Pamuklu Kumaşta Boncuk Oluşumunun Bulanık Mantık Metoduyla Tespiti. Cotton Fabric Pilling Detection with Fuzzy Logic Method

Transkript

1 Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi Cilt: 6, No: 2, 2012 (19-27) Electronic Journal of Textile Technologies Vol: 6, No: 2, 2012 (19-27) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR e-issn: Makale (Article) Pamuklu Kumaşta Boncuk Oluşumunun Bulanık Mantık Metoduyla Tespiti Mehmet DAYIK*, Feyhan YILMAZ** * Süleyman Demirel Üniversitesi Müh. Fak. Tekstil Müh. Böl., Isparta/TÜRKİYE ** Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Tekstil Müh. Anabilim Dalı., Isparta/TÜRKİYE feyhan_yilmaz@hotmail.com Özet Bu çalışmada % 100 pamuklu kumaşta elyaf özelliklerinden uzunluk, incelik ve mukavemetin boncuk oluşumu üzerindeki etkisi uzman görüş yardımıyla bulanık mantık yöntemine uygulanarak tespit edilmeye çalışılmıştır. Kurulan modelde elyafın mukavemet, incelik ve uzunluk değerlerinin değişimine bağlı olarak boncuklanma probleminin nasıl etkilediği yaklaşık olarak tespit edilebilmektedir. Anahtar Kelimeler: Boncuklanma, bulanık mantık, elyaf özellikleri Cotton Fabric Pilling Detection with Fuzzy Logic Method Abstract In this study, features 100% cotton fabric, fiber length, fineness and strength of its effect on pilling with the help of an expert opinion by applying fuzzy logic method were determined. Established model of the fiber strength, fineness and length, depending on the exchange of values can be determined about how it affects the problem of pilling. Keywords : Pilling, fuzzy logic, fiber properties Bu makaleye atıf yapmak için Dayık M. *, Yılmaz F. *, Pamuklu Kumaşta Boncuk Oluşumunun Bulanık Mantık Metoduyla Tespiti Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi 2012, 6(2) How to cite this article Dayık M.. *, Yılmaz F * Cotton Fabric Pilling Detection With Fuzzy Logic Method Electronic Journal of Textile Technologies, 2012, 6 (2)

2 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2012 (2) Pamuklu Kumaşta Boncuk Oluşumunun Bulanık Mantık Metoduyla.. 1. GİRİŞ Boncuklanma problemi, tekstilde hem üreticiyi hem de tüketiciyi rahatsız eden ve kumaş kalitesini olumsuz etkileyen en önemli problemlerden biridir. Boncuklanmayı etkileyen faktörlerle birlikte kullanılan test cihaz ve yöntemleri de kumaşların boncuklanma performanslarının değerlendirilmesi açısından oldukça önemlidir [1]. Özellikle örme kumaşlarda karşılaşılan, eskiden beri var olan bir sorun olarak tanımlanabilecek kumaş boncuklanması, kumaşın istenmeyen bir görünüm kazanmasına neden olan, giysi yüzeyine bir veya daha fazla sayıda tutunan küçük, karmaşık hale gelmiş lif kümeleriyle karakterize edilen bir yüzey bozulma problemidir. Kısa sürede, boncuklanma havlı bir kumaş yüzeyinin oluşmasına neden olurken, zaman geçtikçe, özellikle doğal elyaftan üretilen kumaşlarda kumaşın tamamen yıpranıp aşınmasına yol açabilmektedir [2]. Geçmişten günümüze en fazla kullanılan lif olan pamuk gerek diğer liflerle karıştırılarak gerekse tek başına kullanılmaktadır. Bazı mamullerde dokuma kumaşlar, bazılarında da örme kumaşlar tüketiciler tarafından tercih edilmektedir. Örme mamuller esnek bir yapıya sahip oluşları, rahatlıkları ve kullanım kolaylıkları sebebiyle iç ve dış giyimde çok fazla talep görmektedirler [3]. Bu çalışmada; elyaf özelliklerine göre pamuklu bir kumaşta oluşabilecek boncuk miktarı tespit edilmeye çalışılmıştır. 2. BONCUKLANMA Boncuklanma giysi yüzeyine bir veya daha fazla lifle tutunan küçük, karmaşıklaşmış lif kümeleriyle karakterize edilen ve giysiye hoş olmayan bir görünüm veren kumaş yüzey hatasıdır. Kumaş yüzeyinde görülen gevşek lif karmaşıklıklarına da boncuk denir [candan]. Boncuklanmanın bir sorun olarak algılanıp üzerinde ciddi araştırmaların başlaması 1950 li yıllara rastlamaktadır. Bu yıllarda az büküm ile üretilen trikotaj ipliklerinden elde edilen örme giysilerin kullanımının yaygınlaşması beraberinde boncuklanma sorununu da getirmiştir. Daha sonra sentetik liflerinin bulunması ve bu liflerin doğal liflerle karışımlarının tekstil hammaddesi olarak kullanılmaya başlaması bu liflerden üretilen kumaşlarda, boncuk miktarını ve boncuğun dayanıklılık süresini arttırmış ve boncuklanma sorununun daha da ciddi bir sorun olarak ele alınmasına sebep olmuştur. Boncuklanma sorununu gündeme getiren bir üçüncü neden olarak talepler doğrultusunda üreticilerin gramajı düşürmeleri gösterilebilir [1] Boncuk Oluşumu Boncuk oluşumunun gerçekleşmesindeki ilk adım mekanik etkiler sonucu lif uçlarının kumaş yüzeyine çekilerek hav oluşmaktadır. Oluşan havlar belirli yüksekliğe ulaşmakta ve havlar dolanarak boncuk oluşturmaktadır. Oluşmaya başlayan boncuk belirli bir limite kadar büyür. Sürtünme, yıkama, kurutma gibi giyim ve yıkama süresince oluşan mekanik etkiler sonucunda boncuk koparak kumaştan uzaklaşır ve yenisi oluşur. Bu işlem ürünün hayatı boyunca sürer [1,4,5]. 20

