Размещено на http://www.allbest.ru/

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Специальность - Техническая эстетика и дизайн

на тему: Разработка информационных методов для художественного проектирования и оформления эксклюзивных изделий способом ткачества

Выполнила:

Мальгунова Надежда Александровна

Санкт-Петербург 2012

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Киселев Александр Михайлович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Малецкая Светлана Владимировна, кандидат технических наук Вендеревская Ольга Серафимовна

Ведущая организация: Московский государственный текстильный университет имени А.Н.Косыгина

Защита диссертации состоится 21 марта 2012 г. в 11часов на заседании диссертационного совета Д 212.236.04 при Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна» по адресу:

191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18, Инновационный центр.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Большая Морская, д. 18.

Автореферат разослан 17 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Предлагаемая работа ориентирована на формирование принципиально нового подхода к проектированию и выпуску текстиля с разнообразными оригинальными рисунками, выработанными способом ткачества. Основу работы составляет наукоёмкая инвариантная информационная технология создания эксклюзивного текстиля. Эта технология базируется на быстром компьютерном проектировании, подготовке к выработке и выпуску малых партий эксклюзивных тканей, как на современном, полностью автоматизированном, так и на модифицированном традиционном ткацком оборудовании. При таком подходе художественное проектирование и оформление тканых изделий приобретают важнейшее значение, так как ориентируются на интересы конкретного потребителя. В результате появляется возможность делать выпуск экономически оправданными и эстетически востребованными не только традиционно большие партии текстиля, но и малые эксклюзивные.

Актуальность исследований связана и с потребностью разработки тканей со специальными свойствами, где эти свойства необходимо сочетать с условиями эстетики и дизайна. В настоящее время большой интерес представляют принципы выработки специальных тканей: экранирующих и информационно кодированных.

Стремление людей к разработке эксклюзивных тканых рисунков исторически было всегда, также как и стремление к повышению производительности и эффективности выпуска текстиля. Развитие шло в сочетании этих противоречивых тенденций, и диссертационная работа направлена на решение проблемы в пользу возможностей выпуска небольших заказов, что актуально в настоящее время на рынке тканей.

Отдельные этапы диссертационного исследования выполнены в рамках НИР:

- «Разработка специальных текстильных материалов». Шифр - ИД 102 (202.03.01.020), 2004 г., ЗАО «БИНОР», научный руководитель Мальгунова Н.А.;

- «Исследование и создание централизованной системы проектирования эксклюзивного текстиля с помощью инвариантной информационной технологии». Шифр 5964Р/4769, 2005-2009г., ЗАО «БИНОР», научный руководитель Мальгунова Н.А.;

- «Исследование и разработка аппаратного обеспечения системы проектирования тканых рисунков». Шифр - 4031р/4769, 2006г., ЗАО «БИНОР», научный руководитель Мальгунова Н.А.

Цели и задачи исследований.

Целью диссертационной работы является исследование и развитие основных принципов художественного проектирования и оформления эксклюзивных изделий способом ткачества в среде информационных технологий для обеспечения требований рынка. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- изучение эксклюзивности как естественного проявления первых тканых изделий и ограничений в художественном проектировании ткани при появлении промышленных технологий ткачества;

- анализ развития информационных технологий и художественного проектирования ткани;

- разработка структурной организации инвариантной информационной технологии централизованной системы проектирования эксклюзивных тканей;

- создание алгоритмического и программного обеспечения системы проектирования эксклюзивных тканых изделий;

- разработка способа развития дизайна эксклюзивных осново-петельных тканых изделий в среде информационных технологий;

- исследование и разработка адаптивных переплетений в художественном проектировании и оформлении текстильных изделий;

- организация применения компьютерных технологий в проектировании пестроткани;

- разработка эксклюзивных тканей с экранирующими переплетениями и их художественного оформления;

- разработка способа информационного кодирования в ткани.

Основные методы исследования.

В основу первой части исследования положены теоретические труды историков и искусствоведов по ткачеству, а также работы по развитию информационных технологий в области эстетики и дизайна.

В работе использовались следующие методы:

- предметно-аналитический метод для исследования взаимообусловленности эксклюзивности и технологии ткачества в развитии художественного проектирования и оформления тканых изделий;

- методы структурной организации работы дизайн центров для обеспечения создания эксклюзивных тканых изделий;

- методы алгоритмического обеспечения проектирования эксклюзивных тканей;

- методы организации структуры данных для программного обеспечения эксклюзивных тканых рисунков;

- методы технологии ткачества и текстильного материаловедения для обеспечения физико-механических и потребительских свойств тканей;

- методы художественного проектирования создания тканых изделий;

- методы теории множеств для разработки адаптивных переплетений;

- методы теории электромагнитного поля для тканей с экранирующими переплетениями;

- методы теории кодирования для информационного кодирования в ткани.

Научная новизна исследования подтверждается:

- разработкой инвариантной информационной технологии и централизованной системы проектирования эксклюзивных тканей основанной на оригинальных алгоритмах проектирования рисунков эксклюзивных тканей; специальных структурах данных и программном обеспечении проектирования эксклюзивных тканых рисунков;

- созданием методики компьютерного художественного проектирования осново-петельных эксклюзивных тканей и пестротканей;

- предложением адаптивных переплетений в теории ткацкого рисунка для художественного проектирования и оформления текстильных изделий;

- проектированием эксклюзивных тканей с экранирующими переплетениями и их дизайна;

- созданием способа информационного кодирования в ткани.

