母宇淵 蔡小先 彭建兵 唐瑤 郭力嘉

（1.四川省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢測(cè)院 四川成都 610100；2.中國(guó)電建集團(tuán)成都電力金具有限公司）

1 前言

2016 年我國(guó)實(shí)施了一批食品相關(guān)產(chǎn)品國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)，如GB 4806.9—2016《食品接觸用金屬材料及制品》[1]、GB 4806.10—2016《食品接觸用涂料及涂層》[2]等，其相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均要求計(jì)算表面積。目前，常用的方法是GB 5009.156—2016 《食品接觸材料及制品遷移試驗(yàn)預(yù)處理方法通則》[3]，其中規(guī)定了筷子、奶瓶蓋、碗邊緣、圓柱形杯口邊緣、湯勺、塑料飲料吸管，其余樣品未規(guī)定。本文采用三維掃描法進(jìn)行測(cè)量，其特點(diǎn)是樣品形狀基本不受限制、速度快、穩(wěn)定性好、精度高，主要用于檢測(cè)非規(guī)則物體的尺寸、表面積、體積的測(cè)量。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 主要儀器

三維掃描儀，OpticScan-Classic-Dm；匯像3D 面積測(cè)定儀，PHS800；三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x，GLOBAL performance 7107。

2.2 儀器校準(zhǔn)

按各設(shè)備操作要求對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行使用前校準(zhǔn)。

2.3 實(shí)驗(yàn)流程

分別采用手工計(jì)算法[4]、白光掃描法、激光掃描法、三坐標(biāo)測(cè)量4種方法。手工法通常采用擬合為規(guī)則幾何圖形后進(jìn)行測(cè)算或畫(huà)格法計(jì)算面積。 三維掃描法基本流程主要為樣品準(zhǔn)備（根據(jù)樣品特征確定是否粘貼標(biāo)識(shí)點(diǎn)或噴涂顯像劑提供漫反射測(cè)量面）、照相（或掃描）、生成3D 模型圖（圖1）、建立坐標(biāo)系（局部取樣時(shí)）、分析并出具結(jié)果。

圖1 實(shí)物生成的3D 圖

3 結(jié)果與討論

3.1 比對(duì)實(shí)驗(yàn)

以碗樣品為例，分別采用手工計(jì)算法、白光掃描法、 激光掃描法、 三坐標(biāo)測(cè)量4種方法進(jìn)行檢測(cè)比對(duì)。 各方法檢測(cè)結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 不同方法檢測(cè)表面積數(shù)據(jù)

由表1 可知，三維坐標(biāo)測(cè)量與白光掃描法數(shù)據(jù)相近，激光掃描法數(shù)據(jù)比三維坐標(biāo)法高5.4%，手工計(jì)算方法數(shù)據(jù)與三維坐標(biāo)法相比偏低。 圖2 為碗樣品內(nèi)表面（規(guī)則曲面）三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量路徑及與白光掃描儀獲得三維圖擬合比較，擬合效果較好。

圖2 三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x掃描路徑及擬合圖形

3.2 精密度與準(zhǔn)確度

根據(jù)VDI/VDE 2634 Blatt/Part2 《Optical 3-D Measuring Systems Optical Systems Based on Area Scanning》[5]以啞鈴狀型亞光陶瓷球棒作為標(biāo)準(zhǔn)樣（圖3），通過(guò)三維掃描法檢測(cè)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2 及表3。準(zhǔn)確度以絕對(duì)差值來(lái)衡量；精密度以變異系數(shù)來(lái)衡量。變異系數(shù)（RSD）為標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均值的比值，其計(jì)算公式為：

變異系數(shù)（RSD）接受條件為：重復(fù)7 次試驗(yàn)，其結(jié)果的極差（xmax~xmin）與臨界極差CR0.95（7）比較，若極差不大于臨界極差，則接受；否則，則不接受。CR0.95（7）的值按公式（2）計(jì)算。

其中，f7—臨界極差系數(shù)， 其值為4.2；σr—重復(fù)性標(biāo)準(zhǔn)差。

圖3 標(biāo)準(zhǔn)樣

表2 白光掃描儀測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣數(shù)據(jù)

表3 白光掃描儀測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)樣數(shù)據(jù)對(duì)比

由表3 可知，絕對(duì)差值0.000 4～0.043 8，變異系數(shù)0.000 7～0.001 8，3 個(gè)部位的極差（xmax~xmin）均小于臨界極差CR0.95（7），其精密度、準(zhǔn)確度都較高，同時(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可接受。

4 結(jié)語(yǔ)

三維掃描法可快速、準(zhǔn)確地獲得完整的實(shí)物3D模型，在無(wú)法通過(guò)手工測(cè)量進(jìn)行表面積計(jì)算時(shí)，通過(guò)三維掃描法可快速、準(zhǔn)確地獲得表面積，從而確定浸泡溶液體積，準(zhǔn)確地進(jìn)行試驗(yàn)前處理。