汉振分享 | 3D相机精度测试方法介绍
01 引言
精度作为评价工业级3d相机重要的性能指标之一，主要分为精密度和准确度。在vdi/vde 2634 part2中，主要分为球直径的探测误差、球心距的测量误差、标准平板的平面测量误差及拼接误差来描述3d相机的精度。
02 球直径探测误差
将具有漫反射的标准球分别置于三维空间内至少10个不同的位置并进行测量。
对每次获得的点云进行小二乘球面拟合得到直径dm，注意拟合过程中多可滤除0.3%的数据点。
探测误差ep=|dm-dr|，其中dr为校准值，dm为测量值。
注意：选择标准球时，球直径d应为测量空间内体对角线长度的0.02~0.2倍，且球体本身的形状误差应小于待测系统探测误差的1/5。
03 球心距测量误差
将具有漫反射的标准球棒分别置于三维空间内至少7个不同的位置并进行测量。
对至少7组以上的点云数据进行小二乘球面拟合，得出小二乘球心，并计算球心距。注意拟合过程中多可滤除0.3%的数据点。
esd=|lm-lk|，其中lk为球心距校准值，lm为球心距测量值。
注意：球棒长度l应至少为测量空间内体对角线的30%，球直径为体对角线的2%~20%。
04 平面度测量误差
将具有漫反射的标准平板分别置于三维空间内至少6个不同的位置并进行测量。
对至少6次以上的点云数据进行小二乘平面拟合，分别计算各方位所有数据到相应小二乘拟合平面的距离标准偏差。平面拟合时多可滤除0.3%的数据点。
注意：平板长度不应小于体对角线的1/2，且平板本身的平面度误差应小于系统平面度测量误差的1/5。
05总结
对于需要获得工件尺寸信息或空间坐标的项目来说，如3d定位抓取、3d尺寸测量，3d相机的测量精度应满足要求，球直径探测误差可以理解为3d相机当前测试条件下的测量精度，当然探测误差会因环境、方法等条件的不同会有所差异。而对于一些仅依赖相对位置信息的缺陷检测项目来说，如平面度检测，首先需要保证点云数据的重复性要好，即使位置有所偏差也不影响检测结果。
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探测误差ep=|dm-dr|，其中dr为校准值，dm为测量值。
注意：选择标准球时，球直径d应为测量空间内体对角线长度的0.02~0.2倍，且球体本身的形状误差应小于待测系统探测误差的1/5。
03 球心距测量误差
将具有漫反射的标准球棒分别置于三维空间内至少7个不同的位置并进行测量。
对至少7组以上的点云数据进行小二乘球面拟合，得出小二乘球心，并计算球心距。注意拟合过程中多可滤除0.3%的数据点。
esd=|lm-lk|，其中lk为球心距校准值，lm为球心距测量值。
注意：球棒长度l应至少为测量空间内体对角线的30%，球直径为体对角线的2%~20%。
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将具有漫反射的标准平板分别置于三维空间内至少6个不同的位置并进行测量。
对至少6次以上的点云数据进行小二乘平面拟合，分别计算各方位所有数据到相应小二乘拟合平面的距离标准偏差。平面拟合时多可滤除0.3%的数据点。
注意：平板长度不应小于体对角线的1/2，且平板本身的平面度误差应小于系统平面度测量误差的1/5。
05总结
对于需要获得工件尺寸信息或空间坐标的项目来说，如3d定位抓取、3d尺寸测量，3d相机的测量精度应满足要求，球直径探测误差可以理解为3d相机当前测试条件下的测量精度，当然探测误差会因环境、方法等条件的不同会有所差异。而对于一些仅依赖相对位置信息的缺陷检测项目来说，如平面度检测，首先需要保证点云数据的重复性要好，即使位置有所偏差也不影响检测结果。
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