JJF1951—2021依据结构光扫描的光学三维丈量体系校准规范pdf

  中华人民共和国国家计量技能规范JJF19512021依据结构光扫描的光学三维丈量体系校准规范CalibrationSstemsBasedonStructuredLi2021-12-28发布2022-06-28施行依据结构光扫描的光学三维丈量体系校准规范CalibrationS位:全国几许量长度计量技能委员会首要起草单位:航空工业北京长城计量测验技能研究所我国计量科学研究院北京航天计量测验技能研究所参与起草单位:浙江省计量科学研究院航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司北京天远三维科技有限公司高慕光学丈量技能(上海)有限公司海克斯康丈量技能(青岛)有限公司宝力机械有限公司本规范由全国几许量长度计量技能委员会担任解说JJF19512021本规范首要起草人:(北京航天计量测验技能研究所)参与起草人:茅振华(浙江省计量科学研究院)[航空工业沈阳飞机工业(集团)有限公司][高慕光学丈量技能(上海)有限公司[海克斯康丈量技能(青岛)有限公司](宝力机械有限公司)JJF19515.1操作形式和环境条件5.2校准用软件5.3校准用规范器6.1球形状勘探差错PF,尺度勘探差错PS6.2平面形状勘探差错6.3球心距丈量示值差错SD2010《国家计量校准规范编写规矩》、JJF10012011《通用计量术语及界说》和JJF1059.12012《丈量不确认度鉴定与表明》一起构成本校准规范修订作业的基础性系列规范。本规范部分选用VDI2012《光学三维丈量体系:第部分:依据区域扫描的光学体系》(Optical3DMeasuringSystemsOpticalSystemsBasedonAreaScanning2008《光学三维丈量体系:第部分:依据区域扫描的多视角体系》(Optical3DMeasuringSystemsMultipleViewSystemsBasedonAreaScanning)的内容。其间,球形状勘探差错、尺度勘探差错、平面形状勘探差错、球心距丈量示值差错等计量特性及校准办法与上述规范一起。本规范为初次发布。2021依据结构光扫描的光学三维丈量体系校准规范规模本校准规范适用于依据结构光扫描的光学三维丈量体系(以下简称结构光丈量体系)的校准。术语和界说下列术语和界说适用于本规范。2.1[数据]pointcloud丈量取得的用于表征概括特征,且互相相关的空间坐标点的调集。2.2球棒ballbardumbbell经过刚性结构衔接的两个直径相同的球型标靶构成的规范器。2.3ballplate由一系列直径不等的规范球及固定底板固连组成的规范量具。2.4结构光structuredlight向被测概括外表投射的具有确认图画的光束。2.5球形状勘探差错sphericalformprobeerrorPF丈量点和拟合球之间径向间隔的核算改动规模。2.6尺度勘探差错sizeprobeerrorPS经过点云拟合取得的规范球直径与参阅值之差。2.7平面形状勘探差错flatformprobeerror在点云拟合平面笔直方向上,点云中一切点之间间隔的最大值。2.8球心距丈量示值差错spherespacingerrorSD两球之间球心距的测得值与参阅值之差。概述结构光丈量体系是一种非触摸丈量设备,经过向被测物体外表投射结构光,并经过收集被测物体外表结构光图形的点云,核算取得被测物体外表概括特征。结构光丈量体系首要由相机(含镜头组)、结构光投射设备、标定板和丈量软件等组成。典型的结构光丈量体系组成如图所示。结构光丈量体系分为单视角体系、多视角体系。单视角体系指丈量时不改动结构光2021丈量体系与被测物体的相对方位的结构光丈量体系。多视角体系指丈量时,经过改动结构光丈量体系与被测物体的相对方位,从被测物体的不同方向收集点云,并将一切点云变换到一致的坐标系进行数据处理的结构光丈量体系。多视角体系能是在被测物体的不同方向装置的多个结构光丈量子体系组成,也可所以经过移动单视角体系到被测物体的不同方向构成。计量特性计量特性见表计量特性及校准用规范器序号计量特性校准用规范器技能参数单视角体系多视角体系规范球直径引荐运用球棒单视角体系:球心距不小于丈量规模短边的规范平面作业LS———单视角结构光丈量体系丈量规模立方体的空间对角线长度,由制造厂商给出。LM———多视角结构光丈量体系丈量规模立方体的空间对角线长度,由制造厂商给出。一般LM不小于2LS校准条件5.1操作形式和环境条件校准前,需要对操作形式进行设置,包含照明的类型和亮度、丈量规模、体系用传感器的类型、数量和散布等。环境条件,包含环境的振荡,布景光、环境和温度及其均匀性、改动率等,应在不确认度鉴定中进行考虑。一起,不该有影响丈量的其他环境要素。5.2校准用软件校准过程中应运用设备的配套(数据收集和数据处理)软件。除掉率设定为0.3%除厂商明确规定外,拟合算法引荐选用最小二乘法。5.3校准用规范器校准用规范器应由陶瓷、钢、铝或其他刚性资料制造成,应具有漫反射外表(非体积散射)。校准不同计量特性所运用的规范器见表由规范器参阅值及其不确认度带来的对校准成果影响,应在不确认度鉴定中进行考虑。校准项目和办法6.1球形状勘探差错PF,尺度勘探差错PS依据表挑选恰当直径规范球。规范球应采取了恰当的方法固定,防止因不稳定引进丈量差错。6.1.1单视角体系同一规范球在丈量规模内的不同方位在丈量规模内大致均匀散布在n=10个方位装置规范球,参见图2021得到规范球外表的点云数据。别离对各丈量方位的点云进行核算,得到拟合球。一切点到拟合球心间隔的最大值与最小值之差为该方位的球形状勘探差错PFiPFi=rmax-rmin拟合球的直径Dai与丈量球直径参阅值Dr之间的差为该方位的尺度勘探差错PSiPSi=Dai-Dr取各方位中形状勘探差错和尺度勘探差错最大者,别离作为球形状勘探差错PF尺度勘探差错PS的丈量成果:PF=MAX6.1.2多视角体系规范球应坐落丈量规模内至少个不同方向丈量规范球,见图个丈量方向示意图每个方位,使用一切单幅图画的点云一起核算得到该方位的公共拟合球。核算这些点云中每个点到公共拟合球球心的间隔。PFPS核算方法见6.1.1,公式6.2平面形状勘探差错挑选恰当尺度的规范平面。6.2.1单视角体系丈量体系光轴平行于轴方向,规范平面应在一切丈量方位笔直于xoz平面。规范平面在丈量空间的至少规范平面平行于参阅结构的xoy平面[在丈量空间中前部丈量平面形状勘探差错的引荐摆放丈量得到规范平面作业面的点云数据,核算每个丈量方向的最佳拟合平面。散布在拟合平面两边的点,到拟合平面单侧间隔最大值的代数和,作为该方位平面形状勘探误表明丈量方位的序号。取各方位中最大值,作为平面形状勘探差错的丈量成果:F=MAX6.3球心距丈量示值差错 SD 6.3.1 单视角体系 依据表 挑选恰当长度的球棒。球心距丈量示值差错 SD 应在整个丈量规模 2021关于一切丈量方位,用定半径拟合法,拟合一切球心方位。核算球棒在每个方位的 球心距,球心距丈量示值差错 SDi ,是丈量值 Lai 与被测长度校准值 Lr 之差。 SDi =Lai -Lr 取各方位中绝对值最大者,作为球心距示值差错SD 的丈量成果: SD=MAX 6.3.2多视角体系 依据表 挑选恰当长度的球棒。球心距丈量示值差错 SD 应在整个丈量规模