[00123923]面向眼镜行业的工艺流程智能装备研发与产业化

我国光学眼镜生产企业主要可包含功能眼镜（防护眼镜、面罩等）、近视镜片、太阳镜片隐形眼镜及镜框五类制造商,目前占有全球低端市场80%份额;经历了20多年的发展,现已形成了深圳、东莞、厦门、温州、丹阳、上海、北京等重要的眼镜生产基地和产业集群;14-18年我国眼镜行业市场规模持续增长,其中太阳镜、眼镜片消费占据一半以上市场。 但行业领域高端品牌的价值榨取,使制造企业利润仅占全球15%,伴随人工、原材料成本上涨,人员流动性加大,以及订单企业对产品品质、种类需求、产能需求的提高,迫使生产企业需要向标准化、自动化、柔性化生产转型。 眼镜的生产过程具有共性,企业利用注塑机借助模具生产镜片、镜架,从注塑机出模的镜片的后工艺加工流程包括：裁片、镜片插框、超声清洗、防雾和强化喷淋、烘干、挂具摘片、品捡、印刷、装配、包装。本项目以精密的机械结构和工业自动化控制技术为载体,重点创新研发了镜片的视觉检测技术、镜片激光切割技术,面罩的四轴曲面喷淋技术,防护眼镜的组装和包装技术,以及太阳镜片柔性化制造产线技术,主要创新点包括： （1）通过高亮同轴光源,镜头组件,高分辨率CCD等组件机构,研发软件核心算法,包括图像滤波、自动阈值分割、形态学算法、连通域标记、统计分析,创新实现了镜片内黑点、晶点、气泡,镜片外划痕、波纹的检测,检测精度达到0.005mm2,满足镜片行业0.02mm2的最小瑕疵要求,替代传统强光下靠肉眼识别高强度工作方式,替代4人次。 （2）通过研发定位装夹治具,双轴运动控制机构及系统,功率可调激光控制单元,高效排烟管路,创新实现注塑成型树脂镜片料柄部件的精准、快速拆切,能存储多套产品切割参数,能实现直线、曲线插补轨迹,切割厚度达2.2mm（1m/s速度）,精度0.01mm,,最大激光功率180W,有效解决原有冲压切割噪声大,边缘粗糙不平滑,粉尘大的问题。 （3）创新设计了一台具有四轴联动功能的曲面面罩喷淋与强化设备,包括整体机械结构,全闭环运动控制系统,自主路径规划的样条曲面插补算法,以及人机操作界面,实现针对多样化、异形化的面罩的定点示教学习,路径生成和存储,自动重复喷淋与强化的功能,定位精度达0.01mm,效率达20s/片（曲面半径200mm）,完全替代人工或靠模喷淋的方式,灵活性强,产品质量高。 （4）创新设计了一套防护眼镜自动化装配产线,包括镜片上料、镜腿上料、组装中心、折叠机构及包装单元：镜片和镜腿以治具料盘实现物料缓存,由机械手同步夹取上料;组装中心采用五工位精密治具实现眼镜的定位、卡腿、锁螺丝、除尘的高效过程;成品取出后自动折叠,人工品检,并送入包装。双工位及并行运动结构设计,有效实现2s/付,2400付/小时的交工效率,替代15人次。 （5）防护眼镜的包装袋具有超薄、超软的特性,袋内冗余空间狭小,同时要求放置说明册,传统三边封/背封形式无法满足要求,创新设计了两端封袋防护眼镜自动化包装装置,实现包装袋的平稳放卷,纠偏,标签连续印制、打孔、预封、开袋、送料、封口的流程,加工频率可达4s/片,采用双工位设计,产能可达1200付/小时,替代4人次。 （6）创新设计了一条注塑出料、激光裁切、视觉/透射率预检、镜片插框、镜框缓存、超声清洗、烘干、视觉品检、挂具摘片、镜片分类、装盘包装的太阳能镜片全工艺流程自动化柔性生产线,为企业实现订单下料、产线柔性参数调整,全流程生产,产品信息标记与跟踪,信息化监管的全过程,产线前中后端跨度50m,替代原有20人制造流程。 该成果已获批发明专利2项,实用新型专利1项,软件著作权2项,受理发明专利2项,合作应用企业达7家,其中光学眼镜自动化缺陷检测装置4套,光学面罩自动喷淋装置6套,光学眼镜自动化切割装置3套,光学眼镜自动化装配产线4套,太阳镜片自动化柔性产线1套,总应用合同金额996.7万,到账709.1万,第三方企业应用产值2690万,利润520.5,税收269万。 该成果填补了眼镜制造产业多项自动化工艺实现的技术空缺,助力了整个产业的优化升级,具有重大经济和社会效益。