CN114351267B - 一种静电纺丝调节系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静电纺丝调节系统及其方法。该系统包括至少一个静电纺装置和收集端调节装置。该方法包括：在设于各静电纺装置与收集端调节装置之间的电场下，使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获；利用收集端调节装置对相邻两个静电纺装置彼此间形成的相对传送速度差异进行监测；在监测到该相对传送速度差异时，利用收集端调节装置以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置内纺丝层的预定张紧程度；两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置内的纺丝层的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置间在传送方向上的第一宽度。

Description

一种静电纺丝调节系统及其方法

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调节系统及其方法。

背景技术

静电纺丝工艺的基本原理是通过施加高压来产生电荷，以产生相互排斥的力来克服带电聚合物液体中的表面张力，主要通过与电纺丝射流相关的弯曲不稳定性来完成带电射流的减薄作用。在喷丝板和收集器之间施加电压，表面电荷在溶液表面累积。当电场超过一定值时，表面电荷的静电排斥力克服了表面张力，电荷流体射流从泰勒锥的尖端喷出，并在静电纺丝设备中的收集衬底上形成纤维。在静电纺丝过程中，许多因素包括溶液特性(例如粘度、浓度、电导率等)，加工条件(例如电压、流速、收集距离等)以及环境条件(温度、湿度、大气、压力等)对最终产品的直径、组织/排列、表面形态以及润湿性有不同的影响。通过调整静电纺丝参数，可以达到所需的纳米纤维特性。

目前已有相关研究提出通过监测静电纺过程以适应性调节静电纺参数的方式来达到所需的纺丝要求的技术方案，例如：公开号为CN103243483A的专利文献提出了一种熔体微分式注射静电纺丝装置，主要包括塑化系统、合模系统、机架、注射静电纺丝系、卷取装置以及控制器。塑化系统和合模系统的组成及结构与常规注射成型机相同，合模系统为上下开合模方式，塑化系统水平布置，与合模系统垂直，注射静电纺丝系统安装在合模系统之间，由驱动电机、联轴器、绝缘板、熔体微分泵、分流板、温度传感器、喷嘴、毛细管、制品接收台、尖端电极、静电发生器和加热装置组成，卷取装置安装在合模系统的导柱之间，基体材料可利用卷曲装置进行放送和收取。该装置对纺丝物料的适用性广，便于操作控制，对于无纺布产品的生产具有显著效果，可根据生产需要调节各种工艺参数，以生产不同厚度的无纺布产品。

该技术方案中采用了若干对传送滚筒等设备用以保持收集衬底的连续传送，并直接对位于纺丝设备两端的纺丝层进行卷取收集，然而由于传送长度较长，使得收集衬底在各处传送滚筒上所形成的传送速度可能出现传送速度误差，该误差可能导致静电纺装置内收集衬底的过度张紧或过度松弛，影响纺丝效果。

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调节系统。所述系统包括至少一个静电纺装置和收集端调节装置。各静电纺装置用于在设于其与收集端调节装置之间的电场下使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获。所述收集端调节装置被配置为对相邻两个静电纺装置彼此间形成的相对传送速度差异进行监测。所述收集端调节装置被配置为在监测到该相对传送速度差异时以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置内纺丝层的预定张紧程度。所述收集端调节装置被配置为在其预储调控量的设置下使得两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置内的纺丝层的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置间在传送方向上的第一宽度。

该静电纺丝调节系统中不同静电纺装置之间存在若干对传送滚筒等设备用以保持收集衬底的连续传送，由于传送长度较长而使得收集衬底在各处传送滚筒上所形成的传送速度可能出现传送速度误差，该误差可能导致静电纺装置内收集衬底的过度张紧或过度松弛，影响纺丝效果。对此，本申请所提出的该系统中的传送滚筒上设置有压力监测部件，通过监测纺丝层与传送滚筒之间的压力变化，可实现对各装置间的相对传送速度差异进行监测的目的，从而及时监测到相对传送速度差异的出现，及时采取相应措施消除该差异，提高纺丝效果。该系统中预储调控量的设置保障了系统更好的可调节能力，虽然能够通过调节传送滚筒的速度的方式消除传送速度差异，但调节时间以及响应时间相对较慢，对此，本申请中预储调控量可调节其量的多少，直接地更快速地将传送速度差导致收集衬底过度张紧或过度松弛的影响消除。优选地，预储调控量可以是通过改变传送滚筒的相对位置而实现的，传送滚筒间距离的增大可消除收集衬底的过度松弛，传送滚筒间距离的减小可补偿收集衬底的过度张紧。

优选地，在所述第一组分处于第一相态的情况下，第一组分能够至少克服第一组分间所形成的表面张力在所述电场下以微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而以第二相态形成厚度可调控的纺丝层。该纺丝层通过收集端调节装置的处理及传送而以第三相态进入下一静电纺装置并作为下一纺丝层的纺丝基底。

本申请中提及的第一有效长度可以指实际的位于彼此相邻的两个静电纺装置之间的纺丝层的长度。优选地，彼此相邻的两个静电纺装置之间设置有至少四个传送滚筒，其中两个第一传送滚筒分别位于彼此相邻的两个静电纺装置上的进口端和出口端，用以保持各静电纺装置内纺丝层的预定张紧程度。预定张紧程度可以是通过纺丝层与传送滚筒之间的压力数值来判断。而另外两个第二传送滚筒位于相对第一传送滚筒在竖向上更低的位置，并且两个第二传送滚筒之间的距离以及各自相对地面的高度均可调节，从而形成可调控的预储调控量。

该系统是由两个或多个静电纺装置串联而形成的规模化系统。多个静电纺装置之间相对独立，收集衬底依次经过多个静电纺装置来收集各静电纺装置形成的纺丝层。该静电纺丝系统也可以是单个包含若干个子纺丝件的静电纺装置。不同的静电纺装置可选择不同的纺丝方式，例如使用高压静电场将聚合物溶液牵引批量拉丝形成纤维、通过高压气流将聚合物溶液鼓吹批量拉丝形成纤维、通过使用高压静电场将熔融态聚合物或单质牵引批量拉丝形成纤维。该静电纺丝系统中不同静电纺装置可以使用相同或不同的纺丝溶液，从而根据不同的生产要求，使用不同的纺丝溶液进行多层覆膜。该静电纺系统中的静电纺装置之间设置有加热设备，保证进入下一静电纺装置前的上一纺丝层已经固化，防止收集衬底上未固化的待纺丝液之间产生粘连。

优选地，所述系统还包括分别对应地设置在相邻静电纺装置之间的至少一个子纺丝单元。子纺丝单元将处于第一相态或第二相态下的第二组分以其非完全覆盖纺丝层或非均匀覆盖纺丝层的方式形成至来自位于该子纺丝单元之前的静电纺装置的纺丝基底上，并使其以保持第一相态或第二相态的方式被来自位于该子纺丝单元之后的静电纺装置的纺丝层所覆盖。本申请提及的子纺丝单元可以即为单个的静电纺装置，也可以是相对静电纺装置较小型的纺丝设备。子纺丝单元可以用于喷涂纳米斑块层。纳米斑块层可采用高分子聚合物溶液或熔融态高分子材料通过高压喷溅液滴的方法形成。子纺丝单元可以同静电纺装置进行纺丝层的制备，通过调控其中不同子纺丝件的纺丝工作参数以形成非完全覆盖的或非均匀覆盖的斑块层。第二组分可以是与第一组分相同或不同的组分。第二组分在第一相态或第二相态下具有一定的黏性，能够更好地将下一静电纺装置形成的纺丝层粘结至上一纺丝层上。为实现一定厚度的纺丝层，目前常常采用两台或多台彼此间串联的静电纺装置，前一台静电纺装置出来的纺丝层进入后一台静电纺装置继续进行纺丝，然而通常静电纺装置之间各自按照预设的工作参数进行工作，当最终输出的纺丝层出现密度不均或厚度问题时，无法确认是由哪台装置或哪个环节所造成的，并且由于层层覆盖的纺丝层，也不能够因为中间出现较大缺陷而进行弥补。对此，本申请所提出的系统尤其地适用于采用两台彼此间串联的静电纺装置的情况，通过多个组件来对前一静电纺装置所输出的纺丝层进行实时地监测及分析，可以较好地确定到即将输入后一静电纺装置的纺丝层的缺陷处以及缺陷情况，由此可以对应出由后一静电纺装置或后一子纺丝单元执行的补偿方案，由此来及时地发现缺陷问题并及时地反馈解决，更有利于实现理想的纺丝效果。

优选地，提供至静电纺装置的至少一个子纺丝件的纺丝液中包含感光组分。在设于静电纺装置与收集端调节装置之间的电场下，在所述待纺丝液内含有感光组分的情况下，待纺丝液能够以裹携有感光颗粒并至少克服待纺丝液间所形成的表面张力的微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而形成纺丝层。

