CN114753013A - 一种静电纺丝控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电纺丝控制系统，其包括：中控模块，用于对静电纺丝装置的控制过程输出控制信号，移动件，用于接收中控模块发出的部分控制信号以进行多维度移动，静电纺丝装置的针头能够在移动件的带动下与保护瓶发生相对移动，以使得针头在插入保护瓶的内部空腔时能够被盛放或流通于保护瓶内部空腔的保护物质所包覆，其中，中控模块能够基于对至少一个传感器采集的数据信息的分析处理发出驱动信号和/或报警信号。

Description

一种静电纺丝控制系统

技术领域

本发明涉及静电纺丝技术领域，尤其涉及一种静电纺丝控制系统。

背景技术

目前，采用静电纺丝技术来制备纳米纤维是一种较为高效易行的方法，将需要纺丝的聚合物原料预先溶解在溶剂中，配制纺丝溶液。将纺丝液通过喷丝头挤出，在喷丝头上加上静电压，液滴在静电场下形成泰勒锥，并进行拉伸成型，制备纳米纤维。由于大多数的溶剂的挥发性较强，造成在纺丝的过程中喷丝头极易堵塞，纺丝困难。一旦堵塞必须停机进行疏通清洗，十分麻烦，降低工作效率。

CN107099862A涉及静电纺丝技术领域，旨在解决现有技术中纺丝的过程中喷丝头极易堵塞，且堵塞须停机进行疏通清洗，工作效率较低的问题，提供一种静电纺丝头清堵结构及静电纺丝机。该发明的实施例中提供的静电纺丝头清堵结构，可使得纺丝头在横移装置的带动下，对准用于盛装溶剂的容器以及疏通针。第一驱动装置带动容器以及疏通针靠近或远离纺丝头，并对纺丝头针头内的凝固块进行溶解以及疏通。能够实现在无需关闭静电纺丝机的情况下，完成地对纺丝头的清堵工作，提高工作效率。该发明的实施例提供的静电纺丝机包括上述的静电纺丝头清堵结构，因此静电纺丝机也具备有快速且高效地完成对纺丝头的清堵工作，提高工作效率的有益效果。

但现有技术并不能很好地判断静电纺丝头与清堵结构之间的位置关系，以致于不能确保静电纺丝头能够完全地完成清堵工作或防堵工作，进而影响后续纺丝工作的效率。因此，现在需要一种控制系统以用于对静电纺丝头的清堵工作或防堵工作进行精准灵活的控制。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种静电纺丝控制系统，以解决现有技术存在的问题。

本发明涉及一种静电纺丝控制系统，其包括：中控模块，用于对静电纺丝装置的控制过程输出控制信号，移动件，用于接收中控模块发出的部分控制信号以进行多维度移动，静电纺丝装置的针头能够在移动件的带动下与保护瓶发生相对移动，以使得针头在插入保护瓶的内部空腔时能够被盛放或流通于保护瓶内部空腔的保护物质所包覆，其中，中控模块能够基于对至少一个传感器采集的数据信息的分析处理发出驱动信号和/或报警信号。

根据一种优选实施方式，针头与保护瓶的相对移动至少是发生在静电纺丝装置的切换过程中，其中，切换过程至少包括由纺丝状态切换至停止状态和由停止状态切换至纺丝状态，针头至少能够在静电纺丝装置处于停止状态时与保护瓶内的保护物质接触。

根据一种优选实施方式，保护物质能够是呈稳定态的纺丝用溶剂或呈流动态的溶剂蒸汽，其中，溶剂蒸汽能够在多个保护瓶中循环流动。

根据一种优选实施方式，保护瓶能够通过连通管与相邻的其他保护瓶或蒸汽循环器连接，以构成溶剂蒸汽的循环流动，其中，溶剂蒸汽在各保护瓶的流通方向是基于纺丝溶液在供液管中的流通方向而确定的。

根据一种优选实施方式，针头能够穿过保护瓶的连通口进入保护瓶的内部空腔，其中，保护瓶能够在连通口处配置有与连通口结构尺寸适配的瓶塞，以通过瓶塞分隔保护瓶的内部空腔与保护瓶的外部环境。

根据一种优选实施方式，保护瓶能够基于针头的配置方式确定配置数量和位置，其中，以串联方式连接的多个针头在分别插入至对应的保护瓶并于保护物质接触时，能够基于独立电源构成多个闭合回路，其中，保护瓶中的保护物质是能够导电的纺丝用溶剂。

