口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)研究

曾繁昌 譚思敏

摘要：受新冠肺炎疫情影響，口罩在我國(guó)一度成為稀缺品，為滿足國(guó)內(nèi)抗疫需要，各界在口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)研究中投入了大量精力，并取得了不俗成果。現(xiàn)簡(jiǎn)要介紹了口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)的研發(fā)背景、基本架構(gòu)、具體構(gòu)成及工作原理，分析了幾種口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)的應(yīng)用情況，為口罩機(jī)裝備的從業(yè)人員提供了參考。

關(guān)鍵詞：柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī);全自動(dòng)N95高端立體口罩機(jī);“1拖2”高端型全自動(dòng)口罩機(jī)

1 口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)

1.1? ? 研發(fā)背景

作為預(yù)防新冠肺炎的最有效手段，口罩的重要性不言而喻。空氣中存在的病菌等可通過(guò)呼吸進(jìn)入人體肺部，如空氣中存在新冠病毒，人很容易因此感染新冠肺炎，并面臨生命威脅，而人通過(guò)佩戴口罩，可通過(guò)口罩的過(guò)濾作用，降低人感染新冠肺炎的概率。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)新冠肺炎的有效預(yù)防，人們必須保證口罩與臉部緊密貼合，降低病毒接觸口鼻的可能性。但在較為傳統(tǒng)的口罩生產(chǎn)過(guò)程中，口罩很容易在生產(chǎn)過(guò)程中受到細(xì)菌污染，無(wú)法折疊存放的口罩也會(huì)帶來(lái)諸多不便。為更好地滿足人們對(duì)口罩性能和款式的需求，口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。

1.2? ? 基本架構(gòu)

以典型的口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)作為研究對(duì)象，該口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)主要由放料裝置、進(jìn)料定型裝置、本體生產(chǎn)裝置、耳帶熔接裝置、消毒裝置、包裝裝置以及其他輔助裝置組成。該口罩生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，口罩生產(chǎn)一體成型，可避免加工過(guò)程中口罩受污染，且加工出的口罩款式新穎、易折疊攜帶，能夠較好地滿足市場(chǎng)需求，具備較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3? ? 具體構(gòu)成及工作原理

口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)的具體構(gòu)成如圖1所示，料盤(pán)與整平機(jī)構(gòu)間設(shè)有傳送帶，消毒機(jī)構(gòu)與料盤(pán)連接，消毒機(jī)構(gòu)與帶熔接裝置下端連接，消毒機(jī)構(gòu)下方設(shè)有置物槽，透明鋼化玻璃材質(zhì)的無(wú)塵罩外壁上設(shè)有控制裝置，廢液回收裝置安裝于印花機(jī)構(gòu)上，料盤(pán)上設(shè)有隔板，采用可開(kāi)合的活動(dòng)板作為置物槽上端面。在口罩具體生產(chǎn)過(guò)程中，進(jìn)入進(jìn)料定型機(jī)構(gòu)的口罩生產(chǎn)材料需通過(guò)壓紋機(jī)構(gòu)壓出紋路，隨后印染顏色和圖案的工序由印花機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，口罩基于傳送帶通過(guò)切斷熔接機(jī)構(gòu)、整平機(jī)構(gòu)，最終傳送至料盤(pán)上，通過(guò)料盤(pán)進(jìn)入消毒機(jī)構(gòu)的口罩可自動(dòng)進(jìn)行消毒，同時(shí)熔接耳帶。

2 口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)的應(yīng)用分析

2.1? ? 柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)

柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)屬于典型的口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)，由機(jī)架、AI系統(tǒng)、牽引機(jī)構(gòu)、模切機(jī)構(gòu)、視覺(jué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)、翻邊機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)構(gòu)、整合機(jī)構(gòu)、成型機(jī)構(gòu)、上料機(jī)構(gòu)組成，可通過(guò)設(shè)置視覺(jué)檢測(cè)機(jī)構(gòu)，自動(dòng)檢測(cè)口罩質(zhì)量，可在生產(chǎn)中省略人工質(zhì)檢環(huán)節(jié)，同時(shí)提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低用工成本。

該口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)由產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)機(jī)改造而成，利用計(jì)算機(jī)視覺(jué)（AI人工智能）進(jìn)行鑒別和操控，在AI系統(tǒng)的支持下，柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)生產(chǎn)一體化，口罩的生產(chǎn)效率和產(chǎn)能因此顯著提升，具體生產(chǎn)可做到集“過(guò)程質(zhì)量檢測(cè)、機(jī)器人管理（引導(dǎo)、定位、識(shí)別、信息采集）、自動(dòng)化生產(chǎn)”于一體，輔以視覺(jué)檢測(cè)設(shè)備，可更好地保證口罩生產(chǎn)質(zhì)量，單機(jī)產(chǎn)量達(dá)120片/min，在24 h不間斷生產(chǎn)情況下，單機(jī)口罩日產(chǎn)量超過(guò)13萬(wàn)片。此外，該口罩機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，開(kāi)放性高，使得柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)可在傳統(tǒng)卷材檢測(cè)設(shè)備與口罩生產(chǎn)設(shè)備之間切換，僅需要更換相應(yīng)的作業(yè)機(jī)構(gòu)。

