用于高动态范围反射率表面测量的结构光三维测量系统校准方法.docx

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CCS

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FORMTEXT中国光学工程学会团体标准

T/FORMTEXTCSOEFORMTEXT0009—FORMTEXT2025

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FORMTEXT用于高动态范围反射率表面测量的结构光三维测量系统校准方法

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FORMDROPDOWN

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FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布

FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施

FORMTEXT中国光学工程学会??发布

STYLEREF标准文件_文件编号T/CSOE0009—2025

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用于高动态范围反射率表面测量的结构光三维测量系统校准方法

范围

本标准给出了高动态范围反射率球标准器校准法、高动态范围反射率球板标准器校准法、高动态范围反射率平面标准器校准法校准用于高动态范围反射率表面测量的结构光三维测量系统测量精度的校准原理、校准装置、校准条件和校准方法。

本标准规定了用于高动态范围反射率表面测量的结构光三维测量系统的校准结果和复校时间间隔要求。

本标准适用于以高动态范围反射率表面为测量对象时结构光三维测量系统测量精度的校准。

规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

JJF1001-2011《通用计量术语及定义》

JJF1059.1-2012《测量不确定度评定与表示》

JJF1071-2010《国家计量校准规范编写规则》

JJF1951-2021《基于结构光扫描的光学三维测量系统校准规范》

ISO10360-13-2021Geometricalproductspecifications(GPS)acceptanceandreverificationtestsforcoordinatemeasuringsystems(CMS)Part13:Optical3DCMS

术语和定义

JJF1951-2021《基于结构光扫描的光学三维测量系统校准规范》界定的以及下列术语和定义适用于本文件。

高动态范围反射率表面High-dynamicrangereflectivitysurface

指在结构光三维测量场景中呈现以下反射特性的物体表面：

入射光在表面局部区域发生镜面高反射，其他区域呈低漫反射特性；

相机接收到的镜面高反射分量与低漫反射分量的比值不小于3000：1。

平面测量完整率Completerateofplanemeasurement

Comp

有效点云覆盖面积与目标平面理论面积的比值。

高动态范围反射率球标准器校准法

校准原理

单视角系统

在测量范围内，分别测量钢、碳化硅两种材料的标准球，大致均匀分布的个位置安装标准球，总计测量16次，参见图1。测量标准球，得到标准球表面的点云数据。

位置1

位置2

位置3

位置4

位置5

位置6

位置7

位置8

标准球在测量范围内的安装位置示意图

分别对各测量位置的点云进行计算，得到拟合球。

所有点到拟合球心距离的最大值与最小值之差为该位置的球形状探测误差

(AUTONUM)

拟合球的直径与测量球直径参考值之间的差为该反射率标准球尺寸探测误差：

(AUTONUM)

取各位置中形状探测误差和尺寸探测误差最大者，分别作为球形状探测误差和尺寸探测误差的测量结果：

(AUTONUM)

(AUTONUM)

式中：

——测量位置的序号，。

多视角系统

球形状探测误差和尺寸探测误差应在整个测量范围8个不同位置分别测量。建议按照图1所示布置和测量标准器。每个被测球体需通过融合多个不同视角的测量数据进行三维拼接，且最终测量结果应至少覆盖每个球体的一个半球区域。

和的计算方法见4.1.1，公式(1)~公式(4)。

用于高动态范围反射率表面测量的三维测量系统的测量精度由球形状探测误差和尺寸探测误差表征。

校准装置

高动态范围反射率球标准器校准法校准装置为具有如表1所示技术参数的标准球。

高动态范围反射率球标准器技术要求

参数

技术要求

材质

钢、碳化硅等

加工工艺

端铣/研磨，无镀膜

尺寸大小

直径推荐使用（0.02~0.2）LS

表面粗糙度

钢质（Ra0