近红外光学定位系统空间位置测试方法(T-GDSBME 006—2023).pdf

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1、ICS 11.040.30CCSC 35T/GDSBME广 东 省 生 物 医 学 工 程 学 会 团 体 标 准T/GDSBME 006-2023近红外光学定位系统空间位置测试方法Near-infrared Optical Positioning System Spatial Position Test Method2023-11-1 发布2023-12-1 实施广东省生物医学工程学会发 布T/GDSBME 006-2023I目次前言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 测试条件.24.1 测试环境条件.24.2 稳定时间.24.3 测试场地.24.4 检测项目和主要

2、检测设备.25 测试方法.35.1 空间几何尺寸测量误差.35.2 空间几何尺寸移动定位误差.45.3 测量稳定性.65.4 环境温度敏感度.65.5 视场范围.6参考文献.8T/GDSBME 006-2023II前言本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由广东省生物医学工程学会提出并归口。本文件起草单位：广州艾目易科技有限公司、华南理工大学电子与信息学院、广东省医疗器械质量监督检验所、广东省第二人民医院。本文件主要起草人：杨荣骞、林钦永、侯春雨、关沛

3、峰、宋盟春、孙鸿涛、薛富云、黄志强。本文件为首次发布。T/GDSBME 006-20231近红外光学定位系统空间位置测试方法1范围本文件规定了近红外光学定位系统空间位置测试方法。本文件适用于近红外光学定位系统空间位置测试。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。JJF 1001通用计量术语及定义JJF 1059.1 测量不确定度评定与表示3术语和定义3.1 标记物 Marker具有反射或发射近红外光特性的球形物体，可用光学传感器等设备对其

4、进行标识、识别或定位。3.2 近红外光学定位系统 Near-infrared optical positioning system通过捕捉标记物反射或发射的近红外光信号，对标记物进行准确空间定位，并输出标记物空间坐标的设备。3.3 精度测试靶 Accuracy testing target用于近红外光学定位系统空间尺寸标定的标准器，其上装配有固定位置的标记物，并对标记物的位置尺寸进行量值溯源。3.4 空间几何尺寸测量误差 Space geometric dimension measurement error对近红外光学定位系统输出的空间坐标进行数据分析，在特定位置点的精度测试靶的空间几何尺寸计

5、算值与精度测试靶的量值溯源值存在的差值。3.5 测量结果一致性 Measurement result uniformityT/GDSBME 006-20232使用规定的测试方法，在不同时间或在不同环境条件下进行测量，其测量结果的一致程度。3.6 空间移动位置定位误差 Spatial movement position positioning error精度测试靶在空间中移动，于不同的位置采集精度测试靶的空间坐标，测量精度测试靶在不同位置的空间几何定位误差。3.7 测量稳定性 Measurement stability近红外光学定位系统在稳定工作状态下间隔一定时间进行定位测试，多次测试结果的一致

6、性。3.8 环境温度敏感度 Environmental temperature sensitivity在不同环境温度下进行精度测试，分析不同环境温度下定位误差随温度变化情况。3.9 视场范围 Field of view range近红外光学定位系统空间尺寸测量覆盖的最大区域。4测试条件4.1 测试环境条件温度：2030；相对湿度：50%RH 70%RH4.2 测试场地常温下性能测量尽量减少近红外光的干扰。场地区域不得小于制造商在随附文件中标注的视场范围。4.3 检测项目和主要检测设备检测项目和主要检测设备如表 1 所示；三轴滑动导轨移动尺寸不小于：1.5 m1.5 m1.5 m。表 1 检测项

7、目和主要检测设备序序号号检测项目检测项目主要检测设备主要检测设备检测设备技术要求检测设备技术要求1空间几何尺寸测量误差精度测试靶标记物直径约 10 mm，标记物间距（350-400）mm，标记物间距标称值的最大允许误差不超过0.03mm。T/GDSBME 006-202332空间移动位置定位误差精度测试靶、空间三轴滑动导轨测试台标记物间距（350-400）mm，标记物间距标称值的最大允许误差不超过 0.03mm。3测量稳定性精度测试靶、空间三轴滑动导轨测试台标记物间距（350-400）mm，标记物间距标称值的最大允许误差不超过 0.03mm。4环境温度敏感度精度测试靶、空间三轴滑动导轨测试台、

8、温度计标记物间距（350-400）mm，标记物间距标称值的最大允许误差不超过 0.03mm。5视场范围精度测试靶、空间三轴滑动导轨测试台标记物间距（350-400）mm，标记物间距标称值的最大允许误差不超过 0.03mm。注：可采用与空间三轴滑动导轨同等准确度的其他设备进行检测。5测试方法5.1空间几何尺寸测量误差测量设备：精度测试靶。近红外光学定位系统空间几何尺寸测量误差方法如下：5.1.1 按说明书的要求连接并启动设备，待设备稳定后再进行测试；5.1.2 将精度测试靶放置在近红外光学定位系统的测试范围的正中间位置，对精度测试靶的标记物 1 和标记物 2 进行测量（如图 1 所示），近红外光