根据一种优选实施方式，功率传感器能够与开关集成为功率限定启闭件，以监测多个闭合回路总功率，并基于总功率与功率限定启闭件的设定功率阈值之间的关系控制开关的启闭，其中，中控模块能够对监测得到的总功率与设定功率阈值进行判定。

根据一种优选实施方式，中控模块在对至少一个传感器采集到的数据信息进行分析处理后发现异常数据时能够发送报警信号至报警器，以通过人工或系统自身完成调整和修复。

根据一种优选实施方式，移动件能够配置有位移传感器，以通过位移传感器将至少包括距离参数和方向参数的数据信息发送至中控模块，以使得中控模块能够判断经移动件带动后的针头与保护瓶的相对位置。

根据一种优选实施方式，中控模块能够基于图像传感器获取的图像信息对针头的穿刺位置进行调控，和/或对针头与保护物质的接触情况进行判断。

附图说明

图1是本发明提供的一种优选实施方式的静电纺丝控制系统的简化模块连接关系示意图；

图2是本发明提供的一种优选实施方式的静电纺丝控制系统的结构示意图。

附图标记列表

1：供液管；2：针头；3：移动件；4：保护瓶；5：瓶塞；6：连通管；7：蒸汽循环器；8：位移传感器；9：图像传感器；10：功率传感器；11：报警器；12：中控模块。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

图1是本发明提供的一种优选实施方式的静电纺丝控制系统的简化模块连接关系示意图；图2是本发明提供的一种优选实施方式的静电纺丝控制系统的结构示意图。

本发明提供了一种静电纺丝控制系统，其至少能够用于对静电纺丝装置进行控制，其中，尤其是对处在切换过程中的静电纺丝装置进行灵活精准控制。

根据一种优选实施方式，静电纺丝装置可包括供液管1、针头2、高压电源和收集器，其中，供液管1可在压力作用下将纺丝溶液输送至针头2，基于高压电源在针头2与收集器之间形成的强电场作用使得纺丝溶液在针头2尖端的球形液滴转变为圆锥形(即“泰勒锥”)，并从圆锥尖端射向收集器以延展得到纤维细丝，从而完成纺丝工作。

根据一种优选实施方式，供液管1可与多个针头2连通，以使得供液管1内的纺丝溶液能够分流至不同针头2以同时进行纺丝工作。进一步地，多个针头2可采用数排串联的方式配置，对于任意一排的多个针头2而言，基于供液管1的输送方向可分别具有不同的位次序列，更靠近于供液管1上游的针头2具有更前的位次序列，更靠近于供液管1下游的针头2具有更后的位次序列。

根据一种优选实施方式，静电纺丝控制系统可配置有用于对静电纺丝装置的控制过程输出控制信号的中控模块，其中，控制信号可以是驱动信号和/或报警信号。

根据一种优选实施方式，静电纺丝控制系统可配置有能够进行多维度运动的移动件3，其中，移动件3可连接于针头2，以使得针头2可以随着移动件3的多维度运动而移动至预期位置。

进一步地，移动件3可由多个驱动组件实现不同方向的移动，第一驱动组件可沿第一方向及其反方向移动，其中，第一方向可以是纺丝溶液从针头2尖端射出的大致趋势方向。

优选地，可带动针头2沿第二方向及其反方向移动的第二驱动组件和/或带动针头2沿第三方向及其反方向移动的第三驱动组件可使得针头2具有更多的运动方式，即通过第二驱动组件和/或第三驱动组件的运行可使得针头2至少能够完成平面或空间的移动，其中，第二方向可以是更前位次序列的针头2指向更后位次序列的针头2的方向。因此第二方向可大致垂直于第一方向，进而使得第三方向能够以与第一方向和第二方向均垂直的方式设置，从而使得针头2在移动件3的带动下能够灵活调整空间位置。优选地，移动件3的运动方式可基于中控模块12的控制信号而实时调节。

根据一种优选实施方式，在静电纺丝装置由纺丝状态切换为停止状态时可通过移动件3使得针头2与保护瓶4进行相对移动，进而使得针头2以伸入至保护瓶4内部空腔的方式被保护瓶4保护，其中，针头2与保护瓶4进行相对移动是基于移动件3的多维度运动所驱动的，移动件3可连接于针头2和/或保护瓶4，即针头2和保护瓶4均可连接于移动件3，以使得移动件3在中控模块的调控下能够独立带动针头2移动，或独立带动保护瓶4移动，或分别带动针头2和保护瓶4进行相对移动。进一步地，移动件3还可完成旋转移动。

