專利名稱：納米纖維表面涂層功能化長(zhǎng)絲設(shè)備專用fpga控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及以FPGA為核心開(kāi)發(fā)納米纖維作為表面涂層的功能化長(zhǎng)絲設(shè)備用控制系統(tǒng)，具體涉及利用FPGA讀取納米纖維作為表面涂層的功能化長(zhǎng)絲設(shè)備的控制數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)該信息到存儲(chǔ)器，并以該納米纖維作為表面涂層的功能化長(zhǎng)絲設(shè)備數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)動(dòng)作從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送速度和卷繞動(dòng)作的控制，以納米纖維非均勻性表面涂層的效果。
背景技術(shù)：
靜電紡絲是一種高效低耗的納米纖維制備技術(shù)。靜電紡絲機(jī)主要由高壓靜電發(fā)生器、進(jìn)樣器和收集器三部分組成。溶液靜電紡絲的實(shí)質(zhì)是利用注射泵將注射管中的聚合物溶液引入噴頭，在高壓電場(chǎng)作用下，噴頭尖端的液滴由半球形被拉拽成半頂角約為49. 3° 的錐形(Taylor錐)，當(dāng)外加電壓達(dá)到臨界值時(shí)，靜電排斥力克服溶液的表面張力，帶電射流便從錐頂噴出，然后經(jīng)歷鞭動(dòng)，同時(shí)受到靜電排斥力而繼續(xù)伸長(zhǎng)，最后溶劑揮發(fā)固化成絲而沉積到接地收集器上，形成納米級(jí)薄膜。目前通過(guò)靜電紡絲法制備的納米纖維薄膜，從收集器上分離比較困難，且其強(qiáng)度很低，分離過(guò)程容易損壞，進(jìn)而限制了薄膜的制備尺寸，薄膜的推廣應(yīng)用受限。為了解決上述問(wèn)題，提出一種基于靜電紡納米纖維表面涂層的功能化長(zhǎng)絲的加工方法。利用長(zhǎng)絲作為納米纖維的載體，在長(zhǎng)絲表面形成表面涂層，同時(shí)通過(guò)卷繞輥卷繞長(zhǎng)絲載體實(shí)現(xiàn)功能化長(zhǎng)絲的制備。納米涂層設(shè)備生產(chǎn)流程如圖1所示。納米涂層設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示溶液通過(guò)注射管的注射后，在泰勒錐與接收器之間形成的電場(chǎng)的之間形成納米纖維。化纖長(zhǎng)絲從輸入皮輥喂入后，經(jīng)納米纖維涂層， 卷繞到卷繞皮輥上形成納米纖維表面涂層的功能化長(zhǎng)絲。目前，納米涂層設(shè)備的控制只能靠機(jī)械來(lái)完成，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，同時(shí)涂層的模式的改變相當(dāng)困難。隨著人們對(duì)納米涂層設(shè)備不斷地提出新以及小批量加工的要求，現(xiàn)有的機(jī)械方式已無(wú)法滿足實(shí)際生產(chǎn)的需要。本發(fā)明針對(duì)這個(gè)關(guān)鍵工藝開(kāi)發(fā)一套專用的FPGA控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)該設(shè)備的實(shí)時(shí)控制，保證生產(chǎn)的高效和所生產(chǎn)出的產(chǎn)品一致。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的有益效果在于使用長(zhǎng)絲作為納米纖維薄膜的載體，將所制備的納米薄膜以類似包芯紗的形式光滑包覆在長(zhǎng)絲表面，克服了納米薄膜強(qiáng)度低、生產(chǎn)低效及難以利用的缺點(diǎn)，制備出具有相應(yīng)納米纖維特性的功能化長(zhǎng)絲。本發(fā)明的目的是提供一種納米涂層專用控制器的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法，利用FPGA 的控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)納米涂層生產(chǎn)的全自動(dòng)控制。具體步驟為(1)選擇合適的FPGA ；(2)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的PCB開(kāi)發(fā)板；(3)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)；
(4)軟件調(diào)試，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制的要求。(5)利用兩個(gè)皮棍的同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)納米纖維薄膜對(duì)長(zhǎng)絲的披覆作用。(6)采用雙噴頭接力進(jìn)行噴絲以保證長(zhǎng)絲被納米纖維光滑包覆，利用納米纖維表面涂層的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)絲的功能化加工。本發(fā)明利用FPGA實(shí)現(xiàn)對(duì)納米涂層的控制，為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)涂層的實(shí)時(shí)、高效和全自動(dòng)控制提出了全新思路。


