Díl 1.

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