圆度的测量方法

A. 圆度测量的定义

长度计量技术中对圆度误差的测量。圆度测量有回转轴法、三点法、两点法、投影法和坐标法等方法。

B. 圆度误差的实验测量步骤

以传感器为测头，用多次定位法或多测头法的误差分离技术解决了不适宜在圆度仪上进行测量的大型精密零件的圆度误差测量问题〔1〕。该方法利用计算机进行实时处理，实现临床测量；对采样数据（即输入信号）在时、频域内变换和处理，抑制干扰信号，提高信噪比，达到分离误差、提高测量精度和稳定性的目的。其中使用较为广泛的有三测头法，三个传感器布置在被测零件同一径向截面上，成某一角度相交于坐标系的中心。测量装置的系统结构框图如图6。
可见，误差分离是提高圆度误差测量精度的关键技术。而分离误差的方法已发展成传感技术、数字技术、控制技术、计算计技术、电子技术等的综合应用。
3 圆度误差的评定
3.1常见评定方法
常见圆度误差的评定方法有下表所列几种：
(见表2)
上述方法符合GB7235-87的规定。
3.2 计算机数据处理
3.2.1 基本思路
由上表可见：不管是何种评定方法，虽然评定时取的基准圆不同，但评定圆度误差的关键技术是确定基准圆的圆心，即确定评定基准中心的坐标位置，完成检测数据由测量中心至评定中心的基准转换。这样就得出了以评定基准圆圆心为坐标原点的实际被测轮廓上各点的向径，其最大值与最小值之差即为所求的圆度误差值。各种计算机解法基本上是依据这一思路来编制程序，进行数据处理的。这方面有不少研究实例〔2〕〔3〕〔4〕。
在这些解法中，有的是基于直角坐标的，有的是基于极坐标的；有直接应用数学公式
求解的，有在图解基础上结合计算的；有应用逐次逼近法的，有应用优化法的等等。
3.2.2 程序流程图
我们设计了采用各种评定方法的数据处理子程序，而且对上述程序进行了扩展，将各子程序汇入总的程序中；设计了较为友好的人机交互界面，对同一套测量数据可通过选择开关任意选取各种评定方法；结果可分别以数据和图形输出。
本文介绍、分析了圆度误差的各种测量方法和评定方法，指出了测量和评定圆度误差的关键技术；结合工作实践，探讨了在三坐标测量机上测量圆度误差的精度和适用性；给出了一种评定圆度误差的计算机处理方法。
用计算机辅助公差设计和几何量测量（CAT）是当前国际国内学术界研究的热门技术，是公差理论与实践的必然发展趋势，沿这个方向研究和探索圆度误差的测量和评定方法既有它的理论价值，也有实用价值。
参考文献：
[1]崔绍良，等. 圆度测量的误差分离及数据处理. 全国高校互换性与测量技术研究会94年论文集
[2]田社平，等. 再论圆度误差评价的“通用算法”.计量技术，2001
[3]杨雪等. 最小条件求圆度误差值的快速电算法. 计量技术，2001
[4]田社平. 一种用于圆度误差评价的简化算法. 计量技术，2001.4

C. 圆度的误差测量

圆度测量方法主要有回转轴法、三点法、两点法、投影法和坐标法、直接利用数据采集仪连接百分表法。
1、回转轴法
利用精密轴系中的轴回转一周所形成的圆轨迹（理想圆）与被测圆比较，两圆半径上的差值由电学式长度传感器转换为电信号，经电路处理和电子计算机计算后由显示仪表指示出圆度误差，或由记录器记录出被测圆轮廓图形。回转轴法有传感器回转和工作台回转两种形式。前者适用于高精度圆度测量，后者常用于测量小型工件。按回转轴法设计的圆度测量工具称为圆度仪。
2、三点法
常将被测工件置于V形块中进行测量。测量时,使被测工件在V形块中回转一周，从测微仪（见比较仪）读出最大示值和最小示值，两示值差之半即为被测工件外圆的圆度误差。此法适用于测量具有奇数棱边形状误差的外圆或内圆，常用2α 角为90°、120°或72°、108°的两块V形块分别测量。
3、两点法
常用千分尺、比较仪等测量，以被测圆某一截面上各直径间最大差值之半作为此截面的圆度误差。此法适于测量具有偶数棱边形状误差的外圆或内圆。
4、投影法
常在投影仪上测量，将被测圆的轮廓影像与绘制在投影屏上的两极限同心圆比较,从而得到被测件的圆度误差。此法适用于测量具有刃口形边缘的小型工件。
5、坐标法
一般在带有电子计算机的三坐标测量机上测量。按预先选择的直角坐标系统测量出被测圆上若干点的坐标值x、y，通过电子计算机按所选择的圆度误差评定方法计算出被测圆的圆度误差。
6、利用数据采集仪连接百分表法
测量仪器：偏摆仪、数据采集仪。
测量原理：数据采集仪会从百分表中自动读取测量数据的最大值跟最小值，然后由数据采集仪软件里的计算软件自动计算出所测产品的圆度误差。
优势：
1）以较低的成本提高测量效率：与类似产品比较，其成本非常低，测量效率有较大的提高；
2）提高测量的准确性：传统方式采用测量人员的目视观看的方法容易导致错误的测量结果；
3）数据可追溯：保存数据记录，并可进行追溯与分析，传统模式由于无实时的记录，可追溯性较差分析；
4）可装配多个指示表，同时进行检测，可更大程度上提高检测的效率
5）可根据规格指标，自动提示测量的结果（NG或PASS）

