本發(fā)明涉及電纜生產(chǎn)，特別涉及一種電纜用絕緣層偏心度校對方法。

背景技術(shù)：

1、電纜廣泛應用于發(fā)電站的線路、工業(yè)、煤礦供電、城市和農(nóng)村地下電網(wǎng)、江海等水下輸電線路中，而電纜偏心度合格是保證電纜質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

2、在電纜生產(chǎn)中，當導體被擠包絕緣層后，需對已擠包的絕緣層進行偏心度測量與調(diào)節(jié)，以確保其滿足生產(chǎn)要求。然而，目前使用的偏心度儀器自動采集的機測偏心度與工人通過手動工具測量的實測偏心度之間存在較大偏差。所以，在每批電纜生產(chǎn)開機時，工人都要對比機測偏心度和實測偏心度，并對實際偏心度進行調(diào)節(jié)，使其符合生產(chǎn)標準。同時，實際偏心度不能過小，因為這會致使工作時長增加、電纜耗費量大幅上升以及成本增大。因此，實際偏心度通常保持在標準值略小的范圍內(nèi)，這就使得實測偏心度常常處于逼近標準值的狀態(tài)，進而需要大量人工去校正機測偏心度，以確保實際偏心度小于標準值。這種現(xiàn)狀下，急需一種更加科學、高效的電纜絕緣層偏心度校正方法，能夠減少人工校正的工作量，提高偏心度測量的準確性和生產(chǎn)效率。

3、因此，提出一種電纜用絕緣層偏心度校對方法來解決上述問題很有必要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

3、一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，包括以下步驟：

4、s1：在電纜生產(chǎn)線上，圍繞電纜以一定角度間隔均勻布置多組光學傳感器，光學傳感器用于測量電纜表面不同位置的距離信息；

5、s2：使用高速數(shù)據(jù)采集卡實時采集傳感器的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)接嬎銠C進行處理：

6、設定安裝了n?個光學傳感器，每個傳感器測量的到電纜表面特定點的距離為，電纜半徑為?r，傳感器與電纜中心的距離為?，則有：

7、，其中為傳感器與電纜中心連線與某一參考方向的夾角；

8、s3：利用采集到的距離數(shù)據(jù)，通過三角測量法構(gòu)建電纜絕緣層的三維形狀模型；

9、s4：采用邊緣檢測算法，提取絕緣層與導體之間的邊界，然后通過擬合邊界上的多個點可以得到絕緣層的近似幾何形狀；

10、s5：偏心度計算，偏心度計算包括局部偏心度計算和整體偏心度計算，其中局部偏心度計算：對于局部區(qū)域內(nèi)的點集?，導體局部中心坐標為，絕緣層局部中心坐標為?，絕緣層局部半徑為?，則局部偏心度，其中?j?表示局部區(qū)域內(nèi)的點索引；

11、整體偏心度計算：已知導體中心坐標為?，對于擬合得到的絕緣層幾何形狀，確定其中心坐標?和半徑?r，則整體偏心度；

12、采用加權(quán)平均方式計算最終的偏心度值：設定局部偏心度權(quán)重為?α，整體偏心度權(quán)重為?β，且（α+β=1），則最終偏心度；

13、s6：收集歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括不同生產(chǎn)條件下的絕緣層偏心度測量結(jié)果以及對應的生產(chǎn)設備參數(shù)；

14、s7：采用機器學習算法訓練一個偏心度預測模型，并且輸入為當前生產(chǎn)設備參數(shù)，輸出為預測的偏心度；

15、s8：在生產(chǎn)過程中，實時將當前設備參數(shù)輸入到模型中，預測偏心度趨勢，如果預測偏心度超出設定的閾值范圍，則自動調(diào)整生產(chǎn)設備參數(shù)。

16、優(yōu)選的，在步驟s1中，所述光學傳感器為激光位移傳感器或結(jié)構(gòu)光傳感器，并且布置方式為環(huán)形陣列或螺旋形排列。

17、優(yōu)選的，在步驟s2中，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C進行處理之前，對光學傳感器數(shù)據(jù)進行實時預處理，以去除異常值、濾波、校準。

