一种线缆发泡层充氮控制方法及系统与流程

1.本公开属于电线电缆、线缆工艺技术领域，具体涉及一种线缆发泡层充氮控制方法及系统。


背景技术：

2.在双绞线的芯线加工过程中，一般需要对芯线的包覆层进行充入惰性气体，例如充氮，进行发泡以形成发泡层，通过使用化学发泡聚烯烃材料在挤塑机螺膛内受热受压发泡挤出成型，实现发泡绝缘芯线的成型，但是其充氮速度不均匀、气压不够会导致发泡层的实际厚度不一样，导致电容值不稳定发生变化，从而致使最终生产的线缆传输带宽、传输速率、数据传输的稳定性等方面难以达到高速传输和信息交换的技术要求，从而无法保证生产的电缆具有均匀的传输阻抗；而导致电容值不稳定，线缆的发泡层的好坏与以下因素有关：发泡剂配比不充分或未拌匀、发泡不充分、氮气充气不够、氮气气压过低或过高、加热温度太低或过高，其中，氮气的充气速度和气压起着主要的决定性因素，因此，需要一种线缆发泡层充氮控制方法及系统。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提出一种线缆发泡层充氮控制方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
4.为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种线缆发泡层充氮控制方法，所述方法包括以下步骤：
5.s100，在线缆的芯线加工的充氮过程中，实时通过x射线探伤检测设备获取芯线充氮时的检测图像；
6.s200，识别出检测图像中线缆的发泡层图像；
7.s300，计算充氮时发泡层图像的均匀度，并根据均匀度调整充氮速度。
8.进一步地，在s100中，线缆的芯线加工包括以下过程：
9.s101，采用拉丝机拉制铜芯线；将铜芯线进行预热处理；
10.s102，将聚烯烃材料到氟塑料挤出机中进行塑化熔融，使聚烯烃塑料粒子在挤塑机中受热融化，对挤塑机的螺膛内进行充氮，在压力作用下，塑料熔融液与充入的氮气共同挤出包覆到铜芯线表面得到包覆好发泡层的绝缘芯线；
11.s103，将2根绝缘芯线平行并列，采用主动退扭放线机对绝缘芯线进行退扭放线，放线过程中，绕包设备用铝箔将绝缘芯线进行全包覆后构成缆芯；
12.s104，利用编织设备，在缆芯外交叉编织金属丝，形成网状的金属丝编织屏蔽层；
13.s105，通过挤塑机融化塑料得到塑料液，将塑料液挤出并包覆缆芯，冷却后线缆成型。
14.进一步地，在s100中，x射线探伤检测设备包括：x射线探伤机,工业射线探伤机、梅特勒
‑
托利多x射线检测仪、气泡检测x光机中任意一种设备。
15.进一步地，在s200中，识别出检测图像中线缆的发泡层图像的方法包括以下步骤：
16.对检测图像进行灰度化处理，然后通过边缘检测算子对灰度化的检测图像进行边缘检测，边缘检测得到的边缘曲线将检测图像分为多个分区图像；对检测图像进行二值化处理，并对得到的二值化图像霍夫直线检测获取二值化图像中的直线；以每两条直线之间的区域将检测图像划分为多个检测区间，识别得到各个检测区间中包含的分区图像的数量依次为{c1、c2…
c
n
}构成集合c1，n为检测区间的数量，c
n
为第n个检测区间中包含的分区图像的数量，从集合c1中选择数量值最大的元素所对应的检测区间作为上发泡层，将数量值最大的元素从集合c1中去除得到集合c2，从集合c2中选择数量值最大的元素所对应的检测区间作为下发泡层，上发泡层和下发泡层为线缆的检测图像中的发泡层区域两部分，发泡层区域为线缆的中心导体的实心铜线外层包覆的聚烯烃材料中的空心泡沫构成的区域。
17.进一步地，在s300中，计算充氮时发泡层图像的均匀度，并根据均匀度调整充氮速度的方法为以下步骤：
18.s301，发泡层区域包括上发泡层和下发泡层；以上发泡层和下发泡层中各个分区图像的中心点或者重心点为zx，以zx为基准点，选择分区图像的边缘线上与zx的曼哈顿距离值最大的点te1，计算各个分区图像的zx与te1的欧氏距离dis1，计算得到所有的dis1的平均值dave；
19.s302，设置宽为dave、高为上发泡层高度h1(构成上发泡层的两条直线之间的距离)和下发泡层高度h2(构成下发泡层的两条直线之间的距离)的平均值的上移动检测区和下移动检测区；设置初值为0的变量i和j；将上移动检测区的左上点设置于上发泡层的像素矩阵的(0,h1)坐标位置；将下移动检测区的左上点设置于下发泡层的像素矩阵的(0,h2)坐标位置；