D. 气缸圆度与圆柱度的测量方法

1）在测量气缸圆度时，用一个与气缸直径合适的活塞，将活塞裙部确定一位置，在这位置的内裙部划一条直线；将活塞倒置于气缸中，活塞裙部的直线要与气缸的纵横方向相对应，并用塞尺在活塞裙部直线位置进行测试，量出气缸的纵横之差，便是此气缸的圆度误差。
2）测量气缸圆柱度时，可用一标准活塞环置于气缸上部（约活塞上至第2道气环处），用塞尺测量活塞环开口间隙；然后将环平推至气缸下部（活塞在下止点处），用塞尺测量其开口间隙，这个活塞环在上下气缸处的开口间隙之差，便是此气缸的圆柱度。

E. 圆度仪（圆柱度测量仪）的圆度测量的方法

圆度测量有回转轴法、三点法、两点法、投影法和坐标法等方法。 技术概述
RS290C圆柱度仪 RS295C圆柱度仪的简化型，与RS295C圆柱度仪比，R向导轨精度略低，R向无光栅计数，在功能上少了直径测量、大锥度测量、端面直线度测量；在操作方式上，Z轴数控，R向手动。价格接近日系低端圆度仪产品，而性能远远超越日系低端圆度仪产品，是日系低端圆度仪的理想代替产品。
二、RS290C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术特点:
●最先进的补偿算法，对Z轴精度进行补偿
●可评定锥形柱体的轮廓度（小锥体）
●气浮运动轴系,精度保持长久
●Z轴光栅计数
●关键件采用特殊去应力合金材料及特殊的去应力处理工艺，精度保持长久
●业内领先的高精度采集控制系统，控制系统所有电路按军品标准设计、生产及验收，能在-70。C ～+70。C的温度区间内稳定工作
●模块化设计使用户维护成本降至最低
三、RS290C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）测量能力：
1.评价项目：
与进口圆柱度仪（圆柱度测量仪）同样的多要素测量方式
各种环形零件的圆度、圆柱度、同轴度、同心度、平行度、垂直度、 跳动、圆柱体母线的直线度、 圆柱体端面的跳动、平整度
圆度评定方式(4种)：最小区域法、最小二乘法、最小外接圆法、最大内切圆
圆度滤波档位：2-500、2-250、2-150、2-50、2-15、3-16、3-17、15-500、15-250、15-250
可按要求定制最大1500rpa的滤波器
2.分析能力：
、缺口/毛刺自动剔除、波形分析、谐波分析
3.测量范围：
最大回转直径：Ф320mm （可扩展至更大，需定制周期)
有效测量高度：200mm (可扩展至更大，需定制周期）
承载：23Kg (可选配43Kg,68Kg，更大需定制周期）
四、RS290C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术指标 ：
主轴回转精度：(±0.025+5H/10000)μm
立柱精度（补偿后）：0.12μm/100mm，全长0.25μm
立柱对轴心回转中心线的平行度（补偿后）：0.2μm/200mm，全长0.5μm
有效测量高度：200mm
立柱光栅精度：0.5μm
R向传感器量程：600μm,有效精度0.03μm
R向传感器最高精度：0.005μm
转速：5转/分钟（1.5-8转可调）
圆周采样点：4096点/圈
五、RS290C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）驱动方式 ：
Z轴数控，R向手动
RS290H型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术描述-高精度型 一、RS295C圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术概述:
陕西威尔推出的RS295C圆柱度仪是代替进品圆柱度仪的理想产品，RS295C圆柱度仪在功能上及测量精度上均接近进口圆柱度仪，而价格仅有进品圆柱度仪的1/4。
在功能上，RS295C圆柱度仪采用的是多要素处理，测量结果准确。而且能进行锥形柱体的轮廓度评定。在操作方式上，RS295C圆柱度仪实现了全数控，大大减少人为操作的误差。
二、RS295C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术特点:
●最先进的补偿算法，对各轴精度均进行补偿
●可评定锥形柱体的轮廓度
●气浮运动轴系,精度保持长久
●国内独有的双直线光栅保证高精度圆柱度测量
●关键件采用特殊去应力合金材料及特殊的去应力处理工艺，精度保持长久
●业内领先的高精度采集控制系统，控制系统所有电路按军品标准设计、生产及验收，能在-70℃～+70℃的温度区间内稳定工作
●模块化设计使用户维护成本降至最低
●加装粗糙度模块可进行粗糙度测量
三、RS295C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）测量能力：
1.评价项目:
与进口圆柱度仪（圆柱度测量仪）同样的多要素测量方式
各种环形零件的圆度、圆柱度、锥度、直径、同轴度、同心度、平行度、垂直度、 跳动、圆柱体母线的直线度、 圆柱体端面的跳动、平整度、直线度
圆度评定方式(4种)：最小区域法、最小二乘法、最小外接圆法、最大内切圆
圆度滤波档位：2-500、2-250、2-150、2-50、2-15、3-16、3-17、15-500、15-250、15-250
滤波形式：高斯（ISO标准）、2RC
可按要求定制最大1500rpa的滤波器
2.分析能力：
波纹度分析、频谱分析、轮廓度分析、缺口/毛刺自动剔除、波形分析、谐波分析
3.测量范围：
最大回转直径：Ф280mm （可扩展至更大，需定制周期)
有效测量高度：200mm(可扩展至更大，需定制周期）
承载：23Kg(可选配43Kg,68Kg，更大需定制周期）
四、RS295C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术指标 ：
主轴回转精度：(±0.025+5H/10000)μm
立柱精度（补偿后）：0.12μm/100mm，全长0.25μm
立柱对轴心回转中心线的平行度（补偿后）：0.2μm/200mm，全长0.5μm
有效测量高度：200mm
立柱光栅精度：1μm
R向传感器量程：600μm,有效精度0.03μm
R向传感器最高精度：0.001μm
转速：5转/分钟（1.5-8转可调）
圆周采样点：4096点/圈