18、優(yōu)選的，在步驟s3中，三角測量法構(gòu)建電纜絕緣層的三維形狀模型的具體步驟如下：

19、s3.1：對于每個光學傳感器，根據(jù)測量到的距離和已知的光學傳感器位置，可以確定電纜表面上一個點的位置；

20、s3.2：利用多個光學傳感器測量到的點，構(gòu)建多個三角形；

21、s3.3：通過求解三角形的邊長和角度，可確定電纜表面的三維形狀。

22、優(yōu)選的，在步驟s4中，邊緣檢測算法為sobel算子，并且通過sobel算子提取絕緣層與導體之間的邊界的具體步驟為：

23、s4.1：計算每個點的梯度，對于三維形狀模型中的每個點計算其在?x、y、z?三個方向上的梯度；

24、s4.2：確定邊緣點，根據(jù)梯度的大小和方向，確定可能的邊緣點，通過設置一個閾值，當梯度的大小超過閾值時，認為該點是邊緣點；

25、s4.3：連接邊緣點，將確定的邊緣點連接起來，形成絕緣層與導體之間的邊界，并采用曲線擬合，將邊緣點連接成光滑的曲線或曲面。

26、優(yōu)選的，當絕緣層近似幾何形狀為球體時，具體擬合步驟如下：

27、（1）建立球體方程,設定球體的方程為，其中為球心坐標，r?為半徑；

28、（2）通過最小二乘法擬合，將邊界上的點代入球體方程，然后通過最小二乘法求解球心坐標和半徑；

29、（3）評估擬合效果，采用均方根誤差評估擬合效果。

30、優(yōu)選的，當絕緣層近似幾何形狀為圓柱體時，具體擬合方式如下：

31、（1）設定圓柱體的方程為?，其中?為圓柱體底面中心坐標，r?為底面半徑，為圓柱體高度的一半，k?為一個常數(shù)；

32、（2）通過最小二乘法擬合邊界上的點，將邊界上的點代入圓柱體的方程并求解圓柱體的參數(shù)。

33、優(yōu)選的，在步驟s7中，采用的機器學習算法為支持向量機或深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡。

34、優(yōu)選的，在步驟s3中，對于構(gòu)建的電纜絕緣層的三維形狀模型，需對三維模型進行表面處理和濾波，去除噪聲和異常點。

35、優(yōu)選的，在步驟s8中，自動調(diào)整生產(chǎn)設備參數(shù)包括但不限于調(diào)整擠包機的溫度、壓力以及速度。

36、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，具備以下有益效果：

37、1、該電纜用絕緣層偏心度校對方法，考慮不同尺度下的偏心度計算，包括局部和整體偏心度，能夠更好地反映絕緣層的不均勻性，為質(zhì)量控制提供更全面的信息，相比現(xiàn)有技術(shù)，它可精準定位局部問題區(qū)域以便針對性調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)、作為早期預警系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)潛在問題，從宏觀評估電纜整體質(zhì)量、指導整體生產(chǎn)優(yōu)化并與局部偏心度相互印證，實現(xiàn)全面質(zhì)量控制、為生產(chǎn)決策提供科學依據(jù)且支持持續(xù)質(zhì)量改進，能夠有效克服現(xiàn)有技術(shù)在質(zhì)量控制方面的不足，如人工檢測難以全面覆蓋且準確性差、經(jīng)驗調(diào)整缺乏科學性、缺乏對不均勻性的多尺度分析及無法預測偏心度趨勢進行自動調(diào)整等問題。2、該電纜用絕緣層偏心度校對方法，該電纜用絕緣層偏心度校對方法，通過多組光學傳感器以一定角度間隔均勻布置，結(jié)合三角測量法和三維重建算法，能夠更準確地構(gòu)建電纜絕緣層的三維形狀模型，相比現(xiàn)有技術(shù)可以更精確地測量和計算偏心度。3、該電纜用絕緣層偏心度校對方法，利用機器學習算法訓練偏心度預測模型，能夠根據(jù)實時設備參數(shù)預測偏心度趨勢，并自動調(diào)整生產(chǎn)設備參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：在步驟s1中，所述光學傳感器為激光位移傳感器或結(jié)構(gòu)光傳感器，并且布置方式為環(huán)形陣列或螺旋形排列。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：在步驟s2中，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接嬎銠C進行處理之前，對光學傳感器數(shù)據(jù)進行實時預處理，以去除異常值、濾波、校準。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：在步驟s3中，三角測量法構(gòu)建電纜絕緣層的三維形狀模型的具體步驟如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：在步驟s4中，邊緣檢測算法為sobel算子，并且通過sobel算子提取絕緣層與導體之間的邊界的具體步驟為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：當絕緣層近似幾何形狀為球體時，具體擬合步驟如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：當絕緣層近似幾何形狀為圓柱體時，具體擬合方式如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：在步驟s7中，采用的機器學習算法為支持向量機或深度學習神經(jīng)網(wǎng)絡。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：在步驟s3中，對于構(gòu)建的電纜絕緣層的三維形狀模型，需對三維模型進行表面處理和濾波，去除噪聲和異常點。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，其特征在于：在步驟s8中，自動調(diào)整生產(chǎn)設備參數(shù)包括但不限于調(diào)整擠包機的溫度、壓力以及速度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電纜生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種電纜用絕緣層偏心度校對方法，包括以下步驟：S1：在電纜生產(chǎn)線上，圍繞電纜以一定角度間隔均勻布置多組光學傳感器，光學傳感器用于測量電纜表面不同位置的距離信息；S2：使用高速數(shù)據(jù)采集卡實時采集傳感器的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)接嬎銠C進行處理；S3：利用采集到的距離數(shù)據(jù)，通過三角測量法構(gòu)建電纜絕緣層的三維形狀模型。該電纜用絕緣層偏心度校對方法，考慮不同尺度下的偏心度計算，包括局部和整體偏心度，能夠更好地反映絕緣層的不均勻性，為質(zhì)量控制提供更全面的信息，相比現(xiàn)有技術(shù)，它可精準定位局部問題區(qū)域以便針對性調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)、作為早期預警系統(tǒng)及時發(fā)現(xiàn)潛在問題。

技術(shù)研發(fā)人員：閆繼鵬,王中宇,李衛(wèi)濤,王偉,徐禮強,丁娜
受保護的技術(shù)使用者：東北塑力電纜有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2