一、案例背景

浙江潤陽生產的 IXPE 材料主要是用于建筑隔音、汽車內飾的發泡卷材，產品寬度范圍為 600-2000mm，厚度 0.5-15mm。在傳統生產中，人工抽檢存在效率低、精度差（誤差 ±2.5mm）的問題，且無法實時響應寬度波動。為提升質量穩定性和生產效率，企業引入基于激光傳感器的實時測寬系統，實現全流程自動化檢測與閉環控制。

二、技術方案架構

1. 硬件層：高精度非接觸式測量

傳感器選型：采用定制測寬傳感器，通過差分法測量 IXPE 卷材寬度。兩個傳感器相對安裝于產線兩側，間距固定為 2000mm。

環境防護：在傳感器周圍加裝遮光板裝置，防止發泡過程中產生的水汽和粉塵干擾光路，同時采用 IP65 防護等級外殼抵御惡劣環境。

邊緣計算節點：部署點邁數據采集模塊，集成信號調理與模數轉換功能，支持 10Hz 采樣率，可同時處理 64 通道模擬信號。

2. 網絡層：實時數據傳輸

工業協議：通過 RS485 接口將傳感器數據傳輸至邊緣控制器（國產定制化工控機），采用實時數據采集協議實現設備互聯，確保數據傳輸延遲低于 10ms。

邊緣計算：在邊緣控制器上運行高可靠的操作系統，對原始數據進行算術平均濾波（連續 5 次采樣取均值）和異常值剔除，有效數據壓縮比提升至 90%。

數據中繼：通過工業以太網將處理后的數據上傳至中央服務器，時鐘同步精度達微秒級，確保多傳感器數據的時序一致性。

3. 軟件層：智能分析與閉環控制

上位機系統：基于 Ubuntu 開發實時監控軟件，實現以下功能：

實時顯示：動態繪制寬度變化曲線，設置上下限報警（如 ±2.5mm），異常時觸發聲光報警。

歷史追溯：將數據存儲于數據庫，支持按訂單號、批次、時間查詢，生成質量分析報表。

閉環控制：與產線 PLC 系統聯動，當寬度異常時自動調整擠出機模頭開度或牽引速度，響應時間 < 500ms。

三、實施效果

1. 質量提升

測量精度：從人工抽檢的 ±10mm 提升至 ±2.5mm，廢品率下降 35%。

過程穩定性：通過實時閉環控制，在線生產寬度波動范圍從 ±10mm 壓縮至 ±2.5mm。

2. 效率優化

人力節省：減少 4 名質檢員 / 班，年節約人力成本約 40 萬元。

生產效率：停機調整次數從每天 6 次降至 4 次，產能提升 18%。

3. 數據價值

工藝優化：通過分析歷史數據，發現發泡溫度與寬度波動的相關性（R²=0.87），將溫度控制精度從 ±5℃提升至 ±2℃。

預測性維護：基于振動頻譜數據，提前 3 天預警傳感器支架松動，避免非計劃停機。

四、技術亮點與創新

1. 多模態數據融合

結合溫度、寬度、厚度、張力等多源數據，構建多維質量模型，實現工藝參數的協同優化。

2. 抗干擾設計

采用三重冗余架構（主備傳感器 + 雙鏈路傳輸），關鍵參數采集可用性達 99.99%。

引入自適應濾波算法，在強電磁干擾環境下仍能保持測量穩定性。

五、行業參考價值

本項目為 IXPE 材料生產提供了可復制的智能化改造路徑，其核心經驗包括：

非接觸式測量：傳感器適用于柔軟、易變形材料，避免接觸式測量的物理損傷。

邊緣計算下沉：將數據處理前置，減少網絡負載，提升響應速度。

工業協議標準化：采用通用協議，便于系統集成與擴展。

數據驅動決策：通過歷史數據分析，實現從被動檢測到主動優化的轉型。

該方案已在 58 條 IXPE 生產線中落地應用，平均提升綜合產值 100 萬元 / 月，為發泡材料行業的智能化升級提供了標桿范式。