隨著疫情控制趨于穩(wěn)定并進(jìn)入常態(tài)化防疫時(shí)期，作為防疫緊急裝備的柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)開(kāi)始逐步停止生產(chǎn)，部分柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)被改裝為涂布機(jī)，或用于各種卷材外殼、柔性電路板、柔性顯示屏幕的質(zhì)量檢測(cè)。在柔性設(shè)計(jì)的支持下，柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)可解決產(chǎn)能浪費(fèi)問(wèn)題，人工智能在口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)的應(yīng)用中所發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)引起了人們的關(guān)注。

2.2? ? 全自動(dòng)N95高端立體口罩機(jī)

JWN3011型全自動(dòng)N95鴨嘴形折疊式口罩機(jī)（以下簡(jiǎn)稱JWN3011型口罩機(jī)）同樣屬于典型的口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)，由基本配置部件、選用配置部件、組合件、多種零件組成。它不同于僅能生產(chǎn)普通口罩的柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)，JWN3011型口罩機(jī)不僅能夠滿足3～6層醫(yī)用口罩的生產(chǎn)需要，還能夠用于立體式防霧霾N95口罩的生產(chǎn)。

JWN3011型口罩機(jī)自動(dòng)化生產(chǎn)線采用PLC自動(dòng)控制技術(shù)、超聲波焊接技術(shù)、全自動(dòng)耳帶定長(zhǎng)切焊合技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)口罩生產(chǎn)的全自動(dòng)化和智能化，單機(jī)產(chǎn)量超過(guò)50片/min，N95口罩日產(chǎn)量可達(dá)5萬(wàn)片。

JWN3011型口罩機(jī)屬于一種高質(zhì)高效的口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)，可實(shí)現(xiàn)口罩的全過(guò)程自動(dòng)化生產(chǎn)，且PLC可負(fù)責(zé)控制滾切成型、折疊焊接、耳帶焊接等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，因此JWN3011型口罩機(jī)具備操作方便、運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進(jìn)等特點(diǎn)。

2.3? ? “1拖2”高端型全自動(dòng)口罩機(jī)

作為較為特殊的一種口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)，“1拖2”高端型全自動(dòng)口罩機(jī)由2 365個(gè)零件組成。“1拖2”高端型全自動(dòng)口罩機(jī)研制中采用了制造殲-20飛機(jī)的數(shù)字化技術(shù)，具備生產(chǎn)效率高、運(yùn)行穩(wěn)定、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，單人操作僅需接受簡(jiǎn)單培訓(xùn)即可，單機(jī)生產(chǎn)效率超過(guò)100片/min，普通口罩日產(chǎn)量可達(dá)10萬(wàn)片。

在“1拖2”高端型全自動(dòng)口罩機(jī)的具體研發(fā)過(guò)程中，采用模塊化設(shè)計(jì)思路，設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化程度較高，三維整機(jī)數(shù)字模型和生產(chǎn)施工圖紙僅耗時(shí)3天便完成了設(shè)計(jì)，輔以裝配與調(diào)試協(xié)同、設(shè)計(jì)與工藝并行的方式，首臺(tái)樣機(jī)研制和后續(xù)設(shè)備生產(chǎn)也在極短時(shí)間內(nèi)完成。

“1拖2”高端型全自動(dòng)口罩機(jī)充分發(fā)揮了穩(wěn)定口罩市場(chǎng)、平抑物價(jià)的作用，有效緩解了新冠肺炎疫情期間口罩短缺的狀況。

3 結(jié)語(yǔ)

口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)的科技含量較高。本文介紹了柔性AI視覺(jué)全自動(dòng)口罩機(jī)、全自動(dòng)N95高端立體口罩機(jī)、“1拖2”高端型全自動(dòng)口罩機(jī)，對(duì)不同類(lèi)型的口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析。可以發(fā)現(xiàn)，柔性AI視覺(jué)技術(shù)、全自動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)均能較好地應(yīng)用于口罩自動(dòng)化生產(chǎn)一體機(jī)中，顯著提高了口罩自動(dòng)化生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

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收稿日期：2020-06-16

作者簡(jiǎn)介：曾繁昌（1990—），男，廣東揭西人，工程師，主要從事項(xiàng)目研發(fā)工作。