五、RS295C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）驱动方式 ：
Z轴数控
RS295H型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术描述-高精度型 RS360C系列圆柱度仪 （圆柱度测量仪）
RS360系列圆柱度仪（圆柱度测量仪）是RS360系列圆柱度仪（圆柱度测量仪）的简化型，与RS365系列圆柱度仪（圆柱度测量仪）比，R向导轨精度略低，R向无光栅计数，在功能上，与RS365系列圆柱度仪（圆柱度测量仪）比，少了直径测量、大锥度测量、端面直线度测量；在操作方式上，Z轴数控，R向手动。价格接近日系低端圆度仪产品，而性能远远超越日系低端圆度仪产品，是日系低端圆度仪的理想代替产品。
RS360C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术描述
一、RS360C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术特点
●最先进的补偿算法，对Z轴精度进行补偿
●可评定锥形柱体的轮廓度（小锥体）
●气浮运动轴系,精度保持长久
●Z轴光栅计数
●关键件采用特殊去应力合金材料及特殊的去应力处理工艺，精度保持长久
●业内领先的高精度采集控制系统，控制系统所有电路按军品标准设计、生产及验收，能在-70。C ～+70。C的温度区间内稳定工作
●模块化设计使用户维护成本降至最低
●嵌入式PC保证用户连续工作，性能超越工控机
二、RS360C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）测量能力
评价项目
与进口圆柱度仪（圆柱度测量仪）同样的多要素测量方式
各种环形零件的圆度、圆柱度、同轴度、同心度、平行度、垂直度、 跳动、圆柱体母线的直线度、 圆柱体端面的跳动、平整度
圆度评定方式(4种)：最小区域法、最小二乘法、最小外接圆法、最大内切圆
圆度滤波档位：2-500、2-250、2-150、2-50、2-15、3-16、3-17、15-500、15-250、15-250
滤波形式：高斯（ISO标准）、2RC
可按要求定制最大1500rpa的滤波器
分析能力
波纹度分析、频谱分析、轮廓度分析、缺口/毛刺自动剔除、波形分析、谐波分析
测量范围
最大回转直径：Ф320mm （可扩展至600mm，需定制周期)
有效测量高度：200mm(可扩展至500，需定制周期）
承载：23Kg(可选配43Kg,68Kg，更大需定制周期）
三、RS360C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术指标
主轴回转精度：(±0.025+5H/10000)μm
立柱精度（补偿后）：0.07μm /100mm,全长0.1μm
立柱对轴心回转中心线的平行度（补偿后）：0.2μm 全长
立柱有效精度行程：200mm
立柱光栅精度：1μm
R向传感器量程：±600μm,有效精度0.03μm
R向传感器最高精度：0.001μm
转速：5转/分钟（1.5~8转可调）
圆周采样点：4096点/圈
四、RS360C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）驱动方式
Z轴数控，R向手动
RS360H型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术描述-高精度型 一、RS390C圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术概述: RS390C圆柱度仪是RS395C圆柱度仪的简化型，与RS395C圆柱度仪比，R向导轨精度略低，R向无光栅计数，在功能上少了直径测量、大锥度测量、端面直线度测量；在操作方式上，Z轴数控，R向手动。价格接近日系低端圆度仪产品，而性能远远超越日系低端圆度仪产品，是日系低端圆度仪的理想代替产品。
二、RS390C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术特点:
●最先进的补偿算法，对Z轴精度进行补偿
●可评定锥形柱体的轮廓度（小锥体）
●气浮运动轴系,精度保持长久
●Z轴光栅计数
●关键件采用特殊去应力合金材料及特殊的去应力处理工艺，精度保持长久
●业内领先的高精度采集控制系统，控制系统所有电路按军品标准设计、生产及验收，能在-70℃～+70℃的温度区间内稳定工作
●模块化设计使用户维护成本降至最低
三、RS390C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）测量能力：
评价项目：
与进口圆柱度仪（圆柱度测量仪）同样的多要素测量方式
各种环形零件的圆度、圆柱度、同轴度、同心度、平行度、垂直度、 跳动、圆柱体母线的直线度、 圆柱体端面的跳动、平整度；
圆度评定方式(4种)：最小区域法、最小二乘法、最小外接圆法、最大内切圆；
圆度滤波档位：2-500、2-250、2-150、2-50、2-15、3-16、3-17、15-500、15-250、15-250；
滤波形式：高斯（ISO标准）、2RC；
可按要求定制最大1500rpa的滤波器；
分析能力：
波纹度分析、频谱分析、轮廓度分析、缺口/毛刺自动剔除、波形分析、谐波分析；
测量范围：
最大回转直径：Ф280mm （可扩展至更大，需定制周期)；
有效测量高度：620mm(可扩展至更大，需定制周期)；
承载：23Kg(可选配43Kg、68Kg，更大需定制周期)；
四、RS390C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术指标 ：
主轴回转精度：(±0.025+5H/10000)μm
立柱精度（补偿后）：0.12μm/100mm，全长0.25μm
立柱对轴心回转中心线的平行度（补偿后）：0.2μm/200mm，全长0.5μm
有效测量高度：620mm
立柱光栅精度：1μm
R向传感器量程：600μm,有效精度0.03μm
R向传感器最高精度：0.001μm
转速：5转/分钟（1.5-8转可调）
圆周采样点：4096点/圈
五、RS390C型圆柱度仪（圆柱度测量仪）驱动方式 ：
Z轴数控，R向手动
RS390H型圆柱度仪（圆柱度测量仪）技术描述-高精度型