Практическая значимость работы заключается:

- в применении инвариантной информационной технологии проектирования эксклюзивных тканей и организации дизайн центра на её основе;

- в наработке приемов использования информационных технологий в художественном проектировании эксклюзивных текстильных изделий;

- во внедрении разработанной технологии в производство и выпуском новых видов эксклюзивной продукции;

- во внедрении результатов исследования в учебный процесс при подготовке специалистов по дизайну тканей.

Достоверность результатов работы подтверждается:

- аналитическими выводами, а также практикой применения этих результатов в дизайн-центре ЗАО «БИНОР», ООО «Линум»;

- аналитической проработкой развития процесса художественного проектирования текстиля с использованием современных методов информационных технологий.

Внедрение результатов работы подтверждается выпуском эксклюзивного текстиля на текстильных предприятиях: «Авангард», «Ветковский текстиль», «Вологодский текстиль», «Кренгольмская мануфактура», «Павлово Посадский шелк», «Речицкий текстиль», «Северные узоры», «Узор», «Яковлевская мануфактура».

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы представлялись, обсуждались и получили положительную оценку на 18 научных конференциях и семинарах соответствующего профиля, в том числе на 11 международных:

- «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях («Лен-98») - Кострома, 1998 г.;

- «Наука - льняному комплексу» - Вологда, 1999 г.;

- «Одежда и текстиль» - СПб., 2000 г.;

- «Текстиль, одежда, обувь: дизайн и производство», ВГТУ - Витебск, 2002 г.;

- Перспективы использования компьютерных технологий в текстильной и легкой промышленности» (ПИКТЕЛ), ИГТА - Иваново, 2003 г.;

- «Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС), ИГТА - Иваново, 2005, 2007 г.;

- «Современные технологии и материалы» - Кутаиси, 2008 г.;

- «Достижения в области химической технологии и дизайна текстиля, синтеза и применения красителей», СПГУД - СПб., 2009 г.;

- «Новое в технике и технологии текстильной и лёгкой промышленности», ВГТУ - Витебск, 2009 г.;

- «Региональная Информатика «РИ-2010» - СПб., 2010 г.;

на 3 всероссийских конференциях:

- Юбилейная научно-техническая межвузовская конференция, СПГУД-СПб., 2000 г.;

- «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2002), МГТУ им. А.Н. Косыгина - М., 2002 г.;

- «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности». Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности - М., 2004 г.;

на 4 региональных конференциях:

- «Тенденции развития науки и образования в области отделки и дизайна текстиля», - СПб., 2004 г.;

- Проблемы прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий», СПбГЭТУ - СПб., 2004 г.;

- 63-я и 64-я научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава научных сотрудников и аспирантов СПбГЭТУ - СПб., 2010 г., 2011 г.

Практические результаты диссертационной работы экспонировались на 19-ти выставках, соответствующего профиля, в том числе:

на 13-ти выставках международного значения:

- «Малый и средний бизнес - производство для нужд общества» - М., 2003 г.;

- «Высокие технологии. Инновации. Инвестиции - СПб., 2004, 2009, 2010, 2011г.г.;

- «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине» - СПб., 2006 г.;

- выставка достижений - стенд РФ - КНР, г. Шеньян, 2006 г.;

- VI иVII Московский салон инноваций и инвестиций - М., 2006 г. и 2007 г.;

- «Петербургский свадебный салон» - СПб., 2006 г.;

- «Российский промышленник» - СПб., 2009 г.;

- III выставка-ярмарка - «Всё для лета 2011» - СПб., 2011 г.;

на 6-ти выставках всероссийского значения:

- выставка-ярмарка проектов НИИ, вузов и научно-производственных фирм «Новые технологии для текстильных и швейных предприятий» в рамках XIV-ого Российского конкурса «Текстильный салон-2006» - Иваново, 2006 г.;

- ХII межотраслевая выставка отечественных товаров - М., 2008 г.;

- XIII Всероссийская выставка «Покупайте российское» - М., 2009 г.;

- XXXII и XXXIV Федеральной оптовой ярмарке товаров и оборудования текстильной и легкой промышленности «ТекстильЛегпром» - М. 2009 г. и 2010 г.;

- V Фестиваль народных мастеров и художников России «Жар-Птица» - М., 2010 г.

Представленные экспонаты отмечены медалями и дипломами.

Материалы исследования используются в учебном процессе Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна (СПГУТД) при преподавании следующих дисциплин: «Художественное проектирование», «Автоматизированные средства художественного проектирования», «Выполнение проекта в материале» для студентов специальности 072500. 62 специализации «Промышленный дизайн», а также в учебном процессе Института декоративно-прикладного искусства, специальности 070603. 65 (052500) «Искусство интерьера».

Публикации.