优选地，提供至静电纺装置的至少两个子纺丝件所分别对应的感光组分不同。不同感光组分在吸收光线能量后所呈现的显色间形成一定的对比度，该对比度可通过第一图像采集组件采集识别。

优选地，在受到区域光线照射时该纺丝层上与该区域光线相对应的局部纺丝中的感光颗粒吸收光线能量而使其与所述收集端调节装置上的收集衬底之间的对比度满足预设对比度阈值。

优选地，所述第一摄像组件被配置为监测从静电纺装置的输出端传送出的收集衬底上的标识。随着收集衬底的传送，在监测到从静电纺装置的输出端传送出的收集衬底上同时出现第一标识和第二标识的第一时刻，所述第一摄像组件从第一位置处开始沿其所在轨道加速移动并在其速度与收集衬底相一致的第二时刻保持当前速度。

优选地，在监测到从静电纺装置的输出端传送出的收集衬底上同时出现第一标识和第二标识的第一时刻，触发与当前第一摄像组件所对应的第一光控组件以第一标识与第二标识为界向纺丝层/收集衬底上位于两标识之间的限定区域投射区域光线。

本申请还提出了一种静电纺丝调节方法。该方法利用了包括至少一个静电纺装置和收集端调节装置的静电纺丝调节系统。所述方法包括：在设于各静电纺装置与收集端调节装置之间的电场下，使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获。所述方法包括：利用收集端调节装置对相邻两个静电纺装置彼此间形成的相对传送速度差异进行监测。所述方法包括：在监测到该相对传送速度差异时，利用收集端调节装置以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置内纺丝层的预定张紧程度。所述方法包括：两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置内的纺丝层的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置间在传送方向上的第一宽度。

优选地，所述方法还包括：在所述第一组分处于第一相态的情况下，第一组分能够至少克服第一组分间所形成的表面张力在所述电场下以微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而以第二相态形成厚度可调控的纺丝层或形成位于上一纺丝层上的纺丝斑块。所述方法还包括：该纺丝层通过收集端调节装置的处理及传送而以第三相态进入下一静电纺装置并作为下一纺丝层的纺丝基底。所述方法还包括：该纺丝斑块通过收集端调节装置的处理及传送而以与其所在的上一纺丝层不同的相态进入下一静电纺装置并作为下一纺丝层的纺丝基底。

附图说明

图1是本申请的一种优选的静电纺丝调节系统的简化连接结构示意图。

附图标记列表

1：光控组件；2：第一图像采集组件；3：第一数据处理模块；4：静电纺装置；5：纺丝层；6：传送滚筒。

具体实施方式

下面结合附图对本申请进行详细说明。

实施例1

本实施例提出了一种静电纺丝调节系统。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

所述系统包括至少一个静电纺装置4和收集端调节装置。各静电纺装置4用于在设于其与收集端调节装置之间的电场下使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获。

述收集端调节装置被配置为对相邻两个静电纺装置4彼此间形成的相对传送速度差异进行监测。本申请所提出的该系统中的传送滚筒6上设置有压力监测部件，通过监测纺丝层5与传送滚筒6之间的压力变化，可实现对各装置间的相对传送速度差异的监测目的，

收集端调节装置在监测到该相对传送速度差异时以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置4内纺丝层5的预定张紧程度。所述收集端调节装置被配置为在其预储调控量的设置下使得两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置4内的纺丝层5的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置4间在传送方向上的第一宽度。

在本实施例中，本实施例中提及的第一有效长度可以指实际的位于彼此相邻的两个静电纺装置4之间的纺丝层5的长度。

在本实施例中，彼此相邻的两个静电纺装置4之间设置有至少四对传送滚筒6，其中两对第一传送滚筒6(包含两个滚筒)分别位于彼此相邻的两个静电纺装置4上的进口端和出口端，用以保持各静电纺装置4内纺丝层5的预定张紧程度。预定张紧程度可以是通过纺丝层5与传送滚筒6之间的压力数值来判断。本实施例所提出的该系统中的传送滚筒6上设置有压力监测部件，通过监测纺丝层5与传送滚筒6之间的压力变化，可实现对各装置间的相对传送速度差异进行监测的目的。而另外两对第二传送滚筒6(包含两个滚筒)位于相对第一传送滚筒6在竖向上更低的位置，并且两个第二传送滚筒6之间的距离以及各自相对地面的高度均可调节，从而形成可调控的预储调控量。

优选地，在所述第一组分处于第一相态的情况下，第一组分能够至少克服第一组分间所形成的表面张力在所述电场下以微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而以第二相态形成厚度可调控的纺丝层5或形成位于上一纺丝层5上的纺丝斑块。

该纺丝层5通过收集端调节装置的处理及传送而以第三相态进入下一静电纺装置4并作为下一纺丝层5的纺丝基底。或该纺丝斑块通过收集端调节装置的处理及传送而以与其所在的该上一纺丝层5不同的相态进入下一静电纺装置4并作为下一纺丝层5的纺丝基底。

本实施例中提及的第一相态、第二相态以及第三相态所分别对应的粘度依次增大。第一相态、第二相态或第三相态可以为流动态、粘流态、玻璃态或固态。

该静电纺丝调节系统可以是由两个或多个静电纺装置4串联而形成的规模化静电纺丝调节系统。多个静电纺装置4之间相对独立，收集衬底依次经过多个静电纺装置4来收集各静电纺装置4形成的纺丝层5。该静电纺丝调节系统也可以是单个包含若干个子纺丝件的静电纺装置4。

该静电纺系统中的静电纺装置4之间设置有加热设备，用以保证进入下一静电纺装置4前的上一纺丝层5已经固化。在本实施例中，所述系统还包括分别对应地设置在相邻静电纺装置4之间的至少一个子纺丝单元。子纺丝单元将处于第一相态或第二相态下的第二组分以其非完全覆盖纺丝层5或非均匀覆盖纺丝层5的方式形成至来自位于该子纺丝单元之前的静电纺装置4的纺丝基底上，并使其以保持第一相态或第二相态的方式被来自位于该子纺丝单元之后的静电纺装置4的纺丝层5所覆盖。

本实施例提及的子纺丝单元可以即为单个的静电纺装置4，也可以是相对静电纺装置4较小型的纺丝设备。子纺丝单元可以用于喷涂纳米斑块层。可采用高分子聚合物溶液或熔融态高分子材料通过高压喷溅液滴的方法形成纳米斑块层。子纺丝单元可以同静电纺装置4进行纺丝层5的制备，通过调控其中不同子纺丝件的纺丝工作参数以形成非完全覆盖的或非均匀覆盖的斑块层。

第二组分可以是与第一组分相同或不同的组分。第二组分在第一相态或第二相态具有一定的黏性，能够更好地将下一静电纺装置4形成的纺丝层5粘结至上一纺丝层5上。

在本实施例中，静电纺装置4与收集端调节装置之间搭设有电场。静电纺装置4包括至少一个子纺丝件。根据静电纺装置4的不同，例如针头式、线电极涂液式、金属丝传送蘸液式等，子纺丝件可以为针嘴、线电极、金属丝等。例如，该静电纺丝调节系统采用的是针头式静电纺装置4，其装置具有多个子纺丝件/针嘴，多个子纺丝件呈阵列式排布且各自出液端口位于同一平面，以确保各子纺丝件纺丝距离一致。

优选地，该静电纺装置4中设置有彼此并排设置的若干个横向架。以横向架的并排方向为第一方向，横向架的架体的长度延伸方向垂直于第一方向。单个横向架上沿其长度延伸方向设置有若干个上述子纺丝件。横向架可分别相对静电纺装置4沿着各自架体的长度延伸方向左右移动。在该设置下使通过子纺丝件而形成的微小射流能够形成更密集的纺丝层5。优选地，本实施例所提及的子纺丝件在某些描述中也可适应性地理解为具有若干个出液端口的横向架。

通过向所述静电纺装置4内部提供待纺丝液，在设于该静电纺装置4与收集端调节装置之间的电场下，可使待纺丝液以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获。

实施例2

本实施例可以是对实施例1的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

本实施例提出了一种收集端调节装置。该收集端调节装置包括收集衬底。收集衬底连续贯穿静电纺装置4在第一方向上的两端。收集衬底的两端分别被收卷，当进行纺丝时，两端收卷分别进行转动，即可使收集衬底逐渐通过静电纺装置4，而静电纺装置4内形成微小射流被收集至该收集衬底上，继而被带离静电纺装置4。

该收集端调节装置包括光控组件1，用于投射区域光线。

本实施例还提出了一种光控组件1。所述光控组件1至少包含光发射器与光检测器。其中光发射器与光检测器可以是分体设置或是一体设置。进一步优选地，光发射器与光检测器设于纺丝层5的同侧或分别设于纺丝层5的两侧。在光发射器与光检测器设于纺丝层5的同侧的情况下，该收集衬底为具有高反射率的反射层，光发射器投射至纺丝层5的光线被收集衬底反射回来，由光检测器接收检测。在光发射器与光检测器设于纺丝层5的两侧的情况下，该收集衬底为具有低反射率的投射层，光发射器投射至纺丝层5的光线透过收集衬底，由光检测器接收检测。