20.s303，令上移动检测区中的各个分区图像的集合为f1，下移动检测区中的各个分区图像的集合为f2；将f1和f2中各个分区图像按照分区图像的中心点或者重心点zx距离横坐标轴的距离从小到大进行排序并更新排好序的f1和f2；令j1为f1中元素的数量，j2为f2中元素的数量；nmax＝min(j1,j2)，min函数为取其中元素的最小值，例如min(j1,j2)为取j1,j2中最小值；截取f1和f2的前nmax个元素分别得到新形成的有序的集合f3和集合f4；设置初值为1的变量p3和q3，p3的取值范围[1,j1]，q3的取值范围[1,j2]；
[0021]
s304，令集合f3中第p3个分区图像为f3
p3
，集合f4中第q3个分区图像为f4
q3
，以f3
p3
中心点或者重心点为zxp3，zxp3的坐标为(k1，k2)，以f4
q3
中心点或者重心点为zxq3，zxq3的坐标为(k3，k4)，令f3
p3
的边缘曲线上每个点的坐标为(x1,y1)，令f4
q3
的边缘曲线上每个点的坐标为(x2,y2)；
[0022]
s305，当k3≥k1时，将f3
p3
的边缘曲线上每个点(x1,y1)移动到(x1+k3
‑
k1,y1+k4
‑
k2)位置,从而使f3
p3
与f4
q3
叠加，此时将zxp3的坐标更新为(k1+k3
‑
k1，k2+k4
‑
k2)；
[0023]
当k3＜k1时，将f4
q3
的边缘曲线上每个点(x2,y2)移动到(x2+k1
‑
k3,y2+k2
‑
k4)位置，从而使f4
q3
与f3
p3
叠加，此时将zxq3的坐标更新为(k3+k1
‑
k3,k4+k2
‑
k4)；
[0024]
s306，将f3
p3
的边缘曲线上点以每个点到zxp3的距离从小到大排序得到有序集合f3p3＝{fp1,fp2,
…
fp
s1
…
,fp
n1
}；将f4
q3
的边缘曲线上点以每个点到zxq3的距离从小到大排序得到有序集合f4q3＝{fq1,fq2,
…
fq
s2
…
,fq
n2
}，n1为f3
p3
的边缘曲线上点的个数，n2为f4
q3
的边缘曲线上点的个数，s1为取值[1,n1]的变量，s2为取值[1,n2]的变量；
[0025]
将f3p3和f4q3中各点两两连接，即依次两两连接fp
s1
和fq
s2
，得到连接线的集合为l＝{(fp
s1
,fq
s2
)}，l中连接线的数量为m1；(fp
s1
,fq
s2
)表示fp
s1
和fq
s2
的连接线；
[0026]
s307，计算f3p3和f4q3之间的均匀度jy；
[0027]
其中，
[0028]
令变量
[0029]
其中，g(x)为趋势函数，
[0030]
|fp
s3
‑
fq
s3
|
x
为点fp
s3
到x轴的距离与fq
s3
到x轴的距离之差，即点fp
s3
与点fq
s3
横坐标之差的值；
[0031]
|fp
s3
‑
fq
s3
|
y
为点fp
s3
到x轴的距离和fq
s3
到y轴的距离之差，即点fp
s3
与点fq
s3
纵坐标之差的值；
[0032]
s308，当q3≤j2时，将q3的值增加1并转到步骤s304，从而循环执行步骤s304到s307计算得到集合f3中第p3个分区图像f3
p3
与集合f4中所有分区图像的均匀度；当q3＞j2时，将q3的值重新设置为1并转到步骤s309；
[0033]
s309，将集合f3中第p3个分域图像f3
p3
与集合f4中所有分域图像的均匀度的算术平均值设置为参比阈值k；
[0034]
s310，当p3≤j1并且p3＜3时，将p3的值增加1则转到步骤s304直接进行下一轮的检测；当p3≤j1并且p3≥3时，如果当前的分区图像f3
p3
与集合f4中所有分区图像的各个均匀度中不存在小于k
‑
0.8k的均匀度且存在大于k+0.8k的均匀度则转到步骤s311，
[0035]
如果当前的分区图像f3
p3
与集合f4中所有分区图像的各个均匀度中不存在大于k+0.8k的均匀度且存在小于k
‑
0.8k的均匀度则转到步骤s312，
[0036]
如果不存在大于k+0.8k或者小于k
‑