По теме диссертации опубликованы 22 работы, в том числе 3 работы в изданиях рекомендованных ВАК, 1 патент РФ на изобретение, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ и 13 патентов РФ на промышленный образец.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка литературы, включающего 71 наименование. Основная часть работы изложена на 133 страницах машинописного текста. Работа содержит 47 рисунков, 3 приложения.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определено направление исследований, обоснована их актуальность, сформулирована цель диссертационной работы, отмечена её научная новизна и практическая значимость.

В первой главе выполнено обоснование направления исследований.

Свойство эксклюзивности показано как естественное проявление первых тканых изделий. Зарождение декоративно-прикладного искусства в оформлении тканей связано с многовековой историей развития человечества. Эксклюзивность являлась естественным проявлением первых тканых изделий. Термин «эксклюзив» происходит от латинского корня exclыdere и стало употребляться для предметов в понятии исключительный, особый, существующий в единственном экземпляре. Использование понятия «эксклюзивность» связано также с высококачественностью, отборностью, элитарностью изделий в небольшом количестве, с высоким уровнем эстетических свойств. Понятие эксклюзивность появилось значительно позже, но по существу в домашнем ткачестве почти все изделия были эксклюзивными. Переход от штучных текстильных изделий к метровым тканям с раппортным рисунками привел к новым способам художественного оформления тканей и к снижению уровня эксклюзивности. Развитие ткачества пошло по пути механизации процессов, и в результате наступила эпоха промышленного ткачества, где отчетливо проявляются взаимообусловленность эксклюзивности и технологии.

Подготовка рисунка к ткачеству до появления информационных технологий была очень трудоемкой и малопроизводительной. Массовое производство постепенно упрощало требования к изображению на ткани и заставляло производителей больше повторять один и тот же рисунок. Эксклюзивность, неповторимость, индивидуальность тканого узора становились невыгодными, несмотря на востребованность.

Первоначально, в 80-х годах ХХ века, использование информационных технологий было направлено на автоматизацию патронирования. Процесс совершенствования переноса патрона на перфоноситель также был связан с информационными технологиями. В результате стало сокращаться ограничение по объему экономически оправданной заказной партии конкретного рисунка. Однако партии тканого текстиля по-прежнему не отвечали требованиям эксклюзивности.

С использованием информационных технологий процесс подготовки рисунка к ткачеству сократился по времени в 30 - 40 раз. В результате этого появилась возможность быстро менять рисунки на ткани. Эксклюзивность разработки тканых рисунков, которая была утрачена с ускорением промышленного производства в ХIХ веке, вновь стала возможной в начале ХХI-го. Станки с компьютерным управлением и подготовкой рисунка к ткачеству обладают высокой производительностью, значительно повышают качество выпускаемой ткани, увеличивают возможности художественного проектирования, но значительная стоимость этих станков не позволяет провести переоснащение всех существующих текстильных производств.

В настоящее время на предприятиях отечественной текстильной промышленности и ряда других стран используется оборудование с ручным способом проектирования тканых рисунков. Применение этого оборудования для обеспечения рентабельного выпуска малых партий эксклюзивного текстиля возможно при его автоматизации в рамках предлагаемой инвариантной информационной технологии. Эта технология позволяет переходить к системе централизованного проектирования эксклюзивных текстильных изделий с участием в ней действующих предприятий различного уровня оснащения. Схемы взаимодействия дизайн-центра и предприятий отличаются степенью внедрения разработанной технологии в технологические циклы проектирования и выработки ремизных и жаккардовых тканей на конкретных ткацких фабриках.

Во второй главе выполнена разработка алгоритмического и программного обеспечения инвариантной информационной технологии создания эксклюзивных тканей.

Формирование функциональной спецификации алгоритмического обеспечения базируется на традиционной технологии проектирования тканых рисунков и возможности автоматизации как ее отдельных этапов, наиболее длительных и трудоемких, так и технологии в целом. Анализ основных этапов проектирования тканого рисунка показал, что в той или иной степени все они могут быть реализованы алгоритмически. При проведении анализа принципов получения рисунков способом ткацких переплетений, при котором различные мотивы и элементы рисунков получаются за счет сочетания цветов нитей основы и утка и последовательности перекрытий нитей в ткани, рассмотрены возможные способы представления тканых переплетений.

В основе программной реализации разработанных алгоритмов использованы методы объектно-ориентированного программирования, с использованием которых были решены задачи разработки структуры программного обеспечения и файловой системы, и определены форматы используемых файлов. Была исследована классификация переплетений с целью ее использования для определения структуры базы данных, изучены методы образования новых переплетений и разработаны их алгоритмы.

В основу работы общего алгоритма проектирования положен традиционный цикл проектирования тканей. Формирование электронного эскиза эксклюзивной ткани выполняется художником и может представлять собой как рисунок, выполненный традиционным способом на бумажном носителе, так и композицию, подготовленную электронным способом в любом графическом редакторе.

Расчет ткани представляет собой последовательность математических операций. Определяющим параметром для дальнейшего проектирования является соотношение плотности ткани по основе и утку. Внешний эффект рисунка и общий вид ткани определяется качеством преобразования рисунка в патрон, в котором каждый цвет разбивается на перекрытия нитей. Исходный графический материал для создания рисунков может быть представлен в виде красочных картин и фотоизображений, поэтому при создании программного обеспечения технологии предусмотрена возможность полуавтоматического формирования рисунка с однотипными цветовыми областями.

