直径及直线度复合测量仪的研发

直径及直线度复合测量仪是利用间距可调双镜筒测头的原理为基础，通过采用3台这样的测径仪来实现直线度及直径的在线检测的。

测径仪所测轧材直径较大，如果用大直径的单镜筒测头测量造价非常高昂，而且也会降低测径仪的测量精度，因此本方案测径仪采用的是双镜筒测头测量。

当2束平行光内放入被测物时，在光电转换元件的像上就会出现阴影，设其宽度分别为L1、L2。经过对光电转换元件发出的电信号的处理和计算可以得出L1、L2所对应的尺寸A1、A2，A1加A2再加上两个镜头之间的净间距B即可得出被测物的尺寸D。

在本型号测径仪中，每组单测头的发射镜头和接收镜头均安装在可沿径向同步移动的镜头支架上，镜头支架由伺服电机带动精密滚珠丝杠驱动。通过两组单测头的径向移动可以实现测头间距B的精确调整。例如当两组单测头背向移动时，测头间距B增大，该测头即可测量较大规格的产品；当两组单测头对向移动时，测头间距B减小，该测头即可测量较小规格的产品。测头间距的调整靠测量软件驱动。

根据管材的规格及直线度测量要求，本方案拟采用我公司的光电测头对管材直线度进行测量。测量时在水平（X轴）和竖直（Y轴）方向上各设置3组测头测量管材X轴和Y轴方向的边缘位置，相邻两组测头的距离为500mm。

数据采集：被测棒材通过测量仪时，每组测头采集截面的X轴和Y轴方向的位置数据。3组测头共采集同时刻的3组位置数据。

数据计算：系统根据测头1和测头3采集的X轴方向位置值拟合一条直线，位置2的测量值与该直线的偏差即为位置2在X轴方向的直线度误差。同理可得到位置2在Y轴方向的直线度误差。设X轴的直线度误差为δ1、Y轴的直线度误差为δ2，利用三角函数即可计算出棒材直线度的实际误差δ。

在实际应用中，测头的光学系统需要经过严格的计算和设计，以达到最佳的物像比例使成像边界清晰并最大限度的消除成像误差。在此基础上每组测头安装到位后再用专用的"测头尺度标定仪"进行尺度标定和非线性度误差修正即可达到高精度测量。

直径及直线度复合测量仪可以得到并显示12组测头测得的实时直径测量值，实时直线度误差、最大直线度误差，以及设定的直径标准值、上下公差、直线度公差等。

总之直径及直线度复合测量仪是一款实用性非常强且性价比非常高的在线检测设备，适合应用于各种管材、圆棒等的在线直线度及直径的在线检测与监测。

本文由保定市蓝鹏测控科技有限公司编写

审核编辑 黄昊宇