9、学定位仪的坐标系如图 2 所示。通过光学定位系统输出标记物 1 和标记物 2 的空间坐标值。测试标记物 1 和标记物 2 之间的标准距离尺寸，记为 K。按公式（1）（4）计算空间几何尺寸测量误差 E：EDS（1）211niiDDSn（2）11niiDDn（3）222121212()()()iiiiiiiDxxyyzzK（4）式中：E空间几何尺寸测量误差；n测试次数（n10）；T/GDSBME 006-20234iD第 i 次测量时的测量误差；D测量误差平均值；S测量误差的标准差；K标记物间距标准值；111(,)iiixyz，222(,)iiixyz第 i 次测量时标记物 1 与标记物 2 的位

10、置坐标值。5.1.3 将精度测试靶正对近红外光学定位系统并使标记物1和标记物2的连线与近红外光学定位系统的 X 轴平行（旋转角与倾斜角5）放置，采集数据，重复次数不少于 10 次，按公式(1)(4)计算测量误差，得到 X 轴方向测量误差；5.1.4 将精度测试靶正对近红外光学定位系统并使标记物1和标记物2的连线与近红外光学定位系统的 Y 轴（旋转角与倾斜角5）平行放置，采集数据，重复次数不少于 10 次，按公式(1)(4)计算测量误差，得到 Y 轴方向测量误差。图 1 精度测试靶图 2 精度测试靶空间三轴滑动导轨测试台安装示意图T/GDSBME 006-202355.2空间几何尺寸移动定位误差

11、测量设备：精度测试靶、空间三轴滑动导轨测试台。近红外光学定位系统空间几何尺寸移动定位误差方法如下：5.2.1 将近红外光学定位系统正对空间三轴滑动导轨测试台放置，如图 2 所示，使近红外光学定位系统的测量范围涵盖在空间三轴滑动导轨测试台的移动区域内。5.2.2 将精度测试靶安装在空间三轴滑动导轨测试台的移动端上，如图 2 所示；5.2.3 在近红外光学定位系统的有效视场范围内取远、中、近三个垂直于近红外光学定位系统 Z轴方向的平面，记为 T1、T2、T3，如图 3(a)所示；在每个截平面上均匀分布选取 5 个位置点，记第 j个平面的第 k 个位置为jkP，进行空间位置坐标测量，如图 3(b)所

12、示。图 3 靶标空间三维测试移动位置示意图5.2.4 在 T1面内移动精度测试靶到位置1kP，将精度测试靶正对近红外光学定位系统，并在每个位置按 5.1.3 5.1.5 给出的测量方法计算测量误差，得到 T1面内每个位置的 X 轴和 Y 轴方向定位误差。5.2.5 按 5.2.4 的测量方法，分别计算 T2和 T3面内每个位置的 X 轴和 Y 轴方向定位误差。5.3 测量稳定性近红外光学定位系统在稳定工作状态下，按照 5.1 给出的测试方法测量该时刻精度测试靶的尺寸值，并计算得到精度测试靶的尺寸值的平均值记为1y（测量次数 n10）。随后，在设备运行 2 个小时、4 个小时、6 个小时、24

13、个小时的时间节点时进行测量，分别记为2y、3y、4y、5y，近红外光T/GDSBME 006-20236学定位系统测量稳定性为两次测量结果的变化量，记为stableE，则：stable1maxiiEyy（5）式中：stableE近红外光学定位系统测量结果变化量；i首次测量、2 个小时、4 个小时、6 个小时的时间节点（1,2,3,4i）；1iy精度测试靶尺寸第 i+1 组的测量结果；iy精度测试靶尺寸第i组的测量结果。5.4 环境温度敏感度在温度为 20、25、30的环境中，按照 5.1 给出的测试方法测量该温度环境下精度测试靶的尺寸值，并计算得到精度测试靶的尺寸值的平均值记为iy（测量次数

14、n10）。设备稳定运行在 20、25、30的环境中进行测量，分别记为1y、2y、3y，近红外光学定位系统环境温度敏感度为两次测量结果的变化量，记为sensibilityE，则：sensibility1maxiiEyy（6）式中：sensibilityE近红外光学定位系统环境温度敏感度测量结果变化量；i20、25的不同温度环境（1,2i）；1iy精度测试靶尺寸第 i+1 组的测量结果；iy精度测试靶尺寸第i组的测量结果。5.5 视场范围5.5.1 将近红外光学定位系统正对空间三轴滑动导轨测试台放置，使近红外光学定位系统的测量范围涵盖在空间三轴滑动导轨测试台的移动区域内。5.5.2 将标记物安装在空间三轴滑动导轨测试台的移动端上；5.5.3 如图 3 所示，在距离近红外光学定位系统光轴线 T1、T2、T3位置的垂面内，采用标记物在XOY 面内移动。近红外光学定位系统视场范围测量结果应满足产品随附文件中描述。5.5.4 或依据产品说明书来定具体视场范围大小值。T/GDSBME 006-20237参考文献1 GB/T 36481-2018 信息技术 场景记录仪通用规范2 GB/T 16697-2017 单传感器应用电视摄像机通用技术要求及测量方法3 GB/T 29298-2012 数字（码）照相机通用规范