Структура программного обеспечения разработана с учетом особенностей общего алгоритма проектирования тканого рисунка. Программное обеспечение, состоит из следующих модулей: заправочного расчета, работы с переплетениями, формирования развернутого патрона, контроля, вывода и сервиса.

Третья глава посвящена рассмотрению информационных технологий как средства развития дизайна эксклюзивных тканых изделий.

При проектировании эксклюзивных тканей требуется идентичность к заданному рисунку или фотографии. Дизайн ткани во многом зависит от её структуры. В осново-петельных (махровых) тканях большие ограничения художественного оформления, так как плотность ткани небольшая и рисунок можно получить только двумя цветами.

Рисунок 1- фрагмент патрона махровой ткани

Подготовка к ткачеству жаккардовых махровых полотенец вручную очень трудоемка (для полотенца размером 160 см необходимо было насечь 2568 карт), поэтому при традиционном проектировании жаккардовые рисунки для махровых тканей старались разработать с наименьшими затратами и для этого их максимально упрощали. Такие рисунки до сих пор широко используются в жаккардовых махровых тканях, а подобный дизайн настолько закрепился в сознании людей, что художественное оформление с мелкой прорисовкой деталей воспринимается с осторожностью. В проектировании жаккардовой двусторонней петельной ткани при ручной разработке крока и патронировании обычно использовали только четыре тоновых эффекта. В диссертационной работе предлагается увеличение тоновых различий цвета имитацией ткацких переплетений. Для этого в осново-петельной ткани используется принцип выработки однослойных жаккардовых - тоновые различия цвета можно имитировать определенным ткацким переплетением или любой другой необходимой для художественного образа формой. Например, в дизайне сувенирного полотенца «Летний сад» (пат. № 71542) было использовано 13 тоновых оттенков, фрагмент патрона на рис. 1.

Качественная визуализация результатов позволяет художнику сделать эстетический выбор в процессе работы, значительно сократить время на разработку нового рисунка, изменить традиционный подход к дизайну махровых тканей (патенты РФ № № 71542, 65791, 63238, 49516, 51193).

Для создания сложных тканых рисунков в диссертации разработаны адаптивные переплетения. В классификации их можно отнести к группе комбинированных, но они строятся по другому принципу, чем все остальные, и не могут быть заранее определены как узнаваемые, являются недетерминированными. Смысл создания таких переплетений в том, что они строятся по заданному рисунку, и каждый раз разрабатываются вновь в зависимости от задачи, связанной с художественным воспроизводством рисунка. Предлагаются три способа получения адаптивных переплетений.

Первый способ основан на использовании фрагментов известных переплетений с автоматическим устранением недопустимых провисов. При этом заливной патрон выполняется не полностью, а только индексируются цвета. С точки зрения теории множеств исходное неупорядоченное множество разделяется на кортежи: для решения этой задачи исходный цветной рисунок преобразуется в черно-белый, и всё многообразие цвета приводится к определенному небольшому количеству тоновых оттенков серого цвета - от черного до белого. Затем на каждый оттенок цвета наносятся разные известные переплетения из имеющейся электронной базы с учетом необходимого основного и уточного эффекта. В результате задаются компоненты кортежей, местоположение которых определено. Таким образом, выполняется развернутый патрон. На границах объединения кортежей могут возникать сочетания множеств, которые не позволяют отнести их к исходным. Отсутствие подготовки заливного патрона приводит к образованию большого количества длинных основных и уточных провисов при наложении переплетений. Эти провисы автоматически выявляются и корректируются специально предусмотренной функцией в компьютерной программе для разработки жаккардовых тканей.

Рисунок 2 - Применение адаптивных переплетений в разработке однослойной ткани.

На рис.2 показан пример разработки адаптивных переплетений способом устранения недопустимых провисов (2а - фрагмент исходного изображения, необходимого для изделия, 2б - фрагмент развернутого патрона однослойной жаккардовой ткани с выявленными провисами).

Предлагаемый к реализации в жаккардовом ткачестве рисунок представляет собой исходное неупорядоченное множество A с мощностью B_A = N_о·N_у, где N_о - число нитей по основе в изделии; N_у - число нитей по утку. На следующем шаге это неупорядоченное множество A разделяется на кортежи - упорядоченные множества Я_1, Я_2, Я_3, ... _, Я_n. При этом исходный цветной рисунок преобразуется в черно-белый с определенным количеством n тоновых оттенков от белого Я₁ до черного Я_n. Таким образом, происходит индексация цвета и яркости. Каждому кортежу Я_i ставится в соответствии известное переплетение w_j из имеющегося в библиотеке множества переплетений W = {w₁, w₂, w₃, …, w_m}, где m - число имеющихся в библиотеке переплетений.

