Тігін машинасын циклограммасы мен микрокамераларды қолданып диагностикалау

МРНТИ 55.41.33                                 

Кіріспе

Жеңіл өнеркәсіптің заманауи дамуы жоғары жылдамдықты автоматтандырылған тігін машиналарын кеңінен енгізумен қатар жYPУДe. Олардыц ceнiмдi жумысы кеп жаF-дайда машинаныц нeгiзгi жумыс механизм-дeрiнiц — иненщ, кайыкыц ,жiптарткыштыц және материалды жылжыту механизмінің KозFалыcтарын фазалык турFыдан дал Yйлec-тiругe байланысты [1-5].

Диагностиканыц даcтYрлi адicтeрi — көзбен бақылау, тораптарды бөлшектеу және сынактык icкe косу — кебiнe ецбек сыйым-дылығы жоғары болып, жасырын ақауларды және олардың пайда болу себептерін жедел анықтауға әрдайым мүмкіндік бермейді. Сонымен катар, тiгiн жабдыктарын диагнос-тикалаудың қолданыстағы әдістерінің басым бөлігі бұрыннан белгілі болған ақауларды анықтауға бағытталған, ал механизмдердің қозғалыс синхрондылығының бұзылуын ерте кезеңде диагностикалау мәселелері жеткілікті зерттелмеген [6–8]. Пайдалану барысында тігін машинасыныц нeгiзгi механизмдершщ фаза-лық сәйкестігінің бұзылуы тігу технологиялық үрдісінің параметрлерінің ауытқуына және жабдықтың сенімділігінің төмендеуіне алып кeлeдi.

Каз1рп заманFы диагностикалык техно- логиялар машинаны толык белшектемей-ак ақауларды жылдам әрі дәл анықтауға мүмкіндік береді, бұл реттеу мен жөндеу уақытын кыскартуга, жабдыкты пайдалану коэффи-циентін және жалпы өндірістік тиімділікті арттыруға жағдай жасайды. Сандық талдауға, бeйнeтiркeугe жане циклограммаларды колда-нуға негізделген жаңа диагностикалық әдістер мeханизмдeрдiц жумыcындаFы ец аз ауытку-ларды ақау пайда болмай тұрып анықтауға MYMкiндiк бeрeдi, осылайша материалдык шы-Fындарды азайтып, енiмнiц басекеге кабыет-тiлiгiн арттырады.

Осы тұрғыдан алғанда, машинаның жумыс куралдарыныц езара арекеттесу сат-терін тіркеу үшін микрокамераларды қолдану тігін жабдығын диагностикалаудың дәлдігі мен тиiмдiлiгiн айтарлыктай арттырады. Микрока-мералар — диамeтрi шаFын, жарыктандырумен және кескінді компьютер экранына беру MYMкiндiгiмeн жабдыкталFан ыкшам бейне-құрылғылар. Олардың шағын өлшемдері тігін машинасын толык белшектемей-ак, кол жет-кізу қиын аймақтарда бақылау жүргізуге MYMкiндiк бeрeдi.

Микрокамералар мен циклограммны бiрлeciп колдану диагностиканыц акпарат-тылыFын арттырады, ceбeбi байкаулык (визу-алды) деректер уакыттык жане фазалык тал- даумен толыктырылады. Бул miriH машина-сының жұмыс істеуін кешенді түрде бағалауға, оның сенімділігін арттыруға және тігін операцияларыныц туракты сапасын камта-масыз етуге мYмкiндiк 6epegi.

Жұмыс циклі циклограммалары мен бейнебақылауды диагностикалау әдісі ретінде колдану 6ip цикл шегiнде жумыс механизм-дерінің уақыттық және фазалық параметрлерін фоpмалданFан тYPДе керсетуге жэне норма-тивтік режимдерден ауытқуларды анықтауға мYмкiндiк беpедi. ОсыFан байланысты микро-камераларды пайдалана отырып тiгiн машина-ларын диагностикалау кезінде эксперименттік циклограммаларды әзірлеу және құру өзекті Fылыми-техникалык мiндет болып табылады.

Зерттеу нысаны — тYзу тiгiстi кайыкты тiгiн машинасы (TYPICAL GC6150 тiгiн маши-насы мысалында).

Зерттеу пэш — тiгiн машинасыньщ акауларын диагностикалау, оныц iшiнде меха-низмдеpдiн фазалык аракатынастарын.

Жумыстыц максаты — микробейне-бақылау және циклограммаларды талдау негiзiнде диагностикалаудын, 9дiсiн эзipлеу.