本实施例还提出了一种静电纺监测系统，该系统至少包括第一图像采集组件2。该收集端调节装置包括第一图像采集组件2。第一图像采集组件2设置在相对收集衬底的与光发射器所在侧相同的一侧。第一图像采集组件2设置在收集衬底上纺丝层5所在侧。所述第一图像采集组件2可包含摄像模块以及图像处理模块。

该收集端调节装置还包括衬底传送器。衬底传送器是设置在收集衬底的两端收卷之间的传送滚筒6之类的结构。具体地，衬底传送器可以是在垂直于收集衬底的方向(第二方向)上并排设置的两个传送滚筒6。两个传送滚筒6之间设置有传送间隙，用以携带纺丝层5的收集衬底通过。随着衬底传送器中滚筒的滚动，传送收集衬底，以使收集衬底在第一方向上连续捕获待纺丝液所形成的微小射流。所述传送间隙在第二方向上的宽度即传送间隙可调。通过调节两个传送滚筒6之间在第二方向上的距离来调节该传送间隙。优选地，该传送间隙不大于收集衬底与纺丝层5在第二方向上的厚度之和，以使得经过衬底传送器而输出的纺丝层5的厚度随传送间隙的变化而变化。该变化是指由于衬底传动器对原本蓬松的纺丝层5施加压力作用而使得纺丝层5在厚度方向上被压缩以满足指定的纺丝层厚度要求或指定的纺丝纤维孔隙要求。

所述第一图像采集组件2以及光控组件1布置于相对衬底传送器在收集衬底的移动方向上更靠近电场区域的位置。即结束静电纺后的收集衬底在进入衬底传送器被压缩之前，先经过第一图像采集组件2以及光控组件1的处理。第一图像采集组件2与光控组件1所处理的为刚结束静电纺而尚未受到衬底传送器的压力作用的纺丝层5。

本实施例还提出了一种静电纺监测系统，该系统至少包括第二图像采集组件。优选地，所述静电纺装置4包含至少一个第二图像采集组件。第二图像采集组件可以设置在纺丝区域/电场区域内。第二图像采集组件用于对若干子纺丝件进行图像采集及识别。第二图像采集组件并非随时处于图像采集状态，而是受到第一数据处理模块3的调控而选择性地进入图像采集状态。第二图像采集组件并非同时对所有子纺丝件进行图像采集，而是受到第一数据处理模块3的调控而选择性地对其中某个子纺丝件进行图像采集。优选地，第二图像采集组件可设置有防护罩以及吹扫机构。在该设置下，即使将第二图像采集组件设于纺丝区域内，由于图像采集频率的大幅降低，第二图像采集组件可以在大部分时间内处于防护罩内，当需要进行图像采集时，打开防护罩进行图像采集后再关闭防护罩，利用吹扫机构对第二图像采集组件进行清洁。在实现有效的图像采集的同时极大地降低了第二图像采集组件所需的人工维护频率，并且执行效率更高，降低了整体装置电力消耗。

优选地，第一图像采集组件2被配置为利用摄像组件以采集图像时保持与采集目标相同运动状态的方式对纺丝层5进行图像采集及识别。摄像组件可设置在轨道上，以使其能够以追随纺丝层5的移动速度以及移动方向的方式保持其与采集目标相同的运动状态。通常纺丝层5的收卷速度较慢，静置的第一图像采集组件2可顺利采集到所需的纺丝层5的图像，在上述追随拍摄的设置下可进一步有效地提高第一图像采集组件2的图像质量。

优选地，第一图像采集组件2包含至少两个并排轨道。两个并排轨道上分别设置有一摄像组件。第一图像采集组件2被配置为利用至少两个摄像组件彼此交替地以采集图像时保持与采集目标相同运动状态的方式对纺丝层5进行图像采集及识别。不同于静置状态下的图像采集，追随拍摄时需要两个摄像组件交替地进行图像采集，在进行当前拍摄周期时，其中一个摄像组件沿轨道从静电纺装置4的近端移动至静电纺装置4的远端，而另一个摄像组件沿轨道从静电纺装置4的远端移动至近端，用以下一拍摄周期。优选地，收集衬底上预设有用于表示拍摄周期间隔位置的标识。收集衬底上每隔一段距离即设置有可视标识，其可被图像采集组件所采集并识别。当位于静电纺装置4的近端处的摄像组件采集到该标识时，以保持与采集目标相对应的运动状态进行移动，并在预设时间点采集图像数据。优选地，采集到的图像数据中包含有该标识，从而两个摄像组件所分别获取到的图像可以按照预设的标识顺序来识别其所分别对应的纺丝层5的具体区域。同时，第一数据处理模块3在一段时间内所需处理的在长度方向上的局部纺丝层5相对较短，数据处理量较小，能够有效地保障数据处理效率。另外，处理后的数据能够以一一对应不同标识的方式存储至存储模块，有利于在需要时对纺丝过程进行追溯。即使在之后的研究中进一步提高了静电纺装置4的纺丝效率而使得收集衬底的移动速度提升的情况下，本实施例所提出的上述监测系统也能够较好地适用。

该收集端调节装置包括第一数据处理模块3。第一数据处理模块3与静电纺装置4内其他可控设备可进行信息交互。其中可控设备包括光控组件1所包含的第三数据处理模块。本实施例中所提及的光控组件1被配置为执行某指令或方法步骤也可理解为其第三数据处理模块被配置为执行某指令或方法步骤。

所述光控组件1被配置为向被收集端调节装置所捕获并随其收集衬底离开电场区域的纺丝层5间歇式投射区域光线。此处提及的区域光线的投射方式为间歇式，既可以指投射时间间隔较短而近似于持续投射的投射方式，也可以是指投射时间间隔较长而类似于间歇投射的投射方式，或可以是指上述两种方式交替进行的组合投射方式。

所述光控组件1被配置为基于该区域光线获得关于该纺丝层5的区域密度分布信息。利用光接收器可对该区域光线经过投射纺丝层5后的光线进行检测并将检测数据传输至第三数据处理模块进行处理分析。

第一图像采集组件2在被触发而对纺丝层5进行图像采集后，可基于图像采集进行数据识别并获取到关于该纺丝层5的局部纤维分布信息。

其中，在一种优选实施方式下，本实施例所提及的局部纤维分布信息可以是指在第一图像采集组件2所监测区域内的纺丝层5上形成于/源于不同子纺丝件的纳米纤维的分布情况。

其中，提供至静电纺装置4的至少一个子纺丝件的纺丝液中包含感光组分。在区域光线的照射下，纺丝层5中感光组分的纤维会吸收能量而显色。

在本实施例中，在设于静电纺装置4与收集端调节装置之间的电场下，在所述待纺丝液内含有感光组分的情况下，待纺丝液能够以裹携有感光颗粒并至少克服待纺丝液间所形成的表面张力的微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而形成纺丝层5。

在本实施例中，在受到区域光线照射时该纺丝层5上与该区域光线相对应的局部纺丝中的感光颗粒吸收光线能量而使其与所述收集端调节装置上的收集衬底之间的对比度满足预设对比度阈值。

在本实施例中，预设对比度阈值主要指的是由于局部纺丝的感光颗粒显色而形成与收集衬底之间具有一定的对比度的颜色。由此可使得图像采集组件能够更好地采集到显色情况。避免了由于收集衬底与显色后的颜色相近而加大图像数据处理难度的问题。本实施例通过向待纺丝液内添加感光变色的感光组分，其随待纺丝液形成纺丝射流而附着至收集衬底上，并且感光颗粒吸收光线能量后所呈现的显色能够与收集衬底之间形成一定的对比度，使得第一图像采集组件2能够快速识别。同时，由于光控组件1向纺丝层5投射区域光线，光线一方面使感光组分进行显色，另一方面可见光的照射增强了图像采集所需的环境亮度，有利于实现更高效的图像采集识别。

在本实施例中，至少两个子纺丝件所对应的感光组分不同。在区域光线的照射下，纺丝层5中具有不同感光组分的纤维分别进行显色。所述静电纺装置4可分别向其装置内的至少两个子纺丝件提供组分不同的待纺丝液。

在本实施例中，静电纺装置4还包括设于各子纺丝件上的至少一个辅助添加装置。辅助添加装置和与之相对应的子纺丝件的出液通道相连通。辅助添加装置用以向通过出液通道脱离子纺丝件的待纺丝液中提供感光组分。在该设置下，不同辅助添加装置中设置的感光组分可以互不相同。本实施例通过在不同子纺丝件上单独设置与之相对应的辅助添加装置，使得从不同子纺丝件形成的纺丝射流可分别裹携不同的感光组分。不同感光组分在吸收光线能量后所呈现的显色间形成一定的对比度，该对比度可通过第一图像采集组件2采集识别。

