一种柔性AI视觉全自动口罩机的制作方法

本实用新型涉及信息自动化技术领域，尤其涉及一种柔性ai视觉全自动口罩机。

背景技术：

现有的口罩生产线工序多、效率低、自动化程度低，并且占地面积大，因此产能不高，无法应对紧急状态下对口罩的巨大需求，例如突然爆发传染病疫情。此外，现有的口罩生产线不具有自动质检的功能，生产的口罩质量难以得到保证。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种效率高、自动化程度高、产能大、占地面积小、产品质量高的柔性ai视觉全自动口罩机。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种柔性ai视觉全自动口罩机，其包括机架、上料机构、整合机构、成型机构、翻边机构、焊接机构、视觉检测机构、模切机构、牵引机构以及ai系统，所述上料机构、所述整合机构、所述成型机构、所述翻边机构、所述焊接机构、所述视觉检测机构、所述模切机构、所述牵引机构以及所述ai系统均设于所述机架上；

所述上料机构用于供给生产口罩片的各种原材料；

所述整合机构设于所述上料机构的下游工位，用于将各种原材料层叠在一起；

所述成型机构设于所述整合机构的下游工位，用于在层叠后的原材料上形成褶皱；

所述翻边机构设于所述成型机构的下游工位，用于将形成褶皱的原材料的两条侧边翻折；

所述焊接机构设于所述翻边机构的下游工位，用于将翻边后的原材料焊接定型，以形成联接的口罩片；

所述视觉检测机构设于所述焊接机构的下游工位，用于检测联接的口罩片是否存在缺陷；

所述模切机构设于所述视觉检测机构的下游工位，用于裁切联接的口罩片，以形成独立的口罩片；

所述牵引机构用于驱动原材料依次通过所述整合机构、所述成型机构、所述焊接机构、所述视觉检测机构以及所述模切机构；

其中，所述焊接机构、所述视觉检测机构、所述模切机构以及所述牵引机构均与所述ai系统电连接。

作为优选方案，所述上料机构包括用于供给外层无纺布的第一卷筒、用于供给内层无纺布的第二卷筒、用于供给鼻梁筋的支撑杆以及用于供给熔喷布的第三卷筒；

所述第二卷筒设于所述第一卷筒与所述支撑杆之间，所述支撑杆设于所述第二卷筒与所述第三卷筒之间。

作为优选方案，所述整合机构包括整合辊，各种原材料经过所述整合辊时层叠在一起。

作为优选方案，所述成型机构包括成型辊、设于所述成型辊上方的插板以及设于所述成型辊的下游侧的导板；

所述成型辊设有至少两个沿其周向延伸的环形导槽，所述插板与所述环形导槽数量相等，且各所述插板一一对应地延伸至各所述环形导槽内，每相邻的两块所述插板之间均形成有间隙，所述导板与所述间隙数量相等，且各所述导板一一对应地延伸至各所述间隙的延长线上。

作为优选方案，所述环形导槽包括相互倾斜的第一槽壁和第二槽壁，所述第一槽壁的一条边与所述第二槽壁的一条边相连接，所述第一槽壁的另一条边和所述第二槽壁的另一条边均位于所述成型辊的外侧壁，所述导板、所述插板均与所述第一槽壁的倾斜方向相同。

作为优选方案，所述第二槽壁垂直于所述成型辊的外侧壁。

作为优选方案，所述导板、所述插板均平行于所述第一槽壁。

作为优选方案，所述翻边机构包括翻边导架，所述翻边导架包括托板部，所述托板部的下游端延伸至所述焊接机构，所述托板部的两侧边缘均设有若干沿着原材料的前进方向排布的折边部，所述折边部与所述托板部的顶面形成有夹角，且沿着原材料的前进方向排布的所述夹角逐渐减小。