Зерттеу мәселелері:

• •    TYPICAL GC6150 тiгiн машинасы негi-зiнде экспеpименттiк кондыpFыны 9зipлеу;

• •    механизмдеpдiн фазалык аракатынас-тарын формалдандыру;

• •    жумыс циклi бойынша экспеpименттiк циклограммаларды куру;

• •    акаулардын диагностикалык белгi-леpiн аныктау.

Зерттеу материалдары мен әдістері

Тігін машинасының кинематикалық құрылымы ине, қайық, жіптартқыш және материалды тасымалдау механизмдеpiнiн коз-ғалыстарының күрделі фазалық тәуелділігімен сипатталады, оның бұзылуы тігіс сапасының төмендеуіне және жабдық сенімділігінің азаюына 9келедi. [9-10].

Зерттеу нысаны pетiнде TYPICAL GC6150 түзу тігісті тігін машинасы пайдаланылды. Диагностика 9дiсi тiгiн машинасынын козFал-малы тораптарын (ине, қайық, материал беру төрткілдеші, жіптартқыш және т.б.) нақты уақыт режимінде және баяу түсіру режимінде визуалды бақылау үшін микрокамераларды қолдануға негізделген және келесі мақсаттарды кездейдi: [11-13].

• •    фазалық арақатынастардың бұзылуын аныктау;

• •    механизмдер козFалысынын траекто-риясы мен синхpондылыFын талдау;

• •    машинаның жұмыс циклі бойынша циклограмма куру.

Жылдам ететiн YPДiстеpдi тipкеу Yшiн түсіру жиілігі секундына 240 кадрға дейінгі микрокамералар колданылды [14-17]. Камера келесi паpаметpлеpдi визуалды бакылауды камтамасыз еттi:

• •    иненiн кайык тумсыFына катысты орналасуын;

• •    жоFаpFы жiп iлмегiн lain алу с9тiн;

• •    кайык козFалысынын, траекториясын;

• •    материал беру механизмінің жұмыс синхpондылыFын.

Алынған бейнежазба кадрлап қарау pежимiнде талданды.

Циклограммаларды тігін машиналарын диагностикалау кезiнде колдану жумыс меха-низмдеpiнiн езара 9pекеттесуiн баFалау дэл-дігін арттыру қажеттілігімен байланысты. Циклограмма б)р жумыс цикл) шегiнде меха-низмдеpдiн уакыттык жэне фазалык параметр-леpiн фоpмалданFан тYpде кеpсетiп, белшек-теpдiн тозуынан жэне pеттеулеpдiн бузылуы-нан туындайтын нормативтік режимдерден ауытқуларды анықтауға мүмкіндік береді. Циклограмма ыпн машинасынын механизм-дерінің бір басты білік айналымындағы KозFалыстаp pеттiлiгi мен уакыттык синхрон-дылыFын бейнелейдi жэне келесi мYмкiн-дiктеpдi беpедi:

• •    ине, кайык жэне материал тасымал-даFыш жумысынын Yйлесiмдiлiгiн талдау;

• •    тігіс өткізіп алу мен жіп үзілуіне әкелетін фазалық және уақыттық ауытқуларды аныктау;

• •    машинаның нақты жұмысын эталондық режиммен салыстыру;

• •    жабдыктын жумыс pежимдеpiн оцтай-ландыру.

Жұмыс циклі басты біліктің бұрылу бурышы ф аркылы паpаметpленедi, фб [0; 2п) аралығында қабылданады. Фазаның нөлдік нүктесі ретінде иненің жоғарғы өлі нүктесі алынады. Бір цикл шегінде басты біліктің бурыштык жылдамдыFы туракты деп есептеледi.

Негiзгi диагностикалык окиFалаpFа ине-нің төменгі өлі нүктеге жетуі, жіп ілмегінің түзілуінің басталуы, қайық тұмсығының ине жібінің ілмегін ілуі (қармауы), ілмекті қайытың 1лш (устап) алу сэтц сондай-ак материалды жылжытудын басталуы мен аякталуы жатады.

Эксперименттік циклограмма келесі алгоритм бойынша курылды:

• 1.    микрокамерамен машинанын жу-мыс-ын бейнетipкеу;

• 2.    бейнежазбаны басты біліктің қалпы-мен синхрондау;

• 3.    диагностикалық оқиғалар сәттерін бейнекадрлар бойынша белгілеу;

• 4.    әрбір оқиғаға φ бұрышының мәнін сәйкестендіру;

• 5.    жұмыс циклі циклограммасын құру.

