3D掃描儀的在國內的使用越來越廣泛，但由于缺乏相關的標準器具，在國內能夠開展3D掃描

儀的校準、核查和質量控制的機構很少，國際上比較完整地規定如何開展3D掃描儀校準的標

準是德國的VDI/VDE 2634 系列標準，該標準規定了使用球棒來開展3D掃描儀的校準工作，3D

掃描儀校準球棒完全滿足該標準對于3D掃描儀校準所需標準器具的技術要求，為了便于讀者

理解，編者對標準進行了梳理，整理了這篇文章，希望對讀者有參考價值。

1. Bal-tec標準球桿

根據德國標準VDI/VDE 2634 Part2的規定， Bal-tec標準球桿可以用來評價3D掃描儀長度測

量的性能，從而確保其溯源性。用來評價3D掃描儀的長度測量性能的參數是 Bal-tec球桿的

球心距，球心距是指球桿兩端球心之間的距離。

2. 球心距最大允許誤差SDMPE

根據標準ISO10360-1的規定，球心距的最大允許誤差SDMPE=±(A+L/K) 和±B的較

小值（如下圖所示），其中，A是正常數，單位為um，由設備制造商提供，K是無

量綱常數，由設備制造商提供，L是被測長度，單位為mm, B是最大允許誤差，單位

為um，由設備制造商提供。

3. Bal-tec標準器具的選擇

球桿的規格選擇參考如下的尺寸要求：

LP≥0.3L0

DP=(0.02…0.2)L0

式中：LP是球桿的長度，L0是設備的測量范圍，DP是標準球的直徑。

4. 校準程序

為了全面評價3D掃描儀在整個測量空間中的測量性能，需要在7個不同的位置測量

球桿的球心距，如下圖所示：

推薦的位置如下：

– 與測量空間邊緣的平行位置，如圖中的位置1和位置2；

– 與測量空間上表面（位置3）、前表面（位置4）、后表面（位置5）和側表面

（位置6）的對角線的平行位置；

– 與測量空間對角線的平行位置（位置7）。

5. 結果計算

使用Best-Fit的擬合方式，通過3D掃描的軟件計算出測量得到的球心距，通過與標準

球桿校準的球心距之間的比較，計算得出球心距測量的偏差，公式如下：

SD=La-Lr

式中：La是3D掃描儀測量得到的球心距，Lr是校準得到的球心距。

6. 結果評價

每個位置測量得到的球心距偏差都需要不超過球心距最大允許誤差SDMPE，如果考

慮測量不確定度的話，依據標準ISO 14253-1可以將結果評價的標準放寬或加嚴，如下：

|SD|≤|SD|-U 適用于設備制造商

|SD|≤|SD|+U 適用于設備用戶

如果有一個且只有一個位置的球心距偏差超出了上述定義的評價界限，則在該位置

需要重新測量球心距，再次測量得到的結果在評價界限內的話，表明設備是校準通

過的，如仍然超差，則表明校準不通過。

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