• 建议测量环境如下：
• 温度：20±2℃
• 湿度：50%±10%RH

2. 校准程序

• 将四面体球架水平放置到大理石平台上，需要确保四面体球架放置的稳定性；

• 使用被测仪器对球架进行多站位扫描测量；

• 使用被测仪器的测量软件完成数据拼接，进而得到球架上不同标准球球面轮廓的点云数据，进而拟合得到4个球心坐标；

• 通过拟合得到的4个球心坐标计算得出四面体球架上4个标准球之间的6个球心距；

• 分别计算得到的6个球心距与其参考值之间的差值，取其中绝对值最大者为坐标测量误差，计算公式如下：

e_CE=max{|L_i-L_i0|}

式中：

e_CE 是仪器坐标测量误差

L_i 是第i个球心距的测量值

L_i0 是第i个球心距的校准值

1.     确定球心距

根据被校准仪器测量体积的大小，选择合适的球心距（该球板共有4个球组，对应4个不同的球心距），一般而言，所选的最大球心距必须不小于被校准仪器测量空间体对角线长度的2/3。

2.     测量环境

建议测量环境如下：

温度：20±2℃

湿度：50%±10%RH

3.     校准程序

1）将球板水平放置到转动平台上，需要确保球板放置的稳定性；

2）将被测扫描仪沿垂直方向向下倾斜45°，做为测量位置一；

3）设置扫描仪的测量距离，确保扫描仪测量体积的中心位于被测球组的球心连接线的中心位置；

4）开始测量获取第1张测量图片，然后在绕着垂直轴方向每旋转球板45°的位置获取1张图片，共得到8张测量图片；

5）设置扫描仪的位置，使扫描仪测量体积的中心位于被测球组的球心连接线与左侧球外侧面的交汇点位置，相对于球板的初始位置，绕着垂直轴顺时针方向旋转球板90°的位置获取第9张测量图片；

6）将球板回复到初始位置；

7）设置扫描仪的位置，使扫描仪测量体积的中心位于被测球组的球心连接线与右侧球外侧面的交汇点位置，相对于球板的初始位置，绕着垂直轴逆时针方向旋转球板90°的位置获取第10张测量图片；

8）将被测扫描仪在沿其水平轴顺时针倾斜45°，做为测量位置二，然后重复上述的第3至第7步骤，获得第二组10张测量图片；

9）将被测扫描仪在沿其水平轴逆时针倾斜45°，做为测量位置三，然后重复上述的第3至第7步骤，获得第三组10张测量图片；

10）  使用被测扫描仪自带的软件，分别对三个位置得到的10张图片进行分析，得到每个位置如下的结果：

• 左球与右球的探测误差（形状）PF和探测误差（尺寸）PS
• 球间距离误差SD
• 长度测量误差E

11）  三个位置中得到上述参数中的最大值（绝对值最大）做为每个参数的最终结果。

说明：

• 上述的校准程序是参考GOM mbH公司扫描仪产品的校准程序，用户可以根据其他标准或自定义来重新制定校准程序；
• 被测扫描仪在执行校准程序之前，需要先完成仪器的预热等测量前的准备工作。

4.     探测误差（形状）PF和探测误差（尺寸）PS的测量

1）探测误差（形状）Probing Error (Form) PF：是测量点到计算出的拟合球的径向偏差的范围，拟合球采用自由半径最小二乘法确定，根据VDI/VDE 2634 Part 2规定，在计算拟合球时，最多可忽略3‰的测点。

2）探测误差（尺寸）Probing Error (Size) PS：是球的测量直径和校准直径之间的差值，公式如下：

PS=Da-Dr

其中：

Da: 是测量得到的拟合球直径的平均值；

Dr: 是该球的校准直径值。

5.     球间距离误差SD

根据德国标准VDI/VDE 2634 Part3的规定，球间距误差是两个球之间的球心距测量值与校准值之间的差值。如下图所示：

长度测量误差的计算公式如下：

SD= L_ka-L_kr

其中：

L_ka 是测量得到的球心距

L_kr 是校准得到的球心距

6.     长度测量误差E

长度测量误差E的确定方法，依据德国标准VDI/VDE 2634Part3中的方法C来确定，测试长度可以从两个测量点推导出来，如下图所示，这两个测量点选择两个球外表面与球心连接线相交的两个点（如果没有，选择距离两个交点距离最近的点）。

