在数字化转型浪潮中,高精度三维扫描技术以精准、高效、全尺寸测量的综合优势,成为汽车工业、能源重工、工程机械、电子电器等制造领域中不可或缺的尺寸测量利器,具备广泛的应用价值与增长潜力。其中,扫描精度作为核心性能指标,是确保三维扫描设备获取数据准确性与确保应用价值的关键所在
深耕高精度三维视觉测量20载,先临三维建立一套从研发、生产到质检的全流程精度保障体系。其CNAS认可的精度实验室作为这套精度体系的中枢,深度参与算法研究、产品开发、生产组装以及产品精度检验等各个环节。

本期,将深入解读先临三维精度实验室的校准实力,揭秘其如何为高精度工业3D扫描仪的测量精度提供坚实保障。

扫描精度

精度是指测量值与真实值的接近程度结合了准确度与精密度两个核心概念。准确度衡量的是测量结果与实际真值的偏差,高准确度表明测量结果趋近于真实尺寸;而精密度则关注在重复测量中测量结果的一致性或波动幅度,高精密度意味着数据间呈现高度的一致性。

在高精度3D扫描的实际应用中,兼具高准确度和高精密度至关重要。基于此,三维扫描设备才能确保生成的3D模型既能精准呈现工件的真实尺寸,又能在多次扫描的过程中保持三维数据的稳定可靠,即扫描精度高且重复精度稳定。

01
怎样校准三维扫描仪的扫描精度?
要确保三维扫描仪达到预期的精度水平,采用计量标准器进行精度校准是关键步骤。通过对标准球棒、标准球及标准平面等已知尺寸和形状规格的标准器进行三维扫描,然后将扫描数据与标准器的真实尺寸进行对比,即可准确评估三维扫描仪的测量偏差,为后续的校准提供依据。

先临三维遵循国家计量技术规范JJF1951德国VDI/VDE 2634 Part 2 & Part 3的标准要求,为旗下各类高精度工业三维扫描仪定制了精密的校准方案,并在精度实验室内严格执行。

以手持激光三维扫描仪为例,先临三维研制了一款结构稳定的标准立方体校准工具,该立方体上布置了7组不同空间位置的标准陶瓷球棒,每组球棒均历经权威计量机构的严格校验认证,为校准工作提供了准确可靠的基准。

利用协作机器人装载手持激光三维扫描仪,实现了对空间内全部7组标准器的自动化、全方位扫描,基于扫描测量数据出具校准报告。

标准解读
国家计量技术规范JJF1951
《基于结构光扫描的光学三维测量系统校准规范》(JJF 1951-2021)是国内首个针对结构光三维扫描技术的校准规范。该规范详尽地阐述了进行校准所必备的条件、实施步骤以及结果处理方法,为国内的三维扫描仪精度评估与校准建立了统一的标准。值得一提的是,先临天远作为该标准的起草单位之一,与国内外领先的计量研究机构及知名企业携手合作,共同推动了这一里程碑式标准的制定。

VDI/VDE 2634 Part2 & Part3
VDI/VDE 2634是德国工程师协会(简称VDI)‌和德国电气工程师协会(简称VDE)‌联合制定的一套用于校准光学3D测量系统的国际标准,其Part 2和Part 3分别涉及了单面扫描和多视点数据拼接,共同为光学三维测量技术提供了统一的评估方法和性能指标。符合VDI/VDE 2634 Part 2& Part 3标准意味着,先临三维精度实验室不仅能服务于国内市场,还能够满足国际客户的特定需求,确保了校准结果的国际互认性
02
怎样保证扫描精度校准结果的准确?
环境控制严格精确

先临三维精度实验室经过高标准的环境建设,确保实验室内部全年维持着恒定的温湿度条件。温度严格控制在20°C±0.5°C之间,而相对湿度则稳定在40%RH~60%RH的理想范围内。这样严格管理的环境降低了温湿度波动可能对测量结果产生的细微偏差,提升了检测数据的可靠性。

标准器的权威校准与溯源
先临三维精度实验室采用的计量标准器,经过权威计量机构校准认证并具有溯源性,保证了测量结果可以追溯到国家标准。同时,先临三维采用内外结合的标准器维护制度,结合内部实施的系统化精度校验流程与外部权威计量机构合作开展的定期校准项目,不仅强化了校准结果的客观性和公正性,更确保了三维扫描仪校准基准的长期稳定与高度可靠
系统性精度校验

先临三维精度实验室拥有全套的校准仪器设备,通过严谨的系统性精度校验,保证校准结果的可靠性

激光干涉仪以激光波长作为测量基准,能够检测出极其微小的位移变化,对三坐标测量机设备进行校准和核查。

三坐标测量机则通过灵敏的探测器接触被测物体表面,进行三维空间内的尺寸和形状测量,负责对精度实验室内部的标准器进行校准。

经过层层精度传递与验证的标准器,最终为三维扫描仪提供了一个可靠的校准参照,从而确保了扫描精度的校准准确性。

03
END
先临三维依托精度实验室深厚的校准实力,通过系统的校准流程与前沿的技术手段,确保了每一台自主生产的计量级三维扫描仪都具备计量级扫描精度,为全球工业制造用户提供值得信赖的高精度尺寸测量解决方案,用精准的测量保障制造的品质。