优选地，该监测系统按照图像采集组件中摄像组件的设置数量来配置光控组件1的设置数量。当图像采集组件设置有两个摄像组件时，对应地分别配置一个光控组件1，光控组件1可随摄像组件一同设于轨道上。光控组件1与摄像组件保持同步运动状态。

优选地，所述静电纺装置4具有用于传送出纺丝层5与收集衬底的输出端。

所述图像采集组件的第一摄像组件设置在所述静电纺装置4外靠近输出端的第一位置处。

所述第一摄像组件被配置为监测从静电纺装置4的输出端传送出的收集衬底上的标识。

随着收集衬底的传送，在监测到从静电纺装置4的输出端传送出的收集衬底上同时出现第一标识和第二标识的第一时刻，所述第一摄像组件从第一位置处开始沿其所在轨道加速移动并在其速度与收集衬底相一致的第二时刻保持当前速度。

随着收集衬底的传送，在监测到从静电纺装置4的输出端传送出的收集衬底上同时出现第一标识和第二标识的第一时刻，触发与当前第一摄像组件所对应的第一光控组件1以第一标识与第二标识为界向纺丝层5/收集衬底上位于两标识之间的限定区域投射区域光线。同时第一光控组件1随第一摄像组件保持同步运动。

随着收集衬底的传送，在第一时刻叠加预设时间段所得到的第三时刻，触发第一摄像组件与光接收器进入工作状态，第一摄像组件在其第三时刻所在的第二位置处对纺丝层5进行图像采取及识别，光接收器对该区域光线经过投射纺丝层5后的光线进行检测并将检测数据传输至第三数据处理模块进行处理分析。以此完成单个图像采集周期内的纺丝层5信息采集过程。优选地，触发第一摄像组件与光接收器进入工作状态，可以是指触发两者各自进行图像采集或光线检测。在此前的第一摄影组件与光接收器可均处于睡眠状态，减少耗电。

其中，第三时刻应不早于第二时刻，由于收集衬底的移动速度是可获取的且通常是恒定的一定速度，因此通过预先计算第一摄像组件与第一光控组件1从起步加速至收集衬底的移动速度所需的时长即可确定第二时刻，基于此可预先设置预设时间段而使得第三时刻不早于第二时刻。

其中，预设时间段是提前预设的，其按照投射的区域光线使得纺丝层5中感光颗粒发生能量跃迁而显色所需的时长来设置的。由于纺丝层5中纤维较细，比表面积相对较大，能量吸收速率快，因此该预设时间段的设置通常能够覆盖投射的区域光线使得纺丝层5中感光颗粒发生能量跃迁而显色所需的时长。

其中，由于区域光线是在单个图像采集周期所对应的局部纺丝层5完全移动出静电纺装置4之后再开始投射的，可使该局部纺丝层5上受到区域光线照射的时长基本一致，确保局部纺丝层5上所形成的不同显色之间更好的可比性。同时，利用向该局部纺丝层5投射区域光线而使其显色的过程，第一摄像组件与第一光控组件1从第一位置处开始沿其所在轨道加速移动至其速度与收集衬底相一致，利用上述追随拍摄的设置方式，进一步有效地提高第一图像采集组件2的图像质量，同时也保障了局部纺丝层5具有相对充分的时间来实现预期的显色。

所述图像采集组件的第二摄像组件设置在所述静电纺装置4外靠近输出端的第一位置处。

所述第二摄像组件被配置为监测从静电纺装置4的输出端传送出的收集衬底上的标识。

随着收集衬底的传送，在监测到从静电纺装置4的输出端传送出的收集衬底上同时出现第二标识和第三标识的第四时刻，所述第二摄像组件从第一位置处开始沿其所在轨道加速移动并在其速度与收集衬底相一致的第五时刻保持当前速度。

随着收集衬底的传送，在监测到从静电纺装置4的输出端传送出的收集衬底上同时出现第二标识和第三标识的第四时刻，触发与当前第二摄像组件所对应的第二光控组件1以第二标识与第三标识为界向纺丝层5/收集衬底上位于两标识之间的限定区域投射区域光线，同时第二光控组件1随第二摄像组件保持同步运动。

随着收集衬底的传送，在第四时刻叠加预设时间段所得到的第六时刻，触发第二摄像组件与光接收器启动，第二摄像组件在其第六时刻所在的第二位置或第三位置处对纺丝层5进行图像采取及识别，光接收器对该区域光线经过投射纺丝层5后的光线进行检测并将检测数据传输至第三数据处理模块进行处理分析。以此完成第二图像采集周期内的纺丝层5信息采集过程。

在第二摄像组件移动的过程中，第一摄像组件结束其所对应的包含第一标识和第二标识的第一图像采集周期，并沿其所在轨道从第二位置返回至第一位置，以此两个摄像组件交替地进行图像采集。

本实施例所提及的间歇式投射区域光线，也可以是指在时间上两个光控组件1交替地投射区域光线，也可以是指在投射区域上两个光控组件1分别对不同的局部纺丝层5进行投射。在监测到从静电纺装置4的输出端传送出的收集衬底上同时出现相邻的两个标识时，触发与当前摄像组件所对应的光控组件1以相邻的两个标识为界向纺丝层5/收集衬底上位于两标识之间的限定区域投射区域光线。并且，在光控组件1向纺丝层5投射区域光线的时刻至光控组件1实现其与收集衬底传送速度同步的时刻的过程中，或在上述第一时刻至上述第三时刻的时间段中，所述光控组件1以至少两种不同投射方式向纺丝层5投射区域光线，在为纺丝层5内感光组分发生显色提供能量光线的同时，确定投射方向与预设投射方向之间的偏差，并校正该偏差。

由于静电纺装置4至衬底传送器之间的收集衬底并非绝对地处于水平面，可能静电纺装置4的出口端与衬底传送器的传送间隙未处于同一平面，收集衬底以相对水平面呈略微倾斜的角度被传送。在该情况下，无论是图像采集组件还是光控组件1，其进行图像采集或是光线投射都是在假设收集衬底与水平面相平行的基础上所提出的，忽略了该偏转角度误差。对此，申请人为进一步提高检测准确度，设置了光控组件1以至少两种不同投射方式向纺丝层5投射区域光线，确定投射方向与预设投射方向之间的偏差，并校正该偏差的试验方案。申请人将其与假设在收集衬底与水平面相平行的基础上进行光线投射以及图像采集的试验方案进行对比。在确保收集衬底与水平面平行的基础上，以通过工业级相机对实际纺丝所形成的处于静态的纺丝层5所获取到的实际纺丝信息例如厚度、显色、密度等作为预设的评价标准。进一步地，该试验是先通过静电纺装置4形成一定长度的试验用纺丝层5试验，模拟正常的具有一定投射偏差的情况，以一定速度传送收集衬底，利用光控组件1和图像采集组件先获取到对比组1的试验结果。继而申请人采用同一试验用纺丝层5，模拟设置了光控组件1以至少两种不同投射方式向纺丝层5投射区域光线，确定投射方向与预设投射方向之间的偏差，并校正该偏差的情况，以一定速度传送收集衬底，利用光控组件1和图像采集组件先获取到对比组2的试验结果。完成对比组1和2的试验后，申请人采用水平测量仪器手动将试验用纺丝层5调整为与水平面相平行，同时调节光控组件1和图像采集组件均是与水平面平行的情况下，保持收集衬底为静置状态，利用光控组件1和图像采集组件先获取到评价组的作为预设的评价标准的试验结果。申请人发现，校正了投射偏差的试验方案的试验结果与预设的评价标准之间的偏差的平均值处于1％左右，未校正投射偏差的试验方案的试验结果与预设的评价标准之间的偏差的平均值处于5％左右，校正了投射偏差的试验方案的试验结果与预设的评价标准之间的偏差明显更小。

如下针对所述光控组件1以至少两种不同投射方式向纺丝层5投射区域光线，确定投射方向与预设投射方向之间的偏差，并校正该偏差的技术方案作进一步详细说明。收集衬底上预先留设有分别位于其两侧的非纺丝区域，非纺丝区域不会暴露在形成有纺丝射流的空间，因此通过从静电纺装置4出来的非纺丝区域上基本无纺丝。两种不同投射方式，可以是指光控组件1上至少两个不同位置处的发光部件向纺丝层5以相同发射方向发射不同波长的光线，并对经过纺丝层5和收集衬底后的光线进行检测，根据检测到的不同波长的接收光量之差，确定当前投射方向与收集衬底之间的当前偏差。两个不同位置处的发光部件可以是指同位于第一方向上的两个发光部件。预设投射方向可以是指预设的光控组件1的投射方向与收集衬底之间的角度。根据当前投射方向与收集衬底之间的当前偏差以及预设投射方向，确定投射方向与预设投射方向之间的偏差。基于该偏差，转动光控组件1以及图像采集组件的角度，使得该偏差被消除。

