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1、b亦广西壮族自治区地方计量技术规范JJF（桂）XX-XXXX便携式面结构光扫描三维测量系统校准规范Ca1.ibrationSpecificationforPortab1.eOptica1.3DMeasuringSystemsBasedonStructured1.ightScanning（征求意见稿）XXXX-XX-XX发布xxxxxx-xx实施广西壮族自治区市场监督管理局发布便携式面结构光扫描三维测量系统校准规范；JJF（桂）XX-2024Ca1.ibrationSpecificationforPortab1.eOptica1.3DMeasuringSystemsBasedonStructur
2、ed1.ightScanning归口单位：广西壮族自治区市场监督管理局起草单位：桂林市计量测试研窕所桂林量具刃具有限贡任公司本规范委托桂林市计量测试研究所负贡解释本规范主要起草人:XXXXX()XXXXX()XXXXX()XXXXX()参加起草人：XXXXX()XXXXX()目录引言I1范围22引用文件23术语231点云数据23.2 平板23.4 结构光23.5 尺寸探测误差23.6 平板高度测量示值差24概述35计量特性35.1 端面探测误差(旦)35.2 高度差测量误差(%)35.3 平面形状探测误差(SQ)36校准条件46.1 环境条件46.2 校准用软件47校准项目和校准方法47.1
3、校准项目47.2 外观检查57.3 校准方法57.4 结果表达67.5 时间间隔7附录AI附录BI引言本规范依据JJF1071-2010国家计fit校准规范编写规则、JJF1001-20118通用计量术语及定义讥JJF1059.1-2012E测量不确定度评定与表示编写。本规范参照JJFI1.6-2016三维轮廓光学扫描测量仪校准规范JJI-1951-2021基于结构光扫描的光学三维测量系统校准规范3VDI/VDE2634.2-2012光学三维测量系统：第2部分：基于区域扫描的光学系统VDIYDE2634.3-2008k光学三维测量系统：第3部分：基F区域扫描的多视角系统等计量性能的规定。其中，
4、端面尺寸探测误差、平面形状探测误差等计量特性及校准方法与上述标准致。木规范为首次发布。便携式面结构光扫描三维测量系统校准规范1范围本规范适用于便携式面结构光扫描三维测量系统（以下简称测量系统”）的校准,2引用文件本规范引用了下列文件：JJF116-2016三维轮廓光学扫描测量仪校准规范JJF1951-2021G基于结构光扫描的光学三维测量系统校准规范VD1.M）E2631.22012光学三维测地系统：笫2部分：基于区域扫描的光学系统卜VDI/VDE2634.3-2008光学三维测量系统：第3部分：基于区域扫描的多视角系统凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用该规范：凡是不注日期的引用文件，其
5、最新板木（包括所有的修改堆）适用于本规范。3术语3. 1点云数据测量获得的物体表面特征信息，且无序的空间坐标点集合。3.2 平板由一系列尺寸不等的标准平板及固定底板组成的标准量具。3.3 量块一系列尺寸不等的无刻度的标准端面量具。3. 4结构光指一系列预先编码的由光学投影设备投射具有特定图案的投影光束。3.5尺寸探测误差通过点云数据拟合获得的尺寸与参考值之差。3.6平板高度测量示值差通过点云数据拟合获得的平板之间的高度差值与参考值之差。注：平板平面度不低于0.002mm：量块标称长度建议采用100V1.W150Hn,1等fit块.4概述测量系统是一种非接触测量设备，通过向被测物体表面投射结构光
6、，并通过采集经被测物体表面特征谢制后的结构光变形条纨获得相关信息。面结构光测量系统主要由数字投影装即、相机、标定板和测量软件等组成,典型的结构光测证系统组成如图1所示.便携式面结构光测量系统通常在测量时会改变结构光测量系统与被测物体的相对位世以获得多个位姿下多个视角的点云数据，随后将点云变换到统的坐标系下进行数据处理。便携式面结构光测量系统可通过手持移动获得点云数据，也可搭载机械臂等实现点云数据的获取。5计量特性5. 1端面探测误差（旦）采用标准平板或量块作为标准器具，拟合平板端面尺寸与标准尺寸之间的差（ft,平板端面尺寸推荐使用（030.6）A5.2 高度差测量误差（几）采用多块平板或量块组
