XSShow3D 软件功能说明

XSShow3D 主界面分为 9 个功能区，支持 5 种采集类型与完整的参数设置。本节先解释常用术语，再给出快速入门、典型应用场景与逐项参数说明。

术语与数据格式

软件快速入门

前提条件：已完成 3D 传感器的安装与数据线连接（参见 UC3D 传感器 / UC3D 智能网络控制器用户手册），且 XSShow3D 运行环境满足要求。

操作流程：

1. 双击图标启动 XSShow3D，在传感器列表中选择所需设备；
2. 单击「连续采集」按钮，默认以原图模式预览；
3. 在预览窗口用鼠标滚轮放大原图，调节「图像参数 → 曝光 / 增益」，使激光光条轮廓线清晰、无过曝或过暗；
4. 通过「图像参数 → ROI」设置获得需要的采集范围（如光条在图像上部，可将下部不测量区域裁剪掉）；
5. 通过「图像参数 → 灰度阈值 / 宽度阈值 / 灰度低阈值」优化轮廓点提取位置；
6. 通过「触发控制」设置采集轮廓数、起始停止触发、轮廓触发等参数；
7. 选择采集类型，点击「单次采集」或「连续采集」，预览窗口显示结果；
8. 数据保存：对应采集类型的数据默认保存在软件根目录 SaveData 文件夹中。

典型应用场景

1. 静态物体的轮廓采集

被测物体不移动，只采集某一处轮廓：

• 「采集类型」设为 3D 点云模式，并勾选「显示轮廓」；
• 「触发控制 → 起始停止触发 → 触发条件」设为 Disable；
• 「轮廓触发 → 触发模式」设为 Free Run；
• 点击「单次采集」或「连续采集」。

2. 连续匀速运动物体的 3D 点云采集

无需外接编码器，一般外接光电传感器作为「起始停止触发」输入，「轮廓触发」用 Internal 内触发，通过「内触发频率」固定频率采集。分两种：

Y 方向尺寸相同的物体

确认信息：物体 Y 向尺寸 y(mm)、运动速度 ν(mm/s)、轮廓间隔距离 Δy(mm)、传感器最大轮廓帧率 fmax(Hz)。
约束：最小间隔 Δymin = ν / fmax，须保证 Δy > Δymin。
计算：内触发频率 f = ν / Δy(Hz)，采集轮廓数 N = y / Δy(个)。须保证 f < fmax，否则丢帧。

软件设置：

1. 起始停止触发「触发条件」按外部信号设为 Rising Edge 或 Falling Edge；
2. 轮廓触发「触发模式」设为 Internal；
3. 轮廓触发「内触发频率」设为 f；
4. 轮廓触发「运动方向精度」设为 Δy；
5. 「采集轮廓数」设为 N。

Y 方向尺寸不同的物体（最大尺寸记为 y）

计算与上面相同（f = ν/Δy，N = y/Δy），区别在起始停止触发：

1. 起始停止触发「触发条件」设为 High Level 或 Low Level；
2. 其余同「尺寸相同」的 2–5 步。

3. 连续非匀速运动物体的 3D 点云采集

一般需要外接光电传感器作「起始停止触发」、外接编码器作「轮廓触发」输入，「轮廓触发 → 触发模式」设为 Rising / Falling 或 Encoder。分两种：

Y 方向尺寸相同的物体

确认信息：y(mm)、最快速度 ν(mm/s)、编码器精度 n(ppr)、编码器转一圈物体移动距离 d(mm)、fmax(Hz)。
计算：运动方向精度 Δd = d/n(mm)；编码器输出脉冲频率 F = n·ν/d(Hz)；分频 div：当 F < fmax 时 div=1，否则 div = ceil(F/fmax)（向上取整）；轮廓间隔 Δy = div·d/n(mm)；N = y/Δy(个)。

软件设置：

1. 起始停止触发「触发条件」设为 Rising Edge / Falling Edge；
2. 轮廓触发「触发条件」设为 Rising Edge / Falling Edge；
3. 轮廓触发「分频」设为 div；
4. 轮廓触发「运动方向精度」设为 Δd；
5. 「采集轮廓数」设为 N。

Y 方向尺寸不同的物体（最大尺寸记为 y）

计算同上；软件设置区别在起始停止触发：

1. 起始停止触发「触发条件」设为 High Level 或 Low Level；
2. 其余同「尺寸相同」的 2–5 步。

主界面功能分区

传感器连接列表说明

• 型号以 UC3D 开头：通过 USB3.0 端口直连检测到的传感器；
• 型号以 INC 开头：通过网口检测到的 INC 控制器所连接的传感器；
• 若列表无设备，点击「刷新」重新连接。