3 Dayık M., Yılmaz F., Teknolojik Araştırmalar: TTED 2012 (2) Şekil 1. Boncuk oluşum aşamaları [1] Boncuklanma; incelik, uzunluk, kıvrım, kesit şekil, kopma mukavemeti ve eğilme direnci lifler arası sürtünme kuvveti gibi lif özellikleri, iplik ve kumaşın yapısal özellikleri ve kumaşa uygulanan bitin işlemleri gibi çeşitli faktörlere bağlıdır [6]. Boncuklanmayı azaltmak için alınabilecek önlemler şöyle sıralanabilir [7]: İplik ile ilgili önlemler: büküm katsayısını arttırmak, Kalın iplik kullanmak, karışım yerine %100 tek cins iplik kullanmak, daha az tüylü iplikleri tercih etmek, katlı iplik kullanmak, sırasıyla hava jeti, ring ve OE Rotor yöntemleriyle eğrilmiş iplikleri tercih etmek. Örgü yapısı ile ilgili önlemler: Sıklığı arttırmak, çift katlı yapıları tercih etmek, kumaşın gramajını arttırmak. Kumaşların boncuklanma eğilimini test etmek için geliştirilmiş çok sayıda cihaz ve metot bulunmaktadır. Martindale Abrasion and Pilling Tester ( ASTM D 4970 : 1989 ), I.C.I. Pilling Box ( BS 5811 ), Atlas Random Tumble ( TS 10258: 1992, ASTM D 3512:1982 ) günümüzde en çok kullanılan test yöntemleridir [6]. Laboratuar test cihazları ile oluşturulan deneylerinde 2 temel yaklaşım söz konusudur. Boncuk ağırlığının belirlenmesi: Özellikle Martindale yönteminde uygulanan bir değerlendirme şekli olup; belirli turlar sonunda oluşan boncukların kesilip, kumaş yüzeyinden uzaklaştırılarak tartılması esasına dayalıdır. Boncuklanma ağırlığı fazla olan kumaşların boncuklanma eğiliminin yüksek olduğu kabul edilir [6]. Görsel değerlendirme: En sık kullanılan yöntemdir. Test kumaşları deney sonrasında standart fotoğraflarla karşılaştırılarak, Boncuklanma derecelerine göre 1 den 5 e kadar değerlendirilirler [6]. 5- Boncuklanma yok 4- Hafif derecede boncuklanma 3- Orta derecede boncuklanma 2- İleri derecede boncuklanma 1- Çok ileri derecede boncuklanma 21