0.8k的均匀度则将p3的值增加1并转到步骤s304进行下一轮的检测(即全面检测f3
(p3+1)
与集合f4中所有分区图像的各个均匀度)；当p3＞j1时转到步骤s313；
[0037]
s311，降低当前的往挤塑机的螺膛内充氮速度0.03～0.08m3/h，使挤塑机的螺膛内氮气压力维持在高于大气压1～1.5kpa的压力范围内；(均匀度较大，降低充氮速度以节省氮气)；
[0038]
s312，提高当前的往挤塑机的螺膛内充氮速度0.03～0.08m3/h，使挤塑机的螺膛内氮气压力维持在高于大气压2.5～3kpa的压力范围内；(均匀度较小，提高充氮速度以提高发泡层的均匀度)；
[0039]
s313，以0.1～0.25m3/h的充氮速度向挤塑机的螺膛内充氮直至螺膛内的大气压1.5～2.5kpa的压力范围内(均匀度适中，保持充氮气压)。
[0040]
本发明还提供了一种线缆发泡层充氮控制系统，所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
[0041]
芯线充氮图像采集单元，用于在线缆的芯线加工的充氮过程中，实时通过x射线探
伤检测设备获取芯线充氮时的检测图像；
[0042]
发泡层图像识别单元，用于识别出检测图像中线缆的发泡层图像；
[0043]
充氮速度控制单元，用于计算充氮时发泡层图像的均匀度，并根据均匀度调整充氮速度。
[0044]
本公开的有益效果为：本发明提供一种线缆发泡层充氮控制方法及系统，能够通过智能的控制充氮速度、气压使发泡层厚度均匀度适中，从而导致线缆电容值稳定，保障了生产的线缆传输带宽、传输速率、数据传输的稳定性达到高速传输和信息交换的技术要求，使得生产出的电缆具有均匀的传输阻抗。
附图说明
[0045]
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
[0046]
图1所示为一种线缆发泡层充氮控制方法的流程图；
[0047]
图2所示为一种线缆发泡层充氮控制系统结构图。
具体实施方式
[0048]
以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0049]
如图1所示为一种线缆发泡层充氮控制方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种线缆发泡层充氮控制方法，所述方法包括以下步骤：
[0050]
s100，在线缆的芯线加工的充氮过程中，实时通过x射线探伤检测设备获取芯线充氮时的检测图像；
[0051]
s200，识别出检测图像中线缆的发泡层图像；
[0052]
s300，计算充氮时发泡层图像的均匀度，并根据均匀度调整充氮速度。
[0053]
进一步地，在s100中，线缆的芯线加工包括以下过程：
[0054]
s101，采用拉丝机拉制铜芯线；将铜芯线进行预热处理；
[0055]
s102，将聚烯烃材料到氟塑料挤出机中进行塑化熔融，使聚烯烃塑料粒子在挤塑机中受热融化，对挤塑机的螺膛内进行充氮，在压力作用下，塑料熔融液与充入的氮气共同挤出包覆到铜芯线表面得到包覆好发泡层的绝缘芯线；
[0056]
s103，将2根绝缘芯线平行并列，采用主动退扭放线机对绝缘芯线进行退扭放线，放线过程中，绕包设备用铝箔将绝缘芯线进行全包覆后构成缆芯；
[0057]
s104，利用编织设备，在缆芯外交叉编织金属丝，形成网状的金属丝编织屏蔽层；
[0058]
s105，通过挤塑机融化塑料得到塑料液，将塑料液挤出并包覆缆芯，冷却后线缆成型。
[0059]
进一步地，在s100中，x射线探伤检测设备包括：x射线探伤机,工业射线探伤机、梅特勒
‑
托利多x射线检测仪、气泡检测x光机中任意一种设备。
[0060]
进一步地，在s200中，识别出检测图像中线缆的发泡层图像的方法包括以下步骤：
[0061]
对检测图像进行灰度化处理，然后通过边缘检测算子对灰度化的检测图像进行边缘检测，边缘检测得到的边缘曲线将检测图像分为多个分区图像；对检测图像进行二值化处理，并对得到的二值化图像霍夫直线检测获取二值化图像中的直线；以每两条直线之间的区域将检测图像划分为多个检测区间，识别得到各个检测区间中包含的分区图像的数量依次为{c1、c2…
c
n
}构成集合c1，n为检测区间的数量，c
n
