路径: 主页 > JJ > 第33页 > JJF 1951-2021 | 标准编号 | JJF 1951-2021 (JJF1951-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Calibration Specification for Optical 3D Measuring Systems Based on Structured Light Scanning | | 行业 | 计量行业标准 | | 中标分类 | A52 | | 字数估计 | 14,197 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局 | JJF 1951-2021: 基于结构光扫描的光学三维测量系统校准规范
JJF 1951-2021 英文名称: Calibration Specification for Optical 3D Measuring Systems Based on Structured Light Scanning
中华人民共和国国家计量技术规范
JJF1951-2021
基于结构光扫描的
光学三维测量系统校准规范
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布
基于结构光扫描的
光学三维测量系统校准规范
归 口 单 位:全国几何量长度计量技术委员会
主要起草单位:航空工业北京长城计量测试技术研究所
中国计量科学研究院
北京航天计量测试技术研究所
参加起草单位: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
高慕光学测量技术 (上海)有限公司 (GOMGmbH)
海克斯康测量技术 (青岛)有限公司
宝力机械有限公司
本规范由全国几何量长度计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人:
王继虎 (航空工业北京长城计量测试技术研究所)
王为农 (中国计量科学研究院)
甘晓川 (航空工业北京长城计量测试技术研究所)
刘 柯 (北京航天计量测试技术研究所)
参加起草人:
茅振华 (浙江省计量科学研究院)
刘洪霞 [航空工业沈阳飞机工业 (集团)有限公司]
李仁举 (北京天远三维科技有限公司)
赵 亮 [高慕光学测量技术 (上海)有限公司 (GOMGmbH)]
王 晋 [海克斯康测量技术 (青岛)有限公司]
顾青柏 (宝力机械有限公司)
JJF1951-2021
1 范围
本校准规范适用于基于结构光扫描的光学三维测量系统 (以下简称结构光测量系
统)的校准。
2 术语和定义
下列术语和定义适用于本规范。
3 概述
结构光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,并通过
采集被测物体表面结构光图形的点云,计算获得被测物体表面轮廓特征。结构光测量系
统主要由相机 (含镜头组)、结构光投射装置、标定板和测量软件等组成。典型的结构
光测量系统组成如图1所示。
结构光测量系统分为单视角系统、多视角系统。单视角系统指测量时不改变结构光
JJF1951-2021
测量系统与被测物体的相对位置的结构光测量系统。多视角系统指测量时,通过改变结
构光测量系统与被测物体的相对位置,从被测物体的不同方向采集点云,并将所有点云
变换到统一的坐标系进行数据处理的结构光测量系统。多视角系统可以是在被测物体的
不同方向安装的多个结构光测量子系统组成,也可以是通过移动单视角系统到被测物体
的不同方向构成。
(a)基于条纹图案投射系统的结构光测量系统 (b)基于激光图案投射系统的结构光测量系统
图1 结构光测量系统的基本组成示意图
4 计量特性
计量特性见表1。
5.1 操作模式和环境条件
校准前,需要对操作模式进行设置,包括照明的类型和亮度、测量范围、系统用传
感器的类型、数量和分布等。
环境条件,包括环境的振动,背景光、环境温度及其均匀性、变化率等,应在不确
定度评定中进行考虑。同时,不应有影响测量的其他环境因素。
5.2 校准用软件
1) 校准过程中应使用设备的配套 (数据采集和数据处理)软件。
2) 设定图像采集处理的点间距、快门时间、稀疏点云参数、剔除率、拟合算
法等。
注:
1 需要稀疏点云时,应按照使用说明书进行。如果制造商未规定这些参数,则不进行稀疏
点云。
2 剔除率设定为0.3%。
3 除厂商明确规定外,拟合算法推荐采用最小二乘法。
5.3 校准用标准器
校准用标准器应由陶瓷、钢、铝或其他刚性材料制成,应具有漫反射表面 (非体积
散射)。校准不同计量特性所使用的标准器见表1。
由标准器参考值及其不确定度带来的对校准结果影响,应在不确定度评定中进行
考虑。
6 校准项目和方法
6.1 球形状探测误差PF,尺寸探测误差PS
根据表1选择适当直径标准球。
标准球应采用适当的方式固定,避免因不稳定引入测量误差。
6.1.1 单视角系统
图2 同一标准球在测量范围内的不同位置
在测量范围内大致均匀分布在n=10个位置安装标准球,参见图2。
6.2 平面形状探测误差F
根据表1选择适当尺寸的标准平面。
6.2.1 单视角系统
测量系统光轴平行于z轴方向,标准平面应在所有测量位置垂直于xoz平面。标
准平面在测量空间的至少6个不同位置安装,如图4所示。
测量得到标准平面工作面的点云数据,计算每个测量方向的最佳拟合平面。分布在
拟合平面两侧的点,到拟合平面单侧距离最大值的代数和,作为该位置平面形状探测误
差Fi,i表示测量位置的序号。
6.3 球心距测量示值误差SD
6.3.1 单视角系统
根据表1选择适当长度的球棒。
球心距测量示值误差SD 应在整个测量范围7个不同位置分别测量。建议按照图5
所示布置和测量标准器。
6.3.2 多视角系统
根据表1选择适当长度的球棒。
球心距测量示值误差SD 应在整个测量范围7个不同位置分别测量。建议按照图5
所示布置和测量标准器。
对于所有测量位置,用定半径拟合法,拟合所有球心位置。每个视角取每个球棒中
的一个球心坐标。
计算球棒在每个位置的球心距时,每个位置球棒的两个球心坐标应从不同的视角测
量结果中获得。
球心距示值误差的计算方法见6......
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