Каждое переплетение w_j задается в библиотеке раппортом по основе R_o, раппортом по утку R_y и имеет площадь переплетения F. В результате ЯW, и местоположение компонент кортежей Я_i определено. Минимальная мощность кортежа Я_i связана с простейшим полотняным переплетением B_Я min = 2·2=4. Максимальная мощность кортежа Я_i будет соответствовать однотонному изделию B_Я max = B_A. художественное проектирование ткачество

Далее формируется упорядоченное множество по основе Х_o, каждый элемент которого принадлежит кортежам Я_i, причем кортежи чередуются в зависимости от тоновых оттенков рисунка в горизонтальном междустрочии Х_o ={ г_j Я_i }. Теперь упорядоченное множество по основе Х_o является графиком, так как каждый его элемент входит в упорядоченное множество. Мощность этого множества соответствует числу нитей по основе изделия B_Х = N_o.

Формирование графиков по основе Х_ok производится по всем строкам основы от 1 до N_у с получением множество графиков б = {Х_o1, Х_o2, Х_{o3, …} , Х_oNy}.Это множество по утку образует композицию И, содержащую в общем случае, компонирующие элементы, принадлежащие кортежам Я_i с конкретными переплетениями w_j, отражающими исходный рисунок неупорядоченного множества A. В общем случае решение задачи перехода от неупорядоченного А к эквивалентному упорядоченному множеству б требует рассмотрения проблемы отношения соседних по основе и /или утку кортежей Я_{i и} Я_l, ц = ‹ФD›, где Ц - график отношения; D - область задания отношения, которая дополняется исходя из условий устранения недопустимых провисов.

В результате формируются композиции отношений ц_1, ц_2, ц_3, …_, ц_s, отражающие соседство всех кортежей Я во всех элементах рисунка. Задание отношений производится в виде прямоугольных матриц отношений T_ц, где строки и столбцы матрицы соответствуют элементам х,уD. По ним осуществляется контроль провисов. Таким образом, происходит формирование новых дополнительных кортежей Я^'_t по заданным критериям реализуемости ткани. Это новое множество кортежей Я^' Ю_t объединяется с имеющимся множеством кортежей Я Ю_i, б '= {Я Ю_i Я^' Ю_t}. В конечном итоге образуется искомое множество графиков б' эквивалентное исходному неупорядоченному множеству A, б' ~ A, а ткацкий рисунок формируется переплетениями, которые получаются в каждом конкретном случае в зависимости от задачи. Это позволяет максимально сохранить в ткацком изделии идентичность исходному сложному рисунку.

Второй способ получения адаптивных переплетений в жаккардовом ткачестве основан на инверсных дополнениях и заключается в том, что при разработке тонких линий в рисунке при выполнении развернутого патрона определенный цвет заполняется сплошь основными или уточными перекрытиями.

Заданный линейный рисунок формируется переплетениями, которые получаются в каждом конкретном случае по контуру линий, сохраняя более точно первоначальную графику заданного рисунка. Величина числа пропущенных основных и уточных нитей зависит от плотности ткани по основе и утку, а также от линейной плотности пряжи.

Третий способ получения адаптивных переплетений на основе использования чередования цветных нитей в основе и утке применяется для ремизных тканей. В этом случае художником предлагается раппортный рисунок ткани с учетом ограничений этого вида ткачества. Выполнение такого рисунка только переплетением с одним цветом по основе и вторым цветом по утку невозможно, так как образуются большие основные и уточные провисы. В алгоритме задается раппорт цветных нитей по основе и по утку, который в дальнейшем и создает заданный рисунок.

Рисунок 4 - Ремизные адаптивные переплетения.

На рис. 4 показан пример получения адаптивных переплетений с использованием чередования цветных нитей (4а - раппорт заданного художником рисунка, 4б - общий вид этого рисунка на ткани, 4в - переплетение, на основе которого получен заданный рисунок, 4г - общий вид переплетения без чередования цветных нитей).

Рисунок 5 - Использование чередования цветных нитей для получения нового узора

В диссертационной работе предложен метод генерации узоров, который является дальнейшей разработкой адаптивных переплетений и позволяет при использовании цветных нитей в основе и утке значительно увеличить возможности образования новых узоров ткацкого рисунка. Цветные нити, взаимодействуя с переплетением, образуют узоры на поверхности ткани за счет определенного чередования цветных нитей двух контрастных цветов по основе и по утку. За счет различных целенаправленных и даже случайных генераций узоров дизайнер получает для выбора наиболее отвечающий его требованиям рисунок. В классическом представлении подобные рисунки в разработке ограничивались по разнообразию из-за сложности формирования. Определенное чередование цветных нитей может придать ткани другой художественный образ.

На рис. 5 показан пример получения нового узора ткани с использованием чередования цветных нитей (5а - ткацкий рисунок с одним цветом по основе и другим цветом по утку, 5б - то же переплетение с чередованием двух цветов).

Четвертая глава связана с направлением создания эксклюзивных тканей с особыми свойствами, находящимися в другой нетрадиционной для тканей функциональной области, их называют - многофункциональными. К этой категории тканей относится и предлагаемая токопроводящая ткань (патент РФ №2354766).

Разработка переплетений всегда связана с ограничениями, которые формируются, исходя из различных требований, определяемых назначением ткани и эстетическими задачами. В предложенной экранирующей ткани впервые в качестве основного критерия переплетений ставится свойство электромагнитного экранирования для различных целей применения, которые определяются соблюдением дизайнерских эстетических и специальных требований. Это дает возможность получить ткани, снижающие интенсивность внешнего электромагнитного излучения при сохранении потребительских свойств. Они могут использоваться при создании защитной одежды, постельного белья, экранирующих чехлов для аппаратуры, маскирующих экранных сеток, а также в повседневной одежде.