优选地，在转动光控组件1以及图像采集组件的角度后，光控组件1再次以至少两种不同投射方式向纺丝层5投射区域光线，确定投射方向与预设投射方向之间的偏差是否被消除。

此外，收集衬底本身形成的平面可能不仅仅是在竖向上与水平面有一定倾斜角度，还可能在横向上与水平面之间有一定的倾斜角度。为进一步减小误差，两种不同投射方式可以是指光控组件1上至少三个不同位置处的发光部件向纺丝层5以相同发射方向发射不同波长的光线，并对经过纺丝层5和收集衬底后的光线进行检测，根据检测到的不同波长的接收光量之差，确定当前投射方向与收集衬底之间的当前偏差。当前偏差至少包括收集衬底本身形成的平面在竖向上相对水平面所形成的第一倾斜角度，以及在横向上相对水平面所形成的第二倾斜角度。三个不同位置处的发光部件可以是指两个并列位于第一方向上的第一发光部件和第二发光部件，以及与第一发光部件或第二发光部件并列位于第三方向上的第三发光部件。第三方向指的是与第一方向以及第二方向相垂直的方向，即上述横向架的长度延伸方向。

区域光线的投射触发图像采集组件对纺丝层5进行图像采集并识别获取关于该纺丝层5的局部纤维分布信息。区域光线的投射触发图像采集组件，并非指的是一监测到执行区域光线的投射操作就触发第一图像采集组件2的图像采集动作，区域光线的投射只是触发第一图像采集组件2的图像采集动作的必要条件之一。基于该区域光线，在区域光线投射的时长满足预设时间段的情况下，触发图像采集组件对纺丝层5进行图像采集及识别。通过设置触发条件，减少了无效的图像采集数据量，有利于提高数据处理效率，同时通过设置标记来划分各个图像采集周期，有利于避免不同图像采集部件之间出现大量重复累赘的图像采集数据，数据处理更加简单有效。

所述光控组件1被配置为向纺丝层5投射区域光线，以基于该区域光线获得关于该纺丝层5的区域密度分布信息。

其中，本实施例所提及的区域光线可以是单色光或复合光。其中区域指的是位于静电纺装置4输出端所在侧的纺丝层5所在区域，进一步地，区域是根据不同图像采集周期所确定的纺丝层5上的对应区域。其中光线至少包含有能够触发感光组分显色变化的光线。

其中，本实施例所提及的区域密度分布信息可以是指第一图像采集组件2的监测区域内的纺丝层5中纳米纤维的密度分布情况。通过光监测器对透过纺丝层5或被纺丝层5反射回来的光线进行检测，可获取到光量的变化，并基于光量的变化确定纺丝层5上纤维的疏密分布情况，即区域密度分布信息。其中，通常纺丝时会按照预期的纺丝层5的纤维密度来设置静电纺装置4的工作参数，即可按照预期的纺丝层5的纤维密度来判断区域密度分布信息是否满足需求。

在本实施例中，图像采集组件在获取到图像数据后，可以是通过先将图像数据上与标识相对应的有效区域提取出来，由于纺丝层5纤维直径相对较小，需要再将有效区域划分为若干个小区域进行依次地或同时地处理，因此在处理单个的小区域时，需要将各小区域进行相同预设倍数的放大，以获取各小区域内显色分布。优选地，在处理得到各小区域的显色分布的同时，按照不同显色，分别得到对应不同显色的纤维分布数据或图像模拟数据，以此可确定到所述局部纤维分布信息。

其中，由于纺丝层5是由多排横向架依次将其形成的纺丝射流喷射至收集衬底上而形成的，即具有一定厚度的纺丝层5中更靠近收集衬底的位置上更多的是由静电纺装置4中靠近其进口端的第一个横向架所形成的第一部分纤维，与该子纺丝件相邻的第二个横向架所形成的纤维以类似于覆盖第一部分纤维的形式被收集衬底捕获。即先形成的纤维总是部分会被后形成的纤维所遮挡。因此，对于采集到的图像数据而言，为确保更准确的显色分布，提前预设有用于校正纤维分布数据或图像模拟数据的比例阈值。该比例阈值可以是以不同编号下所对应的横向架分别对应一个预设数值的方式进行存储的。例如该比例阈值为1号横向架：2号横向架：3号横向架＝0.6：0.8：1，其表示1号横向架所能够体现在图像数据中的显色量为整体的60％，其表示2号横向架所能够体现在图像数据中的显色量为整体的80％，其表示3号横向架所能够体现在图像数据中的显色量即为完整的整体显色量。为避免赘述，如下以Lx来代表不同横向架，例如L1为1号横向架，L2为2号横向架。

其中，申请人设计了相关试验来模拟上述情况，通过设置不同工作参数下的静电纺装置4来分别得到不同对比组的纺丝层5，不同工作参数主要指的是单次只有一个横向架进行纺丝得到第一层纺丝，继而在将第一层纺丝重新传送入静电纺装置4操作另一横向架进行纺丝得到覆盖在第一层纺丝上的第二层纺丝，通过分别对两层纺丝进行图像识别分析，即可确定到覆盖比例。同理可确定到第三层纺丝对第二层纺丝的覆盖比例，也就是上述预设比例阈值。申请人通过重复上述操作，并对获取到的比例数据进行分布统计，确定到在横向架数量不大于五个的情况下的预设比例阈值。具体地，在横向架数量为三个的情况下，L1：L2：L3＝(0.4～0.7)：(0.5～0.8)：1。在横向架数量为四个的情况下，L1：L2：L3：L4＝(0.3～0.5)：(0.4～0.7)：(0.5～0.8)：1。在横向架数量为五个的情况下，L1：L2：L3：L4：L5＝(0.3～0.5)：(0.3～0.5)：(0.4～0.7)：(0.5～0.8)：1。优选地，在横向架数量为三个的情况下，L1：L2：L3＝0.6：0.8：1。在横向架数量为四个的情况下，L1：L2：L3：L4＝0.4：0.6：0.8：1。在横向架数量为五个的情况下，L1：L2：L3：L4：L5＝0.4：0.4：0.6：0.8：1。

其中，关于校正图像数据中的显色量，或称为校正纤维分布数据或图像模拟数据，主要是通过将根据图像数据所确定到的显色量与预设的比例阈值相乘来进行校正的。例如，通过图像数据所分析得到的比例为L1′：L2′：L3′：...：Lx′＝Z1：Z2：Z3：...：Zx，预设的比例阈值为L1：L2：L3：...：Lx＝i1：i2：i3：...：ix，图像采集组件对通过图像数据所分析得到的比例进行校正后得到：L1″：L2″：L3″：...：Lx″＝Z1*i1：Z2*i2：Z3*i3：...：Zx*ix。各小区域内显色分布可以是L1″：L2″：L3″：...：Lx″＝Z1*i1：Z2*i2：Z3*i3：...：Zx*ix。上述Lx′与Lx″分别表示的是根据图像数据所确定到的显色量(比例数值)以及校正后得到的显色量(比例数值)。

其中，所述图像采集组件可以是以第一区域划分规则将有效区域划分为若干个小区域进行依次地或同时地处理，以获取各小区域内显色分布。在获取到各小区域内显色分布后，所述图像采集组件可以是以第二区域划分规则将有效区域划分为若干个大区域进行依次地或同时地处理。区域划分规则可以是指预设的由纵横交错的虚拟线形成的若干个块，块的大小指示了划分得到的区域的大小。第二区域划分规则中的块相对第一区域划分规则中的块的面积更大。其中，第二区域划分规则可以是按照基于第一区域划分规则所确定到的各小区域内的显色分布来动态地确定其中块的大小。在基于第一区域划分规则所确定到的各小区域内的显色分布中，在关于任意两个子纺丝件所对应的比例数值之间的差值的多个统计数据均低于第一统计差值阈值时，以第一面积确定第二区域划分规则中的块的形态。第一统计差值阈值可以设置为0.1。初设置中可指定块的形状。例如圆形、三角形、方形或多边形等。同样地，在基于第一区域划分规则所确定到的各小区域内显色分布中，在关于任意两个子纺丝件所对应的比例数值之间的差值的多个统计数据均高于第一统计差值阈值且低于第二统计差值阈值时，以第二面积确定第二区域划分规则中的块的形态。其中，第一面积可以是相对第二面积更大的数值。

