảit trọng ấp. Sức căng chỉ cú giỏ trị cao hơn tại cỏc đỉnh trong quỏ trỡnh hỡnh thành mũi th may, cũn khi đường may đó hoàn thành, sức căng chỉ nhỏ hơn nhiều so với cỏc đỉnh [48], [56], [71]. Hệ thống này cho phộp xỏc định cỏc đặc trưng cơ học vải trong vựng tải trọng thấp. Từ đú cho phộp nghiờn cứu ứng xử của vải trong vựng đường may dưới ứng suất thấp được ạo ra bởi sức căng chỉ trờn đường may.t
+ Nếu đo cỏc đặc trưng cơ học vải dưới tải trọng thấp trờn cỏc thiết bị riờng rẽ và theo cỏc tiờu chuẩn riờng biệt thỡ khụng thu được đầy đủ cỏc thụng số giống như khi sử dụng hệ thống thiết bị KESF. ệ thống này đ được sử dụng trong nhiều nghiH ó ờn cứu để dự bỏo tỏc động của vải tới quỏ trỡnh sản xuất may dựa trờn cỏc thụng số vải đo được, đặc biệt là cỏc đặc tớnh cơ học trong vựng tải trọng thấp [77], [133].
Cỏc đặc trưng cơ học vải thực nghiệm trong luận ỏn được xỏc định tại phũng thớ nghiệm Vật liệu - Bộ mụn Kỹ thuật May, Trường đại học kỹ thuật Liberec, Cộng hoà Sộc và Viện Cụng nghệ Kyoto, Nhật Bản.
(a) (b)
(c) (d)
Hỡnh 2-9. Hệ thống thiết bị KESF.
(a) Thiết bị KES-FB1 o đ độ bền kộo và trượt; (b) Thiết bị KES-FB2 o độ uốn. đ (c) Thiết bị KES-FB3 đ độ nộn; (d) Thiết bị KESo -FB4 o ma sỏt và bề mặt vải.đ
Để đo cỏc đặc trưng cơ học vải, cỏc mẫu được lấy theo hướng dẫn của hệ thống KESF: - Phần vải dựng để chuẩn bị mẫu đo cỏch đầu cuộn vải 2500 mm. Mẫu thử lấy cỏch mộp 100 mm. Khụng lấy mẫu vào những vị trớ vải bị nhàu nỏt, cú cỏc vết gấp, thủng rỏch. - Mỗi loại vải chuẩn bị 3 mẫu thử kớch thước 200x200 mm, mộp của mẫu được cắt theo đỳng chiều sợi dọc, ngang. Cỏc mẫu vải đó chuẩn bị được đo lần lượt cỏc đặc trưng kộo gión, trượt bằng thiết bị KES- FB1 (Hỡnh 2-9a); đo cỏc đặc trưng uốn bằng thiết bị
KES-FB2 (Hỡnh 2-9b); đo cỏc đặc trưng nộn và độ dày bằng thiết bị KES-FB3 (Hỡnh 2-9c); đo cỏc đặc trưng ma sỏt và bề mặt bằng thiết bị KES-FB4 (Hỡnh 2-9d).
Cỏc đặc trưng cơ học vải được đo trong điều kiện thớ nghiệm bỡnh thường: khi đo độ gión v tới ải trọng lớn nhất là 500gf/cm, đo độ nộn dưới ực nộn l lớn nhất là 50gf/cm2. Cỏc thụng số đo được ểu t ị đặc tớnh kộo gi , trượt, uốn, bi h ón nộn, ma sỏt và tớnh chất gồ ghề bề mặt ải được tr v ỡnh bày trờn bảng 2.4.
Bảng 2.4. Cỏc thụng số cơ học vải đo trờn hệ thống KESF
Ch ờu Kớ hiỉ ti ệu Thụng s ố Đơn vị Kộo gión LT Độ (tuyến tớnh) kộo gión *
WT Cụng kộo gión trờn một đơn vị diện tớch g.cm/cm2
RT Biến dạng đàn hồi kộo % EM Độ gión tương đối % U ốn B Độ cứng uốn g.cm2 /cm 2HB Độ trễ uốn g.cm/cm Trượt G Độ cứng trượt g/cm.độ 2HG Độ trễ của lực trượt ở gúc 0,5o g/cm 2HG5 Độ trễ của lực trượt ở gúc 5o g/cm Nộn LC Độ (tuyến tớnh) nộn * WC Cụng nộn trờn một đơn vị diện tớch g.cm/cm2 RC Biến dạng đàn hồi nộn % Tớnh chất bề mặt MIU Hệ số ma sỏt * MMD Độ lệch trung bỡnh của hệ số ma sỏt * SMD Độ nhỏm (gồ ghề) hỡnh học m Cấu trỳc v ải
W Khối lượng ảiv mg/cm2 Tm Độ dày vải với lực nộn Pmax = 50gf/cm2 mm To Độ dày với lực nộn P0 = 0,5gf/cm2 mm Ghi chỳ: * đại lượng khụng thứ nguyờn.
