一种静电纺丝注射系统的制作方法

本发明涉及静电纺丝技术领域，更具体地说，涉及一种静电纺丝注射系统。

背景技术：

目前市面上的注射泵智能化程度较低，在人工设置好注射泵的流量参数后，注射泵不会对推进过程中产生的注射器针头堵塞、注射器供液完毕等情况作出反馈，难以满足现在静电纺丝行业发展的需求。而且目前静电纺丝使用的很多纺丝溶液的材料都是高分子，如果溶解高分子的溶剂是易挥发物，或者纺丝溶液粘度高，会导致高分子化合物在那凝结，最后堵住。针头处因为易挥发所以针头很容易堵塞，需要人在旁边观察去除针头处的堵塞物，这无疑会耗费人的时间与精力，对静电纺丝技术的推广造成不良影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种静电纺丝注射系统，以解决现有的注射泵在推进过程中产生针头堵塞、需要人为观测并去除等问题。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：

一种静电纺丝注射系统，包括：

用于对注射器进行固定的固定座；

一端与注射器接触、以推动注射器的推杆进行供液的推进件；

与注射器的前端相对应、以对针头的堵塞和注射器的余液量进行检测的检测组件；

与注射器的针头处对应设置、以当针头堵塞时进行堵塞物切割的切割装置；

分别与所述推进件、所述检测组件和所述切割装置连接的控制装置，所述控制装置根据检测组件的检测信号控制所述切割装置启停，且当余液量低于预设值时进行报警。

优选地，所述推进件沿水平方向设于所述固定座上且与第一动力装置连接，在所述第一动力装置的带动下沿靠近或远离注射器的方向移动、以实现供液。

优选地，所述切割装置连接有第二动力装置在其带动下沿靠近或远离注射器的方向移动，以根据注射器的安装位置调整所述切割装置的位置。

优选地，所述第二动力装置具体为与电源连接的直线滑轨滑块机构，所述直线滑轨滑块机构沿平行于注射器的方向设置，所述切割装置沿垂直于注射器的方向设置以对堵塞物进行切割。

优选地，所述切割装置包括与第三动力装置连接的刀片，所述第三动力装置具体为舵机。

优选地，所述第一动力装置具体为步进电机，所述步进电机与推进件间经直线丝杠光杆机构连接。

优选地，所述检测组件具体为图像传感器，所述控制装置将所述图像传感器采集的注射器的前端照片与预存图片比较、以当针头堵塞时和/或注射器的余液量低于预设值时分别进行报警。

优选地，所述检测组件具体为光电传感器和超声波传感器。

本发明提供的静电纺丝注射系统，包括用于对注射器进行固定的固定座；一端与注射器接触、以推动注射器的推杆进行供液的推进件；与注射器的前端相对应、以对针头的堵塞和注射器的余液量进行检测的检测组件；与注射器的针头处对应设置、以当针头堵塞时进行堵塞物切割的切割装置；分别与推进件、检测组件和切割装置连接的控制装置，控制装置根据检测组件的检测信号控制切割装置启停，且当余液量低于预设值时进行报警。

应用本发明提供的系统，通过推进件实现注射器的自动化送液，并通过检测组件对针头的堵塞情况和注射器的余液量进行检测，当针头堵塞时通过切割装置对堵塞物进行切割，当余液量低于预设值时报警，以提醒工作人员进行注射器的更换，该装置可实现注射器的自动注射机堵塞物的切割，节省人力资源，且装置结构简单便于设置，提高纺丝效率和纺丝的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种静电纺丝注射系统的轴测结构示意图；