优选地，伸入至保护瓶4内部空腔的针头2可被保护瓶4内部空腔中的保护物质所包覆，以避免针头2中的残留的纺丝用的溶液干涸后堵塞针头2，进而影响纺丝效率。优选地，保护瓶4至少能够在静电纺丝装置处于停止状态时对针头2进行保护，静电纺丝装置由停止状态切换至纺丝状态即由纺丝状态切换至停止状态的切换过程即是针头2与保护瓶4发生相对移动的过程，其至少包括针头2与保护瓶4的相向运动和背向运动。进一步地，静电纺丝装置的停止状态可以是纺丝工作暂停或结束。

优选地，保护瓶4对针头2的保护是基于保护物质实现的，其中，保护物质可以是使针头溶液不干涸的成分。例如，保护物质可以是纺丝所用的溶剂或溶剂蒸汽，其中，溶剂指的是其液相态。

优选地，保护物质选用溶剂可具有更大的适用范围，即静电纺丝系统在使用几乎任何纺丝溶液时均可采用溶剂进行保护，但需要耗费更多的试剂，且如果更换纺丝溶液则需要将壳体部210内的溶剂全部替换，而无法重复使用。

优选地，溶剂蒸汽多适用于高分子溶液的溶剂为甲醇、乙醇、甲酸、乙酸、甲醛乙醛、乙酸乙酯等挥发性物质，当环境温度升温或壳体部210内部空腔通电使得壳体部210内的温度达到有效挥发温度时，选用溶剂蒸汽作为保护物质可以大幅度降低溶剂材料的使用以避免浪费。进一步地，相同溶剂的不同纺丝溶液无需更换瓶内蒸汽。

优选地，针头2的所有出液口都能够伸入至保护瓶4的内部空腔中，且被保护物质所包覆，以使得保护物质能够通过出液口进入针头2的中空区域，以此避免针头2中残留溶液的干涸。

根据一种优选实施方式，保护瓶4能够基于针头2的配置方式而相应地确定其配置数量和位置，其中，保护瓶4的内部空腔能够以任一结构的形式配置，例如，保护瓶4可以是瓶状结构、罐状结构等。优选地，针头2的至少部分区域能够伸入至保护瓶4的内部空腔中，使得针头2可以在空间状态下连接于保护瓶4，空间状态下的连接可以是针头2以伸入保护瓶4内部空腔的方式通过与其接触的保护物质实现与保护瓶4的连接，其中，保护瓶4内部空腔的深度可基于针头2的长度而设置。优选地，保护瓶4内部空腔的深度可大于针头2的长度，以避免针头2完全伸入保护瓶4内部空腔时射出端与保护瓶4底部碰撞而造成保护瓶4和/或针头2的受损；保护瓶4内部空腔的深度也可不大于针头2的长度，但需要中控模块12对移动件3输出相应控制信号以控制针头2伸入至保护瓶4内部空腔的长度，进而同样地保护针头2及保护瓶4。优选地，将针头2伸入保护瓶4的长度定为容纳长度，容纳长度需要限定在预设的阈值范围内，以保证静电纺丝装置的正常运行。

优选地，对于以数排串联的方式配置的针头2，保护瓶4可以采用相应的串联方式设置，其中，基于针头2的位次序列，保护瓶4也可获取对应序列的编号，具有更前的位次序列的针头2对应于编号更小的保护瓶4，具有更后的位次序列的针头2对应于编号更大的保护瓶4，以使得针头2可以与保护瓶4一一对应。进一步地，保护瓶4可采用冗余配置，以便于在部分保护瓶4无法继续执行保护功能时进行替换，被替换上的保护瓶4能够继承原保护瓶4的编号，从而维持针头2与保护瓶4的对应关系。

