在线直线度测量仪：

1、仪器测量原理及技术指标

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。

被测棒材通过测量仪时，每组测头采集图1所示截面的X轴和Y轴方向的位置数据。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。

2、设计中的几个关键问题

测量精确度是直线度测量仪基本的技术指标，为了达到高精度，必须从各方面给予保证。

2.1、光学系统设计

由于钢管在高速前进的同时，伴随着上下及左右二维空间的剧烈振动，会给物镜象带来放大误差。若对被测钢材施以远心照明，投影物镜采用专门设计的远心光学系统，此时，即使钢材跳动位置处于物镜景深的极限位置，使钢材像稍为模糊，但模糊象的中心位置在CCD上的投影是和正确调焦时的投影象处在同一位置上。

2.2、CCD的选择

考虑到实际检测的尺寸及精度要求，必须选择多位数、高质量的CCD作为摄象传感器。选取的CCD应具有高分率、高的转换效率，并能承受较高的工作温度。CCD驱动频率的选 择，原则上只要满足取样要求就可以了。

从理论上讲，波形的边缘部分仍是—根直线，若用峰值50%作为阈值，将不会因钢材振动引起测量误差。但是，实际上在线被测物的振动是不规则的，边缘波形不成直线，因而会产生测量误差。如果CCD有更高的驱动频率，在一次扫描中钢材边缘的位移量就会减小，边缘波形将会改善。如选取驱动频率为10MHz的CCD，则一次扫描的振动误差将减少至0.4mm。如果仪器仍要求每秒取600个数据，则每一数据已经是8次测量的平均值，其误差可减小至0.05mm。如果每隔2~3秒读一次数，则读出的数又是1千到2千个数据的平均值，因而可以达到足够高的精度。当然，随着驱动频率的增高，CCD转移效率将明显下降，高频CCD的价格也大为增高，高频驱动器的制作技术也更加困难。而我们为了满足高精度测量，且尽可能的减少误差，直线度测量仪的CCD芯片选用新型的15MHz频率的线阵CCD芯片。

2.3、测量数据和图像显示

直线度测量仪通过计算机显示与外接显示屏进行数据显示，可测量显示12 组测头测得的实时直径测量值，实时直线度误差、垂直在线度误差、水平在线度误差等，以及设定的直径标准值、上下公差、直线度公差等，还可显示趋势图、波动图、缺陷图等图像信息。

在线钢管上使用的直线度测量仪要能够对运动的轧材进行测量，也要详细显示测量所得数据。