静电纺丝设备的实时监测系统技术方案

本发明专利技术提供了一种静电纺丝设备的实时监测系统

【技术实现步骤摘要】
静电纺丝设备的实时监测系统


[0001]本专利技术涉及高端装备制造产业中智能加工装备，新材料产业中新型化学纤维及功能纺织材料等领域，尤其涉及一种静电纺丝设备的实时监测系统
。

技术介绍

[0002]静电纺丝并以其制造装置简单
、
纺丝成本低廉
、
可纺物质种类繁多
、
工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一
。
[0003]随着静电纺丝技术研究进入快速发展阶段，静电纺丝装置的研究步入产业化装置研究阶段
。
增加纺丝针数是增加静电纺丝纳米纤维膜产量的重要方式，然而实际生产过程中因为温度
、
湿度
、
电场
、
纺丝针直径小等不可控因素，不可避免会出现纺丝针大量堵塞的情况，会大大降低了生产效率，并影响纳米纤维膜均匀程度
。
[0004]目前，检查判断静电纺丝针状态还是依靠人工来完成，其具有以下缺陷：
[0005](1)
人力投入太高，需要工作人员耗费大量时间成本频繁进行监管
。
[0006](2)
效率太低，工业化生产所使用的静电纺丝装置带有上万纺丝针，通过人工检查的方式，一轮检查需要耗费大量时间
。
[0007](3)
不具备实时性，工作人员无法同时检查上千纺丝针的堵塞情况，会出现首先被检查的纺丝针被检查时未堵塞，泰勒锥正常，但在一轮检查后发生堵塞而未被发现的情况
。
[0008](4)
产品质量不稳定：人为判断纺丝针堵塞标准不同
、
纺丝针更换不及时会导致正常使用的纺丝针数量不稳定，进而影响产品质量
。