根据一种优选实施方式，静电纺丝装置在处于纺丝状态时，保护瓶4可处于闲置、检测、修复、清洗等等候状态中的其中一种，即保护瓶4可处于等候状态以等待静电纺丝装置由纺丝状态切换至停止状态。切换至停止状态的静电纺丝装置可将针头2的至少部分结构以相对移动的方式插入至保护瓶4的内部空腔，以使得保护瓶4脱离等候状态而进入保护状态。进一步地，静电纺丝装置在处于纺丝状态时，在供液管1的驱动作用下针头2的中空区域可流过纺丝溶液，并从针头2的射出端射出，而当静电纺丝装置切换为停止状态时，供液管1和高压电源停止工作使得针头2的射出端不再继续射出纺丝溶液，而残留于针头2中的纺丝溶液由于其较强的挥发性在长时间曝露于空气中时可形成结块以堵塞针头2，进而导致静电纺丝装置在后续时间序列下切换为纺丝状态时，静电纺丝装置的纺丝能力大大减弱，因此，可在静电纺丝装置处于停止状态时通过保护瓶4中的保护物质防止针头2中残留溶液干涸，进而保证针头2在下一时间序列的纺丝状态下能够畅通地进行纺丝工作。

进一步地，保护瓶4的一侧可开设有用于保证针头2进出保护瓶4的连通口，以通过连通口使得保护瓶4的内部空腔与保护瓶4外部环境连通，并可在连通口被封闭时使得保护瓶4的内部空腔与保护瓶4外部环境隔绝，其中，连通口的径向尺寸至少大于针头2的径向尺寸。优选地，保护瓶4可采用不与保护物质发生化学反应的材质制成，例如，可以是玻璃制品或塑料制品或金属制品。进一步地，保护瓶4的连通口可配置有结构尺寸适配的瓶塞5，通过瓶塞5对连通口进行封闭以实现保护瓶4的内部空腔与保护瓶4外部环境的隔绝，其中，瓶塞5可以是能够允许针头2穿过的且不与纺丝溶液发生反应的柔性软塞。优选地，其可以是橡胶材质制成的橡胶塞，基于橡胶塞的自身特性，使得穿过于橡胶塞的针头2在被拔出后保护瓶4内部空腔储存的保护物质可几乎不流出。优选地，针头2能够以穿刺的形式直接穿透瓶塞5，和/或提前使用与针头2尺寸相同的钢针穿透瓶塞5，以便于针头2能够在不需要外部施加过大压力的情况下很容易地插入保护瓶4内部空腔中，其中，针头2可选用金属材质制成。

根据一种优选实施方式，保护瓶4内填充的保护物质采用纺丝用的溶剂时，可由人工或机械操控注射器向保护瓶4的内部空腔注入溶剂。可选地，溶剂的注入量可大于保护瓶4内部空腔体积的一半；优选地，溶剂的注入量可介于保护瓶4内部空腔体积的1/2至3/4的范围内；进一步优选地，溶剂的注入量可大致占保护瓶4内部空腔体积的2/3。

根据一种优选实施方式，保护瓶4内填充的保护物质采用溶剂蒸汽时，可通过循环单元实现溶剂蒸汽在各保护瓶4内部空腔的输入和输出，其中，循环单元可包括用于提供溶剂蒸汽的蒸汽循环器7和各保护瓶4之间及保护瓶4与蒸汽循环器7之间配置的连通管6。进一步地，连通管6至少可配置于相邻的保护瓶4之间，保护瓶4可配置有两个分别连接于不同连通管6的通气口，以便于溶剂蒸汽流经各保护瓶4后返回至蒸汽循环器7，从而完成溶剂蒸汽的循环并保证各保护瓶4的内部空腔均处于一定浓度的溶剂蒸汽的氛围下，其中，保护瓶4的相邻是指的空间位置的相邻及对应编号的相邻。进一步地，溶剂蒸汽在循环过程中可控制其流通速度，使得保护瓶4内溶剂蒸汽少量挂壁或无挂壁情况发生。

