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双轴测径仪的工作原理核心是 “光学投影 + 光电转换 + 数据计算”，通过两组垂直分布的测头（通常为水平轴与垂直轴），同时捕捉材料两个正交方向的外径信息，最终计算出直径与椭圆度。其整体工作流程可拆解为 “信号采集→信号处理→数据输出” 三大环节，具体原理如下：
一、核心硬件基础：两组垂直分布的 “光学测头”
双轴测径仪的核心部件是两组结构相同、安装方向垂直的测头（一组沿水平方向，一组沿垂直方向），每组测头均包含 “光源模块”“光学成像模块” 和 “光电接收模块”，三者协同实现 “将材料的物理尺寸转化为光学信号”。
常见的测头技术方案有两种，原理略有差异，但最终目标一致：
激光扫描式测头：光源为高稳定性激光（如半导体激光），通过高速旋转的棱镜或振镜将激光 “拉成” 一条平行的激光束；
CCD 摄像式测头：光源为平行白光（如 LED 平行光源），搭配高分辨率 CCD 图像传感器，直接拍摄材料的投影图像。
二、核心工作流程：从 “光信号” 到 “尺寸数据”
以应用更广泛的激光扫描式双轴测径仪为例，完整工作流程如下：
1. 第一步：材料遮挡，形成 “光信号缺口”
当被测材料（如热态圆钢、钢管）沿生产线匀速通过测径仪中心时，会同时遮挡水平、垂直两组测头的激光束：
水平测头：激光束沿水平方向照射，材料会挡住一部分激光，形成一个 “水平方向的遮光区域”（即光信号的缺口）；
垂直测头：激光束沿垂直方向照射，同理形成 “垂直方向的遮光区域”。
关键逻辑：遮光区域的宽度，与材料在该方向的外径尺寸直接对应（激光束平行度极高，可忽略误差）。
2. 第二步：光电转换，将 “光信号” 转为 “电信号”
两组测头的 “光电接收模块”（如光电二极管阵列、CCD 传感器）会实时接收未被遮挡的激光：
未被遮挡的激光照射到接收模块上，产生高电平电信号；
被材料遮挡的区域，接收模块无激光照射，产生低电平电信号；
最终，两组测头分别输出一个 “高低电平交替的电信号波形”—— 波形中 “低电平段的宽度”，即对应材料在水平 / 垂直方向的 “遮光宽度”。
3. 第三步：数据计算，得出 “直径与椭圆度”
测径仪内置的信号处理单元（如 FPGA、单片机）会对两组电信号波形进行分析计算：
计算直径：根据 “激光束的扫描速度”（已知固定值）和 “低电平段的持续时间”，通过公式「直径 = 扫描速度 × 低电平持续时间」，分别算出材料的水平方向直径（D1） 和垂直方向直径（D2） ；
计算椭圆度：根据行业标准（如 GB/T 17395），椭圆度 =（最大直径 - 最小直径），双轴测径仪中即通过对比 D1 和 D2，直接得出椭圆度（若 D1>D2，则椭圆度 = D1-D2，反之同理）。
补充说明：若为 CCD 摄像式测径仪，原理类似 —— 通过图像算法（如边缘检测）识别材料投影的轮廓，直接测量轮廓在水平、垂直方向的最大距离，即为对应直径，再计算椭圆度。
4. 第四步：数据输出与反馈（工业应用关键）
计算完成后，尺寸数据会通过以下方式输出，满足生产线需求：
实时显示：在测径仪的显示屏或车间监控系统上，同步显示水平直径、垂直直径、椭圆度的实时数值；
超标报警：若尺寸超出预设公差范围（如圆钢直径允许偏差 ±0.1mm），仪器会触发声光报警，提醒操作人员调整轧制参数；
数据存储与追溯：通过工业总线（如 RS485、以太网）将数据上传至工控机，存储历史检测记录，便于后续质量追溯。
三、双轴设计的 “核心优势”：解决 “单方向测量盲区”
传统单轴测径仪仅能检测一个方向的直径，若材料存在椭圆度（如轧制时轧辊压力不均），单方向测量会导致 “尺寸误判”（如只测水平方向，无法发现垂直方向的超差）。
而双轴测径仪通过水平 + 垂直两组测头同步检测，可同时获取两个正交方向的尺寸，既避免了 “旋转材料才能测椭圆度” 的麻烦，又能实时监控材料的圆周均匀性，尤其适合轧制、挤出等 “连续高速生产场景”。
总结
双轴测径仪的本质是 “利用平行光的直线传播特性，将材料的外径尺寸转化为可测量的电信号，再通过计算得到精确尺寸”。其核心创新点在于 “两组垂直测头的协同”，实现了 “直径 + 椭圆度” 的同步检测，为工业生产中 “尺寸精度实时监控” 提供了高效解决方案，尤其适配热态钢、有色金属棒 / 管、塑料管材等连续生产的长条状材料。
