CN103898619B - 一种连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，包括照明系统、面阵CCD摄像机、图像采集卡、驱动控制电路和中央处理器，所述照明系统照射连续无针电纺纳米纤维，面阵CCD摄像机拍摄连续无针电纺纳米纤维，驱动控制电路的输出端接面阵CCD摄像机，面阵CCD摄像机的输出端接图像采集卡的输入端，图像采集卡的输出端接中央处理器。通过图像处理获取电纺纳米纤维形成的纳米孔结构，将进一步优化新的三维孔结构分析的算法，并首次在纳米级层次上分析结构与机构性能上的关系，以确认产品生物降解的机能。电纺纳米纤维在纱线中的图像形态也将加以分析以了解纱线加工过程是否会对其结构产生影响。

Description

一种连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置
技术领域
本发明涉及图像处理领域，更具体地，涉及一种连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置。
背景技术
目前国内医院迫切需要直径小，可生物降解的纳米纤维手术用线，该类手术线可加速细胞的生长，便于伤口的愈合，极大减轻病人痛苦。而传统电纺技术制备的纳米纤维医用纱线粗细不均匀且强度难以达到医用手术线准入标准，同时存在纺纱效率低下的问题，故国内纳米纤维手术线不得不全部采用昂贵的进口纱线。连续无针电纺纳米纤维旨在研究性能优越、价格适宜的纳米纤维医用缝合线生产技术和相关装置，产品性能指标接近甚至超越国外同类产品，完全可替代进口手术线，其高附加值、低成本特性将淘汰常规不可降解手术线，促进使我国医疗手术线升级换代。针对目前医用纺纱技术中效率低、工艺复杂等问题，通过实时获取高速纳米纤维喷射下的飞行细丝运动轨迹图像，对喷射出的纳米纤维进行运动轨迹建模，精确控制纳米纤维的整个收集过程，实现医用纳米纤维收集的高效率、均匀化。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷（不足），提供一种连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，采用该采集装置能实现在高速纳米纤维喷射下，实时的获取飞行细丝的运动轨迹图像。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，包括尖端喷头、照明系统、面阵CCD摄像机、图像采集卡、驱动控制电路和中央处理器，所述尖端喷头用于喷射无针电纺纳米纤维，照明系统照射连续无针电纺纳米纤维，面阵CCD摄像机拍摄连续无针电纺纳米纤维，驱动控制电路的输出端接面阵CCD摄像机，面阵CCD摄像机的输出端接图像采集卡的输入端，图像采集卡的输出端接中央处理器。
单纯的人眼和大脑无法完成对高速运动细丝轨迹的捕捉工作，且由于纳米纤维以“爆炸”的方式喷射出速度很快且很飘，此时即使是高频帧相机的最短采集时间仍然难以捕获到高清晰度的图像。热风机通过管道供风给尖端喷头，用于灌入热蒸汽，利用气流喷射在尖端喷头内产生高速旋转气流，使须条的边纤维(一端自由纤维)的自由端对内层纤维产生相对角位移，使须条获得真捻而成纱。
照明系统发出的光照射到被测纳米纤维上，使被测的纳米纤维的图像通过光学成像系统成像到面阵CCD摄像机的像敏面上，面阵CCD摄像机在驱动控制电路的作用下完成光电转换，并将转换后的视频信号输送至图像采集卡，再输送至中央处理器，中央处理器还可以进一步对输入的信号进行图像的创建、显示、处理和保存等工作。
优选的，所述图像采集卡的输出端通过接口电路与中央处理器连接。
优选的，所述面阵CCD摄像机是具有逐行扫描方式的全帧转移型高速曝光的摄像机。采用具有逐行扫描方式的全帧转移型高速曝光的摄像机能够完成在极短时间内捕捉高速变化图像的任务。
优选的，所述图像采集卡是具有单场采集与传送图像的图像采集卡。
优选的，所述图像采集卡内设有AD转换器，AD转换器将光电转换后的图像进行AD转换，转换为数字信号，再通过接口电路传输至中央处理器的内存。
优选的，所述中央处理器为计算机。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
