1T/CSOE0010—2025融合坐標測量機的結構光三維測量系統校準方法本標準給出了形狀尺寸探測誤差校準法、長度示值誤差校準法、聯合測量誤差校準法校準融合坐標測量機的結構光三維測量系統的校準原理、校準裝置、校準條件和校準方法。本標準規定了融合坐標測量機的結構光三維測量系統的校準結果和復校時間間隔要求。本標準適用于融合坐標測量機的結構光三維測量系統測量精度的校準。2規范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。JJF1001-2011通用計量術語及定義JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示JJF1064-2024坐標測量機校準規范JJF1071-2010國家計量校準規范編寫規則JJF1951-2021基于結構光掃描的光學三維測量系統校準規范3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1結構光三維測量系統structuredlight3Dmeasurementsystem結構光三維測量系統是一種通過投射結構光圖案至物體表面，并利用相機捕獲物體表面的結構光圖像，結合三角測量原理計算物體表面三維坐標的測量設備。3.2融合坐標測量機的結構光三維測量系統structuredlight3Dmeasurementsystemintegratingcoordinatemeasuringmachine由結構光三維測量系統和坐標測量機組成。通過將結構光三維測量系統安裝在坐標測量機測量座末端，由坐標測量機帶動至不同視點，實現被測對象表面點云的完整測量。簡稱融合測量系統。3.3聯合測量誤差Jointmeasurementerror使用坐標測量機接觸式測量系統和融合測量系統，分別對被測對象表面測量得到相應的三維坐標，比對二者之間的坐標偏差。4形狀尺寸探測誤差校準法4.1校準原理將檢測球安裝在融合測量系統測量空間內的任意位置；使用融合測量系統在多個視場對檢測球進行測量，測量視點的分布位置應由用戶規定，如果用戶沒有規定，建議下列測量視點（有效測量視場的中心位置）分布（見圖1）：—在檢測球的極點（結構光三維測量系統方向所定義）一視點；—極點下45°八視點（均勻分布）；—極點下90°（即在赤道上）八視點（均勻分布）。T/CSOE0010—20252將結構光三維測量系統獲取的單視場點云拼接至融合測量系統全局坐標系，拼接后的測量點云應覆蓋檢測球至少半個球以上。圖1測量系統的推薦視場對檢測球表面測量點云進行球面擬合，計算擬合球心和半徑r，計算點云中所有點到擬合球心的距離ri。形狀探測誤差PF：尺寸探測誤差PS：P式中：0——檢測球半徑參考值。4.2校準裝置檢測球：用于校準探測誤差及聯合測量誤差。其直徑和形狀均已按計量技術規范校準，作為校準參考值。材質包括亮光不銹鋼球、啞光不銹鋼球或啞光陶瓷球等。4.3校準條件4.3.1環境條件校準結果的溫度參考值為20℃,環境溫度對20℃的偏離及其變化會引入不確定度分量，應在校準結果中的不確定度評定中考慮。環境條件的允許極限由用戶規定，校準時的環境條件應控制在允許極限內。4.3.2校準用軟件校準用軟件應符合下列規定：a)校準過程中應使用設備的配套（數據采集和數據處理）軟件。b)設定圖像采集處理的點間距、快門時間、稀疏點云參數、剔除率、擬合算法等1)需要稀疏點云時，應按照使用說明書進行。如果制造商未規定這些參數，則不考慮稀疏點2)剔除率設定為0.3%。3)除廠商明確規定外，擬合算法推薦采用最小二乘法。T/CSOE0010—202534.4校準方法4.4.1校準準備應采用制造商的操作說明書中規定的步驟對融合測量系統進行必要的準備，包括：a)坐標測量機測量座與結構光三維測量系統的配置和組裝；b)融合測量系統啟動/預熱周期；c)標準器的清潔程序；d)融合測量系統的標定程序。4.4.2校準步驟形狀探測誤差及尺寸探測誤差校準應按下列步驟完成：a)融合測量系統的啟動/預熱；b)按圖1所示安裝檢測球的位置；c)在每個位置，使用融合測量系統測量檢測球；d)根據獲取的三維數據計算檢測球的形狀尺寸誤差。4.5測量不確定度按要求進行校準時,形狀尺寸探測誤差校準法的測量不確定度優于被測儀器形狀尺寸探測誤差的5長度示值誤差校準法5.1校準原理在允許的極限內，選擇球列的7個方向和位置，建議按照表1和圖2所示的7個方向擺放。表1測量空間的不同方向1234567圖2球列的推薦位置示意圖對所有7個不同的位置和方向重復下列步驟：在每個不同的方向或位置，使用融合測量系統對球列進行測量，測量點云應覆蓋球列上所有檢測球，且每個檢測球的測量點云覆蓋至少半個球以上，重復3次。T/CSOE0010—20254在測量點云上定半徑擬合每個檢測球的球心坐標，并計算對應的球心距Lij，計算與球心距參考值L0j之差，作為示值誤差SDij。長度示值誤差SD：SD=max=maxLij-L0j式中：i——測量位置或方向的序號，i=1,2,...,7；j——球列上球心距的序號，j=1,2,3...。5.2校準裝置球列：用于校準測量系統球心距測量示值誤差。