JJF（冀）5019-2026 大尺寸激光三角测距仪-校准规范

JJF(冀)5019—20262026-09-24发布2026-11-01实施大尺寸激光三角测距仪校准规范主要起草单位：山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究院)宴浩〔山西省检验检测中心(山西省标准计量技术研究院)〕卞伟(河北省计量监督检测研究院)赵重阳(河北省计量监督检测研究院)张博(北京市计量检测科学研究院)温甜(河北省计量监督检测研究院)陈晓宁(河北省计量监督检测研究院)张昊(河北省计量监督检测研究院)刘钊(河北省计量监督检测研究院)JJF(冀)5019—2026I引言 1范围 2引用文件 3术语和计量单位 4概述 5计量特性 5.1测量区间 5.2示值误差 5.3重复性 5.4示值线性度 6校准条件 6.1环境条件 6.2测量标准及其他设备 6.3校准使用的软件 7校准项目和校准方法 7.1校准前准备 7.2测量区间 7.3示值误差 7.4重复性 7.5示值直线度 8校准结果的表达 9复校时间间隔 附录A大尺寸激光三角测距仪示值误差测量不确定度评定(示例) 附录B激光雷达示值误差测量不确定度评定(示例) 附录C最小二乘法评价线性度 附录D原始记录格式(示例) 附录E校准证书内页格式(示例) JJF(冀)5019—2026Ⅱ1本规范适用于采用直射式或斜射式三角法原理的测距范围100mm至数十米的大尺寸单点激光三角测距仪(以下简称激光三角测距仪、测距仪)及激光雷达的校准。2引用文件GB/T45307—2025光电测量智能操控类激光雷达主要参数测试方法凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用本规范。3.1.2最小测量距离minimummeasur1通常用正、反行程实际平均校准曲线相对于参比直线的最大偏差。2用满量程输出百分比来表示。3随参比直线的不同，有多种线性度。4不加限定词的线性度即指独立线性度。长度的计量单位是米(m),或是它的十进分数2激光三角测距仪是利用激光在空间传播过程中的光学反射规律和相似三角形原理，在接收透镜的物空间与像空间构成相似关系，利用边角关系计算被测物体位移变化的物体发生移动时，图像采集传感器上的光斑将产生移动，其位移大小对应被测物体的移动距离，因此可通过算法由光斑位移距离计算出被测物体的位移变化。激光三角测距仪按入射光束与被测物体表面法线的角度关系，可分为直射式和斜射式两种，见图被测物体表面图1激光三角测距仪原理图1—测距仪激光器；2—CCD接收器；3—透镜角测距仪)至数十米(如三角测距法激光雷达)。单点激光三角测距仪自身固定以单点测量获得被测物体的位移，广泛用于工业现场尺寸及位置测量，是激光三角测距仪的基础测量方式。三角测距法激光雷达(以下简称激光雷达)以单点激光三角测距仪围绕图2单线扫描激光雷达35计量特性5.2示值误差注：仅单点激光三角测距仪。5.4示值线性度环境温度：15℃~35℃;或确保测量标准正常工作的环境条件。校准过程应不受到电场的电磁波干扰，障碍物的阻挡以及反光物反光和阳光直射6.2测量标准及其他设备大尺寸激光三角测距仪校准项目及所用设备见表1。序号校准项目1测量区间大、小平面靶标；测长机(仪)(MPE:±(1μm+5×10-6L))或直线导轨与激光干涉仪(MPE:±(0.5μm+5×10-⁷L))组合或手持激光测距仪(MPE:±(5mm+5×10-5L))或钢卷尺(MPE:±(0.3mm+2×10-⁴L))。2示值误差34示值线性度度满足被测对象1/3MPEV要求的其他设备。2平面靶标建议为反射率80%的漫反射板，其中一块长度≥1m;或客户指定的靶标。7.1.1单点激光三角测距仪4在直线导轨一端架设激光干涉仪和激光三角测距仪，测距始端的距离小于测距仪标称最短测量距离的80%,且激光干涉仪光路与测距仪的光路相互避让，不得遮挡、干扰(见图3)。≤80%最短测量距离移动工作台干涉仪反射镜激光干涉仪直线导轨在导轨移动工作台上安装激光干涉仪反射镜和平面靶标，测距仪的俯仰及左右转角，使激光干涉仪和测距仪发出的的移动方向平行(移动工作台移动距离应超出激光三角测距仪最大测量距离)。测距仪激光器反射镜测距仪激光器测距仪激光器·激光干涉仪b)图4校准安装示意图直射式激光三角测距仪安装时使其发出的光束与被测物体表面垂直(见图4a);斜射式激光三角测距仪按照其安装要求调整激光器发出的光度，保证在测距仪量程范围内图像接收器均能接收到反射光斑(见图4b)。激光三角测距仪示值刷新率由采样频率确定，校准中记激光三角测距仪在校准前，检查激光发射、接收窗口是否要求完成预热(一般不少于10分钟),确保激光器和探测器的热稳定性。