Trong đú: Cụng kộo gión: EM 0 FdE WT (2-24) Độ (tuyến tớnh) kộo: LT = ABC S WT Δ (2-25) Độ cứng trượt:G = (GF + GB)/2 (2-26) Độ trễ của lực trượt ở gúc 0,5o : 2HG = (2HGF + 2HGB)/2 (2-27) Độ trễ của lực trượt ở gúc 5o : 2HG5 = (2HG5F + 2HG5B)/2 (2-28)
Độ cứng uốn: B = (BF + BB)/2 (2-29) Độ ễ của mụ men uốn: tr
2HB = (2HBF + 2HBB) (2-30) Cụng nộn: Tm To PdT WC (2-31) Độ (tuyến tớnh) nộn: LC = ABC S WC (2-32) Cỏc thớ nghiệm được thực hiện trong điều kiện mụi trường phự hợp với tiờu chuẩn ISO 139-1973, nhiệt độ 20 20C, độ ẩm 65 2%.
2.2.2.3. Xỏc định độ nhăn và cỏc thụng số hỡnh học của đường may
- Thực hiện đường may trờn mẫu vải thớ nghiệm với chỉ và cỏc thụng số cụng nghệ may thớch hợp trờn mỏy may JUKI DDL-5550N.
Chuẩn bị ẫu vải theo qui định của ti m ờu chuẩn 88B- 2001 AATCC [41]. Mẫu cú kớch thước 38 x 38cm, mộp cắt theo chiều sợi dọc và ngang. Mỗi loại vải chuẩn bị 6 mẫu. Cỏc mẫu đường may được thực hiện trờn mỏy JUKI DDL-5550N là thiết bị được thiết kế để may trờn cỏc loại vải cú độ dày trung bỡnh và mỏng với đường may 301 (ISO- 4196; 01.01.01) trờn 1 lớp vải (3 mẫu được may theo chiều sợi dọc, 3 mẫu may theo chiều sợi ngang, đường may tại vị trớ giữa mẫu vải).
E (%) EM
Hỡnh 2-10. Biểu đồ kộo gión Hỡnh 2-11. Biểu đồ trượt
Hỡnh 2-12. Biểu đồ uốn Hỡnh 2-13. Biểu đồ nộn
Bảng 2.3. Cỏc điều kiện may mẫu Cỏc thụng s may ố Giỏ trị Kiểu mũi may 301 Lực nộn chõn vịt 26,6N
Tốc độ may 3000 vũng/phỳt Chiều cao nõng chõn vịt 2,7 mm
Sức căng chỉ kim/chỉ suốt 60cN/20cN Mật độ mũi may 6 mũi/cm C ỡ kim (kim Organ), đầu
nhọn, tiết diện mũi kim trũn
9 (hệ Singer)
Một chế độ cụng nghệ may mẫu được lựa chọn thớch hợp với tất cả cỏc vải thớ nghiệm và cấu trỳc đường may theo bảng 2.3 [4], [22], [147] mũi may cõn bằng và đường may đủ bền đối với sản phẩm may mặc[57]. Cỏc mẫu được may trờn 1 lớp vải với cựng chế độ cụng nghệ do một kỹ thuật viờn lành nghề thực hiện ằm loại bỏ ảnh nh hưởng của cỏc yếu tố khỏc khụng thuộc nhúm thụng số vải đến nhăn đường may. - Xỏc định độ nhăn đường may AATCC khỏch quan và cỏc thụng số hỡnh h cọc ủa mẫu ngay sau khi may ờnh hệ thống thiết
bị đo sử dụng quột laser 3D và ANN, được thiết kế, chế tạo tại Đại học Bỏch khoa Hà nội (Hỡnh 2-14).
- Xỏc định độ nhăn thụng qua cấp độ SS (chủ quan) theo tiờu chuẩn 88B-2001AATCC tại phũng thớ nghiệm Hoỏ, Viện ệt May. D Mẫu được đặt trong điều kiện mụi trường phự
hợp với tiờu chuẩn ISO 139-1973 (nhiệt độ 20 2oC; độ ẩm 65 2%) 24 giờ trước khi đo và thớ nghiệm tiến hành trong điều kiện này.
2.2.3. Thiết lập hệ thống dự bỏo nhăn đường may dựa trờn cỏc thụng số cấu trỳc và đặc trưng cơ học vải ứng dụng mạng nơron nhõn tạo
Nội dung này nhằm thiết lập hệ thống dự bỏo độ nhăn đường may đơn 301 dọc và ngang dựa trờn cỏc thụng số vải dệt thoi nhẹ ệt từ sợi d bụng, Pe/Co và PES bằng cỏch ứng dụng mạng nơron nhõn tạo. Hệ thống sẽ cho phộp dự bỏo độ nhăn trong sản xuất may mặc khi lựa chọn vải nhằm đỏp ứng yờu cầu về ngoại quan đường may. Cỏc thủ tục để tiến hành dự bỏo
được xỏc định cụ thể với cỏc giao diện của hệ thống.
