校准与检定：对视频测量系统的意义
本文原载于《质量杂志》2025年4月刊
产生误导作用的校准
某些校准公司到现场后，仅用需校准的设备测量其参考标准，随即出具校准证书。他们既不了解设备出售时制造商的技术规格，也不清楚所需的维护检查要求。
更甚的是，部分公司声称自己具备ISO-17025认证——这或许不假，但客户却未核实其设备是否列于校准公司的认证范围之内，这一疏忽至关重要。若待校准设备不在校准公司的ISO-17025认证范围内，则该公司实际上无权依据该标准对该设备进行校准或检定。
在视频测量系统等高端测量设备的现场校准方面，客户常未能认清检定与校准之间的区别。多数情况下，客户希望节省视频与光学设备的维护成本，而在向制造商询价年度校准时因费用高昂却步。于是他们开始寻找替代方案，并找到一些声称“当然，我们可以为您校准！”的本地公司。
现场访问的教训：为何ISO-17025认证范围对校准至关重要
数月前，我应约拜访一位客户，该客户曾委托一家本地通过ISO-17025认证的校准机构核查其视频测量机，结果被告知设备不合格。然而，当我使用玻璃尺检定该设备的测量不确定度时，发现其实际符合规格。
我查阅了校准机构出具的证书，注意到他们在X轴和Y轴上使用了量块——对此我并不推荐，因为量块表面反光性强，若未与Z轴完全垂直放置于玻璃平台上，易导致边缘阴影与反射问题。
更严重的是，在核对该校准机构的认证范围时，我发现其中并未列明视频测量设备，这意味着他们并无资质检测此类设备。不过值得肯定的是，他们出具给客户的证书上未标注任何ISO-17025认证标志。
此案例说明：即使校准公司声称能够校准您的视频测量设备，也务必核实其认证范围是否包含您所需的检定或校准项目——切勿想当然。 多数校准公司会在官网公示其校准证书范本。若未列明认证范围，应询问其认证机构名称，并自行访问认证机构官网查询具体范围。
校准与检定的区别何在？
通过搜索“检定与校准”，摘要如下：
“校准是将仪器读数与已知标准对比以确保准确性，可能涉及调整；而检定则是在无需调整的前提下，确认仪器或流程是否在既定参数内运行。”
这一回答虽笼统，但基本正确。下面我将进一步阐释光学与视频测量设备中检定与校准的具体区别。
检定
检定是对设备精度的检验。有人误称其为“校准”，实则不然。检定旨在确保测量设备满足客户所需的精度规格（通常与制造商标准一致）。
部分小公司会在检定后出具“校准证书”，使客户误以为获得了实惠。然而在大多数情况下，设备并未按制造商规格进行全面检测，常规维护项目亦未执行。
检定所需设备包括：X轴与Y轴用的玻璃尺、Z轴用的步距规或量块。此项操作无需特殊培训。但如果精度检定显示设备测量结果超出出厂规格，则必须由经过认证的校准技术人员进行现场校准。
我们鼓励客户自主进行检定：我们提供相关设备、部件程序及其他辅助支持。此外，ISO审核方也希望见到客户定期对测量设备进行检定并记录结果，这能向审核方证明企业对其生产部件测量设备具备信心。
视频测量设备的校准
校准指通过机械调整与软件误差修正，使设备恢复至出厂精度规格。它要求校准技师高度专业，深入掌握设备硬件与误差修正软件知识。我们用于调校精度的设备价值数万美元，且对温度敏感——这正是视频与光学设备校准费用高昂的主因。我们不仅投入了大量资金购置设备，还持续培训校准技师。平均一次校准需五小时，包括“校准前检查”、“恢复规格”及“校准后检查”。若客户未妥善维护设备，还可能产生额外维修与零件更换费用。
识别视频测量系统的测量误差
首先需明确误差类型：随机误差、系统误差或二者兼具。我们通过ISO-10360校准前检查与图表分析进行判断。
随机误差最难识别，必须通过机械方式排除。其诱因多样，如过度振动、相机或镜头松动、编码器污染、设备运动受阻等。在尽可能消除随机误差后，方可处理系统误差。
系统误差通常由长期温差变化或设备运动阻力引发，这类误差可通过软件修正轻松调整。但若校准后短期内再次出现系统误差，则需由具备深厚计量学知识的高技能校准技师对设备及环境条件进行深入检测。
视频测量设备校准的具体内容
校准过程中，技师会检查并必要时调整以下项目：
- 校准前检查
- 修复/调整随机误差
- 清洁设备并确保各轴顺畅运行
- 玻璃平台水平度
- 相机与测量台X轴的对准
- 各变焦位置/放大倍率的视频像素校准
- 各变焦位置/放大倍率的X、Y、Z偏置定位
- 使用非线性误差修正技术对测量台进行误差校正，生成全台误差映射图，从而无需再进行X-Y垂直度校准
- 如配备Z轴，进行Z轴误差修正
- 校准后检查（出具校准证书）
- 备份校准数据（存于工厂档案）
多数客户询问“能否自行校准视频测量设备”时，实际是指自主进行检定。如前所述，Vision Engineering鼓励客户开展自主检定。
您只需购买我们提供的玻璃尺，即可获得配套的检定流程与记录结果的Excel文件。在设备整个生命周期内，自主检定的成本远低于聘请本地校准机构或制造商上门服务。
只需减少两次制造商或校准机构上门服务，自主检定即可实现投资回报。同时，它能增强终端用户/客户对设备运行状态的信心。
购买之后，服务不止
在Vision Engineering，我们为显微、计量与检测领域的客户提供全方位支持。我们的承诺不止于销售。从安装、定期检定、校准到持续培训，我们始终助力您的设备持续满足业务需求。无论您使用的是光学、数码还是测量系统，我们的团队都将竭诚助您最大化投资价值。
作者：Colin Robinson，Vision Engineering 计量产品高级经理