作为优选方案，所述折边部设有供形成褶皱的原材料的侧边卡入的卡槽。

作为优选方案，靠近所述托板部的上游端的所述折边部与所述托板部的顶面的夹角为钝角，靠近所述托板部的下游端的所述折边部与所述托板部的顶面的夹角为锐角。

作为优选方案，位于所述托板部的同一侧边缘的所述折边部等间距设置。

作为优选方案，分别设于所述托板部的两侧边缘的所述折边部数量相等且一一对应。

作为优选方案，分别设于所述托板部的两侧边缘且相对应的两个所述折边部与所述托板部形成的所述夹角相等。

作为优选方案，所述翻边机构还包括设于所述翻边导架上方的压褶板，所述压褶板与所述托板部面对面设置，且二者之间形成有供形成褶皱的原材料通过的空隙。

作为优选方案，所述焊接机构包括超声波焊接机、设于所述超声波焊接机下方的压辊以及用于驱动所述压辊转动的第一驱动装置，所述超声波焊接机和所述第一驱动装置均与所述ai系统电连接，所述压辊包括与所述超声波焊接机的焊接头相对的焊接段，所述焊接段的外侧壁设有焊接压纹。

作为优选方案，所述焊接压纹包括若干矩形压纹，全部的所述矩形压纹沿所述焊接段的周向均匀分布一周。

作为优选方案，所述模切机构包括第二驱动装置以及从下往上依次设置的主动轴、从动轴、切断轴，所述第二驱动装置用于驱动所述主动轴转动，且所述第二驱动装置与所述ai系统电连接，所述主动轴、所述从动轴、所述切断轴通过齿轮传动连接，所述切断轴上设有若干沿其周向排列的分切刀。

作为优选方案，所述模切机构还包括压轴组件，所述压轴组件包括安装板和两个抵推件，所述安装板设于所述切断轴的上方，两个所述抵推件设于所述安装板与所述切断轴之间并沿所述切断轴的轴向排布，所述抵推件包括抵推座以及设于所述抵推座上的滚动轴承，所述抵推座通过调节杆与所述安装板螺旋连接，所述滚动轴承与所述切断轴相抵接。

作为优选方案，所述牵引机构包括牵引辊以及用于驱动所述牵引辊转动的第三驱动装置，所述牵引辊设于紧靠所述模切机构的上游工位，所述第三驱动装置与所述ai系统电连接。

本实用新型提供了一种柔性ai视觉全自动口罩机，与现有技术相比，其有益效果在于：

1、通过设置视觉检测机构，可实现对口罩片质量的自动检测，既保证了产品的质量，又省去了人工质检环节，降低了用工成本；

2、采用ai系统控制各机构的运转，可实现全自动化生产，显著地提高了口罩的生产效率和产能；

3、采用模块化设计，开放性高，可通过更换相应的作业机构在口罩生产设备与传统卷材检测设备之间进行切换或生产不同规格的口罩，不仅灵活度高，便于应对突发的传染病疫情，而且经济效益高，耗费成本低；

4、仅通过成型机构、翻边机构、焊接机构即完成了口罩片的褶皱成型、翻边、焊接定型，减少了口罩的生产工序，优化了口罩的生产工艺；

5、各作业机构分布有序，排列紧凑，大大地减小了口罩机的占地面积，有利于大规模的推广应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的柔性ai视觉全自动口罩机的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的上料机构和整合机构的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的成型机构的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的成型辊的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的翻边机构和焊接机构的结构示意图；

图6是本实用新型实施例的翻边导架的结构示意图；

图7是本实用新型实施例的压辊的结构示意图；

图8是本实用新型实施例的焊接压纹的展开示意图；

图9是本实用新型实施例的模切机构和牵引机构的结构示意图；

图10是本实用新型实施例的接料机构和收料机构的结构示意图。

图中：1、机架；2、上料机构；21、第一卷筒；22、第二卷筒；23、支撑杆；24、第三卷筒；3、整合机构；31、整合辊；4、成型机构；41、成型辊；411、环形导槽；4111、第一槽壁；4112、第二槽壁；42、插板；43、导板；5、翻边机构；51、翻边导架；511、托板部；512、折边部；513、卡槽；52、压褶板；6、焊接机构；61、超声波焊接机；611、焊接头；62、压辊；621、焊接段；622、焊接压纹；6221、矩形压纹；7、模切机构；71、主动轴；72、从动轴；73、切断轴；74、安装板；75、抵推件；751、抵推座；752、滚动轴承；76、调节杆；8、牵引机构；81、牵引辊；9、接料机构；91、第一吸风皮带；92、运料辊；10、收料机构；101、第二吸风皮带；102、吹气管；103、废料箱；104、限位轮；105、漏斗；106、下料板；11、间隙。