图2为图1的侧视结构示意图；

图3为图1的俯视结构示意图；

图4为图1的主视结构示意图；

图5为本发明实施例提供的报警装置的第一作业示意图；

图6为本发明实施例提供的报警装置的第二作业示意图；

图7为本发明实施例提供的报警装置的第三作业示意图；

图8为本发明实施例提供的图像传感器获取的图片示意图。

附图中标记如下：

图像传感器1、直线滑块滑轨机构2、舵机3、切割装置4、注射器5、推进件6、步进电机7、直线丝杠光杆机构8、固定座9。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种静电纺丝注射系统，以解决现有的注射泵在推进过程中产生针头堵塞、需要人为观测并去除等问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，图1为本发明实施例提供的一种静电纺丝注射系统的轴测结构示意图；图2为图1的侧视结构示意图；图3为图1的俯视结构示意图；图4为图1的主视结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本发明提供的静电纺丝注射系统，包括用于对注射器5进行固定的固定座9；固定座9优选为可拆卸的固定连接，以根据注射器5的长度进行调整，在一种实施例中，固定座9优选U型座，U型座的一端壁上设有对注射器5进行固定的卡扣和卡槽，通过扣合的形式对注射器5进行固定，其中，卡扣可开合的设置在固定座9上，注射器5优选为水平设置在固定座9上，在其他实施例中，也可以自行设置固定座9的结构及固定方式，只要能够达到相同的技术效果即可，对具体的实现方式不作限定。一端与注射器5接触、以推动注射器5的推杆进行供液的推进件6；推进件6也优选为设置在固定座9上，推进件6优选为推进板，通过推进板与注射器5的推杆接触，实现送液，可以理解的是，推进件6优选为与气缸或其他动力装置连接，实现动力传递，如推进件6与气缸的活塞杆连接，通过在气缸的带动下实现向靠近或远离注射器5的方向移动，其中，推进件6与推杆固定连接，优选为通过卡接实现固定。

与注射器5的前端相对应、以对针头的堵塞和注射器5的余液量进行检测的检测组件；其中，检测组件可分别对针头的堵塞和注射器5的余液量进行检测，也可以同时对二者进行检测，在一种实施例中，检测组件优选为光电传感器和超声波传感器，光电传感器对针头的堵塞进行检测，当有堵塞物时返回信号至控制装置进行相应的操作，而超声波传感器对注射器5的余液量进行检测，上述两个传感器分别设置在针头和注射器5的前端，以分别实现对不同情况的检测，当然，在其他实施例中，也可以仅通过设置一个检测组件实现对针头的堵塞和注射器5的余液量的检测，可根据实际需要设置检测组件的具体类型。

与注射器5的针头处对应设置、以当针头堵塞时进行堵塞物切割的切割装置4；切割装置4与注射器5垂直设置，切割装置4优选为刀片，通过动力组件带动刀片旋转实现对堵塞物的切割。

分别与推进件6、检测组件和切割装置4连接的控制装置，控制装置根据检测组件的检测信号控制切割装置4启停，且当余液量低于预设值时进行报警，控制装置可通过通讯线与推进件6、检测组件和切割装置4连接，当检测组件检测到针头有堵塞物时，控制装置控制切割装置4启动对堵塞物进行清除，优选地，控制装置同时发送信号至报警装置，以根据预设方式进行报警；如图5-7所示，图5为本发明实施例提供的报警装置的第一作业示意图；图6为本发明实施例提供的报警装置的第二作业示意图；图7为本发明实施例提供的报警装置的第三作业示意图；其中报警装置优选为蜂鸣器、报警灯或二者叠加使用；当检测组件检测到当前注射器5的余液量低于预设值时，通过预设方式报警，如通过蜂鸣器和报警灯同时启动的方式提醒工作人员，或者通过向预设的关联终端发送信息进行提醒，如向显示屏或PC机终端发送消息进行提醒。控制装置优选为STC89C51单片机，成本低廉，响应迅速、工作稳定，在其他实施例中，可选择单片机STM32，ARDUINO，运动控制卡等控制装置。

应用本发明提供的系统，通过推进件6实现注射器5的自动化送液，并通过检测组件对针头的堵塞情况和注射器5的余液量进行检测，当针头堵塞时通过切割装置4对堵塞物进行切割，当余液量低于预设值时报警，以提醒工作人员进行注射器5的更换，该装置可实现注射器5的自动注射机堵塞物的切割，节省人力资源，且装置结构简单便于设置，提高纺丝效率和纺丝的稳定性。