Здесь сетчатая экранирующая структура образована электропроводными основными и уточными нитями, выбираемого переплетения и волокнистого состава, благодаря чему появляется возможность выполнять экранирование с помощью тканых изделий любой формы без ограничения по структуре. Эта ткань (рис. 7) содержит переплетенные между собой основные (1) и уточные (2) комбинированные электропроводные нити. Электропроводные компоненты нитей основы и утка образуют сетку с прямоугольными ячейками в структуре обычной ткани.

Рисунок 6 - Электропроводные компоненты

Под действием электрической составляющей электромагнитного (первичного) поля на поверхности электропроводных компонент нитей, из которых состоит сетка, индуцируются заряды, а в их толще - токи, и происходит магнитная поляризация. Эти заряды, токи и поляризация создают вторичное электрическое поле. От сложения вторичного поля с первичным образуется результирующее электрическое поле, которое в области пространства, огражденного тканью от источника электромагнитного излучения, оказывается слабее первичного.

Принцип действия ткани с экранирующими переплетениями основан на использовании экранирующих свойств металлических сетчатых структур. При работе с электромагнитными полями экранирующие свойства ткани зависят от частоты излучения, от плотности ткани, от магнитных свойств электропроводного материала.

Электромагнитное поле проникает в защищаемую область не только сквозь стенки экрана (З_с, H_с), но и через отверстия (З_о, H_о). Эффективность экранирования определятся следующим образом для тканей

с мелкой сеткой: |З_о| << |З_с| => З ? З_с, |H_о| << |H_с| => H ? H_{с ,}

с крупной сеткой: |З_о| >> |З_с| => З ? З_о, |H_о| >> |H_с| => H ? H_о.

На низких частотах эффективны сетки с мелким шагом, а на высоких - с крупным.

Дизайн ткани с экранирующими переплетениями во многом зависит от главной целевой функции и связан с шагом сетки, а так же с радиусом электропроводной нити. Кроме того, следует учитывать, что электропроводные нити всегда исходно будут отличаться от других используемых в ткани нитей по структуре и внешнему виду. Таким образом, дизайн ткани должен строиться с учетом исходных ограничений по шагу сетки, радиусу и внешнему виду электропроводной нити. На рис.7 показаны примеры дизайна экранирующих тканей (7а - ремизной, где рисунок ткани совпадает с сеткой, 7б - жаккардовой с видимым наложением сетки).

Рисунок 7 - Дизайн тканей с экранирующими переплетениями

К категории эксклюзивных многофункциональных тканей относится предлагаемая информационно кодированная ткань. В диссертационной работе выполнены исследования структурных особенностей и разработка тканей обладающих информационным свойством, которое обеспечивается наличием скрытого кода, расположенного по всей поверхности ткани, незаметного при обычном использовании материала и являющегося носителем информации.

Теоретические исследования связаны с реализацией информационной функции ткани путем применения различных переплетений нитей. Кодирование базируется на использовании методов обработки двоичной кодовой информации. Основному перекрытию, при котором вертикальная нить лежит над горизонтальной, можно поставить в соответствие значение 1, а уточному - 0. Последовательное построчное описание переплетения нитей с размерами по горизонтали и вертикали соответственно m и n дает пространственный код в двоичной системе счисления размером m x n. Выявление информации основано на считывании и расшифровке скрытого кода. Технология ориентирована на работу с различными тканями, сохраняет возможности по разработке изделий современного дизайна, позволяет использовать нити и пряжу без ограничений по цвету и плотности в рамках применяемой традиционной технологии выпуска тканей общего назначения.

В заключении отражены основные результаты работы, сформулированы общие выводы и перспективы направления развития темы.

Основные результаты работы:

1. Проанализирована взаимообусловленность эксклюзивности и технологии ткачества в развитии художественного проектирования тканых изделий и выявлена тенденция использования информационных технологий для выработки экономически оправданных малых партий эксклюзивного текстиля.

2. Предложена организация инвариантной информационной технологии централизованной системы проектирования эксклюзивных тканей, которая проверена практикой применения в дизайн центре ЗАО «БИНОР» при выпуске эксклюзивного текстиля на шести предприятиях отрасли.

3. Создана функциональная спецификация разработки тканых изделий и разработано алгоритмическое обеспечение инвариантной информационной технологии.

4. Разработана структура программного обеспечения с учетом особенностей общего алгоритма проектирования тканого рисунка.

5. За счет системы компьютерного дизайна предложено расширение возможностей художественного оформления осново-петельных тканей применением тонового эффекта по принципу однослойных тканей.

6. Предложены адаптивные переплетения для проектирования эксклюзивных сложных тканых рисунков, разработан математический аппарат, обеспечивающий быстрое формирование развернутого патрона в жаккардовом и ремизном ткачестве, и получены практические результаты применения адаптивных переплетений.

7. Разработан компьютерный метод генерации узоров проектирования пестроткани.

8. Предложены эксклюзивные ткани на основе электропроводящих нитей с экранирующими переплетениями, показан эффект экранирования выявлены особенности дизайна этих тканей.