具体实施方式

下面将参见本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解的是，本实用新型中采用“第一”、“第二”等术语来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息可以被称为“第二”信息，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。

如图1所示，本实用新型提供一种柔性ai视觉全自动口罩机，其包括机架1、上料机构2、整合机构3、成型机构4、翻边机构5、焊接机构6、视觉检测机构（图未示）、模切机构7、牵引机构8以及ai系统，上料机构2、整合机构3、成型机构4、翻边机构5、焊接机构6、视觉检测机构、模切机构7、牵引机构8以及ai系统均设于机架1上；上料机构2用于供给生产口罩片的各种原材料；整合机构3设于上料机构2的下游工位，用于将各种原材料层叠在一起；成型机构4设于整合机构3的下游工位，用于在层叠后的原材料上形成褶皱；翻边机构5设于成型机构4的下游工位，用于将形成褶皱的原材料的两条侧边翻折；焊接机构6设于翻边机构5的下游工位，用于将翻边后的原材料焊接定型，以形成联接的口罩片；视觉检测机构设于焊接机构6的下游工位，用于检测联接的口罩片是否存在缺陷；模切机构7设于视觉检测机构的下游工位，用于裁切联接的口罩片，以形成独立的口罩片；牵引机构8用于驱动原材料依次通过整合机构3、成型机构4、焊接机构6、视觉检测机构以及模切机构7；其中，焊接机构6、视觉检测机构、模切机构7以及牵引机构8均与ai系统电连接。

参见图1和图2，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，上料机构2包括用于供给外层无纺布的第一卷筒21、用于供给内层无纺布的第二卷筒22、用于供给鼻梁筋的支撑杆23以及用于供给熔喷布的第三卷筒24；第二卷筒22设于第一卷筒21与支撑杆23之间，支撑杆23设于第二卷筒22与第三卷筒24之间。如此，外层无纺布、内层无纺布、熔喷布依次层叠，鼻梁筋则夹于内层无纺布与熔喷布之间。

参见图1和图2，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，整合机构3包括整合辊31，各种原材料经过整合辊31时层叠在一起。

参见图1、图3和图4，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，成型机构4包括成型辊41、设于成型辊41上方的插板42以及设于成型辊41的下游侧的导板43；成型辊41设有至少两个沿其周向延伸的环形导槽411，插板42与环形导槽411数量相等，且各插板42一一对应地延伸至各环形导槽411内，每相邻的两块插板42之间均形成有间隙11，导板43与间隙11数量相等，且各导板43一一对应地延伸至各间隙11的延长线上。基于上述结构，层叠后的原材料只需从成型辊41与插板42之间通过即可在环形导槽411和插板42的相互作用下一次性形成两层或两层以上的褶皱，再加上导板43的定型作用，褶皱可在最短的时间内形成，并且不易复原。作为优选，在本实施例中，环形导槽411设为三个，插板42设为三块，导板43设为两块，如此，层叠后的原材料通过成型机构4后即形成三层的褶皱。

具体地，如图4所示，环形导槽411包括相互倾斜的第一槽壁4111和第二槽壁4112，第一槽壁4111的一条边与第二槽壁4112的一条边相连接，第一槽壁4111的另一条边和第二槽壁4112的另一条边均位于成型辊41的外侧壁，导板43、插板42均与第一槽壁4111的倾斜方向相同，如此，褶皱更加容易形成。作为优选，在本实施例中，第二槽壁4112垂直于成型辊41的外侧壁，而且，导板43、插板42均平行于第一槽壁4111。

