一、引言
在现代线缆生产过程中，确保产品质量的稳定性和一致性至关重要。导体外径、电容、冷端外径、椭圆度、同心度等参数直接影响线缆的电气性能和物理性能。为了实现对这些关键参数的实时、精确监测与控制，本方案提出一种基于多传感器融合的实时测量系统，旨在提升线缆生产质量，减少废品率，提高生产效率。
二、系统架构
（一）传感器层
导体线径仪：选用高精度线径仪，安装在线缆生产线的绝缘体挤出前端。高精度线径仪能够实时测量导体外径，测量精度可达微米级。通过发射激光束并检测反射光的时间差，精确计算导体的外径尺寸。
电容传感器：采用行业常规电容仪，用于测量线缆的电容值。电容仪根据电容的变化反映线缆绝缘层的均匀性和质量。电容仪能够快速响应电容的微小变化，为线缆质量监测提供关键数据。
冷端线径仪：同样高精度线径仪，安装在线缆冷却区域末端，实时监测冷端外径。确保线缆在冷却后外径尺寸的稳定性，避免因冷却不均导致的外径偏差。
椭圆度：采用西科拉SIKORA CENTERVIEW 8010激光测径仪，对线缆进行实时测量。通过光学处理算法，分析线缆截面的形状，计算出椭圆度。该传感器能够直观地反映线缆截面的形状特征，为质量控制提供重要依据。
同心度：采用西科拉SIKORA CENTERVIEW 8010激光测径仪利用多个激光传感器组成的阵列，从不同角度测量线缆的位置信息。通过计算线缆轴心与理想位置的偏差，得出同心度参数。该传感器系统能够全面、准确地监测线缆的同心度情况。
（二）数据采集与传输层
数据采集模块：由数据采集模块实现对仪表、传感器输出信号的高速采集和数字化处理。数据采集卡具备高精度的模拟 - 数字转换功能，确保采集到的数据准确可靠。
数据传输网络：采用工业以太网将数据发送到数据处理中心并存储起来。工业以太网具有高速、稳定、可靠的特点，能够满足大量数据实时传输的需求。同时，为了提高数据传输的安全性，采用加密传输协议，防止数据泄露。
（三）数据处理与融合层
数据预处理：对采集到的数据进行去噪、滤波等预处理操作，去除因环境干扰和传感器误差产生的噪声信号。采用均值滤波、中值滤波等算法，提高数据的质量和稳定性。
数据融合算法：
加权平均融合算法：对于导体外径、冷端外径等尺寸参数，根据传感器的精度和可靠性赋予不同的权重，然后对多个传感器的数据进行加权平均，得到更准确的测量值。
卡尔曼滤波融合算法：针对电容等动态变化的参数，利用卡尔曼滤波算法对传感器数据进行融合。卡尔曼滤波能够根据系统的状态方程和观测方程，对当前状态进行最优估计，有效提高数据的准确性和稳定性。
D-S 证据理论融合算法：对于同心度和椭圆度等复杂参数，采用 D-S 证据理论进行融合。该算法能够综合多个传感器的证据信息，通过证据合成规则得出更可靠的结论。
（四）实时监测与控制层
实时监测界面：开发友好的人机交互界面，实时显示线缆的各项参数，包括导体外径、电容、冷端外径、椭圆度、同心度等。以直观的图表和数字形式展示参数的变化趋势，便于操作人员及时了解生产状态。
质量报警系统：设定各项参数的质量阈值，当监测到的数据超出阈值范围时，系统自动发出报警信号。通过声光报警、短信通知等方式提醒操作人员及时处理，避免产生废品。
智能控制系统：根据实时监测的数据，系统自动调整线缆生产设备的运行参数。例如，当导体外径偏大时，自动调整挤出机的螺杆转速和温度，确保外径恢复到正常范围。通过闭环控制，实现对线缆生产过程的精确控制，提高产品质量的稳定性。
三、系统实现与验证
（一）系统实现
硬件搭建：按照客户实际产线布局和需求架构设计，采购并安装各类仪表、传感器、数据采集卡、工业以太网设备等硬件设备。确保硬件设备的安装位置合理，连接可靠，能够正常工作。
软件开发：基于 C++, LabView 软件开发平台，编写数据采集、处理、融合、监测与控制等功能模块的程序。实现各个功能模块之间的无缝集成，确保系统的稳定运行。
（二）系统验证
实验测试：在实验室环境下，对系统进行模拟测试。使用标准线缆样品，通过调整样品的参数，验证系统对导体外径、电容、冷端外径、同心度、椭圆度等参数的测量准确性和稳定性。对测试数据进行分析，评估系统的性能指标。
现场应用验证：将系统安装到实际的线缆生产线上，进行现场应用验证。在生产过程中，实时监测线缆的各项参数，记录系统的报警信息和控制动作。通过与传统生产方式的对比，评估系统对产品质量和生产效率的提升效果。
四、结论
本方案提出的基于多传感器融合的线缆生产质量实时监测与智能控制系统，通过对导体外径、电容、冷端外径、同心度、椭圆度等关键参数的实时监测与精确控制，能够有效提高线缆生产质量，减少废品率，提升生产效率。经过实验室测试和现场应用验证，系统性能稳定可靠，具有良好的应用前景和推广价值。