球心距不少于5個，最小長度為30mm，最大長度不小于測量系統測量空間對角線的66%，其他長度應使測量長度間隔基本均勻。球心距按計量技術規范校準，作為校準參考值。當最大長度無法達到測量空間對角線的66%時，應增加球列測量位置/方向。5.3校準條件5.3.1環境條件校準結果的溫度參考值為20℃,環境溫度對20℃的偏離及其變化會引入不確定度分量，應在校準結果中的不確定度評定中考慮。環境條件的允許極限由用戶規定，校準時的環境條件應控制在允許極限內。5.3.2校準用軟件校準用軟件應符合下列規定：a)校準過程中應使用設備的配套（數據采集和數據處理）軟件。b)設定圖像采集處理的點間距、快門時間、稀疏點云參數、剔除率、擬合算法等1)需要稀疏點云時，應按照使用說明書進行。如果制造商未規定這些參數，則不考慮稀疏點2)剔除率設定為0.3%。3)除廠商明確規定外，擬合算法推薦采用最小二乘法。5.4校準方法5.4.1校準準備應采用制造商的操作說明書中規定的步驟對坐標測量機進行必要的準備，包括：e)坐標測量機測量座與結構光三維測量系統的配置和組裝；f)融合測量系統啟動/預熱周期；g)標準器的清潔程序；h)融合測量系統的標定程序。5.4.2校準步驟長度示值誤差校準應按下列步驟完成：a)結構光三維測量系統和坐標測量機的啟動/預熱；b)如圖2所示任意選擇球列的7個方向和位置；c)使用融合測量系統重復3次測量球列；d)根據獲取的三維數據計算球列的長度示值誤差。5.5測量不確定度按要求進行校準時,長度示值誤差校準法的測量不確定度優于被測儀器球心距測量示值誤差的1/3。結構光三維測量系統與坐標測量機融合測量校準結果的測量不確定度評定示例見附錄A。T/CSOE0010—202556聯合測量誤差校準法6.1校準原理在允許的極限內，選擇檢測球的5個位置，其位置應至少覆蓋測量空間水平方向上的80%，建議按圖4布置檢測球的位置；圖3檢測球的推薦位置示意圖在每個不同的方向和位置，使用坐標測量機對檢測球進行測量；對所有27個不同的位置和方向重復下列步驟：在每個不同的方向或位置，使用融合測量系統對檢測球進行測量，測量點云應覆蓋檢測球至少半個球以上，重復3次。對測量點云定半徑擬合檢測球的球心坐標Oi，計算與球心坐標參考值Oi0之差，聯合測量誤差E：E=max式中：i——測量位置或方向的序號，i=1,2,...,5；Oi0——坐標測量機對檢測球球心坐標的測量值，即球心坐標參考值。6.2校準裝置檢測球：用于校準探測誤差及聯合測量誤差。其直徑和形狀均已按計量技術規范校準，作為校準參考值。材質包括亮光不銹鋼球、啞光不銹鋼球或啞光陶瓷球等。球列用于校準測量系統球心距測量示值誤差。球心距不少于5個，最小長度為30mm，最大長度不小于測量系統測量空間對角線的66%，其他長度應使測量長度間隔基本均勻。球心距按計量技術規范校準，作為校準參考值。當最大長度無法達到測量空間對角線的66%時，應增加球列測量位置/方向。6.3校準條件6.3.1環境條件校準結果的溫度參考值為20℃,環境溫度對20℃的偏離及其變化會引入不確定度分量，應在校準結果中的不確定度評定中考慮。環境條件的允許極限由用戶規定，校準時的環境條件應控制在允許極限內。6.3.2校準用軟件校準用軟件應符合下列規定：校準過程中應使用設備的配套（數據采集和數據處理）軟件。T/CSOE0010—20256設定圖像采集處理的點間距、快門時間、稀疏點云參數、剔除率、擬合算法等1)需要稀疏點云時，應按照使用說明書進行。如果制造商未規定這些參數，則不考慮稀疏點2)剔除率設定為0.3%。3)除廠商明確規定外，擬合算法推薦采用最小二乘法。6.4校準方法6.4.1校準準備應采用制造商的操作說明書中規定的步驟對坐標測量機進行必要的準備，包括：a)坐標測量機測量座與結構光三維測量系統的配置和組裝；b)融合測量系統啟動/預熱周期；c)標準器的清潔程序；d)融合測量系統的標定程序。6.4.2校準步驟聯合測量誤差校準應按下列步驟完成：a)結構光三維測量系統和坐標測量機的啟動/預熱；b)如圖3所示任意選擇5個不同的位置拜訪檢測球；c)使用融合測量系統重復3次測量檢測球；d)根據獲取的三維數據計算融合測量誤差。6.5測量不確定度按要求進行校準時,聯合測量誤差校準法的測量不確定度優于被測儀器聯合測量誤差的1/3。7校準結果經校準的融合測量系統出具校準證書，校準證書應符合JJF1071的要求。校準結果至少應包含下列a)校準條件；b)被校準的計量特性和測得值；c)測得值的不確定度；d)注明點間距、快門時間、稀疏點云參數、刪除點的比例、擬合算法、使用軟件的生產商和版本號等必要信息；不確定度評定以附錄A示例為參考。8復校時間間隔融合測量系統應定期進行校準。使用者根據實際使用情況決定復校時間間隔。建議復校間隔一般不超過1年。T/CSOE0010—20257（資料性）不確定度評定示例測量模型：SD=max=maxLij-L0j式中：Li：融合測量系統第i次測量得到的球列上第j組球心距的測量值；L0j：第j組球心距的校準值，mm。不確定度來源分析：1)融合測量系統的重復性（A類評定）通過10次重復測量固定目標點，計算單點坐標的標準偏差（表征系統隨機誤差）最大值urep（取