优选地，编号最小及最大的保护瓶4可分别连接于蒸汽循环器7的进出口，以实现溶剂蒸汽循环的闭环。可选地，编号最小及最大的保护瓶4与蒸汽循环器7进出口的对应关系可根据实际需求而确定，以调节溶剂蒸汽在循环中的流通方向，例如，可由编号最小的保护瓶4连接于蒸汽循环器7的出口，以使得溶剂蒸汽沿第二方向流经各保护瓶4的内部空腔；也可由编号最大的保护瓶4连接于蒸汽循环器7的出口，以使得溶剂蒸汽沿第二方向的反方向流经各保护瓶4的内部空腔。优选地，由编号最大的保护瓶4连接于蒸汽循环器7的出口，编号最小的保护瓶4与蒸汽循环器7的入口相连，即编号更大的保护瓶4能够更靠近于蒸汽循环器7的出口，此时溶剂蒸汽在各保护瓶4间的流通方向是与纺丝溶液在各针头2间的流通方向大致相反的，如此设置的目的是静电纺丝装置处在纺丝状态时，纺丝溶液自位次序列更前的针头2沿第二方向流向位次序列更后的针头2，并在其切换至停止状态的节点时供液管1停止工作，位次序列更前的针头2能够以相比于位次序列更后的针头2更早中止纺丝工作，因此，相比于位次序列更前的针头2，位次序列更后的针头2在其针头2的中空区域内可能有更多的纺丝溶液残留，将位次序列更后的针头2插入更靠近于蒸汽循环器7出口的较小编号的保护瓶4内部空腔，以使得从蒸汽循环器7输出的“新的”溶剂蒸汽能够优先与位次序列更后的针头2接触，进而可按照基于纺丝溶液的预期残留量而排序的针头2保护优先级对各针头2进行保护，其中，“新的”溶剂蒸汽可以是未使用过的达到设定蒸汽浓度的溶剂蒸汽，也可以是循环回蒸汽循环器7的经过回收处理后达到设定蒸汽浓度的溶剂蒸汽。

根据一种优选实施方式，当保护瓶4内装填的保护物质为纺丝用溶剂时，可采用高压枪喷洒的方式进行清洁；当保护瓶4内装填的保护物质为溶剂蒸汽时，可先由编号最小或最大的保护瓶4的通气口一端注入清洗液，以通过各保护瓶4之间配置的连通管6排出各保护瓶4内部空腔中的残留气体，并将编号最小或最大的保护瓶4的通气口一端与蒸汽循环器7出口连通，以通过蒸汽循环器7输出的溶剂蒸汽将各保护瓶4的内部空腔中洗涤后的清洗液排出，从而实现对保护瓶4的清洗，其中，清洗液可以是下一纺丝工作所使用的纯净溶剂，例如，可以是水、甲醇等。

根据一种优选实施方式，为便于装填有溶剂蒸汽的保护瓶4更好地完成清洗液的注入和排出，保护瓶4的两个通气口可采用长短管设置，即两个通气口分别与长管和短管连通，长管和短管以不同的长度伸入至保护瓶4的内部空腔，且与其内部空腔连通，以使得相邻的保护瓶4能够以长管通气口和短管通气口通过连通管6交替连接的方式将各保护瓶4串联。上述设置不仅不会影响循环单元在正常运行时的循环方向选择，还有助于清洗过程时新的清洗液对残留的溶剂蒸汽的排出和新的溶剂蒸汽对洗涤后的清洗液的排出，其中，新的清洗液对残留的溶剂蒸汽的排出可通过长管进清洗液，短管出溶剂蒸汽的方式进行；新的溶剂蒸汽对洗涤后的清洗液的排出可通过短管进溶剂蒸汽，长管出清洗液的方式进行。

优选地，通过对保护瓶4的清洁以实现对保护瓶4内部空腔中形成或收集的反应物、凝结成液滴的溶质和/或干涸的结块进行清理，以保证针头2插入保护瓶4内部空腔的环境质量。

根据一种优选实施方式，移动件3响应于中控模块12的控制信号而带动针头2和/或保护瓶4进行相对移动，其中，中控模块12可优先选择受移动过程影响较小的装置随移动件3进行移动，以减少移动过程对静电纺丝装置及静电纺丝控制系统稳定性的影响。例如，保护瓶4内填充的保护物质为纺丝用溶剂时，由于液态的溶剂在移动过程中存在振荡的现象，可能导致浸润瓶塞5或从保护瓶4溢出等情况；而针头2需要与静电纺丝装置中的供液管1、高压电源、收集器等部件构成一定的连接关系或相对位置关系，在针头2移动后复原至初始状态的过程相对更加繁琐。因此，需要中控模块12经过综合分析后确定移动件3的驱动方式。

进一步地，静电纺丝装置由纺丝状态切换为停止状态时，移动件3可使针头2与保护瓶4进行相对地相向移动；反之，静电纺丝装置由停止状态切换为纺丝状态时，移动件3可使针头2与保护瓶4进行相对地背向运动，从而使得针头2所处的环境可基于静电纺丝装置的不同状态而通过移动件3进行调整，其中，针头2所处的环境可至少包括高压电源构建的电场环境和保护瓶4构建的浸润环境，电场环境下的针头2可从泰勒锥的尖端延展得到纤维细丝，浸润环境下的针头2可避免残留于针头2内的纺丝溶液凝固。