采集类型（5 种模式）

保存文件命名规则：

设为「原图模式」时，软件会自动把「起始停止触发 → 触发条件」设为 Disable、「轮廓触发 → 触发模式」设为 Free Run，并实时显示原始图像；停止采集后恢复原设置。

预览窗口与视角操作

• 轮廓 / 深度图 ZMap / 亮度图预览窗口：滚轮缩放、按住左键移动、右键恢复充满显示；
• 3D 点云 / 亮度 3D 点云窗口：左键旋转视角、中键整体平移、右键缩放显示比例；
• 重置 3D 点云视角按钮：将旋转后的视图恢复为俯视视角（仅 3D 点云与亮度图 3D 点云模式可用）。

参数设置

图像参数

• ROI 设置
  • 行起始：ROI 垂直方向行起始位置（以原始图像左上角为原点），主要决定 Z 方向测量量程最大值；
  • 行高：ROI 垂直方向像素数，主要决定 Z 方向测量量程；
  • 列起始：ROI 水平方向像素起始位置，主要决定 X 方向测量起始位置；
  • 列宽：ROI 水平方向像素数，主要决定 X 方向测量量程；
  • 最大量程：一键将 ROI 设为该传感器默认最大 ROI（对应默认最大量程）；
  • 设置：按输入值下发 ROI。
  • 说明：改小行高可缩小 Z 量程并明显提升采集帧率；改小列宽对帧率无明显提升；ROI 超出默认最大范围时软件会自动调整；设置后需在预览窗口确认光条完整。
• 曝光：电子快门打开到关闭的时间。越大图像越亮、光条越粗、采集越慢、帧率越低。
• 增益：对感光信号放大。越大图像越亮但噪声越大，不宜过高；优先用曝光提亮，曝光导致帧率下降时再考虑增益。
• 灰度阈值（0–255）：原始图像上灰度大于该值的点参与轮廓提取。越大有效点越少，可适当减少暗噪声干扰；过大则部分位置提取不到轮廓。
• 宽度阈值（0–255）：每列只提取一个轮廓点，激光宽度 = 该列连续大于灰度阈值的像素个数。宽度小于阈值的列认为有效；大于阈值的列（可能为背景多光条）不提取。较低阈值降低误检但限制强反光点检测能力。
• 灰度低阈值（0–255）：材质/颜色不同导致反射亮度不同。低阈值小于正常阈值时生效——先用灰度阈值提取，若未提取到轮廓点，再用低阈值重试，使亮/暗区域都能提取。
• 亮度图宽度阈值：默认 4，数值越大生成的亮度图越暗。
• 多峰模式（v1.03 新增）：一列出现多条光条时的选择策略——Best 选最亮光条（默认）、First 选最下方光条、Last 选最上方光条。适用于透明玻璃、反光材料等。

触发控制

起始停止触发（触发条件）

• Disable：不需要该条件，仅按轮廓触发采集，达到「采集轮廓数」即完成；
• Rising Edge：收到外部上升沿后开始采集；
• Falling Edge：收到外部下降沿后开始采集；
• High Level：高电平期间采集，翻转到低电平或达采集轮廓数即完成；
• Low Level：低电平期间采集，翻转到高电平或达采集轮廓数即完成；
• Software：点击软触发按钮才开始采集；
• 延迟脉冲：起始停止触发有效后，延迟若干个轮廓触发脉冲再开始采集（High/Low 电平时对结束信号同样延迟）；
• 滤波（μs）：滤除外触发信号的高频干扰，高低电平持续时间在滤波时间内视为无效。

若起始停止触发条件不满足，「单次 / 连续采集」会一直等待，直到条件满足才按轮廓触发设置采集。

轮廓触发（触发模式）

• Free Run：自由触发，传感器以最大速度触发，一般用于预览调试；
• Internal：内触发，按「内触发频率」触发。匀速运动场景用此模式 + 起始停止触发 Rising/Falling，无需编码器；
• Rising / Falling：按外部编码器 A 相（或 B 相）信号触发，配合「分频」「滤波」；
• Encoder：按外部差分编码器 AB 两相信号触发（仅型号带 ED 标识支持），进行 4 倍频；可设触发方向与防抖。

