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基于光学方法的三维扫描仪是获取自由曲面数据的最主要的技术手段。为了有效评价光学三维扫描仪的自由曲面测量能力，提出一种便于溯源的自由曲面标准器的设计方法。该标准器由不同高度的标准球球阵组成，标准球之间的相互位置由数学函数生成的曲面抽样点确定。通过比较各个球心之间的扫描数据与标准数据，实现光学三维扫描仪测量能力的评价。该标准器的校准可以利用三坐标测量机完成，易于实现量值溯源。