7、合作为标准器具，拟合平板距离与参考距离之间的差值。最小海度差不小于002,05.3 平面形状探测误差（SO）采用标准平板作为标准器具，扫描测量量块的工作面轮啤，拟合标准平板的平面度参数。工作面尺寸不小于0.5心50，。注：，一一单视角结构光测量系统测量范用立方体的空间对角线长度,由制造商给出。6校准条件6.1 环境条件便携式面结构光测限系统校准的环境条件应满足以下要求：一环境温度：（205）,C；一一相对湿度：不大于75%：一一供电电源：频率50+0.5）Hz,正弦波，波形失A度不大于5%；一一校准过程中环境的振动、光照变化、电磁干扰等应在不确定度中考虑。测量过程中不应有影响测量的其他环境因素
8、.校准中如更换投影仪镜头、测量范圉等，应先对测量系统内部控制参数进行调整确认，碑保计量特性可校准。6.2 校准用软件6.2.1校准过程中应使用设备的配套数据采集与处理软件。6.2.2校准过程中，仪器设备应设定曝光强度、测量角度、拟合算法等。注：1需要进行曝光强度设定时,应当按照说明书进行.如制造商未规定这些参数，则可忽珞不计.2点云数据量大时，可进行点云梯疏。6. 2.3校准用设备校准用设备应经过计量技术机构检定或校准，满足校准使用要求，并在有效期内。校准用设备应选择由陶究、钢、铝或其他具有漫反射的适当材料制成。平板：平板圾大尺寸选用仪港测量范围能够覆盖的最大尺寸范围值。7校准项目和校准方法6
9、.1 校准项目便携式面结构光三维测M系统校准项目及对应校准方法条款见表1。表1便携式面结构光三维测量系统校准项目一览表序号校准项目核准方法条款I崩面探测误差7.3.12组合高度差测地误差7.3.23平板形状探测误差7.3.37. 2外观检查7.2.1 测量系统表面镀层或涂层应色泽均匀，不应有显见的密底、起层、起皱、擦伤或划痕等缺陷。7.2.2 测房系统所有标记应清晰并易于操作.7.2.3 测量系统应有铭牌或产品标识，应有型号、出厂编号、制造厂商等信息。7.3校准方法7. 3.1端面探测误差（4）将平板或量块放置在检测平台上后，测量系统从不同的方向扫描获取标准平板的表面信息，使得其表面轮廓尽可能
10、的被完全测量到。端面探测误差实际上为测鬓标准平板上拟合的各个端面到端面的最大值与母小之差生：PNmn-/mn（I）式中:PK端面探测误差，min：1.ut一一由软件拟合计算的端面到端而的距离最大值，mm；m.由软件拟合计兑的端面到端面的距离最小值，mm.8. 3.2高度差测量误差高度差测量误差按照多个平板或量块组合进行测址。图2平板离度差测量示意图多个平板组合测量平板高度差如图2所示。实际测量为多个平板或量块组合测量高度差，按公式（2）计算：P“=%、-（“（2）式中：高度差测员误差，mm：nu.各个平板最大测量高度值，mm：m,一一各个平板最小测室高度值，mm。9. 3.3平板形状探测误差（
11、SD）测量得到标准平板工作面的点云数据，计算最佳拟合平面.对所有点云数据，计算每个点到拟合平面的距离，平板形状探测误差SQ是测量值/“与被测平板标准值/,之差：SD=1.v-1.r（3）取所有测量点中绝对值最大者，作为平板形状探测误差的测出结果：SD=WC（SZ（4）式中：SD,一一第i个点到拟合平面的距离，mm。8校准结果表达校准结束后应出具校准证书，校准证书应准确、客观的反应校准结果。校准证书应至少包括如下信息：a）标题，如“校准证书”；b）实验室名称和地址：c）进行校准的地点：d）证书的唯一性标识，每页及总页数的标识：e）客户的名称和地址：D被校对象的描述和明确标识：g）进行校准的日期：
