關鍵字：雙軸測徑儀，CCD測徑儀，橢圓度檢測，智能測徑儀，

雙軸測徑儀的工作原理核心是 “光學投影 + 光電轉換 + 數據計算”，通過兩組垂直分布的測頭（通常為水平軸與垂直軸），同時捕捉材料兩個正交方向的外徑信息，最終計算出直徑與橢圓度。其整體工作流程可拆解為 “信號采集→信號處理→數據輸出” 三大環節，具體原理如下：

一、核心硬件基礎：兩組垂直分布的 “光學測頭”

雙軸測徑儀的核心部件是兩組結構相同、安裝方向垂直的測頭（一組沿水平方向，一組沿垂直方向），每組測頭均包含 “光源模塊”“光學成像模塊” 和 “光電接收模塊”，三者協同實現 “將材料的物理尺寸轉化為光學信號”。

常見的測頭技術方案有兩種，原理略有差異，但最終目標一致：

激光掃描式測頭：光源為高穩定性激光（如半導體激光），通過高速旋轉的棱鏡或振鏡將激光 “拉成” 一條平行的激光束；

CCD 攝像式測頭：光源為平行白光（如 LED 平行光源），搭配高分辨率 CCD 圖像傳感器，直接拍攝材料的投影圖像。

二、核心工作流程：從 “光信號” 到 “尺寸數據”

以應用更廣泛的激光掃描式雙軸測徑儀為例，完整工作流程如下：

1. 第一步：材料遮擋，形成 “光信號缺口”

當被測材料（如熱態圓鋼、鋼管）沿生產線勻速通過測徑儀中心時，會同時遮擋水平、垂直兩組測頭的激光束：

水平測頭：激光束沿水平方向照射，材料會擋住一部分激光，形成一個 “水平方向的遮光區域”（即光信號的缺口）；

垂直測頭：激光束沿垂直方向照射，同理形成 “垂直方向的遮光區域”。

關鍵邏輯：遮光區域的寬度，與材料在該方向的外徑尺寸直接對應（激光束平行度極高，可忽略誤差）。

2. 第二步：光電轉換，將 “光信號” 轉為 “電信號”

兩組測頭的 “光電接收模塊”（如光電二極管陣列、CCD 傳感器）會實時接收未被遮擋的激光：

未被遮擋的激光照射到接收模塊上，產生高電平電信號；

被材料遮擋的區域，接收模塊無激光照射，產生低電平電信號；

最終，兩組測頭分別輸出一個 “高低電平交替的電信號波形”—— 波形中 “低電平段的寬度”，即對應材料在水平 / 垂直方向的 “遮光寬度”。

3. 第三步：數據計算，得出 “直徑與橢圓度”

測徑儀內置的信號處理單元（如 FPGA、單片機）會對兩組電信號波形進行分析計算：

計算直徑：根據 “激光束的掃描速度”（已知固定值）和 “低電平段的持續時間”，通過公式「直徑 = 掃描速度 × 低電平持續時間」，分別算出材料的水平方向直徑（D1） 和垂直方向直徑（D2） ；

計算橢圓度：根據行業標準（如 GB/T 17395），橢圓度 =（最大直徑 - 最小直徑），雙軸測徑儀中即通過對比 D1 和 D2，直接得出橢圓度（若 D1>D2，則橢圓度 = D1-D2，反之同理）。

補充說明：若為 CCD 攝像式測徑儀，原理類似 —— 通過圖像算法（如邊緣檢測）識別材料投影的輪廓，直接測量輪廓在水平、垂直方向的最大距離，即為對應直徑，再計算橢圓度。

4. 第四步：數據輸出與反饋（工業應用關鍵）

計算完成后，尺寸數據會通過以下方式輸出，滿足生產線需求：

實時顯示：在測徑儀的顯示屏或車間監控系統上，同步顯示水平直徑、垂直直徑、橢圓度的實時數值；

超標報警：若尺寸超出預設公差范圍（如圓鋼直徑允許偏差 ±0.1mm），儀器會觸發聲光報警，提醒操作人員調整軋制參數；

數據存儲與追溯：通過工業總線（如 RS485、以太網）將數據上傳至工控機，存儲歷史檢測記錄，便于后續質量追溯。

三、雙軸設計的 “核心優勢”：解決 “單方向測量盲區”

傳統單軸測徑儀僅能檢測一個方向的直徑，若材料存在橢圓度（如軋制時軋輥壓力不均），單方向測量會導致 “尺寸誤判”（如只測水平方向，無法發現垂直方向的超差）。

而雙軸測徑儀通過水平 + 垂直兩組測頭同步檢測，可同時獲取兩個正交方向的尺寸，既避免了 “旋轉材料才能測橢圓度” 的麻煩，又能實時監控材料的圓周均勻性，尤其適合軋制、擠出等 “連續高速生產場景”。

總結

雙軸測徑儀的本質是 “利用平行光的直線傳播特性，將材料的外徑尺寸轉化為可測量的電信號，再通過計算得到精確尺寸”。其核心創新點在于 “兩組垂直測頭的協同”，實現了 “直徑 + 橢圓度” 的同步檢測，為工業生產中 “尺寸精度實時監控” 提供了高效解決方案，尤其適配熱態鋼、有色金屬棒 / 管、塑料管材等連續生產的長條狀材料。