参见图1、图5和图6，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，翻边机构5包括翻边导架51，翻边导架51包括托板部511，托板部511的下游端延伸至焊接机构6，托板部511的两侧边缘均设有若干沿着原材料的前进方向排布的折边部512，折边部512与托板部511的顶面形成有夹角，且沿着原材料的前进方向排布的夹角逐渐减小。基于上述结构，当层叠后的原材料向前运动并通过翻边机构5时，原材料的两条侧边顺着折边部512逐渐翻折，直至形成折边。与现有技术相比，该翻边机构5无需借助额外的动力，只靠自身的结构即可完成翻边作业，结构简单紧凑。

具体地，如图6所示，靠近托板部511的上游端的折边部512与托板部511的顶面的夹角为钝角，靠近托板部511的下游端的折边部512与托板部511的顶面的夹角为锐角；位于托板部511的同一侧边缘的折边部512等间距设置；分别设于托板部511的两侧边缘的折边部512数量相等且一一对应；分别设于托板部511的两侧边缘且相对应的两个折边部512与托板部511形成的夹角相等。

进一步地，如图6所示，为了防止原材料的侧边在翻折时滑动，折边部512设有供形成褶皱的原材料的侧边卡入的卡槽513，卡槽513由折边部512的远离托板部511的一端向上翻折180°形成。

再进一步地，如图5所示，翻边机构5还包括设于翻边导架51上方的压褶板52，压褶板52与托板部511面对面设置，且二者之间形成有供形成褶皱的原材料通过的空隙。如此，形成褶皱的原材料从空隙通过，在形成折边的同时，褶皱不会复原或变形。

参见图1、图5和图7，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，焊接机构6包括超声波焊接机61、设于超声波焊接机61下方的压辊62以及用于驱动压辊62转动的第一驱动装置；超声波焊接机61和第一驱动装置均与ai系统电连接；压辊62包括与超声波焊接机61的焊接头611相对的焊接段621，焊接段621的外侧壁设有焊接压纹622。

具体地，如图7和图8所示，焊接压纹622由凸点构成，其包括若干矩形压纹6221，矩形压纹6221的尺寸大小与口罩片的尺寸大小相适应，并且，全部的矩形压纹6221沿焊接段621的周向均匀分布一周。如此，翻边后的原材料只需从超声波焊接机61的焊接头611与压辊62之间通过即可一次性焊接到位，从而避免了多次焊接，减少了口罩的生产工序，优化了口罩的生产工艺。作为优选，在本实施例中，矩形压纹6221设为两个，因此，压辊62滚动一周即完成两个口罩片的焊接定型。

参见图1和图9，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，模切机构7包括第二驱动装置以及从下往上依次设置的主动轴71、从动轴72、切断轴73，第二驱动装置的动力输出端与主动轴71传动连接，用于驱动主动轴71转动，且第二驱动装置与ai系统电连接，主动轴71、从动轴72、切断轴73通过齿轮传动连接；切断轴73上设有若干沿其周向排列的分切刀（图未示）。基于上述结构，从动轴72相当于砧板，联接的口罩片从切断轴73与从动轴72之间通过即被分切刀裁切为若干独立的口罩片。

进一步地，如图9所示，为了压紧切断轴73，防止其上下跳动，模切机构7还包括压轴组件；压轴组件包括安装板74和两个抵推件75，安装板74设于切断轴73的上方，两个抵推件75设于安装板74与切断轴73之间并沿切断轴73的轴向排布；抵推件75包括抵推座751以及设于抵推座751上的滚动轴承752，抵推座751通过调节杆76与安装板74螺旋连接，滚动轴承752与切断轴73相抵接。如此，通过操作调节杆76，抵推件75可向下运动，进而可压紧切断轴73，提升其裁切效果。