相关参数：

• 内触发频率（仅 Internal 有效）：f = ν/Δy。须小于 fmax，否则丢帧；
• 分频（仅 Rising/Falling/Encoder 有效）：每接收 N 个轮廓触发信号才触发一次采集；分频后频率须小于 fmax；
• 滤波（仅 Rising/Falling/Encoder 有效）：单位 μs，防边沿抖动误触发；
• 运动方向精度（Internal/Rising/Falling/Encoder 有效）：Internal 时 = ν/f；Rising/Falling/Encoder 时 = d/n（Encoder 模式 n 为 4 倍频后脉冲数）；
• 激光模式：Open 常亮 / Close 关闭 / Flash 频闪（同步曝光与帧率）；
• 激光功率：带功率控制的相机可 0–100 调节（百分比）；
• 编码器方向（仅 Encoder 有效）：正向 / 反向 / 双向；
• 反向防抖脉冲（仅 Encoder 有效）：转向时反转脉冲数小于该值不触发采集，应设为可能抖动脉冲数（4 倍频后正交频率）的最大值；设为 0 则无防抖功能。

数据保存

• 配置文件：可将当前设置存为 .xml 配置文件，并加载已保存的配置；
• 连续保存：勾选后，单次 / 连续采集结束自动保存到指定路径（依电脑性能可能影响连续采集速度，每次保存完才进行下一次采集）；
• 保存路径：默认程序 SaveData 目录，可自定义；
• 单次保存：将图像窗口显示的数据保存到指定路径，成功后弹窗提示；
• 打开保存文件夹：直接打开数据保存目录。

设备信息

• 传感器为 UC3D 传感器时：可设置 0–255 内部索引，并查看出厂 SN 序列号；
• 传感器为 UC3D-INC 传感器时：可查看 SN 序列号、IP 地址等。

ZMap 渲染（仅 ZMap / 亮度图 ZMap 模式生效）

• Uniform（数据重排）
  • 无：X 精度取量程中间处 X 精度，Y 精度为运动方向精度（外触发还会乘分频）；图像可能变形，但这是开发包回调给出的原始 ZMap 数据；
  • X：X/Y 精度统一按 X 方向精度插值，图像与实际比例一致；
  • Y：X/Y 精度统一按 Y 方向精度插值，图像与实际比例一致。
  • 若选 X/Y 时图像仍变形，多为丢帧或运动方向精度填写错误所致。
• ZMapLow（mm）：z 值 ≤ 此高度时，ZMap 灰度值为 0；
• ZMapHigh（mm）：z 值 ≥ 此高度时，ZMap 灰度值为 255。

点云转换（仅 3D 点云 / 亮度图 3D 点云模式生效）

坐标系原点在传感器量程左下方向；距传感器越近 z 越大，单个轮廓采集 Y 值默认 0。

• 无：坐标转换不生效；
• 坐标转换：生效，编辑框输入 16 个数值（4×4 矩阵，每行空格隔开），点「设置转换矩阵」生效；
• X 轴旋转：先设坐标转换，再设轮廓旋转角度（每个轮廓绕 X 轴旋转拼接），适用于圆柱体或 360° 环视扫描拼接。

3D 变换矩阵详解（点 P=[x,y,z,1] 应用矩阵 M 后 P' = P × M）：

• 绕 X 轴：[1,0,0,0; 0,cosθ,-sinθ,0; 0,sinθ,cosθ,0; 0,0,0,1]
• 绕 Y 轴：[cosθ,0,sinθ,0; 0,1,0,0; -sinθ,0,cosθ,0; 0,0,0,1]
• 绕 Z 轴：[cosθ,-sinθ,0,0; sinθ,cosθ,0,0; 0,0,1,0; 0,0,0,1]
• 平移：[1,0,0,Tx; 0,1,0,Ty; 0,0,1,Tz; 0,0,0,1]，Tx/Ty/Tz 为各轴平移分量。

采集状态信息栏

图像预览窗口

• 原图模式：显示激光光条实时原图，光条上的红点为提取的轮廓点；
• 3D 点云模式：上下两窗口——上为单轮廓 Profile 实时数据，下为合并 3D 点云，不同高度不同颜色；
• ZMap 模式：上下两窗口——上为 Profile，下为合并深度图 ZMap；
• 亮度图 3D 点云模式：上下两窗口——上为 Profile，下为合并亮度图 3D 点云（每点灰度代表光条纵向平均亮度）；
• 亮度图 ZMap 模式：上窗口 Profile，下左侧深度图 ZMap、右侧亮度图。

测量信息栏

• Z 量程（总量程）：当前 ROI 下 Z 方向可测高度范围（mm）；
• 原始图像信息（仅原图模式）：鼠标移动时显示所在坐标与灰度（0–255）；
• 轮廓点坐标（显示轮廓时）：鼠标移动时显示 X、Z（mm），轮廓图上红点变绿；
• ZMap 点坐标（仅 ZMap 模式）：显示鼠标所在 X/Y/Z（mm）；
• ZMap 参数（仅 ZMap 模式）：显示当前 ZMap 图的宽高与 X/Y 方向精度。

数据来源：《XSShow3D 软件用户手册》v1.03「六、软件使用说明」「四、术语解释」。