Phương pháp nghiên cứu

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

B. Đánh giá độ nhăn đường may bằng phương pháp không tiế p xúc(PPKTX)

1. Mẫu thử; 2. Ảnh chuẩn

1.3 Phương pháp nghiên cứu

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm toàn phần

Trong mọi ngành khoa học thực nghiệm, khi cần xây dựng mô hình toán học biểu thị quy luật biến đổi của một đại lượng nào đó phụ thuộc đồng thời vào nhiều yếu tố khác, thường sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm. Quy hoạch thực nghiệm là một môn khoa học về thu thập, phân tích và giải thích số liệu dựa trên các nguyên tắc toán học. Các thí nghiệm phải được thiết kế trước và thực hiện thí nghiệm theo đúng phương án thiết kế nhằm thu được những kết luận có giá trị mà thời gian và chi phí dành cho việc này là ít nhất.

Giả sử ta cần nghiên cứu một đại lượng Y trong một quá trình công nghệ nào đó. Trong đó Y phụ thuộc vào các biến độc lập (X1, X2, X3, …, Xi) trong đó i = 1 ÷ k

Mối quan hệ giữa Y và biến Xi , i = 1 ÷ k có thể viết dưới dạng như sau:

Y = F (X1, X2, X3, … Xk)

Trong đó Y là đặc trưng ra, Xi là các biến giải thích. Các giá trị Y đo được trong quá trình thực nghiệm, còn các giá trị X đã biết trong quá trình phân tích. Dạng hàm liên hệ của chúng trước thí nghiệm chưa được biết nên phải tìm theo các số liệu thí nghiệm. Để xác định mô hình toán học biểu thị quan hệ phụ thuộc giữa Y và các biến Xi; i = 1 ÷ k người ta sử dụng phương pháp phân tích hồi quy thực nghiệm và thiết kế thí nghiệm.

Phân tích hồi quy là phương pháp để tìm, theo các kết quả thí nghiệm, mối quan hệ giữa đặc trưng ra của quá trình với các yếu tố ảnh hưởng tới đặc

trưng đó. Nhiệm vụ của phân tích hồi quy là lựa chọn dạng của hàm Y và đánh giá các hệ số hồi quy. Dạng của hàm phải đơn giản nhưng biểu diễn khá tốt sự phụ thuộc thực tế và cần được kiểm tra chứng cứ sát thực trong quá trình phân tích.

Thiết kế thí nghiệm là phương pháp phân tích lựa chọn phương án thí nghiệm nhằm thu được bộ số liệu thực nghiệm biểu thị mối quan hệ giữa Y và bộ biến Xi ;i = 1 ÷ k thể hiện bằng một mặt hồi quy mà dạng hình học của nó được biểu diễn bằng phương trình hồi quy thực nghiệm. Phương án thí nghiệm được thiết kế sao cho dễ dàng sử dụng trong thực nghiệm, vừa đủ để tìm ra quy luật biến đổi của Y khi các Xi ;i = 1 ÷ k thay đổi.

Trong thiết kế thí nghiệm người ta chủ động cho các giá trị xác định của các biến giải thích, và với mỗi “điểm” thí nghiệm xác định Xj1, Xj2,…, Xji, đo được một giá trị ngẫu nhiên của Yj của Y ở đầu ra. Mọi thiết kế thí nghiệm thường được thực hiện xung quanh một điểm đã quen thuộc với người làm thí nghiệm, chọn điểm này làm tâm thí nghiệm và bố trí các điểm thí nghiệm xung quanh tâm sao cho các giá trị Y thu được khác nhau một cách rõ ràng, mà chỉ cần ít điểm thí nghiệm đủ để điều tiết các tham số của phương trình hồi quy. Thực hiện một số điểm thí nghiệm tại tâm nhằm đánh giá chất lượng của hồi quy. Tăng số thí nghiệm tại tâm nhằm đánh giá tốt hơn mức độ phù hợp của mô hình hồi quy mà không làm tăng thêm bậc tự do.

Vì mối quan hệ giữa Y và các biến Xi không được biết nên đây chỉ mô phỏng một cách gần đúng bằng những hàm đơn giản nhất. Thực tế nghiên cứu chỉ ra rằng, dù quan hệ giữa Y và các biến Xi phức tạp như thế nào thì ở lân cận mỗi điểm, hàm gần đúng tìm được là một đa thức bậc nhất hoặc bậc hai.

Từ phương trình hồi quy xây dựng được, tiến hành phân tích kết quả dựa vào các tính chất giải tích hay hình học của hàm số. Chẳng hạn, căn cứ vào các hằng số chứa trong hàm số; các đạo hàm riêng chỉ ra tốc độ tăng giảm của Y theo từng biến Xi ; ảnh hưởng của các biến tương tác lên Y; xác định cực trị của hàm. Trong phân tích kết quả thí nghiệm, người ta quan tâm trước hết đến hiệu quả tương tác bậc nhất của các yếu tố sau đó đến các tương tác bậc hai trong phương trình hồi quy.

1.3.2. Phương pháp xử lý và phân tích kết quả thí nghiệm:

Xây dựng phương trình hồi quy thực nghiệm:

Phương trình hồi quy thực nghiệm biểu thị mối quan hệ giữa các đại lượng đặc trưng ra Y của quá trình công nghệ may với các biến ảnh hưởng Xi; i = 1 ÷ k tới Y là một hàm tuyến tính.