2.2.3.1. Ứng dụng mạng nơron nhõn tạo dự bỏo độ nhăn đường may
Trong dự bỏo thường gặp khú khăn như đặc tớnh thống kờ khụng ổn định, dữ liệu vật lý cú nhiễu và sai số hoặc cú rất ớt điểm dữ liệu để phõn tớch. Khi đú, cỏch tiếp cận truyền thống thường ặp nhiều khú khăn. ần đõy, với sự phỏt triển của việc g G nghiờn cứu một số thuật toỏn dựa trờn khoa học về trớ tuệ nhõn tạo, mạng nơron nhõn tạo tỏ ra khỏ hữu ớch cho cỏc vấn đề tri thức khú xỏc định và được đỏnh giỏ cao khi ỏp dụng cho cỏc bài toỏn dự bỏo [12], [77]. Trong quỏ trỡnh học, cỏc mẫu thể hiện quan hệ giữa cỏc biến ngẫu nhiờn được đưa vào mạng nơron, mạng sẽ ận b ết được quan hệ nh i đú sau khi kết thỳc quỏ trỡnh huấn luyện. Chớnh vỡ đặc điểm này mà mạng nơron được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực dự bỏo và được đỏnh giỏ cao hơn hẳn cỏc phương phỏp dự bỏo khỏc. Mặt khỏc, khả năng nhận biết cỏc quan hệ khụng tuyến tớnh và nếu dữ liệu đầu vào được kiểm soỏt chặt chẽ, cú độ chớnh xỏc cao thỡ giảm được đỏng kể lượng dữ liệu cần thiết cho dự bỏo, từ đú giảm cụng sức và chi phớ cho quỏ trỡnh xõy dựng hệ thống dự bỏo [12].
Quan hệ giữa tỏc động của vải và cỏc đặc tớnh là rất khú mụ tả định lượng bằng toỏn học hoặc cơ học truyền thống do tớnh khụng tuyến tớnh của cỏc tham số và số biến chạy cần phải giải quyết lớn. Tuy nhiờn, trạng thỏi này lại là lý tưởng để ứng dụng ANN nhằm giải quyết cỏc vấn đề với số biến lớn và khụng tuyến tớnh [77].
ANN được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực trong đú số cỏc yếu tố để xỏc định đầu ra lớn, nhưng quan hệ chớnh xỏc và tỏc động giữa cỏc yếu tố biến đổi này khụng được xỏc định. Nhiều nỗ lực ứng dụng ANN cho bài toỏn dự bỏo trong ngành Dệt May đó được thực hiện trong những năm gần đõy. M.C. Ramesh và cộng sự sử dụng ANN để dự bỏo đặc tớnh gión của sợi dựa trờn quỏ trỡnh kộo sợi và nguyờn liệu pha trộn [123], F. Pynkels và cộng sự sử dụng ANN để xỏc định hiệu suất kộo sợi từ cỏc đặc tớnh xơ [122], Cheng và Adams [58] dự bỏo độ bền của sợi dựa trờn cỏc đặc tớnh xơ bằng ANN, S. Sette và cộng sự [130] ứng dụng kỹ thuật này để đỏnh giỏ khuyết tật trờn vải và thảm. Ứng dụng của ANN cho thấy tiềm năng to lớn vỡ cú thể giải quyết cỏc bài toỏn khụng tuyến tớnh, phỏt hiện mẫu và tương quan trong dữ liệu, làm sỏng tỏ thụng tin từ cỏc xu hướng hoặc sự biến đổi và cho phộp thực hiện dự bỏo với chi phớ thấp so với phương phỏp truyền thống.
Trong luận ỏn này, ANN được nghiờn cứu ứng dụng để dự bỏo độ nhăn đường may dựa trờn cỏc đặc trưng cơ học và thụng s cố ấu trỳc vải đo được trờn hệ thống KESF và cụng thức Peirce. ệ thống KESF H cho phộp đỏnh giỏ chớnh xỏc và toàn diện cỏc đặc
tớnh cơ học của vải, bao gồm kộo gión, trượt, uốn, nộn và tớnh chất bề mặt. Cỏc cụng thức Peirce cho phộp xỏc định cỏc đặc trưng cấu trỳc vải. Cỏc phộp đo được tiến hành dưới đ ều kiện tii ờu chuẩn và thu được 36 thụng số của vải thớ nghiệm. Cỏc thụng số trờn của vải được lựa chọn làm dữ liệu đầu vào cho hệ thống dự bỏo vỡ phõn tớch tổng quan đó cho thấy chỳng cú ảnh hưởng khỏc nhau đến nhăn đường may. Do vậy, nếu chỉ sử dụng cỏc thụng số cấu trỳc hoặc đặc trưng cơ học vải làm dữ liệu dự bỏo nhăn sẽ là khụng đầy đủ.
* Cấu trỳc ANN dự bỏo nhăn đường may:
Mạng ớp3 l truyền thẳng cũng được ứng dụng cho bài toỏn dự bỏo nhăn đường may với giải thuật học phổ biến là lan truyền ngược lỗi [12],[30], bộ tổng đầu vào là hàm Net và hàm kớch hoạt là Sigmoid đơn cực. Điều kiện kết thỳc học và cỏc hiệu