包裝表面積的測定 三維模型重建法.doc

1、Q/××× ××××××××吉林省地方標準吉林省市場監(jiān)督管理廳 發(fā)布xxxx-xx-xx實施20xx-xx-xx發(fā)布包裝表面積的測定 三維模型重建法Food contact materials and articles Determinationof surface area Three-dimensional model reconstruction method（征求意見稿）DB22/T xxxxxxxxICSDB22 1DB22/T xxxx-xxxx目 錄前言II1 范圍12

2、規(guī)范性引用文件13 定義與術語14 基本原理35 儀器36 試劑47 測量步驟58 精密度59 測量報告6附錄A7附錄B8附錄C9附錄D10 前言本標準按照GB/T 1.1-2009給出的規(guī)則起草本標準由吉林省產品質量監(jiān)督檢驗院提出、吉林省市場監(jiān)督管理廳歸口本標準起草單位：吉林省產品質量監(jiān)督檢驗院本標準主要起草人：II包裝表面積的測定 三維模型重建法1 范圍本標準規(guī)定了包裝材料及制品表面積的三維模型重建測定方法。本標準適用于包裝材料及制品表面積的測量。本標準適用的包裝材料及制品測量范圍見表1。若通過驗證，本方法也可適用于其他材料、制品的表面積測定。表1 樣品測量范圍類型測量范圍/(cm2)包裝

3、材料及制品大于1.52 規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB 4806.1 食品接觸材料及制品通用安全要求GB 5009.156 食品接觸材料及制品遷移試驗預處理方法通則GB 9685 食品接觸材料及制品用添加劑使用標準3 定義與術語下列定義與術語適用于本標準。3.1 三維面積測量儀測量時使用的術語3.1.1 結構光 利用結構光發(fā)生器在已知空間方向上投射到樣品表面的投影光線的集合。3.1.2 三角面片 由空間坐標系中的三個點構成的一個三角網格。3.1.3

4、點云 通過測量儀器得到的樣品外觀表面的坐標系點數據集合。3.1.4 三維模型重建由攝像頭對樣品采集的三維數據通過算法軟件技術復原三維空間和重建三維模型。3.1.5 抽殼在均勻薄壁件類樣品三維模型的內部按照外形的形狀進行鏤空一定壁厚形成樣品整體模型。3.1.6 平面擬合對空間相鄰的不共線的三點確定的平面通過軟件進行拼接光滑處理。3.1.7 平面切割利用三維模型重建軟件中的平面切割工具對物體三維模型數據進行切割處理得到有效計算表面。3.1.8 填孔利用三維模型重建軟件中的填孔工具對三維模型重建時缺失的小洞、顆粒數據進行補洞填平處理得到完整表面積。3.1.9 歐式距離指在m維空間中兩個點之間的真實距

5、離，或者向量的自然長度（即該點到原點的距離）。3.2 樣品定義3.2.1 透明（透光）的樣品：光線能夠穿過其內外表面的樣品（如礦泉水瓶）。3.2.2 反光的樣品：光線射在其表面發(fā)生反射的樣品（如反光鏡）。3.2.3 尺寸較大的樣品：最大尺寸超過工作臺面測量區(qū)域尺寸的樣品。3.3 樣品種類包含GB 4806.1中規(guī)定的食品接觸材料及制品。4 基本原理利用電荷耦合元件（Charge-coupled Device，簡稱CCD）工業(yè)相機連續(xù)采集有結構光的圖像數據，運用三維模型重建技術實現對食品接觸材料及制品的表面三維數據重建，得到物體表面的三維數據，將得到的三維數據進行一系列處理，通過計算將其轉化為三

6、角面片數據，依據三角面片計算物體待測量區(qū)域的表面積。5 儀器5.1 三維面積測定儀，利用三維模型重建技術對樣品的表面三維數據進行重建從而得到物體表面積的測量儀器。應配備以下部件：5.1.1 高分辨率工業(yè)相機和工業(yè)鏡頭工業(yè)相機：230萬像素以上；工業(yè)鏡頭：f16 mm。5.1.2 簡單體標準測試塊：包括正方體、圓柱體和半球體，見圖1。圖1 簡單體標準測試塊 簡單體標準測試塊參數如表2，單位（mm）：表2 簡單體標準測試塊參數材質類型尺寸1尺寸2尺寸3不銹鋼或鋁合金正方體（長×寬×高）40×40×40圓柱體（底面直徑×高）40×40半球體

7、（直徑）50氧化鋯陶瓷正方體（長×寬×高）10×10×1060×60×6040×40×40圓柱體（底面直徑×高）10×1060×6040×40半球體（直徑）105040 5.1.3 復合體標準測試塊：由5.1.2中的簡單體標準塊固定在底板上組成，見圖2。圖2 復合體標準測試塊 5.1.4 發(fā)光二級管（Light Emitting Diode, LED）校準板：玻璃制品，由正方形間隔組成，正方形邊長的標準偏差精度為0.001 mm，見圖3。 圖3 LED校準板6 試劑6.1 反