Đa thức bậc nhất: Y = b0 + ∑

= k i

bxi 1

(1.1)

Vấnđề đặt ra là phải xác định các hệ số hồi quy trong phương trình cho biển chuẩn hóa (2.1) thông qua bộ số thí nghiệm thu được từ thực nghiệm và kiểm định sự phù hợp của phương trình toán học xây dựng.

- Có k là yếu tố và mỗi thí nghiệm có n mức thì số thí nghiệm phải thực hiện là:

N = nk (1.5)

Nếu các thí nghiệm chỉ thực hiện ở hai mức thì N = 2k . Hai mức thường là hai giá trị biên của mỗi yếu tố được khảo sát.

Nếu các điểm chọn làm thí nghiệm có một tâm đối xứng ta có phương án cấu trúc có tâm (hình chữ nhật, hình vuông, hình hộp đứng…).

Xét các yếu tố được ký hiệu là Zi ta có:

Zj =

2

min max

j

j Z

Z +

j = 1 ÷ k (1.6) Trong đó: Zmaxj : mức cao (mức trên)

Zminj : mức thấp (mức dưới)

0

Zj : mức cơ sở. Điểm tọa độ (Z10 ,Z02,…Z0k) được gọi là tâm phương án.

Zj =

2

min

max j

j Z

Z −

j = 1 ÷k (1.7) là khoảng biến thiên của các yếu tố Z, tính từ mức cơ sở.

Để việc tính toán được dễ dàng, người ta chuyển từ hệ trục tự nhiên Z1

… Zk sang hệ trục không thứ nguyên (hệ mã hóa). Việc mã hóa thực hiện được dễ dàng nhờ chọn tâm của miền được nghiên cứu làm gốc hệ trục tọa độ.

xj =

j j

Z Z Z

∆

− 0

1 j = 1 ÷ k (1.8)

Trong hệ trục không thứ nguyên ta có mức trên là 1, mức dưới là -1.

Tọa độ của tâm phương án bằng không, trùng với gốc hệ trục tọa độ.

+ Tính các hệ số hồi quy của phương trình (2.1) bj = ∑

= N i

i ji y N 1 x

1 (1.9)

Các hiệu ứng tương tác được xác định tương tự như những hiệu ứng tuyến tính:

bj1 = ∑

= N i

i

jx y

N1 1(x 1) (1.10)

+ Kiểm định ý nghĩa của các hệ số trong phương trình hồi quy:

Để kiểm định ý nghĩa của các hệ số trong phương trình hồi quy và sự tương thích của phương trình hồi quy thực nghiệm ta phải tìm phương sai tái hiện. Muốn xác định phương sai tái hiện hoặc phải làm thí nghiệm song song ở mỗi điểm thí nghiệm hoặc phải làm thêm thí nghiệm ở tâm phương án.

Sbj =

N Sth

; tj =

bj j

S

b (1.11)

- Tra bảng Student với mức ý nghĩa ∝ = 0,05. Bậc tự do (n0 – 1) ta được t∝. - So sánh các giá trị tj với t∝:

Nếu tj < t∝  thì hệ số bj = 0 yếu tố Xj không ảnh hưởng đến Y Nếu tj > t∝  thì hệ số bj ≠ 0 yếu tố Xj ảnh hưởng đến Y

Ta được phương trình hồi quy thực nghiệm tuyến tính.

+ Kiểm định sự phù hợp của phương trình hồi quy thực nghiệm:

Sau khi xây dựng được phương trình hồi quy thực nghiệm, tính được phương sai dư theo công thức:

∑=

− −

= N

j

du y y

S N

1

^ 2

2 ( 1 )

1

1 (1.12)

- So sánh phương sai dư và phương sai tái hiện; tính F Nếu Sdu2 > Sth2 thì F = 22

th du

S

S ; nếu Sdu2 < Sth2 thì F = 22

du th

S S

Tra bảng Fisher với mức ý nghĩa ∝ = 0,05 ta được F∝

Nếu F < F∝  phương trình hồi quy tìm được tương thích với thực nghiệm

1.4 Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhăn đường may 1.4.1 Ảnh hưởng của vật liệu:

1.4.1.1. Vải:

A. Kiểu dệt: Các loại vải hiện nay có kiểu dệt rất đa dạng. Tùy thuộc vào kiểu dệt mà vải sẽ có bề mặt khác nhau( nhám hoặc trơn nhẵn). Vì vậy mà lực ma sát giữa các lớp vải, cũng như lực ma sát giữa vải với thanh răng chân vịt cũng khác nhau.

Đối với vải có bề mặt trơn, bóng, các lực ma sát này nhỏ sẽ làm cho đường may nhăn nhiều hơn các loại vải có bề mặt thô, nhám.

Đối với cấu trúc vải dày mỏng cũng vậy.Vải dày sẽ chịu lực nén của chân vịt lớn hơn so với vải mỏng, vì vậy mà ma sát giữa vải với chân vịt cũng như của vải với thanh răng cũng lớn hơn, giúp vải dịch chuyển phù hợp với chân vịt, làm độ nhăn đường may giảm