三维测绘扫描

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如何正确选用适用于实验室三坐标质量控制的球棒?

1、长度的选择

首先应该做的决定是我们的三坐标测量仪应该选用多长的球棒来开展质量控制，球棒的长度是两个球的球心距。一般来说，推荐三坐标测量仪的质量控制应该选用两根不同长度的球棒，长短各一根，长的球棒用来评价三坐标测量仪整体的几何误差，短的球棒用来评价实际测量过程中的几何误差，长的球棒的长度应选择三坐标测量仪最短测量轴长度的80%，短的球棒的长度是长球棒长度的50%。

举例：若三坐标测量仪的测量范围为：X轴1000m，Y轴800m，Z轴600m，根据球棒选用原则，长球棒的长度应该选择480mm，短球棒的长度应为240mm，但参考球棒的常用标准尺寸，可以选择长度分别为500mm和250mm的球棒。

在具体应用时，建议将两根球棒安装在同一个支架上，如下图所示，这样做的好处是不仅提高了三坐标质量控制测量的效率，而且消除了温度变化的影响。

2、球的直径

选好了球棒的长度后，接下来应该选择球棒球的直径、材料和精度等级，直径为25.4mm的标准球是工业标准，但也可以根据实际需求选择直径为19.05mm或50.8mm的标准球。

3、球的材料

另外需要选择的是球体的材料，一般对于接触式测量的三坐标选择高铬高碳的马氏体不锈钢材质即可，这也是球棒中球体的标准材料，这种材料的硬度可以达到58HRC，而且与球棒的钢制棒杆有相同的热膨胀系数。

对于利用光学扫描的测量（如3D扫描等），可以使用如下材质：磨砂面处理不锈钢、钛合金或陶瓷球，磨砂面处理的陶瓷器在光学测量设备中应用较多。

4、球的精度等级的选择

标准球的质量的需求取决于其用途，在商业校准服务中使用的标准球的精度等级通常为抗磨轴承制造商协会（AFBMA）规定的Grade 5，也满足依据ANSI-B89.4.1-1997开展三坐标测量质量控制的使用要求。对于高精度校准需求，则需要选用精度更高的标准球了，即Grade2.5，而对于光学测量来说，由于要使用磨砂面处理的球体，所以选择Grade25的精度足够满足使用要求了。

5、球棒球杆的选择

球棒棒杆的材料也是要考虑的因素，对于校准及常用商业用途的球棒来说，一般选择退火低碳钢作为球棒的棒杆材料，对于很长的球棒或者使用环境温度变化较大的球棒，则需要选择不胀钢（Invar®）作为球杆材料了。