8、差增強劑：壓力罐噴涂式，主要化學成分是四氧化三鐵。7 測量步驟7.1 儀器校準利用發(fā)光二級管校準板（5.1.4）校準儀器相機的立體誤差。儀器相機校準每年進行一次，立體誤差應小于或等于0.1 mm。立體誤差計算方法見附錄A。7.2 自檢對簡單體標準測試塊或復合體標準測試塊進行兩次平行測定，計算兩次測量數據的平均值作為標準測試塊的測量結果。當測量值與標準值偏差小于等于3%時，樣品測量為有效測量，當測量值與標準值偏差大于3%時，應采用7.1的方法進行儀器校準，再進行測量。7.3 測量樣品前處理7.3.1 表面顏色為黑色或接近黑色、透明（透光）的樣品（3.2.1）、反光的樣品（3.2.2），用反差增強

9、劑（6.1）對樣品表面進行噴涂，噴涂膜噴涂均勻，再按照進行測量。7.3.2 尺寸較大樣品（3.2.3）、組合類樣品、管道件樣品，應對樣品進行拆分分解，再進行測量。7.3.3 對內部形狀扭曲、壁厚不均勻的玻璃制品、陶瓷制品，需要對樣品進行切割或分裂，用反差增強劑（6.1）對待測表面進行噴涂，再進行測量。7.4 測量7.4.1 在三維面積測定儀工作臺面的測量區(qū)域放置待測量樣品，設置工作平臺的角度旋轉步長，角度旋轉步長的整數倍為360度。使工作平臺每旋轉一個旋轉步長的角度對樣品進行一次掃描。工作平臺完成360度旋轉后，將所有角度的掃描圖像進行合成。7.4.2 根據工作站編寫好的程序對得的樣品數據進行

10、以下處理：1) 對缺失數據，進行填孔數據處理；2) 對均勻壁厚的樣品數據進行抽殼處理，推算出內表面積；3) 測量瓶內溶液浸泡內表面積時，對樣品數據進行平面擬合和平面切割處理。7.4.3 通過軟件計算，采用曲面微積分法計算表面積，得出樣品表面積測量值。參見附錄B。7.5 結果描述（1）以兩次測定結果的算術平均值作為試樣的測定結果。（2）結果保留兩位小數（單位：cm2）。8 精密度8.1 測量結果的允許差符合表3的規(guī)定。表3 測量結果的允許差樣品面積范圍允許差（cm2）1.50表面積100.00 cm2測試結果的平均值×8%100.00表面積500.00 cm2測試結果的平均值×

11、;5%500.00表面積1500.00 cm2測試結果的平均值×3%8.2 參考測量結果參見附錄C，標準塊的面積測量值對照表。參見附錄D，典型樣品面積測量對照表。9 測量報告測量報告應當包括以下內容：1) 識別樣品、實驗室和測量日期所需的全部資料；2) 引用標準；3) 結果及其表示；4) 測定中發(fā)現的異?，F象；5) 對結果可能已產生影響的本標準中未規(guī)定的各種操作或任選的操作。附錄A立體誤差計算方法立體誤差計算公式如下： = 式中：-立體誤差；-點對的個數；-實際鏡頭曲面；-數據擬合后的鏡頭曲面；-上與上對應點形成的點對；-兩個三維點之間的歐式距離。附錄B面積計算方法B.1 對樣品表面

12、進行微分并積分算出單個曲面片的面積；假設被測物體的表面是分段光滑的，且其曲面可以描述為，則在將劃分為若干光滑的曲面片之后第個曲面片的曲面積分按式(1)計算： (1)式中： 曲面積分元素； 在平面上的投影區(qū)域。B.2 將所有曲面片的面積求各，得到樣品表面積。所有光滑曲面片的面積之和即為被測物體的表面積(mm2)，按式（2）計算： = (2)注：對于復雜形狀的曲面，由于式(2)要求為矩形區(qū)域，因此無法直接用于計算曲面面積。在工程上需要將劃分為若干矩形網格，并結合極限定理給出計算算法。將劃分為矩形網格，關于的曲面積分表達為和的極限形式，如式（3）： (3)式中： 平面上矩形的面積； 中與對應的所有小

13、曲面塊直徑的最大值。在式(3)中，趨向于無窮大時即將劃分為無數個充分小的矩形區(qū)域，如此可得到精確的測量結果。附錄C標準塊的面積測量值對照表測試對象標準值（cm²）測量值（cm2）RSD（%）123456平均值正方體標準塊79.9678.578.4178.4278.3878.3778.4678.42 0.06圓柱體標準塊62.7961.8561.7861.861.661.861.6861.75 0.15半球體標準塊39.4638.3738.3238.3338.3838.2638.2338.32 0.16附錄D典型樣品的面積測量值對照表測試對象材質測量要求測量值（cm2）RSD（%）123456平均值烘焙模具金屬內表面積458.52 459.45 457.95 457.73 459.42 459.29 458.73 0.17酒杯陶瓷內表面積110.92 110.9