UC3DStudio 圆度测量(转台回转体)
转台累积与 ISO 1101 圆度评定、UPR 频谱诊断、多截面锥度告警与丢帧自检(说明书 V1.38 §12.5,授权功能)。
数据来源:《UC3DStudio 用户说明书》V1.38 §12.5「圆度测量」。
⚠️ 授权功能:右侧「圆度测量」页签(视图菜单 圆度测量 Ctrl+8;未授权时页签不显示且转台帧累积自动停止)。
适用场景与物理布置
用于测量绕 X 轴旋转的回转体(圆柱 / 圆盘类工件)的直径与圆度,并给出 360° 半径轮廓图与 ISO 1101 圆度评定。
- 旋转中心:传感器 X 轴即回转中心轴;产品绕 X 轴旋转;线激光每帧扫到圆的一个方位角,累积一整圈(默认 720 帧)才形成一个完整的圆截面。
- 两处图形:面板内为小极坐标半径图 + 轴向剖面线(调参时即时可见);中央区新增「圆度」页签,自上而下叠放极坐标图 / 展开图 / UPR 频谱柱状图。
- 两种数据源:
- 转台累积(面板「开始累积」,自建物理帧通道,绕开显示节流);
- 当前主图轮廓(面板「从主图测量」,取主图当前显示的轮廓)。
参数区
| 分组 | 参数 | 说明 |
|---|---|---|
| 数据源(常显) | 数据来源 / 一圈轮廓数 N(默认 720 帧)/ 角度模式 / 半径取值 | 按 θ_k = k × 360 / N 推算每轮廓角度,N 越大角度分辨率越高;半径取值可选均值(默认)/ 中位数 / 两端截尾均值 |
| 评定参数(常显) | 圆度基准 / 取样点数(默认 360 点)/ 最小覆盖角(默认 300°)/ 最小区点数(默认 50 点)/ 稳健剔除 σ(默认 0 = 关闭) | 四种基准会同时算出并在「实测」栏并列显示;最小覆盖角低于此值判整次测量无效;等角度重采样使 RONq 与实测点数解耦 |
| UPR 频谱(折叠区) | 最高阶数(默认 15)/ 窗函数(默认 Hann)/ FFT 长度(默认 512)/ 频域滤波(默认关闭) | 见下节 |
| 多截面(折叠区) | 薄层宽度 Δ(0 = 自动 3×点距)/ 圆柱度口径 / 锥度告警比 | 见下节 |
| 高级(折叠区) | 时间戳均匀性丢帧自检(默认勾选)/ 相位纠错范围 / 切片轴范围 / 缓存帧上限 | 见下节 |
圆度与 RON 指标(ISO 1101)
在所选参考圆下,圆度 = 参考圆与轮廓的包容带宽度(Rmax − Rmin),单位 µm(按系统单位显示)。
| 指标 | 含义 |
|---|---|
| 圆度(RONt) | max(Δr) − min(Δr),即包容带宽度 —— ISO 1101 口径,可直接比对图纸公差带 |
| RONp / RONv | 正峰高 / 负谷深(绝对值) |
| RONq | 二乘均方根 |
| 直径 | 2 × 参考圆半径 |
⚠️ 口径注意:本模块的「圆度」是包容带宽度,与测量工具里「直径」输出项中的「拟合残差 RMS」不是同一个量。
UPR 频谱分解(诊断)
把半径偏差曲线做 FFT,分离出各阶谐波,帮助定位误差来源:
| 阶数 | 典型含义 |
|---|---|
| 1UPR | 工件相对旋转轴的偏心 —— 幅值 = 偏心量,相位 = 偏心方向角 |
| 2UPR | 水平度不足 / 椭圆 |
| 3–5 UPR | 夹持变形 / 应力松弛 |
| 5–15 UPR | 工艺不平衡 |
| >15 UPR | 刀具颤振 / 机器振动 / 冷却液 |
- ⚠️ 偏心方向警示:1UPR 的相位就是偏心方向角。面板与中央区图形统一采用「0° 在 12 点方向、顺时针为正」,注意与内部数据角度坐标的换算。
- ⚠️ 默认关闭稳健剔除(σ = 0):这是有意为之——实测真实转台样本上 3×MAD 迭代未剔除任何点,开启反而有误剔风险。
- ⚠️ 默认不做滤波:圆度 / RON 是形状量,滤波直接改变被评定的数值本身;UPR 是诊断量,滤波把要诊断的分量滤掉。确需滤波时使用频域零相位滤波。
多截面与锥度告警(防误诊)
- 轴向按等距分箱(薄层宽 Δ)切出多个截面,逐截面独立评定。
- 轴向剖面线(面板内):横轴 = 轴向位置,曲线 = 各截面圆度,散点 = 各截面直径。点击 / 拖动可选中截面,三张图同步切换。
- 圆柱度口径:默认取各截面圆度的最大值(ISO 1101 / GB-T 1184 的圆柱度 = 包容两平行平面 / 圆柱面的宽度取最大),作为验收判据。
- ★ 锥度告警(最大误诊风险):若「锥度(各截面直径的极差)」超过「圆度中位数 × 锥度告警比(默认 3.0)」,面板会给出「⚠ 此件非等径圆柱」告警。
原因:锥形件的直径沿轴向变化远大于圆度 —— 实测某转台样本直径 10.19→17.92mm(锥度 7.73mm)而圆度仅 2.0mm,若不单独看锥度,会把锥度误读成圆度。
丢帧自检与角度可信度
SDK 无编码器计数值读取接口,也无转台零位(Z 相)接口,因此丢帧只能事后自检:
- 时间戳均匀性自检(默认勾选):相邻帧时间戳间隔若接近整数倍中位间隔,即判为丢帧并在「实测」栏报出丢帧数。
- 相位纠错:在 ±S 帧范围内做整数帧偏移搜索,取曲线最平滑者。1UPR 占主导时必定收敛;若 1UPR 极小(工件近乎同轴)可能锁到噪声峰。
导出
| 功能 | 入口 | 说明 |
|---|---|---|
| 导出截面 CSV | 圆度测量 → 导出截面CSV | 每截面一行:序号、轴向位置、直径、圆度 RONt、RONp、RONv、RONq、覆盖角、点数 |
| 导出半径图 PNG | 圆度测量 → 导出半径图PNG | 合成单图:上 = 极坐标(参考圆 / 公差带 / 标注)、中 = 展开图、下 = UPR 频谱 |
导出操作同样需要圆度测量授权。
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