Бейнетіркеу арқылы тігін машинасын диагностикалау үшін арнайы құрылғы тағайын-далынды (Сурет 1). Құрылғы жұмыс құрал-дарды микрокамералармен бақылаумен қатар циклдік диаграммаларды тұрғызуға мүмкіндік береді

Сурет 1. Тігін машинасының циклдік диаграмма тұрғызуға арналған құрылымның сұлбасы (1 – нұқсама, 2 – тегерік, 3 – машинаның бастиегі, 4 – ине, 5 – жіптартқыш, 6 – ине жібі, 7 – жіпбағыттағыш, 8 – межелік сызғыш, 9 – нұқсама, 10 – жүк, 11 – қайық), мк- микрокамералар.

Қондырғының сырт бейнесі (а) және микрокамералардың бақылау аймақтарыан түсірілген бейнелердің монитор экранындағы көріністері (б) 2- суретте келтірілген.

б

Сурет 2. Қондырғының сырт бейнесі ( а ) және микрокамералардың көрсету бейнелері ( б ).

Қондырғыда микрокамералар машина-ның бақыланатын қажетті аймақтарда орын-жайда реттелініп орнатылады. Микрока-мералар машинаның үстеліне қысқыштармен бекітіліп бақылау аймағына икемді сыммен майыстырылып апарылады.

Бақылау аймақтары ретінде және қандай үрдістер бейнебақылауға түсірілінетіні келе-сілер болады (Кесте1.):

Кесте 1. Микрокамералардың бақылау аймақтары.

қ/с	Бақылау аймағы	Үрдіс нышаны
1	Ине – қайық	Жоғарғы жіп ілмегін қармау сәтін бақылау
2	Қайық механизмі	қайықтың айналуын талдау
3	Жіптартқыш	Жіптің тартылуын және қозғалыс фазаларын бақылау
4	Материалды жылжыту аймағы	Иненің тесу сәтімен материалдың ілгерілеуінің синхрондылығын
5	Тісті берілістерді	Айналмалы қозғалысты беру, тісті дөңгелектердің майлану сапасын

Құралдардың циклдық қозғалыстарын тіркеудің ең қарапайым тәсілі, ол градустеп бөлінген тегерек қолдану [1]. Машинаның бас-ты білігіндегі тегеріне 3600 градуса межленген дөңгелек тегерік 2 бекітіледі. Градусқа бөлу бағамы 10-ге тең, бұлай белгілеуде диск 360 бөлікке бөлінеді. Осы дөңгелектегі белгілеу-лермен басты біліктің айналу бұрышы φ анықталынады. Дөңгелектегі градустық белгі-лерді көрсететін, машина бастиегіне қозғал-майтындай бекітілген нұқсама 9 бекітіледі. Тегерікті білікпен бірге қолмен айналдырғанда, нұқсама 9 тегеріктен 2 қанша градусқа бұрыл-ғанын анықтауға мүмкіндік береді. Бақылау нысанының басты біліктің қай бұрышында қозғалысын бастап, қайсысында аяқталатынын белгілеуге мүмкіндік береді. Барлық бақыла-натын құралдар үшін есептеудің бастапқы нүктесі 00 ретінде иненің ең жоғарғы орынжайы қарастырылады. Тегерік 2 және нұқсама 9 бір-біріне дәлденулері қажет. Бұл дәлдемені құруда φ=00 иненің ең жоғарғы орынжайында орна- ласуына сәйкес келуі тиісті. Басты білікпен бірге тегерікті қолмен айналдырылған кезде нұқса-мамен біліктің айналу бұрыштарын φi-ді бақылау арқылы анықтау қажет. Ол үшін машинада сабақталған жіптің екінші ұшына жүк 10 байланып, бағыттаушы 7 арқылы өткізілген жіп 6 тармағын керіп тұрады. Жіптің инешаншымға кеткен шығынын межелік сызықтан 8, жіпке бекітілген нұқсаманың 9 көмегімен бақыланады. Осылай айналдыру кезінде жұмыс құралының орналасу жағдай-ларын микрокамералардың (мк) көмегімен бақылай отырып, орналасуларына сәйес бұ-рыштардың, ине жібінің шығынының ұзын-дықтарын нұқсамалардың 1 және 9 көрсету-леріне сәйкес анықталынады. Бұл зерттеліп отырған жұмыс құралының басты біліктің бұрышына сәйкес қай бұрышта қозғалысы басталып, қандайында аяқталатыны белгіле-неді. Осы белгіленген бұрыштар арқылы циклограмма тұрғызылып машинаның ақау-лары анықталынады.

Сурет 3. TYPICAL GC6150 тігін машинасының жұмыс құралдарының өзара қатынастарын көрсететін циклдік диаграмма.