F. 圆度测量的主要方法是什么

圆度测量有回转轴法、三点法、两点法、投影法和坐标法等方法。

方法：

1、回转轴法。

利用精密轴系中的轴回转一周所形成的圆轨迹(理想圆) 与被测圆比较，两圆半径上的差值由电学式长度传感器转换为电信号，经电路处理和电子计算机计算后由显示仪表指示出圆度误差，或由记录器记录出被测圆轮廓图形。回转轴法有传感器回转和工作台回转两种形式。前者适用于高精度圆度测量，后者常用于测量小型工件。按回转轴法设计的圆度测量工具称为圆度仪。

2、三点法。

常将被测工件置于V形块中进行测量。测量时，使被测工件在V形块中回转一周，从测微仪(见比较仪) 读出最大示值和最小示值，两示值差之半即为被测工件外圆的圆度误差。此法适用于测量具有奇数棱边形状误差的外圆。

3、二点法。

常用千分尺、比较仪等测量，以被测圆某一截面上各直径间最大差值之半作为此截面的圆度误差。此法适于测量具有偶数棱边形状误差的外圆或内圆。

4、投影法。

常在投影仪上测量，将被测圆的轮廓影像与绘制在投影屏上的两极限同心圆比较，从而得到被测件的圆度误差。此法适用于测量具有刃口形边缘的小型工件。

5、坐标法。

一般在带有电子计算机的三坐标测量机上测量。按预先选择的直角坐标系统测量出被测圆上若干点的坐标值x、y，通过电子计算机按所选择的圆度误差评定方法计算出被测圆的圆度误差。