长度测量误差的计算公式如下：

E= SD+E_k

E_k=(R₁-D_r1/2)+(R₂-D_r2/2)

其中：

SD是上述得到的球间距离误差

R₁和R₂是两个测量点距离各自球心的距离

Dr1和Dr2是两个球各自校准得到的直径

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1. 具有更高的测量效率，由于三球式校准球棒具备3个球体，可以同时测量三个球心距，相比两球式球棒的一个球心距，会为3D扫描仪提供更高的校准或核查效率；
2. 能够提供更稳健的测量精度，由于使用三球式校准球棒可以在相同的测量条件下完成三个球心距的测量，得到的测量结果的重复性和一致性较好，因而对3D扫描仪的校准或核查而言，可以得到更稳健的测量精度；

具有更低的成本，由于一根三球式校准球棒可以当作于2根甚至是3根校准球棒来使用，因此，为3D扫描仪提供了更具有成本优势的校准和核查解决方案。

该产品基于距离和球面的运动学约束原理，为提高六轴系列工业机器人在特定目标工作空间内的运动校准精度。实验验证表明，使用该产品对机器人进行校准后，能够将机器人测量的平均误差从0.698减小到0.086 mm，最大距离误差从1.321减小到0.127 mm，显著提高了机器人在目标工作空间内的精度。

客户也可以将所使用的3D扫描仪的技术规格和应用场合与我们联系沟通，由我们的技术专家为您提供最合适的解决方案。

根据标准ASME B89.4.1的规定，在开展三坐标测量机性能评价过程中，按照下图的位置来摆放球棒。

探针校准标准球的直径

首先要考虑的是应该选择多大的标准球，即探针校准标准球的直径。根据标准ISO 10360-2的要求，标准球的直径需要在10mm到50mm直径，目前，常用的探针校准标准球的直径是25.4mm、28mm和30mm，由于30mm直径的标准球在欧洲得到广泛应用，因此使用30mm直径的标准球逐渐成为行业内的主流。如果三坐标测量机的探针球头直径很小时，推荐使用直径小的探针校准标准球，这样可以得到更精确的校准结果，常用的小直径的探针标准球的直径有4mm，6mm和10mm。

探针校准标准球的材质
选择探针校准标准球的材质时，主要应考虑到其刚度。当三坐标测量机的探针测头与探针校准标准球接触时，二者之间的接触变形属于赫兹弹性接触变形，变形量的大小主要取决于探针测头的直径和接触力的大小，探针测头直径越小，接触力越大，则变形量越大。如果使用硬度较高的材料（如陶瓷、硬质合金等）来作为探针校准标准球的材质的话，而在实际使用过程中测量一般材质（如铝、钢等）的被测件时，这样开展的探针校准工作就会失去其准确性，所以探针校准标准球的材质的刚度与实际被测件的材质的刚度越接近，则由于探针校准引入的误差就越小。也正是这个原因，目前钢制的探针校准标准球使用最多。

探针校准标准球的定位
探针校准标准球在三坐标测量台面上固定时，最重要的是要确保标准球的支柱和基座必须牢固固定，不能因为松动引入不必要的误差。探针校准标准球的固定方向可以是垂直于台面、平行于台面或与台面成45度夹角，其中与台面成45度夹角的固定方式使用的较为广泛。

三坐标测量机光学测头的校准

光学测头在三坐标测量机上应用越来越多，光学测头最便捷也是最便宜的校准方案是使用缎面氧化铝陶瓷标准球，也可以使用缎面钛合金标准球。