Эксперименталды циклограмма тұрғызу үшін бейнебақылау жүргізгенде келесі жағ-дайлар орын алып, машинаға баптау жұмыс-тары орындалды:

• 1)    қайықтың тұмсығы иненің жанынан ерте өтіп, инежібінің ілмек-салпыншағын қармау болмай қалады. Қайықтың білікке

бекітілу реттелді және ине мен қайық тұмсығының арасындағы саңлау өзгертілді. Бақылау бейнекамерамен жүргізілді (Сурет 4). Қайық тұмсығының 10-200 ерте немесе 10-150 кеш келгенінде, ине қайық тұрқына тиіп, мұқалды, майысты, жүргізілген реттеу бұл ақауды жоюға мүмкіндік берді;

а) Имен!и сн жогаргы орынжайыныц 6) Кайыктын ине жiбiн кармау соНшц бейнекадры                          бейнекадры

Сурет 4. Машинаның кейбір жұмыс құралдарының орынжайын сипаттайтын бейне кадрлар.

• 2)    материалдың жылжытылуы иненің

материалға кігенінде аяқталуы реттеу арқылы қамтамасыз етілді. ;

• 3)    материалды жылжытудың басталуы ерте болған жағдай да кездесті бұныда бейне-камерамен бақылай отырып теттелінді.

Соныменен, машинаның циклограммасы жеке механизмдердің жұмысындағы сәйкес-сіздікті байқауға мүмкіндік берді және реттеу- лер арқылы машинаның жұмысын қалыпты жағдайға жеткізуге мүмкіндік берді

Ақаудың диагностикалық белгісі — оқи-ғаның нормативтік мәннен фазалық ауытқуы [11, 12, 13]:

Аф  ф науты

-

φ норм .

Рұқсат етілген фазалық ауытқулардың асып кетуі тігістің тұрақсыз қалыптасуына және тігіс өткізіп алуға әкеледі.

Тігін машинасының жұмыс циклі басты біліктің бір толық айналымына сәйкес келеді:

фЕ [0; 360°]

Кез келген механизмнің орны келесі функциямен сипатталады:

Sf)

м¥ндаFы Si - i -механизмн1ц сызыцтыц немесе бурыштыц орын ауыстыруы, ф - басты біліктің бұрылу бұрышы.

Иненің орын ауыстыруы гармониялық заңмен сипатталады: н .

St = -(1-cosp), мандат H - иненщ жYрiсi мeлшерi.

Иненің қозғалу жылдамдығы:

q     dSar   Н .

^ иг = -^^"sinP '

мұндағы ω — басты біліктің бұрыштық жылдамдығы.

Жұмыс циклінің негізгі сәті — жоғарғы жіп ілмегінің челнок тұмсығымен ұстап алынуы. Сенімді ұстап алу шарты келесі фазалық аралықпен анықталады:

Аф   фу   фi Е[фmin; фтах], мандат фк — цайыцгыц  бурыштыц цалпы, фi — ымек тYзiлуiнiн басталу бурышы,

Δφ — фазалық ығысу.

TYPICAL GC6150 машинасы үшін рұқсат етілген фазалық ауытқу [14] бойынша:

|Δφ| ≤ 5°.

Бейне деректер негізінде сипаттамалық нүктелер координаттарының (x i , y i , t i ) массиві қалыптастырылады, ол басты біліктің бұрылу бұрышына тәуелділікке түрлендіріледі:

ф i = ю ■ t i .

Бұл эксперименттік циклограмманы құруға мүмкіндік береді:

sf^KC=f t (p)

Тігін машиналарының жұмысының сапасы жіпберу диаграммасы сипаттайды. Машинаны техникалық талапқа сай баптаған-нан соң жіпберу диаграммасы қондырғының көмегімен тұрғызылды (Сурет 5).

Сурет 5. Жіпберу диаграммасы

Тұрғызылған жіпберу диаграммасы машинаның жұмысының сапалылығын көрсе-теді, ол теориялық диаграммамен [2] сәйкес.

Сонымен, бейне деректер негізінде құр-ылған циклограммалар қайықтың келу бұрышы 10–12°-қа бұзылған кезде келесі ақаулардың байқалатынын көрсетті:

• •    тігістердің өткізіліп алынуы;

• •    жіптің тартылуының тұрақсыздығы;

• •    ине мен қайықтың тозуының артуы.

TYPICAL GC6150 қайықты тігіс маши-насы үшін келесі нормативтік параметрлер анықталды (Кесте 2):

Кесте 2. TYPICAL GC6150 машинасының нормативті параметрлері.

