三维光学测量系统的应用越来越普遍，常常困扰大家的是其各种系统的参数，如分辨率、相机精度、系统精度、重复性精度、准度等等，到底什么是我们需要关注的指标，各个指标之间又有什么差别呢？有些公司为了标榜其精度，往往只说明三维相机的精度，而不谈系统精度，造成了很多误解和误会。
这里我们先为大家解释一下各个参数的含义，然后再说各个参数的关系，以及在实际应用过程中我们应该关注的参数。
相机的分辨率
这个参数既与精度密切相关，又与精度的概念有很大差别。分辨率是与所采用的硬件分辨率有关，在三维光学中，分辨率通常是指所形成三维点云的点密度（X和Y方向），但三维光学的精度主要指的是Z方向。那么为什么又会与精度有关呢？因为点密度会影响点云算法的鲁棒性，如特征拟合的精度和准度。
三维相机的精度
我们通常所说的三维相机的精度是Z方向的精度，也就是点云在相机坐标系下Z方向的重复性精度。而相机的准度，通常是不予标注的，该数据应通过实际的标定和补偿完成，而且不同区域的准度的差别较大。
参数关系
这里三维相机主要针对双目结构光相机，其原理图简述如下：
上面两个概念都是与三维相机相关的，即分辨率和精度。在VDE/VDI标准中TYPE 1所评价的，主要指的是这一部分的精度，包括在ISO10360-8中描述的Form和Size精度，均与此有关联。但标准中同时关注了相机的准度，以及相关算法的精度，即具体测量数据的准度。在相对测量系统中，通常采用MSA准则，这一部分的精度描述是所谓的静态精度，即，对某一特征，反复多次的拍摄计算的重复性精度。准度的问题，与被测特征和具体算法相关，本文在后面进行阐述。
作为一个完整的系统，我们还需要关注整体的精度，这里包括了运动机构的精度，如三坐标台面的运动误差，机器人运动学模型的精度损失等等。VDE/VDI标准中TYPE 3对此进行了详细的规定，通过空间7个姿态的重复性和准度来描述系统的综合精度。在MSA中，描述为半动态精度，也就是运动机构的累计误差数据。
对于相对测量系统，如果需要与其他设备对标，系统精度还包含了支架的定位精度。在MSA中，通常描述为全动态精度，这里要纳入支架重复定位带来的误差。
测量系统的实际应用
首先我们要对三维相机进行选择，通常来说，相机本身的精度和分辨率是比较高的，这一块的选择余地较大。但如果被测特征较小，如在1mm左右，我们就要考虑分辨率较高的相机，点密度能够满足基本算法的稳定性需求。或者如果被测特征的公差较小，如只有0.1mm，就要采用高精度的相机，至少达到1/10以内的精度范围。
其次，我们要进行运动精度的控制，这里首先也考虑重复性精度问题，龙门框架结构，带光栅尺反馈控制的系统当然能够提供较高的精度，如要求非常高，还要考虑环境温度振动等的影响。如果采用机器人的方法，只能完成一些精度要求不高的测量场景，毕竟机器人本体带来的重复性误差较大，往往不能满足高精度的要求。不过随着技术的发展，双目跟踪、多目跟踪、反向定位，以及各种配准方法，可以有效的消除机器人本体的误差损失。虽然也带来了拼接配准的误差，仍旧能系统级的提高重复性精度。通常我们认为，在1米范围内，机器人系统的精度可以控制在0.05mm以内。
在汽车行业中，特别要求零件是在模拟装车状态测量，也就是给予了零件约束条件，该条件会造成测量过程中零件的变形。由此出现了支架对测量结果的影响，也就是MSA中全动态实验的目的，来评估测量支架的影响。通常，对于一个刚性较好的零件，支架定位误差的贡献在0.02-0.05mm的范围，如果是一个刚性差的零件，该影响较难评估。
按照MSA的要求，还有一个重要的影响，是零件本身对测量系统的影响，如孔边产生的毛刺，表面色泽的变化等等，都会对光学测量系统的结果带来变差。这类型的影响通过GR&R的实验可以完成验证，通常会采用不同批次的10个零件，来对测量系统的结果进行评价，并确定是否可以验收。在这里说明一下，由于光学测量系统通常是自动化系统，我们只评价重复性的影响，不评价再现性的影响。
最后，我们需要说明，任何测量系统都会存在准度问题，也就是所谓的测不准原则。除了器件级自身的标定外，我们还会采用两种方式进行系统级的标定，以提高系统的准度。一种是金规法，采用国际质监局或有资质的企业认可的标准量块、米规等完成的标定。一种是银规法，即高于现有测量系统一个级别的另一个测量系统，来完成对准度的标定。
结论
首先，我们要区分使用的是绝对测量系统还是相对测量系统，评价的标准和验收的指标差别较大。其次，相机的精度和分辨率我们需要结合实际情况来考虑，但在整个测量系统中并不是最为关键的环节。另外，如采用机器人的测量系统，在一定范围内，整体精度能在0.05-0.1mm以内。而且，如果是相对测量系统，我们还要充分考虑支架带来的影响，相对不同刚性的零件，支架的影响差别不一，通常会在0.03mm以上，如塑料件，其波动甚至会达到0.1mm以上。最后，在实际应用中最容易让人困扰的是，零件本身对测量系统的影响，如前所述不同批次零件的定位波动，或者类似于毛刺、热影响区等对测量结果的影响。总体来说，要做一个完整的测量系统的评价，目前MSA还是较好执行的一种标准，能被整个行业所接受。