对采集到的图像数据采用的上述处理，虽然能够实现较高准确度的检测效果，然而另一方面，由于每一次都需要将获取到的图像区域进行区域划分，并分别对划分得到的若干区域进行进一步分析检测，对于纤维数量较多的纺丝层5而言，尤其是纤维分布密度能够满足预设分布要求的纺丝层5，因为监测系统不需要对此类纺丝层5进行额外的处理，因此对其进行的具有一定数据处理量的图像处理分析过程相当于是系统内冗余的处理分析，并且此类数据的临时存储也占用了一定量的运行内存。虽然单次的此次数据冗余不会对监测系统造成影响，但长时间的持续使用或监测下，会导致系统临时文件的逐渐增加，将在某一无法确定的时间段严重影响数据处理模块的运行速度，不得不中止纺丝进行维护。

对此，进一步优选地，本实施例所提出的图像采集组件能够在获取到图像数据后基于第三预设纺丝条件对图像数据进行色值显示判断，并确定得出当前图像采集周期下所对应的区域纺丝层5中所需要进一步进行图像数据处理的有效区域。即在获取到图像数据后，首先进行色值显示判断，在进行第一区域划分之前，先对放大程度/细节显示程度较小的图像数据进行初步地色值显示分析。色值显示分析结果可以是以热力图的方式进行显示，热力图上通过色彩显示差异，可使满足第三预设纺丝条件的区域与不满足条件的区域区分开来。

由此只需简单的色值显示判断即可排除图像数据中不必要的部分数据，尤其是纤维分布密度能够满足预设分布要求的纺丝层5，因为监测系统不需要对此类纺丝层5进行额外的处理，因此通过上述预处理，在一定程度上减小了系统内冗余的处理分析。并且，由于上述预处理所针对的为清晰度相对较低的、整体数据处理量较小的、区域划分之前的图像数据，因此色值显示判断效率高，不会对监测系统带来额外的过大的数据处理压力。此外，由于色值显示分析结果的可视性，生产人员可以随时调取查看当前图像采集周期下的纺丝层5的大概情况，有利于实现系统与人员双向监管。

其中，本实施例所提及的有效区域可以是指图像数据中的某区域或某些彼此间不连续的区域的集合。

其中，第三预设纺丝条件可随所述静电纺装置4的工作参数的变化而变化。第三预设纺丝条件可以是在静电纺装置4工作初期由生产人员人为设置调节的。第三预设纺丝条件中包含色值显示阈值范围。由于在局部纺丝层5内具有多种不同显色，若纺丝层5的纤维分布均匀，在放大程度或细节显示程度较小的图像数据中多种显色间相互影响而形成较为模糊的一定色值显示阈值范围。相应地，在不同子纺丝件或不同横向架所配置的感光组分的显色不同的情况，由于图像数据中各感光组分所能被采集到的显色量的比例不同，因此可以适应地调节色值显示阈值范围。

作为一种优选实施方式，本实施例所提出的图像采集组件被配置为在第一触发时刻获取第一图像数据，并对第一图像数据进行色值显示判断。在确定得出当前图像采集周期下所对应的区域纺丝层5中所需要进一步进行图像数据处理的有效区域时，确定当前时刻为第二触发时刻，并在第二触发时刻基于有效区域获取第二图像数据。

其中，基于第一区域划分规则和/或第二区域划分规则，图像采集组件对第二图像数据进行处理并得到局部纤维分布信息。

其中，第一图像数据具有第一纺丝层清晰度，第二图像数据具有第二纺丝层清晰度，第一纺丝层清晰度低于第二纺丝层清晰度。

在该设置下，图像采集组件分两次分别对纺丝层5进行图像采集，第一次图像采集只是清晰度较低的粗略采集，采集速率快，采集到的图像采集数据较小，数据处理速率快，在此基础上确定了第二次图像采集所对应的采集区域，相比于传统的单次采集具有较高清晰度的图像采集处理方式，在不会对监测系统带来额外的过大的数据处理压力的同时，缩小了需要高清晰度采集的区域大小。需要高清晰度采集的区域的减小，使得数据处理量大大减小，更进一步减小了系统内冗余的处理分析。在一定程度上，由于高清晰度采集所对应区域的减少，反而可以促进监测系统图像数据处理效率的提升。

其中，第一触发时刻以及第二触发时刻只是为在表达上与第一时刻、第二时刻相区分开，并非绝对地代表两者间的对应关系或完全不对应关系。

作为另一种优选实施方式，本实施例所提出的图像采集组件被配置为在第三触发时刻以第三纺丝层清晰度获取第三图像数据。在将第三图像数据调整为第四纺丝层清晰度的情况下，对第三图像数据进行色值显示判断。在确定得出当前图像采集周期下所对应的区域纺丝层5中所需要进一步进行图像数据处理的有效区域时，提取出第三图像数据中与有效区域相对应的为第三纺丝层清晰度的第四图像数据。

其中，基于第一区域划分规则和/或第二区域划分规则，图像采集组件对第四图像数据进行处理并得到局部纤维分布信息。

其中，第三纺丝层清晰度大于第四纺丝层清晰度。

在该设置下，图像采集组件对纺丝层5仅采集一次图像，该次图像采集即为高清晰度的精确采集，无需重复进行二次图像采集。并且在获得图像数据后并非立即对整个具有高清晰度的图像进行处理，而是先调节其清晰度使其转换为数据处理量较小的低清晰度，并对其进行色值显示分析，进而排除了整个图像中所不必要的尤其是纤维分布密度能够满足预设分布要求的纺丝层5的冗余处理分析。在进一步的高清晰度数据处理中，经过上述预处理后的所需处理数据量大大减小，更进一步减小了系统内冗余的处理分析。由于高清晰度采集所对应区域的减少，可促进监测系统图像数据处理效率的提升。

此外，第一触发时刻/第二触发时刻与第三触发时刻只是为在表达上区分开不同优选实施方式，并非绝对地指代彼此完全不同的含义。同样地，第一图像数据/第二图像数据与第三图像数据/第四图像数据只是为在表达上区分开不同优选实施方式，并非绝对地指代彼此完全不同的含义。同样地，第一纺丝层清晰度/第二纺丝层清晰度与第三纺丝层清晰度/第四纺丝层清晰度只是为在表达上区分开不同优选实施方式，并非绝对地指代彼此完全不同的含义。

在本实施例中，光控组件1用于向经过静电纺装置4形成的纺丝层5投射区域光线，该纺丝层5中的感光组分吸收光线能量而显色，图像采集组件对显色后的纺丝层5进行图像采集并基于图像识别确定到与之关联的子纺丝件。

所述第一数据处理模块3至少基于区域密度分布信息和局部纤维分布信息处理得到关于至少一个子纺丝件的纺丝状态信息。

在图像采集组件图像识别而获取到关于该纺丝层5的局部纤维分布信息后，区域密度分布信息指示了是否有出现密度分布异常以及出现密度分布异常的区域，局部纤维分布信息进一步可指示此类区域内主要是哪个子纺丝件的纺丝状态异常而导致的该区域内纤维分布异常。相对应地，在未出现密度分布异常的区域的情况下，第一数据处理模块3可以将区域密度分布信息和局部纤维分布信息作为各子纺丝件的某一工作时间段内的纺丝状态信息。

所述第一数据处理模块3至少基于区域密度分布信息和局部纤维分布信息处理得到关于至少一个子纺丝件的纺丝状态信息。

本实施例所提及的子纺丝件的纺丝状态信息可以是指当前子纺丝件相较于预设的纺丝状态之间所形成的差异。预设的纺丝状态随所述静电纺装置4的工作参数的变化而变化，具体体现在纺丝层5上与该子纺丝件相关的纳米纤维的数量及分布，在子纺丝件的出口端无堵塞时，例如残留纺丝射流等，子纺丝件的出口端能够形成稳定的、一定区域内可预期的纳米纤维分布情况。继而结合通过光控组件1等设备获取到的与纺丝层5相关的实时信息，例如区域密度分布信息和/或局部纤维分布信息时，即可确定子纺丝件的纺丝状态信息。纺丝状态信息可以为正常运作或非正常运作。生产人员可以快速地确定到当前各子纺丝件的纺丝状态。

优选地，本实施例所采用的感光组分/感光颗粒是光致变色型材料或称光致变色高分子材料。光致变色现象，即材料在受到一定波长和强度的光照射时，可发生特定的化学反应而从状态1变为状态2，此时由于结构发生变化使材料的颜色或对光的吸收峰值改变，但在热或另一波长光的作用下又可从状态2恢复到原来的分子结构和表观颜色。整个过程呈现可逆性质。这种在光的作用下能发生可逆颜色变化的材料称为光致变色材料。其光学特性可以通过改变有机分子的结构来进行调节。大多数光致变色材料能够被200～400nm范围内的紫外光激活。光致变色材料处于不同状态时通常有着不同物理和化学性能，通过光对两种状态进行调节，就可以实现对材料性能的调控。例如感光组分A是无色的，经过紫外线照射后，分子开环变成菁结构的感光组分B，呈蓝色，当紫外线照射消失，感光组分B又恢复至无色的感光组分A。