为第n个检测区间中包含的分区图像的数量，从集合c1中选择数量值最大的元素所对应的检测区间作为上发泡层，将数量值最大的元素从集合c1中去除得到集合c2，从集合c2中选择数量值最大的元素所对应的检测区间作为下发泡层，上发泡层和下发泡层为线缆的检测图像中的发泡层区域两部分，发泡层区域为线缆的中心导体的实心铜线外层包覆的聚烯烃材料中的空心泡沫构成的区域。
[0062]
进一步地，在s300中，计算充氮时发泡层图像的均匀度，并根据均匀度调整充氮速度的方法为以下步骤：
[0063]
s301，发泡层区域包括上发泡层和下发泡层；以上发泡层和下发泡层中各个分区图像的中心点或者重心点为zx，以zx为基准点，选择分区图像的边缘线上与zx的曼哈顿距离值最大的点te1，计算各个分区图像的zx与te1的欧氏距离dis1，计算得到所有的dis1的平均值dave；
[0064]
s302，设置宽为dave、高为上发泡层高度h1(构成上发泡层的两条直线之间的距离)和下发泡层高度h2(构成下发泡层的两条直线之间的距离)的平均值的上移动检测区和下移动检测区；设置初值为0的变量i和j；将上移动检测区的左上点设置于上发泡层的像素矩阵的(0,h1)坐标位置；将下移动检测区的左上点设置于下发泡层的像素矩阵的(0,h2)坐标位置；
[0065]
s303，令上移动检测区中的各个分区图像的集合为f1，下移动检测区中的各个分区图像的集合为f2；将f1和f2中各个分区图像按照分区图像的中心点或者重心点zx距离横坐标轴的距离从小到大进行排序并更新排好序的f1和f2；令j1为f1中元素的数量，j2为f2中元素的数量；nmax＝min(j1,j2)，min函数为取其中元素的最小值，例如min(j1,j2)为取j1,j2中最小值；截取f1和f2的前nmax个元素分别得到新形成的有序的集合f3和集合f4；设置初值为1的变量p3和q3，p3的取值范围[1,j1]，q3的取值范围[1,j2]；
[0066]
s304，令集合f3中第p3个分区图像为f3
p3
，集合f4中第q3个分区图像为f4
q3
，以f3
p3
中心点或者重心点为zxp3，zxp3的坐标为(k1，k2)，以f4
q3
中心点或者重心点为zxq3，zxq3的坐标为(k3，k4)，令f3
p3
的边缘曲线上每个点的坐标为(x1,y1)，令f4
q3
的边缘曲线上每个点的坐标为(x2,y2)；
[0067]
s305，当k3≥k1时，将f3
p3
的边缘曲线上每个点(x1,y1)移动到(x1+k3
‑
k1,y1+k4
‑
k2)位置,从而使f3
p3
与f4
q3
叠加，此时将zxp3的坐标更新为(k1+k3
‑
k1，k2+k4
‑
k2)；
[0068]
当k3＜k1时，将f4
q3
的边缘曲线上每个点(x2,y2)移动到(x2+k1
‑
k3,y2+k2
‑
k4)位置，从而使f4
q3
与f3
p3
叠加，此时将zxq3的坐标更新为(k3+k1
‑
k3,k4+k2
‑
k4)；
[0069]
s306，将f3
p3
的边缘曲线上点以每个点到zxp3的距离从小到大排序得到有序集合f3p3＝{fp1,fp2,
…
fp
s1
…
,fp
n1
}；将f4
q3
的边缘曲线上点以每个点到zxq3的距离从小到大排序得到有序集合f4q3＝{fq1,fq2,
…
fq
s2
…
,fq
n2
}，n1为f3
p3
的边缘曲线上点的个数，n2为f4
q3
的边缘曲线上点的个数，s1为取值[1,n1]的变量，s2为取值[1,n2]的变量；
[0070]
将f3p3和f4q3中各点两两连接，即依次两两连接fp
s1
和fq
s2
，得到连接线的集合为l＝{(fp
s1
,fq
s2
)}，l中连接线的数量为m1；(fp
s1
,fq
s2
)表示fp
s1
和fq
s2
的连接线；
[0071]
s307，计算f3p3和f4q3之间的均匀度jy；
[0072]
其中，
[0073]
令变量
[0074]
其中，g(x)为趋势函数，
[0075]
|fp
s3
‑
fq
s3
|
x
为点fp
s3
到x轴的距离与fq
s3
到x轴的距离之差，即点fp
s3
与点fq
s3
横坐标之差的值；
[0076]
|fp
s3
‑
fq
s3
|
y
为点fp
s3
到x轴的距离和fq
s3
