口罩自動化生產一體機研究

曾繁昌 譚思敏

摘要：受新冠肺炎疫情影響，口罩在我國一度成為稀缺品，為滿足國內抗疫需要，各界在口罩自動化生產一體機研究中投入了大量精力，并取得了不俗成果。現(xiàn)簡要介紹了口罩自動化生產一體機的研發(fā)背景、基本架構、具體構成及工作原理，分析了幾種口罩自動化生產一體機的應用情況，為口罩機裝備的從業(yè)人員提供了參考。

關鍵詞：柔性AI視覺全自動口罩機;全自動N95高端立體口罩機;“1拖2”高端型全自動口罩機

1 口罩自動化生產一體機

1.1? ? 研發(fā)背景

作為預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呼吸進入人體肺部，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，而人通過佩戴口罩，可通過口罩的過濾作用，降低人感染新冠肺炎的概率。為了實現(xiàn)對新冠肺炎的有效預防，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)的口罩生產過程中，口罩很容易在生產過程中受到細菌污染，無法折疊存放的口罩也會帶來諸多不便。為更好地滿足人們對口罩性能和款式的需求，口罩自動化生產一體機應運而生。

1.2? ? 基本架構

以典型的口罩自動化生產一體機作為研究對象，該口罩自動化生產一體機主要由放料裝置、進料定型裝置、本體生產裝置、耳帶熔接裝置、消毒裝置、包裝裝置以及其他輔助裝置組成。該口罩生產設備結構簡單，口罩生產一體成型，可避免加工過程中口罩受污染，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需求，具備較強的市場競爭力。

1.3? ? 具體構成及工作原理

口罩自動化生產一體機的具體構成如圖1所示，料盤與整平機構間設有傳送帶，消毒機構與料盤連接，消毒機構與帶熔接裝置下端連接，消毒機構下方設有置物槽，透明鋼化玻璃材質的無塵罩外壁上設有控制裝置，廢液回收裝置安裝于印花機構上，料盤上設有隔板，采用可開合的活動板作為置物槽上端面。在口罩具體生產過程中，進入進料定型機構的口罩生產材料需通過壓紋機構壓出紋路，隨后印染顏色和圖案的工序由印花機構負責，口罩基于傳送帶通過切斷熔接機構、整平機構，最終傳送至料盤上，通過料盤進入消毒機構的口罩可自動進行消毒，同時熔接耳帶。

2 口罩自動化生產一體機的應用分析

2.1? ? 柔性AI視覺全自動口罩機

柔性AI視覺全自動口罩機屬于典型的口罩自動化生產一體機，由機架、AI系統(tǒng)、牽引機構、模切機構、視覺檢測機構、翻邊機構、焊接機構、整合機構、成型機構、上料機構組成，可通過設置視覺檢測機構，自動檢測口罩質量，可在生產中省略人工質檢環(huán)節(jié)，同時提升產品質量，降低用工成本。

該口罩自動化生產一體機由產品質量檢測機改造而成，利用計算機視覺（AI人工智能）進行鑒別和操控，在AI系統(tǒng)的支持下，柔性AI視覺全自動口罩機可實現(xiàn)自動生產一體化，口罩的生產效率和產能因此顯著提升，具體生產可做到集“過程質量檢測、機器人管理（引導、定位、識別、信息采集）、自動化生產”于一體，輔以視覺檢測設備，可更好地保證口罩生產質量，單機產量達120片/min，在24 h不間斷生產情況下，單機口罩日產量超過13萬片。此外，該口罩機采用模塊化設計，開放性高，使得柔性AI視覺全自動口罩機可在傳統(tǒng)卷材檢測設備與口罩生產設備之間切換，僅需要更換相應的作業(yè)機構。

隨著疫情控制趨于穩(wěn)定并進入常態(tài)化防疫時期，作為防疫緊急裝備的柔性AI視覺全自動口罩機開始逐步停止生產，部分柔性AI視覺全自動口罩機被改裝為涂布機，或用于各種卷材外殼、柔性電路板、柔性顯示屏幕的質量檢測。在柔性設計的支持下，柔性AI視覺全自動口罩機可解決產能浪費問題，人工智能在口罩自動化生產一體機的應用中所發(fā)揮的優(yōu)勢引起了人們的關注。

2.2? ? 全自動N95高端立體口罩機

JWN3011型全自動N95鴨嘴形折疊式口罩機（以下簡稱JWN3011型口罩機）同樣屬于典型的口罩自動化生產一體機，由基本配置部件、選用配置部件、組合件、多種零件組成。它不同于僅能生產普通口罩的柔性AI視覺全自動口罩機，JWN3011型口罩機不僅能夠滿足3～6層醫(yī)用口罩的生產需要，還能夠用于立體式防霧霾N95口罩的生產。

JWN3011型口罩機自動化生產線采用PLC自動控制技術、超聲波焊接技術、全自動耳帶定長切焊合技術等，實現(xiàn)口罩生產的全自動化和智能化，單機產量超過50片/min，N95口罩日產量可達5萬片。

JWN3011型口罩機屬于一種高質高效的口罩自動化生產一體機，可實現(xiàn)口罩的全過程自動化生產，且PLC可負責控制滾切成型、折疊焊接、耳帶焊接等生產環(huán)節(jié)，因此JWN3011型口罩機具備操作方便、運行可靠、結構合理、技術先進等特點。

2.3? ? “1拖2”高端型全自動口罩機

作為較為特殊的一種口罩自動化生產一體機，“1拖2”高端型全自動口罩機由2 365個零件組成?！?拖2”高端型全自動口罩機研制中采用了制造殲-20飛機的數(shù)字化技術，具備生產效率高、運行穩(wěn)定、自動化程度高等特點，單人操作僅需接受簡單培訓即可，單機生產效率超過100片/min，普通口罩日產量可達10萬片。

在“1拖2”高端型全自動口罩機的具體研發(fā)過程中，采用模塊化設計思路，設備標準化程度較高，三維整機數(shù)字模型和生產施工圖紙僅耗時3天便完成了設計，輔以裝配與調試協(xié)同、設計與工藝并行的方式，首臺樣機研制和后續(xù)設備生產也在極短時間內完成。

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

3 結語

口罩自動化生產一體機的科技含量較高。本文介紹了柔性AI視覺全自動口罩機、全自動N95高端立體口罩機、“1拖2”高端型全自動口罩機，對不同類型的口罩自動化生產一體機的具體應用進行了分析。可以發(fā)現(xiàn)，柔性AI視覺技術、全自動生產技術均能較好地應用于口罩自動化生產一體機中，顯著提高了口罩自動化生產的效率和質量。

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收稿日期：2020-06-16

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