一、引言

在現代線纜生產過程中，確保產品質量的穩定性和一致性至關重要。導體外徑、電容、冷端外徑、橢圓度、同心度等參數直接影響線纜的電氣性能和物理性能。為了實現對這些關鍵參數的實時、精確監測與控制，本方案提出一種基于多傳感器融合的實時測量系統，旨在提升線纜生產質量，減少廢品率，提高生產效率。

二、系統架構

（一）傳感器層

導體線徑儀：選用高精度線徑儀，安裝在線纜生產線的絕緣體擠出前端。高精度線徑儀能夠實時測量導體外徑，測量精度可達微米級。通過發射激光束并檢測反射光的時間差，精確計算導體的外徑尺寸。

電容傳感器：采用行業常規電容儀，用于測量線纜的電容值。電容儀根據電容的變化反映線纜絕緣層的均勻性和質量。電容儀能夠快速響應電容的微小變化，為線纜質量監測提供關鍵數據。

冷端線徑儀：同樣高精度線徑儀，安裝在線纜冷卻區域末端，實時監測冷端外徑。確保線纜在冷卻后外徑尺寸的穩定性，避免因冷卻不均導致的外徑偏差。

橢圓度：采用西科拉SIKORA CENTERVIEW 8010激光測徑儀，對線纜進行實時測量。通過光學處理算法，分析線纜截面的形狀，計算出橢圓度。該傳感器能夠直觀地反映線纜截面的形狀特征，為質量控制提供重要依據。

同心度：采用西科拉SIKORA CENTERVIEW 8010激光測徑儀利用多個激光傳感器組成的陣列，從不同角度測量線纜的位置信息。通過計算線纜軸心與理想位置的偏差，得出同心度參數。該傳感器系統能夠全面、準確地監測線纜的同心度情況。

（二）數據采集與傳輸層

數據采集模塊：由數據采集模塊實現對儀表、傳感器輸出信號的高速采集和數字化處理。數據采集卡具備高精度的模擬 - 數字轉換功能，確保采集到的數據準確可靠。

數據傳輸網絡：采用工業以太網將數據發送到數據處理中心并存儲起來。工業以太網具有高速、穩定、可靠的特點，能夠滿足大量數據實時傳輸的需求。同時，為了提高數據傳輸的安全性，采用加密傳輸協議，防止數據泄露。

（三）數據處理與融合層

數據預處理：對采集到的數據進行去噪、濾波等預處理操作，去除因環境干擾和傳感器誤差產生的噪聲信號。采用均值濾波、中值濾波等算法，提高數據的質量和穩定性。

數據融合算法：

加權平均融合算法：對于導體外徑、冷端外徑等尺寸參數，根據傳感器的精度和可靠性賦予不同的權重，然后對多個傳感器的數據進行加權平均，得到更準確的測量值。

卡爾曼濾波融合算法：針對電容等動態變化的參數，利用卡爾曼濾波算法對傳感器數據進行融合。卡爾曼濾波能夠根據系統的狀態方程和觀測方程，對當前狀態進行最優估計，有效提高數據的準確性和穩定性。

D-S 證據理論融合算法：對于同心度和橢圓度等復雜參數，采用 D-S 證據理論進行融合。該算法能夠綜合多個傳感器的證據信息，通過證據合成規則得出更可靠的結論。

（四）實時監測與控制層

實時監測界面：開發友好的人機交互界面，實時顯示線纜的各項參數，包括導體外徑、電容、冷端外徑、橢圓度、同心度等。以直觀的圖表和數字形式展示參數的變化趨勢，便于操作人員及時了解生產狀態。

質量報警系統：設定各項參數的質量閾值，當監測到的數據超出閾值范圍時，系統自動發出報警信號。通過聲光報警、短信通知等方式提醒操作人員及時處理，避免產生廢品。

智能控制系統：根據實時監測的數據，系統自動調整線纜生產設備的運行參數。例如，當導體外徑偏大時，自動調整擠出機的螺桿轉速和溫度，確保外徑恢復到正常范圍。通過閉環控制，實現對線纜生產過程的精確控制，提高產品質量的穩定性。

三、系統實現與驗證

（一）系統實現

硬件搭建：按照客戶實際產線布局和需求架構設計，采購并安裝各類儀表、傳感器、數據采集卡、工業以太網設備等硬件設備。確保硬件設備的安裝位置合理，連接可靠，能夠正常工作。

軟件開發：基于 C++, LabView 軟件開發平臺，編寫數據采集、處理、融合、監測與控制等功能模塊的程序。實現各個功能模塊之間的無縫集成，確保系統的穩定運行。

（二）系統驗證

實驗測試：在實驗室環境下，對系統進行模擬測試。使用標準線纜樣品，通過調整樣品的參數，驗證系統對導體外徑、電容、冷端外徑、同心度、橢圓度等參數的測量準確性和穩定性。對測試數據進行分析，評估系統的性能指標。

現場應用驗證：將系統安裝到實際的線纜生產線上，進行現場應用驗證。在生產過程中，實時監測線纜的各項參數，記錄系統的報警信息和控制動作。通過與傳統生產方式的對比，評估系統對產品質量和生產效率的提升效果。

四、結論

本方案提出的基于多傳感器融合的線纜生產質量實時監測與智能控制系統，通過對導體外徑、電容、冷端外徑、同心度、橢圓度等關鍵參數的實時監測與精確控制，能夠有效提高線纜生產質量，減少廢品率，提升生產效率。經過實驗室測試和現場應用驗證，系統性能穩定可靠，具有良好的應用前景和推廣價值。