7.1.2激光雷达在实验室两端分别安放被测激光雷达与平面靶标，激光雷5激光雷达在校准前，检查激光发射、接收窗口是否清洁。预热(一般不少于10分钟),确保激光器和探测器的热稳定性。使用激光雷达配套软件，设置标称采样频率等相关参移动导轨上方工作台，使靶标不断靠近被校测距仪止，即测距仪刚显示不出距离的位置，用手持激光测距仪射窗和测量靶标的位置，即为被校测距仪的最小测量距离Ln。再将平面靶标向远离测距仪的方向不断移动，直至测距仪显示不出距离的位置，读出手持激光测距仪或钢卷尺测得的距离，即为被校测距仪的最大测量距离LF,测距仪的量程L为：如最小测量距离350mm,最大测量距离650mm,量程为300mm,则测量区间表示为350mm～650mm或500±150(mm)。待激光雷达稳定工作后，在激光雷达的视场区域选取正对平面靶标的在激光雷达视场范围近端由远及近移动平面靶标，连续采集距离测量数据，当输出距离无法实现时，停止移动平面靶标，用手持激光测距仪或钢卷尺测量被校激光雷达测在激光雷达视场范围远端由近及远移动平面靶标，依据以在被校仪器的量程范围内大致均匀选取11个位置，含测量范围的下限、上限。将靶标移动到被测测距仪测量范围下限的位置，将激光干涉JJF(冀)5019—20266出此时测距仪的读数lo(多次读数的平均值),移动平面靶标至预设位置，分别记录激光干涉仪的读数lsi和激光三角测距仪的读数li(多次读数的平均值),以激光三角测距仪每测量点的读数li与初始位置lo的差值为测距仪测得的位移，与激光干涉仪相应测量点读数lsi的差值作为测距仪在该点的示值误差，并计算示值相对误差：li—测距仪各测量点的读数值，mm;在激光雷达测量范围内的大致均匀的3～5个位置上进行示值误差测量。激光雷达起始位置在平面靶标中心法线方向上。预设距离由激光干涉使用激光雷达配套软件，连续采集不少于5次距离测量数据(或不少于5帧完整点云数据),对获得的激光点云拟合轮廓，计算激光雷达与靶标中心的距离，提取靶标的距离值记为雷达输出的距离值。每个位置取五次测量数据的平均值与预设距依据7.3.1计算示值相对误差，选取所有示值相对通过遮挡激光光路9次，记录在此位置测距仪的10个读数，最大值减去最小值为重7.5示值线性度测距仪示值线性度的校准与7.3.1示值误差同时进行离的读数值和测距仪每10%标称量程的各测量点读数值之差，计算10个位置的位移示值误差，采用最小二乘法或两端点法计算得出示值误差的最佳直线，旋转坐标最佳直线重合，计算各点至最佳直线的差，示值线性度e计算公式如下。最小二乘法7计算示例见附录C。a)标题：“校准证书”;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的1)校准结果及其测量不确定度的说明；9复校时间间隔激光三角测距仪的复校时间间隔是由使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素建议复校时间间隔为一年。JJF(冀)5019—20268附录A大尺寸激光三角测距仪示值误差测量不确定度评定(示例)A.1测量方法选用激光干涉仪与直线导轨的组合作为标准器测量大尺寸激光三角测距仪(以下简称测距仪),按正文7.3.1方法测量。被测仪器：激光三角测距仪，测量范围(100～400)mm,线性精度：0.5%FS,最δi=li-lsi+alsi——激光干涉仪各测量点的读数值，mm;a——激光干涉仪与被校测距仪测量轴线不统一导致的误差，数学期望为0。A.3灵敏系数与合成标准不确定度u²=c²u²(1)+c²u²(Is)+c²A.4各影响量的不确定度分量A.4.1li的标准不确定度分量依据激光干涉仪的证书，激光干涉仪在1m内示值误差在±9A.5标准不确定度分量一览表序号1Ii的标准不确定度分量正态2均匀3均匀以上分量各部分相互独立，当k=2时，大尺寸激光三角测长系统示值误差的扩展不确定度为U=21μm。激光雷达示值误差测量不确定度评定(示例)B.1测量方法在实验室测试场地，依据7.3.2,平面靶标的位置由手持激光测距仪得到。校准某品牌激光雷达，分度值为1%L、最大测距L为12m的激光雷达，评估其在5m处示示值误差的不确定度来源主要由激光雷达的测量重复B.3标准不确定度分量的评定B.3.1li的标准不确定度分量B.3.2lsi的标准不确定度分量设均匀分布，其不确定度分量为：B.3.3测距中心与手持激光测距仪测量端不一致引入的标准不确定度B.4合成标准不确定度标准不确定度一览见表B.1。1u.(1)=√u²()+u²(16)+u²(δ)≈附录C将7.3.1获取的11个坐标值(i,△;),通过最小二乘法拟合得到一条理想直a——拟合直线的截距，mm;则表C.1示值误差及计算示例测量点i示值误差△;01表C.1示值误差及计算示例(续)测量点i示