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标准球杆 |
3D扫描仪的在国内的使用越来越广泛，国际上比较完整地规定如何开展3D扫描仪校准的标准是德国的VDI/VDE 2634 系列标准，该标准规定了使用球棒来开展3D扫描仪的校准工作，3D扫描仪校准球棒完全满足该标准对于3D扫描仪校准所需标准器具的技术要求，为了便于读者理解，编者对标准进行了梳理，整理了这篇文章，希望对读者有参考价值。
标准球杆
根据德国标准VDI/VDE 2634 Part2的规定， 标准球杆可以用来评价3D扫描仪长度测量的性能，从而确保其溯源性。用来评价3D扫描仪的长度测量性能的参数是球杆的球心距，球心距是指球杆两端球心之间的距离。
球心距最大允许误差SDMPE
根据标准ISO10360-1的规定，球心距的最大允许误差SDMPE=±(A+L/K) 和±B的较小值（如下图所示），其中，A是正常数，单位为um，由设备制造商提供，K是无量纲常数，由设备制造商提供，L是被测长度，单位为mm, B是最大允许误差，单位为um，由设备制造商提供。
标准器具的选择
球杆的规格选择参考如下的尺寸要求：
LP≥0.3L0
DP=(0.02…0.2)L0
式中：LP是球杆的长度，L0是设备的测量范围，DP是标准球的直径。
校准程序
为了全面评价3D扫描仪在整个测量空间中的测量性能，需要在7个不同的位置测量球杆的球心距，如下图所示：
推荐的位置如下：
– 与测量空间边缘的平行位置，如图中的位置1和位置2；
– 与测量空间上表面（位置3）、前表面（位置4）、后表面（位置5）和侧表面（位置6）的对角线的平行位置；
– 与测量空间对角线的平行位置（位置7）。
结果计算
使用Best-Fit的拟合方式，通过3D扫描的软件计算出测量得到的球心距，通过与标准球杆校准的球心距之间的比较，计算得出球心距测量的偏差，公式：SD=La-Lr
式中：La是3D扫描仪测量得到的球心距，Lr是校准得到的球心距。
结果评价
每个位置测量得到的球心距偏差都需要不超过球心距最大允许误差SDMPE，如果考虑测量不确定度的话，依据标准ISO 14253-1可以将结果评价的标准放宽或加严，如下：
|SD|≤|SD|-U 适用于设备制造商
|SD|≤|SD|+U 适用于设备用户
如果有一个且只有一个位置的球心距偏差超出了上述定义的评价界限，则在该位置需要重新测量球心距，再次测量得到的结果在评价界限内的话，表明设备是校准通过的，如仍然超差，则表明校准不通过。
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