感光组分可以是有机类光致变色材料，其变色的机理主要有双键的断裂和组合(键的均裂、键的异裂)、异构体生产(质子转移互变异构、顺反异构)、酸致变色、周环反应和氧化还原反应等。目前研究较多的主要是二芳基乙烯类、例如1-(4'-N，N二甲胺基苯偶氮基)蒽醌Ⅰ和1，2-(4'-N，N-二甲胺基苯偶氮基)蒽醌Ⅱ等偶氮苯类衍生物、萘氧基类衍生物、俘精酸酐衍生物、螺吡喃类或螺噁嗪类衍生物。

感光组分还可以是无机光致变色材料，例如稀土配合物、MoO₃、WO₃、V₂O₅、TiO₂等过渡金属氧化物、多金属氧酸盐类以及金属卤化物等。

感光组分还可以是无机-有机杂化光致变色材料。无机-有机杂化光致变色材料按照键合方式不同可分为：配位共价键结合型、离子键结合型及键合较弱的插层、介孔型，其变色机理包括：氧化还原电子转移、插层空间结构、光致变色分子T-电子共辄特性发生可逆改变。

优选地，本实施例所采用的区域光线主要为可见光与例如紫外光等与感光组分相对应的光的组合投射。优选地，本实施例所采用的针对不同子纺丝件的感光组分的在可见光下的显色均为白色或透明。

根据一种优选实施方式，所述第一数据处理模块3中预设有关于纺丝层密度分布的第一预设纺丝条件。优选地，所述第一预设纺丝条件可随所述静电纺装置4的工作参数的变化而变化。其中，第一预设纺丝条件可以是预设的纺丝层密度。第一数据处理模块3在监测到由生产人员控制的静电纺装置4的工作参数变化时，判断是否需要调整第一预设纺丝条件，在判断为需要时按照预储的调整策略将第一预设纺丝条件调整为与当前工作参数相对应的数据。

在监测到由所述光控组件1生成的区域密度分布信息触发第一预设纺丝条件时，所述第一数据处理模块3结合所述局部纤维分布信息确定出与该次触发所对应的所述静电纺装置4中的至少一个子纺丝件。第一预设纺丝条件的触发，可以是区域密度分布信息低于第一预设纺丝条件的范围最小值或高于其范围最大值。即纺丝层5上被监测区域的某一局部的密度分布过于稀疏或过于密集，触发第一预设纺丝条件。进而调取得到与该局部相对应的局部纤维分布信息，针对该局部的子纺丝件所分别对应的更进一步细化的纤维分布数据，可以确定到该区域中因缺少某一或某些子纺丝件所对应的纤维而导致该区域密度分布异常的子纺丝件。对此可较好地实现准确确定纺丝异常的子纺丝件。

优选地，本实施例所提出的监测系统可包括架设在静电纺装置4内的彼此沿第三方向并列的且互为相对面的两内壁上的壁面滑轨，以及沿横向架的长度延伸方向即第三方向架设在横向架的侧面的架体滑轨，以及清扫组件。若干架体滑轨沿第三方向延伸且其两端分别连接至彼此相对的两个壁面滑轨上。清扫组件滑动连接在壁面滑轨上且能够在壁面滑轨与架体滑轨之间来回滑移。清扫组件在壁面滑轨上滑移时，处于待机状态；当其在架体滑轨上滑移时，处于工作状态。清扫组件上的清洁部能够从子纺丝件或喷嘴的顶端扫过，以带走子纺丝件上残留下来影响纺丝效果的纺丝液等残留物。

通常静电纺装置4设置有大量阈值，其阈值直接与电纺丝过程中的各设备的工作参数相关，单独地对各设备分别设置工作参数阈值，然而实际上各设备并非独立起作用，各设备的工作参数的变化可能彼此叠加后并不会影响到电纺丝过程，仍能够满足电纺丝输出要求，因此该设置下易导致误报频发，增大维护人员工作强度，影响纺丝效率。对此，本实施例直接对纺丝得到的纺丝层5进行监测，并对其纺丝层密度分布情况设置预设纺丝条件，当纺丝层5上被监测区域的密度分布过于稀疏或过于密集时，触发预设纺丝条件，并可结合局部纤维分布信息，进一步确定到影响纺丝情况的子纺丝件，有利于维护人员更高效地进行设备维护工作。

在本实施例中，在向被收集端调节装置所捕获并随其收集衬底离开电场区域的纺丝层5间歇式投射区域光线的情况下，所述光控组件1基于区域光线可获得关于该纺丝层5的区域厚度分布信息。所述第一数据处理模块3至少基于区域厚度分布信息和所述区域密度分布信息处理得到关于至少一个子纺丝件的电场状态信息。在设置上述密度异常触发检测机制的基础上，本实施例还叠加了厚度异常触发检测机制，通过对区域厚度分布信息的获取及分析，结合区域密度分布信息可从较高的获取维度上来分析纺丝层5，尤其是对在纺丝层密度无异常而纺丝层厚度异常的情况下，可确定到与至少一个子纺丝件相关的电场是否存在异常波动。即，通过纺丝层5反映出电场中是否出现确实影响到纺丝结果的波动情况，而不仅仅是通过设置过于严格的工作参数阈值进行监测。在出现电场异常波动的情况下，第一数据处理模块3可直接地指出若干子纺丝件中某一或某些子纺丝件所处的电场存在异常波动，而无需检查整个静电纺装置4中的电场区域，进而提高生产效率，降低维护人员不必要的工作强度。

在本实施例中，所述区域厚度分布信息可以是指在第一图像采集组件2所监测区域内的纺丝层5中纳米纤维的厚度分布情况。区域厚度分布信息可以是通过采集投射向纺丝层5后的光线的方式来检测分析得到的。

在本实施例中，所述电场状态信息可以是指电场是否出现影响到纺丝过程的波动情况。

在本实施例中，所述第一数据处理模块3中预设有关于纺丝层厚度分布的第二预设纺丝条件。在监测到由所述光控组件1所生成的区域厚度分布信息触发第二预设纺丝条件时，所述第一数据处理模块3结合所述区域密度分布信息确定出与该次触发所对应的所述静电纺装置4中的至少一个子纺丝件。优选地，所述第二预设纺丝条件可随所述静电纺装置4的工作参数的变化而变化。

在本实施例中，所述第一数据处理模块3中预设有关于纺丝层厚度分布的第二预设纺丝条件。优选地，所述第二预设纺丝条件可随所述静电纺装置4的工作参数的变化而变化。其中，第二预设纺丝条件可以是预设的纺丝层厚度。进一步地，第二预设纺丝条件应是按照纺丝层5经过衬底传送器之前，即刚结束静电纺丝时的厚度来设定的。第一数据处理模块3在监测到由生产人员控制的静电纺装置4的工作参数变化时，判断是否需要调整第二预设纺丝条件，在判断为需要时按照预储的调整策略将第二预设纺丝条件调整为与当前工作参数相对应的数据。

在本实施例中，所述系统还包括二次静电纺装置4以及连接至该装置的第二数据处理模块。利用上述静电纺装置4输出的收集衬底带着纺丝层5进入二次静电纺装置4以进行多层静电纺。所述第二数据处理模块可获取到关于当前进入二次静电纺装置4的纺丝层5的区域密度分布信息。所述第二数据处理模块依此调整二次静电纺装置4中至少一个子纺丝件的工作参数。所述第二数据处理模块用于实现对纺丝层5的非均匀密度分布的补偿。

为实现一定厚度的纺丝层5，目前常常采用两台或多台彼此间串联的静电纺装置4，前一台静电纺装置4出来的纺丝层5进入后一台静电纺装置4继续进行纺丝，然而通常静电纺装置4之间各自按照预设的工作参数进行工作，当最终输出的纺丝层5出现密度不均或厚度问题时，无法确认是由哪台装置或哪个环节所造成的，并且由于层层覆盖的纺丝层5，也不能够因为中间出现较大缺陷而进行弥补。对此，本实施例所提出的监测系统尤其地适用于采用两台彼此间串联的静电纺装置4的情况，通过多个组件来对前一静电纺装置4所输出的纺丝层5进行实时地监测及分析，可以较好地确定到即将输入后一静电纺装置4的纺丝层5的缺陷处以及缺陷情况，由此可以对应出由后一静电纺装置4执行的补偿方案，由此来及时地发现缺陷问题并及时地反馈解决，更有利于实现理想的纺丝效果。

在本实施例中，所述静电纺装置4可分别向其装置内的至少两个子纺丝件提供组分不同的待纺丝液。所述第二数据处理模块可获取到关于当前进入二次静电纺装置4的纺丝层5的区域密度分布信息。所述第二数据处理模块可获取到与该区域密度分布信息相关的局部纤维分布信息。所述第二数据处理模块依此调整二次静电纺装置4中至少一个子纺丝件的工作参数，以补偿纺丝层5中不同组分的非均匀密度分布。

实施例3

本实施例可以是对前述实施例的进一步改进和/或补充，重复的内容不再赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

