橢圓度測量系統(tǒng)工作原理

對于橢圓度的測量可以利用直接或間接方法來測量。傳統(tǒng)的測量方法如利用長度測量工具等，測量工具本身存在誤差，再加上讀取測量結(jié)果的人為誤差，所以在測量精度上存在著明顯不足。本研究中在橢圓度測量臂上安裝的對射傳感器檢測到鋼管管端后，測量臂開始360°旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)過程中，測量臂上的激光傳感器進(jìn)行相對位置數(shù)據(jù)的實(shí)時測量，每隔0.5°采集1次相對位置數(shù)據(jù)，將測量結(jié)果傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集單元中，由數(shù)據(jù)采集單元將結(jié)果傳輸至工控機(jī)中；兩管端測量硬件和原理相同，測量臂旋轉(zhuǎn)1圈，記錄相對位置數(shù)據(jù)720次，工控機(jī)內(nèi)測量軟件將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析編寫，得出橢圓度和周長數(shù)據(jù)值，并描繪出橢圓度測量圖形。圓心水平調(diào)整機(jī)構(gòu)采用絲杠調(diào)節(jié)，可使回轉(zhuǎn)測量圓心在水平方向進(jìn)行調(diào)整。

鋼管橢圓度測量儀功能如圖2所示。圖中工控機(jī)連接數(shù)據(jù)采集單元A和B，完成管徑數(shù)據(jù)測試和記錄；所述一伸縮桿和所述第二伸縮桿平行，且均可滑動地連接于所述支架上，所述一伸縮桿的一端設(shè)有一卡輪，所述第二伸縮桿的一端設(shè)有第二卡輪，所述一卡輪和所述第二卡輪分別位于所述支架的兩側(cè)，并貼緊鋼管端部的外側(cè)壁。連接MES服務(wù)器，將測量結(jié)果實(shí)時上傳至MES服務(wù)器中，并將測量結(jié)果由服務(wù)器回傳至稱重測長記錄輸入功能界面；連接采控板A和B，完成測量臂的旋轉(zhuǎn)和激光傳感器觸發(fā)數(shù)據(jù)采集等控制功能。

橢圓度相關(guān)性質(zhì)

由于平面截圓錐（或圓柱）得到的圖形有可能是橢圓，所以它屬于一種圓錐截線。

例如：有一個圓柱，被截得到一個截面，下面證明它是一個橢圓（用上面的定義）：

將兩個半徑與圓柱半徑相等的半球從圓柱兩端向中間擠壓，它們碰到截面的時候停止，那么會得到兩個公共點(diǎn)，顯然他們是截面與球的切點(diǎn)。

設(shè)兩點(diǎn)為F1、F2

對于截面上任意一點(diǎn)P，過P做圓柱的母線Q1、Q2，與球、圓柱相切的大圓分別交于Q1、Q2

則PF1=PQ1、PF2=PQ2，所以PF1 PF2=Q1Q2

由定義1知：截面是一個橢圓，且以F1、F2為焦點(diǎn)

用同樣的方法，也可以證明圓錐的斜截面（不通過底面）為一個橢圓

橢圓度歷史

關(guān)于圓錐截線的某些歷史：圓錐截線的發(fā)現(xiàn)和研究起始于古希臘。 Euclid, Archimedes, Apollonius, Pappus 等幾何學(xué)大師都熱衷于圓錐截線的研究，而且都有專著論述其幾何性質(zhì)，其中以 Apollonius 所著的八冊《圓錐截線論》集其大成，可以說是古希臘幾何學(xué)一個登峰造極的精擘之作。當(dāng)時對于這種既簡樸的曲線的研究，乃是純粹從幾何學(xué)的觀點(diǎn)，研討和圓密切相關(guān)的這種曲線；它們的幾何乃是圓的幾何的自然推廣，在當(dāng)年這是一種純理念的探索，并不寄望也無從預(yù)期它們會真的在大自然的基本結(jié)構(gòu)中扮演著重要的角色。此事一直到十六、十七世紀(jì)之交，Kepler 行星運(yùn)行三定律的發(fā)現(xiàn)才知道行星繞太陽運(yùn)行的軌道，乃是一種以太陽為其一焦點(diǎn)的橢圓。Kepler 三定律乃是近代科學(xué)開天劈地的重大突破，它不但開創(chuàng)了天文學(xué)的新紀(jì)元，而且也是牛頓萬有引力定律的根源所在。目前，設(shè)備共測鋼管26000根以上，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，測量精度、工作效率、運(yùn)行的穩(wěn)定性達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。由此可見，圓錐截線不單單是幾何學(xué)家所愛好的精簡事物，它們也是大自然的基本規(guī)律中所自然選用的精要之一。