双目结构光三维测量不确定度的Monte Carlo评定方法
CSTR:
作者:
作者单位:

(1.中国计量大学 计量测试与仪器学院,浙江 杭州 310018;2.浙江省质量科学研究院 力学计量研究所,浙江 杭州 310018;3.中国计量大学 信息工程学院,浙江 杭州 310018)

作者简介:

葛 锐 (1967-),男,硕士,高级工程师,硕士生导师,主要从事力学计量与测试方面的研究。

通讯作者:

中图分类号:

TB92

基金项目:

国家自然科学基金(52475576,52075511)和国家重点研发计划(2022YFF0705704)资助项目


Monte Carlo evaluation method for uncertainty of three-dimensional measurement system based on binocular structured light
Author:
Affiliation:

(1.College of Metrology Measurement and Engineering, China Jiliang University,Hangzhou, Zhejiang 310018, China;2.Institute of Metrological Mechanics,Zhejiang Institute of Quality Sciences, Hangzhou, Zhejiang 310018, China;3.College of Information Engineering, China Jiliang University, Hangzhou, Zhejiang 310018, China)

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    摘要:

    由于多频外差法的双目结构光三维测量系统的参数模型具有复杂的非线性特征,传统方法很难实现其测量不确定度的准确评定。针对此问题提出了双目结构光三维测量系统的蒙特卡洛评定方法 (Monte Carlo method,MCM)。首先,根据各坐标系转换关系和多频外差法原理建立三维测量模型,分析主要误差源对测量结果的影响;其次,建立各不确定度分量的概率密度函数,获得各参数的分布规律;最后,建立测量系统各参数与被测件表面参数之间的MCM模型,通过大规模随机数值模拟,实现测量结果不确定度评定。为了验证本文方法的有效性,用标准球和标准量块进行实验。测量数据表明,通过MCM得到的结果均能包含标准量具的标称值范围,评价结果准确。

    Abstract:

    The parameter model of a binocular structured light three-dimensional (3D) measurement system based on the multi-frequency heterodyne method exhibits strong nonlinearity,making it difficult for traditional approaches to accurately evaluate measurement uncertainty.To address this issue,a Monte Carlo method (MCM) is proposed for uncertainty evaluation in such systems.First,a 3D measurement model is established by combining coordinate system transformations and the multi-frequency heterodyne principle,and the influence of key error sources on measurement results is analyzed. Next,probability density functions of uncertainty components are constructed to characterize the distribution of each parameter.Finally,an MCM-based model linking system parameters and measured surface parameters is developed,enabling uncertainty evaluation through large-scale random numerical simulations.Experiments using standard spheres and gauge blocks validate the effectiveness of the proposed method.Measurement results confirm that the intervals derived via MCM consistently encompass the nominal values of the standard artifacts,demonstrating the accuracy of the evaluation.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

马迎琛,葛锐,江文松,罗哉,杨力.双目结构光三维测量不确定度的Monte Carlo评定方法[J].光电子激光,2026,37(3):287~295

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  • 收稿日期:2024-11-09
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  • 在线发布日期: 2026-03-19
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