参见图1和图9，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，牵引机构8包括牵引辊81以及用于驱动牵引辊81转动的第三驱动装置，牵引辊81设于模切机构7的上游工位且紧靠模切机构7的从动轴72，第三驱动装置与ai系统电连接。运行时，牵引辊81通过主动拉扯原材料，可使第一卷筒21、第二卷筒22、第二卷筒22以及第三卷筒24均顺利放卷，同时使原材料依次经过整合机构3、成型机构4、翻边机构5、焊接机构6、视觉检测机构后到达模切机构7。

如图1所示，为了实现口罩片的自动分拣，本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机还包括与ai系统电连接的接料机构9和收料机构10；接料机构9设于模切机构7的下游工位，用于接收并向下游工位运输口罩片；收料机构10设于接料机构9的下游工位，用于根据视觉检测机构的检测结果分拣口罩片。

参见图1和图10，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，接料机构9包括第一吸风皮带91、间隔地设于第一吸风皮带91上方的若干运料辊92以及用于驱动第一吸风皮带91转动的第四驱动装置，第一吸风皮带91的上游端延伸至模切机构7，第一吸风皮带91的下游端延伸至收料机构10，第四驱动装置与ai系统电连接。基于此，模切机构7裁切出的口罩片落于运料辊92上，并被第一吸风皮带91吸附着向着下游工位运动。

参见图1和图10，作为本实用新型提供的柔性ai视觉全自动口罩机的一种具体实施方式，收料机构10包括第二吸风皮带101、吹气装置、废料箱103以及用于驱动第二吸风皮带101转动的第五驱动装置；第二吸风皮带101的上游端延伸至接料机构9的第一吸风皮带91的下游端，且二者之间形成有缝隙；吹气装置用于将存在缺陷的口罩片从缝隙吹落，其包括设于缝隙上方的吹气管102，吹气管102设有朝向缝隙的吹气孔；废料箱103设于缝隙的下方，用于接收从缝隙吹落的口罩片；吹气装置和第五驱动装置均与ai系统电连接。基于上述结构，当视觉检测机构检测发现存在缺陷的口罩片后，吹气装置在该口罩片通过缝隙时将其吹落，使之掉落于废料箱103内；而对于不存在缺陷的口罩片，由于视觉检测机构未被触发，因此该口罩片可顺利地通过缝隙到达第二吸风皮带101上，进而向下游工位继续前进。

进一步地，如图10所示，收料机构10还包括限位轮104、漏斗105以及下料板106；限位轮104设于第二吸风皮带101的上方，用于压紧第二吸风皮带101上的口罩片，以防止口罩片飘落；漏斗105设于缝隙与废料箱103之间，以防止从缝隙吹落的口罩片无法准确地落入废料箱103中；下料板106设于第二吸风皮带101的下游端并向远离第二吸风皮带101的侧上方倾斜，以便于第二吸风皮带101上的口罩片进入收料箱或进入下一工序。

综上，本实用新型提供了一种柔性ai视觉全自动口罩机，其包括机架1以及设于机架1上的上料机构2、整合机构3、成型机构4、翻边机构5、焊接机构6、视觉检测机构、模切机构7、牵引机构8、接料机构9、收料机构10、ai系统。与现有技术相比，该口罩机的有益效果在于：

1、通过设置视觉检测机构，可实现对口罩片质量的自动检测，既保证了产品的质量，又省去了人工质检环节，降低了用工成本；

2、采用ai系统控制各机构的运转，可实现全自动化生产，显著地提高了口罩的生产效率和产能；

3、采用模块化设计，开放性高，可通过更换相应的作业机构在口罩生产设备与传统卷材检测设备之间进行切换或生产不同规格的口罩，不仅灵活度高，便于应对突发的传染病疫情，而且经济效益高，耗费成本低；

4、仅通过成型机构4、翻边机构5、焊接机构6即完成了口罩片的褶皱成型、翻边、焊接定型，减少了口罩的生产工序，优化了口罩的生产工艺；

5、各作业机构分布有序，排列紧凑，大大地减小了口罩机的占地面积，有利于大规模的推广应用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。