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标定板的使用、保养与复检

标定板是相机标定的“尺子”,使用和保存不当会让精度悄悄下降。本文按铝塑板、玻璃、陶瓷、碳纤维、亚克力和热成像基材分别说明清洁方法,并介绍存放、温度管理、平面度检查、定期复检方法和更换时机。

要点

  • 拿取时戴手套、持边缘,不触摸图案面;使用前让标定板达到环境温度。
  • 清洁方法因基材而异:玻璃和陶瓷可以用异丙醇,亚克力不能用酒精等溶剂,印刷面和低发射率面要格外轻柔。
  • 放在专用包装中平放或整边支撑竖放,避免受压、暴晒、潮湿和剧烈的温度变化。
  • 定期复检平面度和特征点间距并做记录,出现超差、损伤或性能退化时及时更换。

日常使用要注意什么?

  • 拿取:戴干净的无粉手套,手持标定板的边缘或背面,不要触摸图案面。大尺寸板用双手持握,不要单手抓住一角,以免板弯曲。
  • 安装:用支架或夹具固定,夹持力适中,夹子不要压在图案区域上。大板要多点支撑,避免悬臂。
  • 温度:从仓库或车内取出后,先在工作环境中放置一段时间再使用;不要放在灯具、电机、暖气等热源附近,也不要在阳光直射下长时间使用。
  • 照明:避免强光源长时间近距离照射,防止局部升温。
  • 温度修正:尺寸计量通常以 20 °C 为参考温度。现场温度与之相差较大、而应用又对尺度敏感时,可以按 实际尺寸 ≈ 标称尺寸 × (1 + α × (使用温度 − 20 °C)) 修正方格尺寸,α 为基材的线膨胀系数,参见标定板基材怎么选。
  • 建立档案:每块标定板记录编号、规格、启用日期、使用情况,以及每次清洁和复检的结果。

不同基材怎么清洁?

清洁前,先用洗耳球或干净的压缩空气吹去浮尘,避免灰尘颗粒在擦拭时划伤表面。第一次使用某种清洁剂时,先在图案以外的边缘处小面积试擦;随板附有说明的,以说明为准。

基材 推荐方法 应避免
铝塑板(印刷面) 干燥的超细纤维布轻拭;顽固污渍用清水或稀释的中性清洁剂润湿后轻擦,再擦干 丙酮等强溶剂、研磨性清洁剂、用力摩擦
玻璃 无尘布或镜头纸蘸异丙醇或光学清洁液,单向轻擦 用硬物刮擦;划伤图案层
陶瓷 无尘布蘸异丙醇或中性清洁剂轻擦 磕碰边角;研磨性清洁剂
碳纤维(涂层印刷面) 同铝塑板 强溶剂
亚克力背光板 清水或亚克力专用清洁剂,用柔软的布轻拭 酒精、丙酮、含氨清洁剂(会使亚克力出现细小裂纹);干布用力擦
热成像板 按基板类型处理;低发射率金属面只做轻柔除尘,有油污时用无尘布蘸异丙醇轻擦 留下指纹和油污(会改变发射率);划伤涂层

清洁后让表面完全干燥再使用或装箱。

怎样存放和运输?

  • 放回原包装或专用保护盒,标定板之间不要直接叠压;
  • 平放时放在平整的表面上;竖放时要整边支撑,不要长期斜靠在墙上,以免变形;
  • 存放环境干燥、温度稳定,远离阳光直射,紫外线会使部分印刷图案褪色;
  • 运输时使用有缓冲的包装,玻璃和陶瓷板尤其要防震防撞;
  • 背光标定板的光源和电源部分按电子设备要求防潮。

如何复检?

外观检查(每次使用前)

检查是否有划伤、缺损、污渍、褪色、起泡、裂纹,铝塑板还要看边缘是否分层。特征点附近的损伤会直接影响检测,即使检测成功,个别点的误差也可能偏大。

平面度检查

  • 刀口尺加塞尺:把刀口尺或精密直尺沿不同方向贴在板面上,用塞尺测量最大间隙,适合快速筛查;
  • 平台加千分表:把标定板放在大理石平台上,用千分表扫描板面高度。注意支撑方式本身会影响测量结果,应与使用时的支撑方式一致或采用三点支撑;
  • 三坐标测量机、激光扫描或摄影测量:精度最高,适合高精度标定板的周期检定;
  • 从标定数据中发现:如果多次标定的残差在标定板坐标系中呈现相同的规律,例如中央与边缘的残差方向相反,说明板面可能已经翘曲。

特征点间距检查

  • 用影像测量仪或三坐标测量机,测量若干特征点之间的距离,与标称值比较;
  • 用一台状态可靠、已标定的相机配合已知尺寸的参考物,测量标定板上相距较远的特征点间距(例如对角线),可以作为日常快速核查;
  • 重点关注长距离尺寸:整体尺度误差分摊到单个方格上很难察觉,在对角线这样的长距离上才明显。

复检周期

复检周期取决于使用频率、环境和精度要求。使用频繁、经常搬运,或在温湿度变化大的现场使用时,应缩短周期;发生跌落或碰撞后,应立即复检。每次复检的结果都要记录,便于追踪变化趋势,提前发现性能退化。

一份复检记录至少应包含:标定板编号、复检日期、环境温度、检测方法和仪器、测量位置及结果、与标称值或上次结果的差异、结论(继续使用、降级使用或更换)以及检测人。

什么时候应该更换?

  • 特征点区域有划伤、缺损或褪色,影响检测,或导致个别点误差明显偏大;
  • 平面度或特征点间距的复检结果超出应用允许的范围;
  • 出现分层、起泡、裂纹或明显变形;
  • 热成像板的低发射率面氧化或划伤,对比度明显下降;
  • 跌落或碰撞后复检不合格;
  • 应用的精度要求提高,现有标定板的规格已不能满足。

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