4 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2012 (2) Pamuklu Kumaşta Boncuk Oluşumunun Bulanık Mantık Metoduyla.. 3. BULANIK MANTIK Bulanık mantık (Fuzzy Logic) kavramı ilk kez 1965 yılında California Berkeley Üniversitesinden Prof. Lotfi A.Zadeh in bu konu üzerinde ilk makalelerini yayınlamasıyla duyuldu. O tarihten sonra önemi gittikçe artarak günümüze kadar gelen bulanık mantık, belirsizliklerin anlatımı ve belirsizliklerle çalışılabilmesi için kurulmuş katı bir matematik düzen olarak tanımlanabilir [8]. Aristo mantığında bir varlık ya kümenin elemanıdır ya da değildir. Matematiksel olarak, küme ile olan üyelik ilişkisi bakımından kümenin üyesi olduğunda 1 kümenin üyesi olmadığında 0 değerini alır. 0 yanlışı ve 1 doğruyu temsil eder. Yani kesin karar verme söz konusudur. Bulanık mantıkta ise her varlığın üyelik derecesi vardır. Varlıkların üyelik derecesi [0,1] aralığında ki herhangi bir değer olabilir. Yani bir elemanın kümeye aidiyeti derecelendirilir. Sonuçta bir önermenin doğruluk değeri [0,1] arasında sonsuz değerden biridir [9]. Tablo 1. Klasik Mantık-Bulanık Mantık Arasındaki Temel Farklılıklar [3] Klasik Mantık Bulanık Mantık A veya A Değil A ve A Değil Kesin Kısmi Hepsi veya Hiçbiri Belirli Derecelerde 0 veya 1 0 ve 1 Arasında Süreklilik İkili Birimler Bulanık Birimler Bulanık Mantık Denetleyicisi Bulanık mantık denetleyici sistem temel yapısı dört ana parçadan oluşur: bulanıklaştırma birimi, bilgi tabanı, karar üretme mantığı ve durulaştırmadır. Orijinal sistemden gelen ham veri kullanılmadan evvel öncelikle bulanıklaştırılır. Başka bir deyişle, tanımlı her bir sözel terime karşılık gelen üyelik değeri hesaplanır. Bu, bulanıklaştırma aşamasıdır. Ardından kural tabanındaki kurallar vasıtasıyla bulanık çıkarım yapılır. Bulanık çıkarım neticesinde elde edilen, tek bir gerçek değer değil, bir gerçek değerler kümesi yani bir bulanık kümedir. Halbuki gerçek sistemlerin çıktıları tek bir gerçek değer olarak ifade edilir. Hasılı bulanık çıkarım neticesinde elde edilen bulanık kümenin tek bir gerçek değer ile ifade edilmesi gerekir. İşte bu aşama durulaştırma aşamasıdır. Değişik durulaştırma yöntemlerinden biri tercih edilerek sistem çıktısı elde edilir. Literatürde mevcut olan durulaştırma yöntemleri arasında ağırlık metodu, en büyük üyelik derecesi metodu, ağırlıklı ortalama metodu, ortalama en büyük üyelik derecesi metodu, en büyük alan merkezi metodu, ilk ve son üyelik derecesi metodudur [10]. 22

