三点测厚仪的测量原理并不复杂，核心是“对射测距减差”。
设备整体采用C型架结构，上横梁和下横梁分别安装3只激光位移传感器，上下传感器一一对射。测量时，上方传感器向下发射激光，测出到板材上表面的距离；下方传感器向上发射激光，测出到板材下表面的距离。上下两对传感器的安装间距是固定的，用这个固定间距减去上下两个距离值，就得到被测板材这一点的厚度。
激光采用红色半导体激光，波长655nm，可见光，便于现场观察和调试。相比超声波测厚依赖声速、受材质和温度影响，激光对射式测量与材料特性无关，测钢板、铝板、橡胶、木板用同一套算法，换料无需重新校准。
三点布置的意义在于覆盖宽度方向：板材轧制过程中中间与两侧厚度往往存在差异，单点测量只能盯住一个位置，三点测量一次得到三个位置的数据，中间、两侧哪个超差一目了然。配合底座滑台，测量点位置可以自定义，还能让测量部件往复运动，形成单点扫描式测量，把整幅板材的厚度轮廓都测出来。
C型架结构还带来一个好处：板材从C型架开口处穿过，设备不干扰产线物料流动，安装和维护都比较直接。
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