工业级3D相机质量评价

1、工业级3D相机质量评价1 .引言工业级3D相机，即可在高温、粉尘、振动等复杂恶劣环境下稳定工作的3D相机，长时间使用后测量结果仍然在可接受范围内，数据准确。双目结构光3D相机由于其精度高、成像速度快等优势，市场占有率有较高的增长，尤其是 在3C电子、半导体等行业的微小零件自动化在线检测与测量。在此类行业应用 中，如何评价或选择一款合适的3D工业相机，通常情况下，成像精度是第一评 判准则，成像速度次之。2. 速度“扫描速率” (Hz)，指的是3D相机在1秒钟内能获取到几幅点云数据， 从开始采集到解码重建出点云，即“点云输出帧率”。然而许多产品标称的扫描 速率(Scan Rate )通常是扫描速度

2、，不含解码重建部分，仅仅是 3D相机数据 采集的最大帧率，如下图1所示：Scan Rate (Hz)6Imagers5 MP StereoClearance Distance (CD) (mm)525Measurement Range(MR) (mm)7Field of View ( mm)12.1x13.2 (near)12.7x16 4 (maxY) 13.0x15 0 (far)Repeatability Z (|jn)02fesolutio n XY (um)G.7-71Accuracy XYZ (pm)*6Dimensions (mm)49x152x177.5Weight (kg)1

3、77Light SourceBlue LED (-455 nm)图1扫描速率理论上，不含解码重建部分的扫描速率 =投影的图片数量/投影最大帧率, 投影的图片数量跟编码方式相关，直接影响到精度，如我司自主研发的 3D相机TrueD2305M 在180mm*120mm的成像视野范围内Z向精度优于15阿 且重复性精度优于1.5阿 时扫描速度为4.3Hz，最高可达30Hz （精度会降低）。3. 精度3D工业相机通常是被作为三维测量与检测系统使用，行业内普遍使用VDI/VDE 2634准则来评价3D相机的精度，主要评价手段为在测量空间内测量 球径的探测误差、球心距的测量误差、标准平板的平面测量误差及拼接

4、误差。“精度”，指被测量的测得值之间的一致程度与其“真值”的接近程度，即准3.1准确度准确度：多次测量结果的平均值与其“真值”的接近程度，反应的是测得值 的系统误差，系统误差具有方向性，可改善、可修正观测平均值偏离“真值”越大，即过分偏倚，原因可能是光学系统偏心、内 部零件变形、磨损或环境如湿度、温度、振动、清洁等因素引起，理想情况下系 统误差为0。通常计算偏倚时，还需分析其线性，即三维测量系统在正常工作量程内的偏图4.偏倚线性3.2精密度精密度：在相同条件下，对同一物体进行反复测量，测量值之间的一致程度，反应的是测得值的随机误差，具有不可预测、无规律性，测量结果既可能偏大也 可能偏小，误差绝对值起伏无规则，但误差的分布服从统计规律，主要分析重复 性和再现性。重复性是指由同一个人用同一量具经多次测量同一零件的同一特性时获得 的测量值变差；再现性是由不同的人用同一量具测量同一零件同一特性时测量平 均值的变差。虫毎性好車息性不好再现忤好再现性不好图5.重复性和再现性4. 总结现市面上多数3D相机产品标称的精度主要是标准偏差与重复性精度，如图1中的Accuracy和Repeatablity，再现性与系统误差均未体现，产品的