根据一种优选实施方式，静电纺丝装置在不同状态切换的情况下，每次切换至停止状态时针头2可基于设定程序和/或物理偏差而以相同或不同的穿刺部位穿透于瓶塞5。例如，对于提前使用相同尺寸的钢针穿透瓶塞5的情况，可基于设定程序而使得针头2每次的穿刺位置都对准于钢针的预先穿透位置，从而保证针头2每次都能够以相对较小的压力从相同穿刺位置穿透瓶塞5，但随着使用次数的增多，老化的瓶塞5回弹特性减弱，使得瓶塞5上被针头2多次穿刺的针孔的可复原程度减弱，且针头2即使按照设定程序预期以相同穿刺位置进行穿透时可能由于设备的物理偏差使得实际的穿刺位置与预期的穿刺位置存在偏差，进而使得外部施加压力需要增大，和/或使得穿刺部位的针孔尺寸被不断扩大并降低了保护瓶4的密封性。再例如，为了防止瓶塞5穿刺部位的针孔不断扩大，也可基于设定程序而以特定的偏差位移保证针头2在瓶塞5上的不同位置进行穿刺，其中，特定的偏差位移可包括距离参数和/或方向参数。优选地，瓶塞5上的多个穿刺位置能够以彼此互不干扰的形式存在，以避免多个距离过近的针孔造成尺寸较大的贯穿通孔。

根据一种优选实施方式，中控模块12能够利用多种传感器对静电纺丝装置进行数据采集，尤其是对于处在切换过程的静电纺丝装置，可通过位移传感器8、图像传感器9和功率传感器10中的至少一种传感器，获取静电纺丝装置的状态。优选地，传感器获取到的数据信息能够发送至中控模块12，经过分析处理后判断针头2与保护瓶4的位置关系、针头2与瓶塞5的位置关系和/或针头2与保护物质的位置关系。

优选地，中控模块12可在移动件3上配置由位移传感器8，以通过位移传感器获取移动件3的移动参数，进而判断在移动件3的带动下针头2和保护瓶4经过相对移动后的相对位置关系，以此确定针头2与保护瓶4是否完成插入动作，其中，移动参数可包括距离参数和方向参数。

优选地，中控模块12可配置有多个图像传感器9，以通过不同的角度对针头2插入保护瓶4的过程进行监测，以使得中控模块12可以基于位移传感器8和图像传感器9的多重监测对保护过程进行准确判断，并可在判断为数据异常时驱动报警器11，以便于工作人员及时排除隐患。

进一步地，图像传感器9能够朝向于第一方向设置，以获取对应瓶塞5上的针孔分布情况及针头2的当前穿刺角度，从而使得中控模块12能够根据预设的穿刺规则而至少对移动件3的移动方式进行调整，其中，穿刺规则可以是固定于同一位置进行穿刺或不固定于同一位置进行穿刺。图像传感器9可配置在针头2的绝缘区域上以基于其固定或可调的安装角度判断针头2的射出端沿第一方向的延伸路径，以此来预估针头2沿第一方向相对移动时在瓶塞5上的穿刺位置，其中，移动件3可带动针头2与保护瓶4发生相对移动，以下将以针头2移动的情况进行举例说明。

根据一种优选实施方式，针头2在需要固定于同一位置进行穿刺时，移动件3可先带动针头2沿第二方向和/或第三方向移动，直至针头2射出端在第一方向的延伸路径与预期穿刺针孔的贯穿轴线重合，以使得针头2能够从该位置沿第一方向对瓶塞5进行穿刺，其中，针头2在沿第一方向移动时，图像传感器9能够以采样频率逐渐增大的方式间断性地获取图像采集数据，以避免移动件3带动针头2移动时产生的机械误差导致最终的实际穿刺位置与预期穿刺位置不完全重合，同时也可减少数据的采集、传输、储存、运算的负荷，降低对软硬件的配置需求，并避免过多的数据导致控制信号生成和/或传输的延迟，进而耽误移动件3及时对针头2的移动轨迹进行调整。优选地，图像传感器9在采集到异常数据后能够以提高采样频率的方式进行图像采集，直至移动件3响应于控制信号将针头2的运动轨迹校准时或校准后一段时间，图像传感器9的采样频率能够恢复至提高前的数值，并继续按照采样规则进行图像采集，其中，图像传感器9采集到的异常数据可至少包括针头2当前的移动路径与其预期的移动路径不完全重叠，其可能是当前移动路径和/或预期移动路径偏移造成的。控制信号由接收到数据信息的中控模块12发出，其中，中控模块12可对超出偏移阈值的异常数据进行分析后发出调节当前移动路径的控制信号或报警信号，也可对未超出偏移阈值的正常数据进行偏移量累计，以使得在偏移量累计到足够大时发出报警信号。