到y轴的距离之差，即点fp
s3
与点fq
s3
纵坐标之差的值；
[0077]
s308，当q3≤j2时，将q3的值增加1并转到步骤s304，从而循环执行步骤s304到s307计算得到集合f3中第p3个分区图像f3
p3
与集合f4中所有分区图像的均匀度；当q3＞j2时，将q3的值重新设置为1并转到步骤s309；
[0078]
s309，将集合f3中第p3个分域图像f3
p3
与集合f4中所有分域图像的均匀度的算术平均值设置为参比阈值k；
[0079]
s310，当p3≤j1并且p3＜3时，将p3的值增加1则转到步骤s304直接进行下一轮的检测；当p3≤j1并且p3≥3时，如果当前的分区图像f3
p3
与集合f4中所有分区图像的各个均匀度中不存在小于k
‑
0.8k的均匀度且存在大于k+0.8k的均匀度则转到步骤s311，
[0080]
如果当前的分区图像f3
p3
与集合f4中所有分区图像的各个均匀度中不存在大于k+0.8k的均匀度且存在小于k
‑
0.8k的均匀度则转到步骤s312，
[0081]
如果不存在大于k+0.8k或者小于k
‑
0.8k的均匀度则将p3的值增加1并转到步骤s304进行下一轮的检测(即全面检测f3
(p3+1)
与集合f4中所有分区图像的各个均匀度)；当p3＞j1时转到步骤s313；
[0082]
s311，降低当前的充氮速度0.03～0.08m3/h，使挤塑机的螺膛内氮气压力维持在高于大气压1～1.5kpa的压力范围内；(均匀度较大，降低充氮速度以节省氮气)；
[0083]
s312，提高当前的充氮速度0.03～0.08m3/h，使挤塑机的螺膛内氮气压力维持在高于大气压2.5～3kpa的压力范围内；(均匀度较小，提高充氮速度以提高发泡层的均匀度)；
[0084]
s313，以0.1～0.25m3/h的充氮速度向挤塑机的螺膛内充氮直至螺膛内的大气压1.5～2.5kpa的压力范围内(均匀度适中，保持充氮气压)。
[0085]
本公开的实施例提供的一种线缆发泡层充氮控制系统，如图2所示为本公开的一种线缆发泡层充氮控制系统结构图，该实施例的一种线缆发泡层充氮控制系统包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种线缆发泡层充氮控制系统实施例中的步骤。
[0086]
所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
[0087]
芯线充氮图像采集单元，用于在线缆的芯线加工的充氮过程中，实时通过x射线探伤检测设备获取芯线充氮时的检测图像；
[0088]
发泡层图像识别单元，用于识别出检测图像中线缆的发泡层图像；
[0089]
充氮速度控制单元，用于计算充氮时发泡层图像的均匀度，并根据均匀度调整充氮速度。
[0090]
所述一种线缆发泡层充氮控制系统可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种线缆发泡层充氮控制系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种线缆发泡层充氮控制系统的示例，并不构成对一种线缆发泡层充氮控制系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种线缆发泡层充氮控制系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
[0091]
所称处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种线缆发泡层充氮控制系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种线缆发泡层充氮控制系统可运行系统的各个部分。
[0092]
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种线缆发泡层充氮控制系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
[0093]
尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。