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使用目标多特征识别的纳米纤维制造在线监测系统
  • ISSN号:1004-924X
  • 期刊名称:光学精密工程
  • 时间:2012.2.2
  • 页码:360-368
  • 分类:TQ34[化学工程—化纤工业] TP67[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]上海大学快速制造工程中心,上海200444, [2]上海大学机械自动化及机器人上海市重点实验室,上海200444
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(No.51075253 51105239)
  • 相关项目:真空环境下电纺丝和RP工艺耦合的再生骨支架成形机理及数值分析与试验研究
中文摘要:

针对电纺丝成型纳米级纤维工艺中因供料速度与电压值不匹配而出现的不稳定现象-流涎,提出了基于目标多特征识别的纳米纤维制造在线检测系统来提高纳米纤维成型质量的稳定性并实现纤维直径的可控性。首先,使用工业CCD对喷头出口处的泰勒锥进行连续图像采集,并对其进行锐化、滤波、阈值分割等预处理;然后,用目标多特征识别算法对泰勒锥的周长、面积和锥高等特征进行识别,实现对泰勒锥的形态和大小实时判别;最后,以判别结果作为控制系统的反馈信号,实时在线调节供料模块或电源模块驱动供料速度与电压达到匹配。实验结果表明,当电压为8kV,系统能在0.43s后达到稳定,从而维持泰勒锥形状稳定,无流涎现象,得到直径均匀的纳米纤维。提出的方法有效地解决了电纺纳米纤维直径不均匀和不可控制的难题。

英文摘要:

To solve the problem of salivate,an unsteady phenomenon caused by the mismatch of feed velocity and high-voltage in the electrospinning to fabricate nanoscale fibers,this paper proposes an on-line monitor system based on the multi-featured pattern recognition for realizing both the stability of nanofiber manufacturing and the controllability of fiber diameter.Firstly,an industry CCD is used to collect the image of the Taylor cone continously,and then these images are preprocessed by sharpening,filtering and threshold segmentation.The perimeter,area and height of the Taylor cone are recognized by the multi-featured pattern recognition algorithm to judge the shape and size of the Taylor cone.Finally,the result of pattern recognition is viewed as the feedback signal to adjust the feed module and high-voltage module.Experimental results indicate that when the voltage is 8 kV,the system can be stabilized in 0.43 s,and it maintains a stable shape of Taylor cone without the salivate phenomenon.Moreover,obtained nanoscale fiber shows a uniform diameter.In conclusion,this method has reliably and effectively solved the instability and uncontrollability of nanoscale fiber manufarturing.

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期刊信息
  • 《光学精密工程》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 中国仪器仪表学会
  • 主编:曹健林
  • 地址:长春市东南湖大路3888号
  • 邮编:130033
  • 邮箱:gxjmgc@sina.com;gxjmgc@ciomp.ac.cn
  • 电话:0431-86176855 84613409传
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-924X
  • 国内统一刊号:ISSN:22-1198/TH
  • 邮发代号:12-166
  • 获奖情况:
  • 三次获得“百种中国杰出学术期刊”,2006年获得中国科协择优支持基金,2007年获“吉林省新闻出版精品期刊奖”,2008年获“中国精品科技期刊”,2012年《光学精密工程》看在的3篇论文获得中国百...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:22699