根据一种优选实施方式，针头2在不需要固定于同一位置进行穿刺时，即针头2在瓶塞5上的穿刺位置不固定时，移动件3可基于图像传感器9的图像采集数据带动针头2以避开前序穿刺位置的方式寻找新的当前穿刺位置，其中，新的当前穿刺位置能够以适当的距离参数和/或角度参数避开前序一次或多次的穿刺位置，使得瓶塞5上的多个穿刺位置能够大致呈非聚集的散开式分布，从而避免过近的多个穿刺位置引起的针孔叠加，进而造成针孔过大而不易复原且密封性降低等情况发生。图像传感器9能够将瓶塞5当前的针孔分布信息传输至中控模块12，以基于中控模块12的运算分析生成包括推荐的预设穿刺位置的控制信号，从而使得响应于控制信号的移动件3可以带动针头2在预设穿刺位置进行穿刺。优选地，预设穿刺位置可基于等边三角理论而确定，以使得新的当前穿刺位置与前序多次的穿刺位置构成稳定结构。可选地，中控模块12可设定穿刺位置的循环周期，以使得达到循环周期时能够重复前序周期的穿刺位置循环进行穿刺，其中，循环周期可依据瓶塞5的弹性恢复时间而设定。进一步地，预设穿刺位置能够限定在瓶塞5的中心至少部分区域，以避免针头2在插入边缘穿刺位置或从边缘穿刺位置拔出时对瓶塞5和保护瓶4的连接关系造成影响。

由于瓶塞5的老化及多次穿刺所形成的针孔等问题，使得保护瓶4的内部空腔中装填的保护物质为溶剂蒸汽时，由于密封性不足而导致流通于各保护瓶4间的溶剂蒸汽可能出现从瓶塞5的孔隙中逸散的情况，进而使得当前保护瓶4及位于其流通方向下游的其他保护瓶4内溶剂蒸汽的密度降低，在保护瓶4内的溶剂蒸汽密度降低至小于最低浓度阈值时无法继续完成保护工作，因此会使得对应针头2被凝固的残留溶液堵塞。由此可在至少部分保护瓶4或连通管6上配置有气压传感器，通过气压传感器监测溶剂蒸汽循环的各处气压，以判断密封情况，进而有助于及时对异常部件进行维修或更换。

进一步地，图像传感器9能够朝向于第三方向设置，以可视化的方式展示针头2在保护瓶4内部空腔中的位置，以此判断针头2与保护物质的接触情况，其中，该监测方式主要可用于以透明材质制成的盛放有纺丝用溶剂的保护瓶4。

优选地，对于部分不易采用图像传感器9获取保护瓶4内部状态的情况下，可通过功率传感器10进行数据采集，其中，功率传感器10能够基于特定的驱动事件而触发报警条件。优选地，功率传感器10可与独立电源、报警器11和开关连接，其中，功率传感器10与开关可集成为功率限定启闭件，即当功率限定启闭件的功率传感器10监测到功率达到阈值时，其内部的开关断开；反之，若未达到设定功率阈值时，其内部的开关闭合。优选地，功率限定启闭件对于实时功率与阈值的判断可发送至中控模块12进行数据处理并反馈至功率限定启闭件。进一步地，功率限定启闭件的闭合与断开能够控制独立电源与报警器11的连通与断连，以此对报警器11的启停进行控制，即功率传感器10的特定的驱动事件可以是实时监测功率与设定功率阈值的对比结果，且对比结果为实时监测功率未达到设定功率阈值。具体地，独立电源能够与各保护瓶4内填充的具有导电性的保护物质连接，当静电纺丝装置切换为停止状态时，在移动件3的驱动作用下，针头2插入至对应保护瓶4的内部空腔并被保护物质所包覆，由于处于串联关系下的各针头2及供液管1均为具有导电性的金属材质，且电阻远小于保护瓶4内填充的保护物质的电阻，由此基于针头2与保护物质的接触以构成多个闭合回路，使得各回路叠加形成的总功率可达到功率限定启闭件的设定功率阈值，此时未触发特定的驱动事件，其内部开关断开，进而使得报警器11不执行报警动作；反之，当至少一个针头2未接触到对应保护瓶4内的保护物质时，总功率无法达到功率限定启闭件的设定功率阈值，此时触发了特定的驱动事件，其内部开关闭合，进而使得报警器11执行报警动作，其中，保护物质优选为纺丝用溶剂。进一步地，针头2未接触到对应保护瓶4内的保护物质的情况，可能是针头2与对应保护瓶4的对接失误或保护瓶4内保护物质注入量不足等原因造成的，在触发报警器11后可由人工或系统自身完成调整和修复。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种静电纺丝控制系统，其包括：