圖1納米涂層設(shè)備生產(chǎn)流程圖2納米涂層設(shè)備結(jié)構(gòu)示意3納米涂層設(shè)備處理器電路組成框4RS232納米涂層設(shè)備的電路組成圖5USB納米涂層設(shè)備控制器的電路組成
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步具體描述，但不局限于此。實(shí)施例1 整個(gè)納米涂層設(shè)備控制器主要由FPGAMUL501系統(tǒng)，其處理器主要由FPGAMUL501 微型機(jī)、存儲(chǔ)體、通信接口及鍵盤(pán)顯示器等組成，用于接收、存儲(chǔ)和在工作過(guò)程中處理工藝數(shù)據(jù)，組成框圖如圖3所示。在改變工藝時(shí)，利用系統(tǒng)微機(jī)通過(guò)RS232接口輸入工藝數(shù)據(jù)并存于工藝處理器中。整個(gè)納米涂層控制器主要由FPGAMUL501系統(tǒng)、工藝處理器、同步信號(hào)產(chǎn)生電路、 喂入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路、主電機(jī)速度控制電路、開(kāi)、停車(chē)及故障自停接口電路，鍵盤(pán)顯示電路等組成。電路組成框圖如圖4所示。工藝存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)工藝數(shù)據(jù)，采用的是AM29F016D 閃爍存貯器，其容量為1. 5M字節(jié)，鍵盤(pán)、顯示器用于輸入人工工藝和其它工作參數(shù)；RS-232 串行通訊接口接收從上位機(jī)傳送過(guò)來(lái)的工藝數(shù)據(jù)；FPGAMUL501微型機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)工藝處理器的運(yùn)行控制和數(shù)據(jù)加工。FPGAMUL501系統(tǒng)是整個(gè)控制器的核心，負(fù)責(zé)整個(gè)控制器的運(yùn)行管理。系統(tǒng)啟動(dòng)后， 在同步信號(hào)電路產(chǎn)生的同步信號(hào)的驅(qū)動(dòng)下，將花型處理器提供的數(shù)據(jù)按時(shí)序要求送步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，控制兩臺(tái)電機(jī)的動(dòng)作，從而使納米涂層達(dá)到設(shè)定的工藝要求。此外為處理器還負(fù)責(zé)主電機(jī)的速度控制和運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)斷絲或其它異常信號(hào)時(shí)，將自動(dòng)停車(chē)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。實(shí)施例2 整個(gè)納米涂層設(shè)備控制主要由FPGA Altera系統(tǒng)，工藝處理器主要由FPGA Altera 微型機(jī)、存儲(chǔ)體、通信接口及鍵盤(pán)顯示器等組成，用于接收、存儲(chǔ)和在工作過(guò)程中處理工藝數(shù)據(jù)，組成框圖如圖5所示。在改變工藝時(shí)，把處理后的工藝數(shù)據(jù)存入U(xiǎn)盤(pán)，通過(guò)USB接口把U盤(pán)的工藝數(shù)據(jù)讀入工藝處理器的內(nèi)存中。
權(quán)利要求
1.一種采用納米纖維作為表面涂層的功能化長(zhǎng)絲的制備方法，它包括紡絲溶液的噴射，納米纖維的形成，納米纖維表面涂層的功能化長(zhǎng)絲的制備專用FPGA控制器是采用FPGA 作為納米纖維表面涂層的功能化長(zhǎng)絲的設(shè)備的控制核心，從而達(dá)到納米纖維表面涂層的功能化長(zhǎng)絲生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制問(wèn)題。
2.采用任何型號(hào)的FPGA作為納米纖維表面涂層的功能化長(zhǎng)絲設(shè)備控制系統(tǒng)的核心。
全文摘要
納米纖維表面涂層的功能化長(zhǎng)絲的制備專用FPGA控制器屬于新型紡織機(jī)械領(lǐng)域。由于納米纖維表面涂層的功能化長(zhǎng)絲的制備具有多種型號(hào)，其加工過(guò)程中需要調(diào)節(jié)不同的工藝，分為單個(gè)調(diào)節(jié)和連續(xù)調(diào)節(jié)等方式，因此需要根據(jù)工藝要求自動(dòng)選擇喂入量和喂入速度，采用手工的方法顯然不能滿足該工藝要求。為了解決這個(gè)技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明以FPGA為控制系統(tǒng)的核心，由FPGA讀入所設(shè)計(jì)的喂入量和喂入速度的動(dòng)作，從而制作不同涂層產(chǎn)品，以滿足功能化長(zhǎng)絲設(shè)計(jì)的要求，從而完成具有必要功能長(zhǎng)絲的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/05GK102520662SQ20111042464
公開(kāi)日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者劉基宏, 趙曉曼 申請(qǐng)人:江南大學(xué)