Параметр	Нормативтік мәні
Ілмекті ұстау кезіндегі иненің тменгі өлі нүктесінен көтерілуі	1,8–2,2 мм
Ілмекті қайықтың ілу бұрышы	205–215°
Ине мен қайық тұмсығы арасындағы саңылау	0,05–0,1 мм
Материалды ілгерілетудің басталуы	250–270°

Қорытынды

Микрокамераларды қолдану дәстүрлі реттеу әдістерімен мүмкін емес нормативтік және нақты циклограммалардың айырмашы-лығын визуалды түрде тіркеуге мүмкіндік берді. Циклограммаларды пайдалану меха-низмдер жұмысының үйлесімділігін сандық тұрғыдан бағалауға және ақауларды пайдалану-дың ерте кезеңінде анықтауға жағдай жасайды.

Микрокамералар мен циклограммаларды қолдана отырып диагностикалаудың негізгі артықшылықтары:

• •    механизмдерді реттеу дәлдігінің артуы;

• •    диагностикалау уақытының қысқаруы;

• •    нәтижелерді құжаттау мүмкіндігі;

• •    әсіресе оқу процесінде жоғары көр-некілік.

Зерттеу барысында микробейнебақылау мен жұмыс циклі циклограммаларын бірлесіп қолдануға негізделген қайықты тігіс тігін машиналарын диагностикалау әдісі әзірленіп, эксперименттік түрде негізделді. Ұсынылған тәсіл тігін машинасының негізгі механизмдері арасындағы фазалық арақатынастарды формал-данған түрде сипаттауға және олардың норма-тивтік жұмыс режимдерінен ауытқуларын анықтауға мүмкіндік беретіні көрсетілді.

Жоғары түсіру жиілігі бар микрокамера- ларды қолдану машинаны толық бөлшектемей-ақ, жұмыс механизмдерінің өзара әрекет-тесуінің жылдам өтетін үрдістердің егжей-тегжейлі визуализациялауды қамтамасыз ететі-ні анықталды. Эксперименттік циклограм-маларды құру диагностикалық оқиғалардың фазалық ауытқуларын сандық бағалауға және оларды ақаулардың тұрақты белгілері ретінде пайдалануға мүмкіндік береді.

Алынған нәтижелер дәстүрлі диагнос-тикалау әдістерімен салыстырғанда бейне-циклограммалық талдаудың жоғары ақпарат-тылығын дәлелдейді және ұсынылған әдісті тігін жабдығына техникалық қызмет көрсету тәжірибесіне және оқу үрдісіне енгізуге ұсынуға мүмкіндік береді.

ПАЙДАЛАНҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Ж. Усенбеков, Н.Ж. Сеитова Тігін өнер-кәсібінің технологиялық жабдықтары: оқу құралы. – Алматы: Дарын, 2023. – 349 б.

• 2.    А.С. Ермаков Оборудование швейных предприятий: учеб. пособие. – М.: ИРПО; Проф-ОбрИздат, 2002. – 432 с.

• 3.    J. Smith Machine Diagnostics and Monitoring. – Cham: Springer, 2020.

• 4.    T. Brown Mechatronic Systems Analysis. – Oxford: Elsevier, 2019.

• 5.    Y. Wang High-speed video diagnostics of machinery // IEEE Transactions on Industrial Electronics. – 2021.

• 6.    S. Kim Motion analysis of sewing machines // Journal of Textile Engineering. – 2020.

• 7.    J. Park Cyclogram-based diagnostics of mechanical systems // Mechatronics. – 2019.

• 8.    H. Müller Industrial Sewing Technology. – Berlin: Springer, 2018.

• 9.    K. Lee Smart maintenance systems for industrial equipment // Sensors. – 2020.

• 10.    L. Zhang Visual fault detection using highspeed cameras // Sensors. – 2021.

• 11.    В.П. Иванов Техническое обслуживание и ремонт швейных машин. – М., 2018.

• 12.    Н.А. Кузнецова Диагностика неисправностей швейного оборудования. – М., 2020.

• 13.    JUKI Corporation. DDL-8700 Instruction Manual.

• 14.    Typical Sewing Machine Co. GC6150 Technical Documentation.

• 15.    J. Hu Structure and Mechanics of Woven Fabrics. – Cambridge: Woodhead Publishing, 2004.

• 16.    B. Saville Physical Testing of Textiles. – Cambridge: Woodhead Publishing, 2008.

• 17.    G. Havenith Personal factors in thermal comfort assessment // Energy and Buildings. – 2002.