9. Предложены информационные кодированные ткани, показаны принципы кодирования в сочетании с дизайном тканей и основные направления их применения.

Публикации по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ:

1. Мальгунова Н.А. Ткани с экранирующими переплетениями: структура, свойства, дизайн / Н.А. Мальгунова, О.И. Буренёва, Н.М. Сафьянников // Дизайн. Материалы. Технология. (Design. Materials. Technology) - 2009. - № 4 (11) С. 125-129.

2. Мальгунова Н.А. Инвариантная технология проектирования эксклюзивных тканей / О.И. Буренева, А.М.Киселев, Н.А. Мальгунова, Н.М Сафьянников Н.М. // Известия Вузов. Технология легкой промышленности - 2011. - № 3 С.87-91.

3. Мальгунова Н.А. Адаптивные переплетения для художественного проектирования тканей/ Н.А. Мальгунова, А.М. Киселев, Н.М. Сафьянников // Дизайн. Материалы. Технология. (Design. Materials. Technology) - 2012. - № 1 (21) C. 98-101.

Объекты интеллектуальной собственности:

1. Пат. РФ № 2354766 на изобретение. Токопроводящая ткань / Сафьянников Н.М., Буренева . И.В, Волкова И.В., Мальгунова Н.А.; МПК D03D15/00 опубл. 10.05.2009.

2. Пат. РФ № 63238 на пром. образец: Полотенце. / Сафьянников Н.М., Мальгунова Н.А., Буренева О.И., Волкова И.В.; МКПО⁸ 06-13, опубл. 16.07.2007;

3. Пат. РФ № 65791 на пром. образец: Полотенце. / Буренева О.И., Мальгунова Н.А., Сафьянников Н.М.; МКПО⁸ 06-13, опубл. 16.03.2008.

4. Пат. РФ № 71542 на пром. образец: Полотенце. / Буренева О.И., Мальгунова Н.А., Преснецова Н.А., Сафьянников Н.М.; МКПО 06-13, опубл. 16.08.2009.

5. Пат. РФ № 58690 на пром. образец: Полотенце. / Сафьянников Н.М., Мальгунова Н.А., Буренева О.И.; МКПО⁸ 06-13, опубл. 16.03.2006.

6. Пат. РФ № 65782 на пром. образец: Ткань./ Иванова О.С., Мальгунова Н.А.; МКПО⁸ 05-05, опубл.16.03. 2008.

7. Пат. РФ № 49516 на пром. образец: Ткань махровая. / Егорова Е.С., Святенко М.В., Мальгунова Н.А.; МКПО 05-05, опубл. 16.11.2001.

8. Пат. РФ № 51193 на пром. образец: Ткань махровая./ Круглова М.А., Мальгунова Н.А.; МКПО 05-05, опубл. 16.10.2002.

9. Пат. РФ № 51194 на пром. образец: Ткань махровая./ Позняк И.В., Мальгунова Н.А.; МКПО 05-05, опубл. 16.10.2002.

10. Пат. РФ № 75030 на пром. образец: Ковер/ Трифонова Д.Ф, Мальгунова Н.А., МКПО⁹ 06-11, опубл. 16.060.2010.

11. Пат. РФ № 69791 на пром. образец: Ткань. /Попова К.А., Мальгунова Н.А.; МКПО⁹ 05-05, опубл. 16.04.2009.

12. Пат. РФ № 69790 на пром. образец: Ткань. /Агатьева Е.В., Мальгунова Н.А.; МКПО⁹ 05-05, опубл. 16.04.2009.

13. Пат. РФ № 72381 на пром. образец: Ткань. /Демакова А.О., Мальгунова Н.А.; МКПО⁹ 05-05, опубл. 06.04.2009.

14. Пат. РФ № 75000 на пром. образец: Ткань. /Дубровская Ю.М., Мальгунова Н.А.; МКПО⁹ 05-05 , опубл. 16.04.2009.

15. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011618361. Программа заправочный расчет.; Заявл. 2011615750; зарег. в Реестре программ для ЭВМ 24.10.2011.

Статьи, опубликованные в сборниках научных трудов:

1. Мальгунова Н.А. Разработка и производство льняных джинсовых тканей для одежды и обуви. / Б.М Примаченко, В.М Суркова, Н.А Мальгунова.// Межд. научно- техническая конференция «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях («Лен-98») - Кострома, 1998 - С. 79-80.

2. Мальгунова Н.А. Разработка и исследование новых льняных тканей джинсового ассортимента / Б.М Примаченко, В.М Суркова, Н.А Мальгунова. // Научно-практическая конференция « Наука - льняному комплексу» - Вологда, 1999 - С.48-49.

3. Мальгунова Н.А. Разработка новых льняных тканей повышенной плотности для верхней одежды. / Б.М. Примаченко, В.М Суркова, Н.А. Мальгунова // Межд. научно-практический семинар «Одежда и текстиль» - СПб, 2000 - С. 87.

4. Мальгунова Н.А. Построение заправочных рисунков ремизного ткачества с помощью компьютера. / Н.М.Сафьянников, Н.А. Мальгунова // Юбилейная научно-техническая межвузовская конференция. СПГУД - СПб., 2000 - С. 44-45.