技术实现思路

[0009](
一
)
要解决的技术问题
[0010]本专利技术期望能够至少部分解决上述技术问题中的其中之一
。
[0011](
二
)
技术方案
[0012]本专利技术提供了一种静电纺丝设备的实时监测系统
。
静电纺丝设备包括：
N
根纺丝单元，
N≥2
；每根纺丝单元伸出多根纺丝针
。
该静电纺丝设备的实时监测系统包括；
[0013]运动装置；
[0014]图像采集装置，固定于运动装置上，其可在运动装置的带动下沿垂直于纺丝单元方向的路径运动；其中，每根纺丝单元对应一摄像位置，图像采集装置被运动装置带动至该摄像位置，对该纺丝单元的多根纺丝针的射流进行图像采集，得到射流图像；
[0015]控制装置，信号连接至运动装置和图像采集装置，用于控制运动装置，并依照射流图像对该纺丝单元的多根纺丝针的阻塞情况进行判断
。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，运动装置为电动直线滑台或机械臂，其提供垂直于纺丝单元方向的运动路径
。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，图像采集装置的光轴沿水平方向，其高度介于纺丝针前端与射流的底端之间；其与所拍摄的纺丝单元所成的角度介于
15
°
～
25
°
之间
。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，图像采集装置的光轴：其高度与纺丝针前端平齐；其与所拍摄的纺丝单元所成的角度为
20
°
。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，相邻纺丝单元的距离为
d
；图像采集装置的初始位置位于首根纺丝单元前方距离为
d
的位置；在一个周期内，运动装置带动图像采集装置做匀速直线运动，速度为
v
；图像采集装置的曝光时间设定为
d/v
；图像采集装置的总行程为
d
×
(2N
‑
1)。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，纺丝单元伸出的纺丝针的数据介于
80
～
100
根之间
。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，相邻纺丝单元的间距介于
25
～
45cm
之间
。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，图像采集装置为高速摄像机或工业相机
。
[0023]在本专利技术的一些实施例中，控制装置，其执行以下控制指令：
[0024]步骤
A
，令运动装置带动图像采集装置至第
n
根纺丝单元对应的第
n
摄像位置；
[0025]步骤
B
，令图像采集装置对自第
n
根纺丝单元伸出的
M
根纺丝针所产生的射流拍照，得到
M
根纺丝针的射流图像，
M≥2
；
[0026]步骤
C
，对于第
n
根纺丝单元伸出的每根纺丝针，依照其射流情况判断其是否阻塞；
[0027]其中，
n
＝1，2，
……
，
N。
[0028]在本专利技术的一些实施例中，纺丝针所产生的射流包括：直射流和泰勒锥射流；控制装置所执行控制指令的步骤
C
中，对于第
n
根纺丝单元伸出的每根纺丝针，由射流图像得到其直射流长度，依照其直射流长度判断其是否被阻塞
。
[0029]在本专利技术的一些实施例中，控制装置所执行的控制指令的步骤
C
中，对于
M
根纺丝针中的每一纺丝针，依照本次直射流长度和预存直射流长度的相似度
T
判断其是否被阻塞：
[0030][0031]其中，
S
n,m,p
为第
n
根纺丝单元的第
m
根纺丝针依照本次射流拍照得到的直射流的长度，
S
n,m,0
为预存直射流长度；
[0032]其中，若
T
＞
T
th
，判断纺丝针正常；若
T
＜
T
th
或
S
n,m,p
＝0，判断纺丝针阻塞，
T
th
为相似度阈值
。
[0033]在本专利技术的一些实施例中，预存直射流长度
S
n,m,0
为：依据首次射流拍照得到的直射流长度；或，预设的特定值
。
[0034]在本专利技术的一些实施例中，控制装置所执行的控制指令的步骤
C
包括：
[0035]子步骤
C1
，对射流图像进行灰度化处理；
[0036]子步骤
C2
，对灰度化处理后的射流图像进行阈值分割；
[0037]子步骤
C3
，使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种静电纺丝设备的实时监测系统，其特征在于，所述静电纺丝设备包括：
N
根纺丝单元，
N≥2
；每根纺丝单元伸出多根纺丝针；所述实时监测系统包括；运动装置；图像采集装置，固定于运动装置上，其可在运动装置的带动下沿垂直于纺丝单元方向的路径运动；其中，每根纺丝单元对应一摄像位置，所述图像采集装置被运动装置带动至该摄像位置，对该纺丝单元的多根纺丝针的射流进行图像采集，得到射流图像；控制装置，信号连接至所述运动装置和图像采集装置，用于控制运动装置，并依照射流图像对该纺丝单元的多根纺丝针的阻塞情况进行判断
。2.
根据权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，所述运动装置为电动直线滑台或机械臂，其提供垂直于纺丝单元方向的运动路径；和
/
或所述图像采集装置的光轴沿水平方向，其高度介于纺丝针前端与射流的底端之间；其与所拍摄的纺丝单元所成的角度介于
15
°
～
25
°
之间
。3.
根据权利要求2所述的实时监测系统，其特征在于，所述图像采集装置的光轴：其高度与纺丝针前端平齐；其与所拍摄的纺丝单元所成的角度为
20
°
。4.
根据权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，相邻纺丝单元的距离为
d
；所述图像采集装置的初始位置位于首根纺丝单元前方距离为
d
的位置；在一个周期内，所述运动装置带动图像采集装置做匀速直线运动，速度为
v
；所述图像采集装置的曝光时间设定为
d/v
；所述图像采集装置的总行程为
d
×
(2N
‑
1)。5.
根据权利要求4所述的实时监测系统，其特征在于：所述纺丝单元伸出的纺丝针的数据介于
80
～
100
根之间；和
/
或相邻纺丝单元的间距介于
25
～
45cm
之间；和
/
或所述图像采集装置为高速摄像机或工业相机
。6.
根据权利要求1所述的实时监测系统，其特征在于，所述控制装置，其执行以下控制指令：步骤
A
，令运动装置带动图像采集装置至第
n
根纺丝单元对应的第
n
摄像位置；步骤
B
，令图像采集装置对自第
n
根纺丝单元伸出的
M
根纺丝针所产生的射流拍照，得到
M
根纺丝针的射流图像，
M≥2
；步骤
C
，对于第
n
根纺丝单元伸出的每根纺丝针，依照其射流情况判断其是否阻塞；其中，
n
＝1，2，
……
，
N
；
m
＝1，2，
……
M。7.
根据权利要求6所述的实时监测系统，其特征在于，纺丝针所产生的射流包括：直射流和泰勒锥射流；所述控制装置所执行控制指令的步骤
C
中，对于第
n
根纺丝单元伸出的每根纺丝针，由射流图像得到其直射流长度，依照其直射流长度判断其是否被阻塞
。8.
根据权利要求7所述的实时监测系统，其特征在于，所述控制装置所执行的控制指令的步骤
C
中，对于
M
根纺丝针中的每一纺丝针，依照本次直射流长度和预存直射流...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜露，吴大伟，牛海涛，周怡琰，孙吉敏，鲁曼曼，
申请(专利权)人：联润翔青岛纺织科技有限公司，
类型：发明
国别省市：