本实施例提出了一种用于监测静电纺中子纺丝件工作状态的系统及方法。该系统至少包括第一数据处理模块3。

在本实施例中，第一数据处理模块3中预储有第一至第三预设纺丝条件，第一数据处理模块3基于第一预设纺丝条件对纺丝层5的区域密度分布情况进行监测分析，同时或异步地基于第二预设纺丝条件对纺丝层5的区域厚度分布情况进行监测分析。在当前局部纺丝层5的区域密度分布情况低于第一预设纺丝条件中设置范围的最小值时，或在当前局部纺丝层5的区域密度分布情况高于第一预设纺丝条件中设置范围的最大值时，无论第二预设纺丝条件的判断结果如何，都确定出至少一个出现工作状态异常/异常波动的子纺丝件，并基于第三预设纺丝条件对纺丝层5的区域纤维分布情况进行监测分析，确定到至少一个需检查的子纺丝件。即当出现纺丝层5的密度分布出现偏离第一预设纺丝条件的情况时，不管纺丝层厚度情况如何，都需要根据第三预设纺丝条件来确定到导致出现该偏离的至少一个子纺丝件。

在当前局部纺丝层5的区域密度分布情况低于第二预设纺丝条件中设置范围的最小值时，判断第一预设纺丝条件，若当前局部纺丝层5的区域密度分布情况不低于第一预设纺丝条件中设置范围的最小值时，确定至少一个其所在位置对应的电场可能出现异常正波动的子纺丝件。即纺丝层5的厚度分布出现过薄的情况时，如果此时的纺丝层5的密度比正常应有的纺丝密度范围更稀疏，说明电场出现异常正波动。在本实施例中，电场的异常正波动指的是原本稳定的电压出现呈增大趋势的波动，电压的呈增大趋势的波动导致某处纺丝层5受到的作用力增大，因此使得该处纺丝层5的厚度出现异常即偏薄。

在当前局部纺丝层5的区域密度分布情况高于第二预设纺丝条件中设置范围的最大值时，判断第一预设纺丝条件，若当前局部纺丝层5的区域密度分布情况不高于第一预设纺丝条件中设置范围的最大值时，确定至少一个其所在位置对应的电场可能出现异常负波动的子纺丝件。即纺丝层5的厚度分布出现过厚的情况时，如果此时的纺丝层5的密度比正常应有的纺丝密度范围更密集，说明电场出现异常负波动。在本实施例中，电场的异负波动指的是稳定的电场电压出现呈减小趋势的波动，电压的呈减小趋势的波动导致某处纺丝层5受到的作用力减小，因此使得该处纺丝层5的厚度出现异常即偏厚。

在本实施例中，纺丝层5的厚度应指的是内部形成有孔隙的纺丝层5在未受到衬底传送器施加的压力的情况下在垂直于收集衬底的第三方向上的彼此距离最远的纤维之间的距离。

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 (8)

1.一种静电纺丝调节系统，其特征在于，包括至少一个静电纺装置（4）和收集端调节装置，各静电纺装置（4）用于在设于其与收集端调节装置之间的电场下使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获，

其中，

所述收集端调节装置被配置为对相邻两个静电纺装置（4）彼此间形成的相对传送速度差异进行监测，并在监测到该相对传送速度差异时以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置（4）内纺丝层（5）的预定张紧程度，

在其预储调控量的设置下使得两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置（4）内的纺丝层（5）的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置（4）间在传送方向上的第一宽度，

其中，

所述系统还包括分别对应地设置在相邻静电纺装置（4）之间的至少一个子纺丝单元，子纺丝单元将处于第一相态或第二相态下的第二组分以其非完全覆盖纺丝层（5）或非均匀覆盖纺丝层（5）的方式形成至来自位于该子纺丝单元之前的静电纺装置（4）的纺丝基底上，并使其以保持第一相态或第二相态的方式被来自位于该子纺丝单元之后的静电纺装置（4）的纺丝层（5）所覆盖，

提供至静电纺装置（4）的至少一个子纺丝件的纺丝液中包含感光组分，在设于静电纺装置（4）与收集端调节装置之间的电场下，在待纺丝液内含有感光组分的情况下，待纺丝液能够以裹携有感光颗粒并至少克服待纺丝液间所形成的表面张力的微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而形成纺丝层（5）。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述第一组分处于第一相态的情况下，第一组分能够至少克服第一组分间所形成的表面张力在所述电场下以微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而以第二相态形成厚度可调控的纺丝层（5）或形成位于上一纺丝层（5）上的纺丝斑块，该纺丝层（5）通过收集端调节装置的处理及传送而以第三相态进入下一静电纺装置（4）并作为下一纺丝层（5）的纺丝基底，或该纺丝斑块通过收集端调节装置的处理及传送而以与其所在的该上一纺丝层（5）不同的相态进入下一静电纺装置（4）并作为下一纺丝层（5）的纺丝基底。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，提供至静电纺装置（4）的至少两个子纺丝件所分别对应的感光组分不同，不同感光组分在吸收光线能量后所呈现的显色间形成一定的对比度，该对比度可通过第一图像采集组件（2）采集识别。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在受到区域光线照射时该纺丝层（5）上与该区域光线相对应的局部纺丝中的感光颗粒吸收光线能量而使其与所述收集端调节装置上的收集衬底之间的对比度满足预设对比度阈值。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，第一摄像组件被配置为监测从静电纺装置（4）的输出端传送出的收集衬底上的标识，随着收集衬底的传送，在监测到从静电纺装置（4）的输出端传送出的收集衬底上同时出现第一标识和第二标识的第一时刻，所述第一摄像组件从第一位置处开始沿其所在轨道加速移动并在其速度与收集衬底相一致的第二时刻保持当前速度。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，在监测到从静电纺装置（4）的输出端传送出的收集衬底上同时出现第一标识和第二标识的第一时刻，触发与当前第一摄像组件所对应的第一光控组件（1）以第一标识与第二标识为界向纺丝层（5）/收集衬底上位于两标识之间的限定区域投射区域光线，其中，

所述系统还包括二次静电纺装置（4）以及连接至所述静电纺装置（4）的第二数据处理模块，利用所述静电纺装置（4）输出的所述收集衬底带着纺丝层（5）进入所述静电纺装置（4）以进行多层静电纺，所述第二数据处理模块可获取到关于当前进入所述静电纺装置（4）的纺丝层（5）的区域密度分布信息，所述第二数据处理模块依此调整所述静电纺装置（4）中至少一个子纺丝件的工作参数，所述第二数据处理模块用于实现对纺丝层（5）的非均匀密度分布的补偿。

7.一种静电纺丝调节方法，其特征在于，利用了包括至少一个静电纺装置（4）和收集端调节装置的静电纺丝调节系统，所述方法至少包括：

在设于各静电纺装置（4）与收集端调节装置之间的电场下，使第一组分以微小射流的方式从其至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获；

利用收集端调节装置对相邻两个静电纺装置（4）彼此间形成的相对传送速度差异进行监测；

在监测到该相对传送速度差异时，利用收集端调节装置以增大或减小其预储调控量的方式保持各静电纺装置（4）内纺丝层（5）的预定张紧程度；

两端分别传送入彼此相邻的两个静电纺装置（4）内的纺丝层（5）的第一有效长度大于该彼此相邻的两个静电纺装置（4）间在传送方向上的第一宽度，其中，

所述系统还包括分别对应地设置在相邻静电纺装置（4）之间的至少一个子纺丝单元，子纺丝单元将处于第一相态或第二相态下的第二组分以其非完全覆盖纺丝层（5）或非均匀覆盖纺丝层（5）的方式形成至来自位于该子纺丝单元之前的静电纺装置（4）的纺丝基底上，并使其以保持第一相态或第二相态的方式被来自位于该子纺丝单元之后的静电纺装置（4）的纺丝层（5）所覆盖，

提供至静电纺装置（4）的至少一个子纺丝件的纺丝液中包含感光组分，在设于静电纺装置（4）与收集端调节装置之间的电场下，在待纺丝液内含有感光组分的情况下，待纺丝液能够以裹携有感光颗粒并至少克服待纺丝液间所形成的表面张力的微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而形成纺丝层（5）。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述第一组分处于第一相态的情况下，第一组分能够至少克服第一组分间所形成的表面张力在所述电场下以微小射流的方式从至少一个子纺丝件脱离并被收集端调节装置所捕获而以第二相态形成厚度可调控的纺丝层（5）或形成位于上一纺丝层（5）上的纺丝斑块；

该纺丝层（5）通过收集端调节装置的处理及传送而以第三相态进入下一静电纺装置（4）并作为下一纺丝层（5）的纺丝基底；或

该纺丝斑块通过收集端调节装置的处理及传送而以与其所在的该上一纺丝层（5）不同的相态进入下一静电纺装置（4）并作为下一纺丝层（5）的纺丝基底。

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