中控模块(12)，用于对静电纺丝装置的控制过程输出控制信号，

移动件(3)，用于接收所述中控模块(12)发出的部分控制信号以进行多维度移动，

其特征在于，

所述静电纺丝装置的针头(2)能够在所述移动件(3)的带动下与保护瓶(4)发生相对移动，以使得所述针头(2)在插入所述保护瓶(4)的内部空腔时能够被盛放或流通于所述保护瓶(4)内部空腔的保护物质所包覆，其中，

所述中控模块(12)能够基于对至少一个传感器采集的数据信息的分析处理发出驱动信号和/或报警信号。

2.根据权利要求1所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，所述针头(2)与所述保护瓶(4)的相对移动至少是发生在静电纺丝装置的切换过程中，其中，切换过程至少包括由纺丝状态切换至停止状态和由停止状态切换至纺丝状态，所述针头(2)至少能够在静电纺丝装置处于停止状态时与所述保护瓶(4)内的保护物质接触。

3.根据权利要求1或2所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，所述保护物质能够是呈稳定态的纺丝用溶剂或呈流动态的溶剂蒸汽，其中，溶剂蒸汽能够在多个所述保护瓶(4)中循环流动。

4.根据权利要求1～3任一项所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，所述保护瓶(4)能够通过连通管(6)与相邻的其他所述保护瓶(4)或蒸汽循环器(7)连接，以构成溶剂蒸汽的循环流动，其中，溶剂蒸汽在各所述保护瓶(4)的流通方向是基于纺丝溶液在供液管(1)中的流通方向而确定的。

5.根据权利要求1～4任一项所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，所述针头(2)能够穿过所述保护瓶(4)的连通口进入所述保护瓶(4)的内部空腔，其中，所述保护瓶(4)能够在连通口处配置有与连通口结构尺寸适配的瓶塞(5)，以通过所述瓶塞(5)分隔所述保护瓶(4)的内部空腔与所述保护瓶(4)的外部环境。

6.根据权利要求1～5任一项所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，所述保护瓶(4)能够基于所述针头(2)的配置方式确定配置数量和位置，其中，以串联方式连接的多个所述针头(2)在分别插入至对应的所述保护瓶(4)并于保护物质接触时，能够基于独立电源构成多个闭合回路，其中，所述保护瓶(4)中的保护物质是能够导电的纺丝用溶剂。

7.根据权利要求1～6任一项所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，功率传感器(10)能够与开关集成为功率限定启闭件，以监测多个闭合回路总功率，并基于总功率与功率限定启闭件的设定功率阈值之间的关系控制开关的启闭，其中，所述中控模块(12)能够对监测得到的总功率与设定功率阈值进行判定。

8.根据权利要求1～7任一项所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，所述中控模块(12)在对至少一个传感器采集到的数据信息进行分析处理后发现异常数据时能够发送报警信号至报警器(11)，以通过人工或系统自身完成调整和修复。

9.根据权利要求1～8任一项所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，所述移动件(3)能够配置有位移传感器(8)，以通过所述位移传感器(8)将至少包括距离参数和方向参数的数据信息发送至所述中控模块(12)，以使得所述中控模块(12)能够判断经所述移动件(3)带动后的所述针头(2)与所述保护瓶(4)的相对位置。

10.根据权利要求1～9任一项所述的静电纺丝控制系统，其特征在于，所述中控模块(12)能够基于图像传感器(8)获取的图像信息对所述针头(2)的穿刺位置进行调控，和/或对所述针头(2)与保护物质的接触情况进行判断。

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