12、h）校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；i）本次校准所用测量标准的溯源性及石效性说明j）校准环境的描述：k）校准结果及其测量不确定度的说明；1）对校准规范的偏离的说明：m）校准证书签发人的签名或等效标识；n）校准结果仅是对被校对象有效的声明：0）未经实险室书面批准，不得部分笑制证书的声明.9复校时间间隔测量系统建议复校时间间隔不超过1年，由于竟校准时间间隔是由仪器的使用怙况、使用者、仪器本身质量等诸多因素决定的,客户可根据实际使用情况自主决定更校时间间隔.附录A平板端面探测不确定度评定示例A.1测量方法选用测量系统，其测量空间范围为50OmmX3()OmmX20()的，平板端面探测最大
13、允许误差0.00Imnu选用尺寸为100三XIQOeX10mm、平面度为0.Q020三,10011un80mX1.Oran、平面度为0.0025mm的标准平板。在整个测量范围内，按照7.2的规定,采用平板端面探测误差、平板高度差测量误差和平板形状探测误差的方式进行测S1.A.2测优模型由测量原理和方法，得到测量模型：=MAX(1.-J1.)(A.I)=AMX(1.Z)(A.2)ej=MAX(i)MAX(1.a1.-1.1.)(A.3)式中：U1一一第，次由软件拟合计算的端而到端面的距离最大值，mm；1.1.1.in1.一一第i次由软件拟合计算的端面到端面的距离域小值，mm：,h,一一第,次由软
14、件计算各个平板最大测星高度值，mm：mn,一一第I次由软件计算各个平板最小测量高度值，mm；1.11一一第,个点平板探测误差的测员值mm：1.f平板形状探测的参考值，mm。.3标准不确定度计免由式(.I)、(A.2)和(A.3)可得:(P)=/()+/优)+/俨)(A.4)由于各分量彼此独立，根据不确定度传播率：E(P)(&)+/(%)+/代)(A.5)表A.1中列出了标准平板端面探测误差为0.()04的10次测量结果，测用结果的实验标准差为不确定度分班“(月)：“(4)=1表A.17)=0000Iran10次平板端面测量结果测量次数测得色(丽)10.004020.003930.004140.
15、004()50.004260.003870.003980.004090.0041100.0040实验标准差mm)0.0001不确定度分量M片)=O.(XX)Imm表A.2中列出了标准平板百度差为10的10次测量结果，测量结果的实验标准差为不确定度分量“(4)：“(4，)=产(篙包=0(XXR三表A.210次平板高度差测结果测盘次数测得值nm)110.(X)1.210.2310.0410.(XX)59.9986IO.(XX)710.00289.999910.(X)1.1010.(X)1.实验标准差(mm)0.0009不确定度分量u(/J1)=0.(XX)91三表A.3中列出了标准平面度为0.00
16、2的10次测量结果，测量结果的实验标准差为不确表A310次平面度测试结果测量次数测得值11)10.00320.002830.003240.003050.00316O.(X)2270.002080.002890.0033100.0030实裟标准差(nm)0.0004不确定度分量“()=0.(XXMmmA.4合成标准不确定度标准平板校准结果的测量不确定度的来源及数值汇总于表A.4中。表A.4标准平板不确定度的来源及数值汇总序号不确定度来源符号标准不确定度分量m1平板端面探测误差“（%0.12平板裔度差测m误差0.93平板形状探测误差0.4由于表A4中各分量相互独立，故合成标准不确定度为：M1.（P）=荷（2出,）+“2（）=O.1.2+O.92+O.42=0.99Um附录B校准证书内页格式第页共页委托单位：证书编号；委托单位地址：校准依据：仪器名称：型号现格：出厂编号：制造单位：温度：-C相对湿度：%校准地点：校准H期：年月H校准用E要计量标准器具名称型号规格出厂端号不确定度/准确度等级/最大允许误差证书编号有效期至校准结果序号校准项H校准结果m测量结果不确定度，m1平板端面探测误差（1.）2平板高度差测量误差（PG3平板形状探测误差（P4）广西壮族自治区地方计量技术规范便携式面结构光扫描三维测量系统校准规范JJF（桂）XX2024广西壮族自治区市场监督管理局发布