5. Мальгунова Н.А. Художественное проектирование жаккардовых тканей с помощью компьютерных технологий / Н.А. Мальгунова., Н.М. Сафьянников., И.В. Волкова. // Межд. научная конференция «Текстиль, одежда, обувь: дизайн и производство». ВГТУ - Витебск, 2002 - С. 50.

6. Мальгунова Н.А. Расширение возможностей художественного проектирования жаккардовых двусторонних петельных тканей применением компьютерных технологий. / Н.А. Мальгунова., О.И. Буренева. // Всероссийская научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (ТЕКСТИЛЬ-2002). МГТУ им. А.Н. Косыгина - М.,2002 - С. 223-224.

7. Мальгунова Н.А. Информационные технологии для повышения качества подготовки дизайнеров по текстилю. / Н.М. Сафьянников, О.И. Буренева, Н.А. Мальгунова // I межд. научно-техническая конференция «Перспективы использования компьютерных технологий в текстильной и легкой промышленности» (ПИКТЕЛ-2003). ИГТА - Иваново, 2003 - С. 312 -314.

8. Мальгунова Н.А. Современные компьютерные технологии в учебном процессе при подготовке дизайнеров текстиля / Н.М. Сафьянников, И.В. Волкова, Н.А. Мальгунова // Межвузовская научно-техническая конференция «Современные проблемы текстильной и легкой промышленности». Российский заочный институт текстильной и легкой промышленности.- М., ч.1, 2004 -- С. 41.

9. Мальгунова Н.А. Учебный курс «САПР тканей» / Н.А. Мальгунова, Н.М. Сафьянников // Научно-практическая конференция «Проблемы прогнозирования и предотвращения чрезвычайных ситуаций и их последствий» - СПб., 2004 - С. 82-84.

10. Мальгунова Н.А. Информационные технологии дизайна текстиля как способ разработки нового ассортимента жаккардовых тканей / Н.А. Мальгунова, О. И. Буренева, Н.М. Сафьянников // Межд. научно-техническая конференция «Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС-2005). ИГТА - Иваново, ч.1, 2005 - С. 123-124.

11. Мальгунова Н.А. Инвариантное информационное технологическое обеспечение дизайна текстиля / Н.М. Сафьянников, Н.А. Мальгунова // Научно-методическая конференция «Тенденции развития науки и образования в области отделки и дизайна текстиля». 17.10.2004. ИПЦ СПГУТД.- СПб., 2005 - С. 22-23.

12. Мальгунова Н.А Тенденции применения информационных технологий дизайна текстиля в образовании и производстве / О.И. Буренева, И.В. Волкова, Н.А. Мальгунова, Н.М. Сафьянников, // Научно-методическая конференция «Тенденции развития науки и образования в области отделки и дизайна текстиля. ИПЦ СПГУТД. - СПб., 2005 - С. 24-26.

13. Мальгунова Н.А. Токопроводящая ткань / Н.А. Мальгунова, О.И. Буренёва, Н.М. Сафьянников // Межд. научно-техническая конференция «Современные наукоёмкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности». ИГТА - Иваново, 2007 - С. 55-56.

14. Мальгунова Н.А. Централизованная система проектирования эксклюзивного текстиля на базе инвариантной информационной технологии / О.И. Буренева, Н. А. Мальгунова, Н. А. Преснецова, Н.М. Сафьянников // Межд. научная конференция «Современные технологии и материалы» - Кутаиси, 2008 - С. 295-296.

15. Мальгунова Н.А. Адаптивные переплетения как результат компьютерного проектирования ткацкого рисунка при создании эксклюзивных тканей / Н. А. Мальгунова // Межд. научная конференция «Современные технологии и материалы» - Кутаиси, 2008 - С. 305.

16. Мальгунова Н.А. Ткани с экранирующими переплетениями: структура, свойства, дизайн / Н.А. Мальгунова, О.И. Буренёва, Н.М. Сафьянников // Межд. научно-методическая конференция, посвящённой 175-летию подготовки специалистов в области колорирования текстиля «Достижения в области химической технологии и дизайна текстиля, синтеза и применения красителей» - СПб., 2009 - С. 109 -110.

17. Мальгунова Н.А. Технология проектирования эксклюзивных тканей с адаптивными переплетениями / Н.А. Мальгунова, О.И. Буренёва, Н.М. Сафьянников // Межд. научная конференция «Новое в технике и технологии текстильной и лёгкой промышленности». ВГТУ - Витебск, ч.1, 2009 - С. 124 - 127.

18. Мальгунова Н.А. Художественное проектирование ремизных тканей с двухплоскостной рельефной визуализацией / Н.А. Преснецова, Н.А. Мальгунова, Н.М. Сафьянников // Межд. научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности». (ТЕКСТИЛЬ 2009) - М. 2009 - С. 351.

19. Мальгунова Н.А. Метод адаптивных переплетений в дизайне жаккардовых тканей как результат применения информационных технологий. / Н.А. Мальгунова // XII Санкт-Петербургская межд. конференция Региональная Информатика «РИ-2010» - СПб. 2010 - С. 326-327.

Размещено на Allbest.ru

...