采用计算机控制下的 CCD 图像采集装置完成人眼与大脑无法完成的。对高速运动细丝轨迹图像的捕捉工作，通过它所获得的图像可以完纳米纤维运动轨迹的分析与研究工作。由于纳米纤维以“爆炸”方式喷射出速度很快很飘，高帧频相机的最短采集时间仍然难以捕获高清晰度的图像，本发明利用具有逐行扫描方式的全帧转移型高速曝光的摄像机，由它完成在极短时间内(1/00000 秒)内捕捉高速变化图像的任务，再利用能够单场采集与传送图像给计算机的图像采集卡才能完成对高速飞行细丝运动轨迹图像的采集工作。
附图说明
图1为本发明的纳米纤维图像采集装置的结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
本发明提供一种连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，如图1，包括尖端喷头、作为照明系统的光源1、面阵CCD摄像机2、驱动控制电路3、图像采集卡4、接口电路5及计算机6，尖端喷头用于喷射无针电纺纳米纤维，光源1照射连续无针电纺纳米纤维，面阵CCD摄像机2拍摄连续无针电纺纳米纤维，驱动控制电路的输出端接面阵CCD摄像机，面阵CCD摄像机的输出端接图像采集卡的输入端，图像采集卡的输出端接中央处理器。
其主要工作原理是将被测物的光学图像信号转换成面阵CCD摄像机2的视频信号后经图像采集卡的AD 转换器进行模数转换，再经接口电路5送入计算机6内存，计算机6通过读取内存中数据进行图像的创建、显示、处理和保存等工作。热风机通过管道供风给尖端喷头，用于灌入热蒸汽，利用气流喷射在尖端喷头内产生高速旋转气流，使须条的边纤维(一端自由纤维)的自由端对内层纤维产生相对角位移，使须条获得真捻而成纱。
照明系统发出的光照射到被测纳米纤维上，使被测物的图像信息通过光学成像系统成像到面阵CCD摄像机2的像敏面上，面阵CCD摄像机2在驱动控制电路3的作用下完成光电转换，并将转换后的视频信号送给图像采集卡4形成数字信号，再通过接口电路5送入计算机6。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，其特征在于，包括尖端喷头、照明系统、面阵CCD摄像机、图像采集卡、驱动控制电路和中央处理器，所述尖端喷头用于喷射无针电纺纳米纤维，照明系统照射连续无针电纺纳米纤维，面阵CCD摄像机拍摄连续无针电纺纳米纤维，驱动控制电路的输出端接面阵CCD摄像机，面阵CCD摄像机的输出端接图像采集卡的输入端，图像采集卡的输出端接中央处理器；
其采集过程为：将被测物的光学图像信号转换成面阵CCD摄像机的视频信号后经图像采集卡的AD 转换器进行模数转换，再经送入中央处理器的内存，中央处理器通过读取内存中数据进行图像的创建、显示、处理和保存工作，
热风机通过管道供风给尖端喷头，用于灌入热蒸汽，利用气流喷射在尖端喷头内产生高速旋转气流，使须条的边纤维的自由端对内层纤维产生相对角位移，使须条获得真捻而成纱。
2.根据权利要求1所述的连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，其特征在于，所述图像采集卡的输出端通过接口电路与中央处理器连接。
3.根据权利要求2所述的连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，其特征在于，所述面阵CCD摄像机是具有逐行扫描方式的全帧转移型高速曝光的摄像机。
4.根据权利要求2所述的连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，其特征在于，所述图像采集卡是具有单场采集与传送图像的图像采集卡。
5.根据权利要求4所述的连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，其特征在于，所述图像采集卡内设有AD转换器。
6.根据权利要求1所述的连续无针电纺纳米纤维轨迹采集装置，其特征在于，所述中央处理器为计算机。
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