2. 硬件准备：相机与激光轮廓仪选型、编码器同步信号接线、标定块选择标准

手眼标定的精度上限在硬件选型与接线阶段就已基本锁定。本节从三个核心维度拆解硬件准备阶段的选型原则与常见陷阱：传感器选型、编码器同步接线、标定块选择。

2.1 相机与激光轮廓仪选型要点

3D 线扫系统由面阵相机 + 激光器（结构光方案）或线阵相机 + 激光轮廓仪（三角测量方案）组成。选型时需匹配测量视野、景深、分辨率与帧率四个参数。

2.2 编码器同步信号接线规范

编码器是 3D 线扫系统的“心跳”。接线错误会导致行触发抖动、点云畸变甚至标定无法收敛。标准接线拓扑如下：

2.2.1 编码器参数匹配清单

• 脉冲数 (PPR)： 建议 1000~5000 PPR，过低导致行间距过大，过高引入高频噪声。
• 电气接口： 优先选用 RS-422 差分输出（5V），抗干扰能力优于集电极开路。
• 触发模式： 使用 4 倍频 模式（A/B 相上升沿+下降沿均触发），等效分辨率提升 4 倍。
• Z 相（零位）： 必须接入控制器用于回零，但不要接入相机触发线，否则每次回零会插入额外触发脉冲。

2.3 标定块选择标准

标定块是建立像素坐标系 → 机器人/运动平台坐标系转换关系的物理基准。常用标定块类型及适用场景如下：

2.3.1 标准球选型细则

标准球是 3D 线扫手眼标定中精度最高的基准件，但选型不当会引入系统性误差：

• 直径范围： 球径应为相机 FOV 的 10%~30%。例如 FOV=100mm，球径选 15~25mm。
• 表面处理： 漫反射表面（喷砂或陶瓷）优于镜面，避免激光线在球面产生镜面反射导致点云空洞。
• 固定方式： 球体与底座之间使用 三点支撑 或 锥孔定位，避免胶粘（热变形不可控）。
• 标定证书： 必须附带第三方计量证书，包含球度、直径实测值及不确定度。

2.3.2 台阶块选型细则

台阶块主要用于Z 轴线性度验证和激光平面标定，选型时关注以下参数：

• 台阶数量： 至少 3 级台阶，推荐 5 级，覆盖景深范围的上、中、下三个区域。
• 台阶高度： 最低台阶 ≥ 相机 Z 轴重复精度的 20 倍。例如重复精度 2 μm，台阶高度 ≥ 40 μm。
• 材料： 因瓦合金（Invar）或陶瓷，热膨胀系数 ≤ 1.5×10⁻⁶ /K，避免温度波动引入高度误差。
• 倒角处理： 台阶边缘必须去毛刺并做 0.1~0.2mm 倒角，否则激光线在锐边处产生衍射，影响边缘提取精度。