5 Dayık M., Yılmaz F., Teknolojik Araştırmalar: TTED 2012 (2) Şekil 2. Bulanık mantık denetleyicisi [11] Bulanık mantığın başlıca özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir [3]: - doğru, çok doğru, az çok doğru v.b. gibi sözel olarak ifade edilen (linguistik-dilseldeğişkenli)doğruluk derecelerine sahip olması, - Geçerliliği kesin değil fakat yaklaşık olan çıkarım kurallarına sahip olması, - Her kavramın bir derecesi olması, - Her mantıksal sistemin bulanıklaştırılabilmesi, - Bulanık mantıkta bilginin, bulanık kısıtlara ait değişkenlerin esnekliği veya denkliğiyle yorumlanması. Bulanık Teorinin Avantajları [12] 1. İnsan düşünme tarzına yakın olması, 2. Uygulanışının matematiksel modele ihtiyaç duymaması, 3. Yazılımın basit olması dolayısıyla ucuza mal olması. 4. Bulanık Mantık eksik tanımlı problemlerin çözümü için uygundur 5. Uygulanması oldukça kolaydır. Bulanık Teorinin Dezavantajları [12] 1. Uygulamada kullanılan kuralların oluşturulmasının uzmana bağlılığı, 2. Üyelik fonksiyonlarının deneme - yanılma yolu ile bulunmasından dolayı uzun zaman alabilmesi, 3. Kararlılık analizinin yapılışının zorluğu (benzeşim yapılabilir). 4. Bulanık Mantık Sistemleri öğrenemez ya da öğretilemez. Bulanık mantık sistemlerinin ilk uygulama alanları çimento sanayi ve su arıtma sistemleri olmuştur. Günümüzde ise Elektrikli ev aletleri, oto elektroniği, fren sistemleri, elektronik denetim sistemleri, karar verme, proses planlama, kameralar da kullanılmaktadır [12,13]. 4. BONCUKLANMANIN BULANIK MANTIK YÖNTEMİYLE BULUNMASI Elyaf özelliklerinin boncuk oluşumu üzerindeki etkisini tespit etmek amacıyla elyaf inceliği, elyaf uzunluğu ve elyaf mukavemeti giriş değişkeni ve boncuklanma çıkış değişkeni olarak seçilmiştir. Kurulan bulanık mantık yöntemi şekil 3 de görülmektedir. 23

6 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2012 (2) Pamuklu Kumaşta Boncuk Oluşumunun Bulanık Mantık Metoduyla.. Şekil 3. Bulanık mantık yöntemi Boncuklanma tespiti için kullanılan giriş üyelik fonksiyonları şekil 4,5,6 da ve çıkış üyelik fonksiyonu şekil 7 de görülmektedir. Şekil 4. Elyaf inceliği giriş üyelik fonksiyonu Şekil 5. Elyaf uzunluğu giriş üyelik fonksiyonu Şekil 6. Elyaf mukavemeti giriş üyelik fonksiyonu 24

7 Dayık M., Yılmaz F., Teknolojik Araştırmalar: TTED 2012 (2) Şekil 7. Boncuklanma çıkış üyelik fonksiyonu Giriş üyelik fonksiyonları kullanılarak matlab programında uzman görüşlerden yararlanılarak kural tabanı oluşturulmuş ve çözülmüştür. Elde edilen çözümler şekil 8,9 da görülmektedir. Şekil 8. Elyaf inceliği ve elyaf mukavemetinin boncuklanma üzerine etkisi Şekil 9. Elyaf uzunluğu ve elyaf inceliğinin boncuklanma üzerine etkisi 25

8 Teknolojik Araştırmalar: TTED 2012 (2) Pamuklu Kumaşta Boncuk Oluşumunun Bulanık Mantık Metoduyla.. 5. SONUÇ Bu çalışmada elyaf inceliği, mukavemet ve uzunluğunun boncuklanma üzerine etkisi araştırılmıştır. Elyaf inceliğinin azalması, mukavemetin azalması ve uzunluğun artması kumaşlarda boncuk oluşumunu azaltmaktadır. Bu durumda hem kaliteli bir kumaş hem de görünüm açısından istenmeyen görünüm bozuklukları engellenmektedir. 26

9 Dayık M., Yılmaz F., Teknolojik Araştırmalar: TTED 2012 (2) KAYNAKLAR 1. KAHRAMAN, B., 2006, Örme Kumaşlarda Boncuklanma Nedenlerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul 2. ÖZÇELİK KAYSERİ, G., KIRTAY, E., Farklı Ölçüm Yöntemleri ile Kumaş Boncuklanma Eğiliminin Değerlendirilmesi, Tekstil ve Mühendis Dergisi, yıl18 sayı 84 sy CANDAN, C., 2000, Yünlü Örme Kumaşlarda Boncuklanmaya Tesir Eden Faktörler, Turkish Journal of Engineering & Sciences, 24, AKKIŞ, B., 2009, Farklı İplik Numaralarından Örülmüş Değişik Örgü Tiplerinin Kumaşın Fiziksel Özelliklerine Etkisi Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana DAYIK, M., KODALOĞLU, M., 2007, Kondisyonlama Şartlarının İplik Rutubetine Etkisinin Yapay Zekâ Yardımıyla Tespiti, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2,