具体的，推进件6沿水平方向设于固定座9上且与第一动力装置连接，在第一动力装置的带动下沿靠近或远离注射器5的方向移动、以实现供液。第一动力装置可优选为电机或者气缸，推进件6水平方向设置以与注射器5的运动方向相同，便于设置及施力。当第一动力装置为电机时，电机与推进件6间可通过设置相应的机构实现动力传输，如齿轮机构或丝杆机构，其具体的连接件可根据实际需要进行设置；第一动力装置为气缸时，推进件6与气缸可通过气缸的活塞杆直接连接实现动力传输。其中，步进电机742BYGH34步进电机7，扭矩大，运动稳定，且配有驱动器控制板，使用方便；步进电机7与推进件6间设置有直线丝杠光杆机构8。

进一步地，切割装置4连接有第二动力装置在其带动下沿靠近或远离注射器5的方向移动，以根据注射器5的安装位置调整切割装置4的位置。第二动力装置同样可优选为气缸或直线滑轨机构，切割装置4能够在第二动力装置的带动下沿平行于注射器5的方向靠近或远离运动，以根据注射器5的不同型号的长度设置切割装置4与针头之间的位置，使其能够满足不同种类注射器5的切割需要，提高装置的适用性。切割装置4具体为刀片，可根据需要设定切割装置4的具体结构，均在本发明的保护范围内。

更进一步地，第二动力装置具体为与电源连接的直线滑轨滑块机构，直线滑轨滑块机构沿平行于注射器5的方向设置，切割装置4沿垂直于注射器5的方向设置以对堵塞物进行切割。切割装置4连接有滑块，通过滑块实现在滑轨上的移动。

在一种实施例中，切割装置4包括与第三动力装置连接的刀片，第三动力装置具体为舵机3。舵机3优选为MG90S舵机3，其体积小，采用金属齿轮、使用寿命长且扭矩大，通过直线滑块滑轨机构2移动到正确位置，舵机3带动刀片摆动，可针对堵塞物进行切除，在其他实施例中，也可以更换为其他大扭矩的舵机3，但是会占用空间和提高生产成本，刀片可以换成钢针，钢片等硬物，但是剪切力会减弱；可根据需要进行选择。

在上述各实施例的基础上，检测组件具体为图像传感器1，控制装置将图像传感器1采集的注射器5的前端照片与预存图片比较、以当针头堵塞时和/或注射器5的余液量低于预设值时分别进行报警。

图像传感器1优选为TSL1401线性CCD模块，镜头高清无畸变，适应能力好，强线暗光依然能稳定工作，图像稳定；或者选择CMOS摄像头模块、OPENMV摄像头模块。该装置算法基于Opencv(开源视觉库)，如图8所示，图8为本发明实施例提供的图像传感器1获取的图片示意图。(1)图像传感器1每隔1s拍摄一张照片，先进行灰度转换(将彩色图片转换为像素值在0～255的灰度图像)，然后通过阈值分割进行图像二值化(将灰度图像转换为像素值为0或255的黑白图像，大于阈值T的像素值为255(白色)，小于阈值T的像素值为0(黑色))，再通过按行搜索像素确定针头和注射器5顶部的位置，并分别设置ROI(感兴趣区域)区域1和ROI区域2。对于ROI区域1，ROI区域1所在矩形边长为针头直径的3倍，纺丝液在针头射出时，会在针头形成泰勒锥，在二值化图像中显示为一个近似三角形，当这个三角形面积大于ROI区域1所在矩形面积的1/3时，判定为针头堵塞，将由剪切机构去除堵塞物；对于ROI区域2，ROI区域2所在矩形的长度为注射器5直径的1.05倍，当ROI区域2的像素值为零的比例大于90％时，则判定活塞已经推进到注射器5顶部，供液结束。该算法可移植性高，提供多种接口，轻量级且高效。

该装置可通过图像传感器1实时监测以对注射器5的推进过程进行反馈，对推进过程中出现的问题按照预设程序进行处理，可通过一个切割装置4对堵塞物进行切除，使得注射器5继续推进，纺丝继续，同时在无法处理时如需更换注射器5时，通过指示灯和蜂鸣器提醒工作人员进行维护，提高纺丝效率和纺丝的稳定性。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。