新一代GPS标准体系

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1、第九章第九章 新一代新一代GPSGPS标准体系标准体系ISO/TC 3(D)ISO/TC10/SC 5(USSR)(USA)ISO/TC 57 ISO的三个的三个TC合并、合并、成立新的技术委员会成立新的技术委员会ISO组织结构GPSGPS的含义的含义尺寸和形位公差、表面特征等几何精度规范尺寸和形位公差、表面特征等几何精度规范相关的检验原则、测量器具要求和校准规范相关的检验原则、测量器具要求和校准规范基本表达和图样标注的解释基本表达和图样标注的解释不确定度的评定和控制等不确定度的评定和控制等GPS贯穿于产品从设计、制造到应用的全过程：贯穿于产品从设计、制造到应用的全过程：-开发、设计、加工、检

2、验、使用、维修、报废开发、设计、加工、检验、使用、维修、报废 9.29.2 o新一代新一代GPSGPS体系结构体系结构GPS 体系体系基本的基本的GPS标准标准Fundamental GPS Standards综合的综合的GPS标准标准Global GPS Standards通用的通用的GPS标准标准General GPS Standards补充的补充的GPS标准标准Complementary GPS StandardsGPS矩阵矩阵矩阵行矩阵行1通用的通用的GPS标准标准 General GPS Standards链环数链环数123456要素几何特征要素几何特征图样图样标注标注公差定义公差定

3、义实际实际要素要素比较比较认证认证测量测量仪器仪器标定标定校准校准1.尺寸尺寸 2.距离距离 3.半径半径 4.角度角度 5.与基准无关的线的形状与基准无关的线的形状 6.与基准有关的线的形状与基准有关的线的形状 7.与基准无关的面的形状与基准无关的面的形状 8.与基准有关的面的形状与基准有关的面的形状 9.方向方向 10.位置位置 11.圆跳动圆跳动 12.全跳动全跳动 13.基准基准 14.轮廓粗糙度轮廓粗糙度 15.轮廓波纹度轮廓波纹度 16.综合轮廓综合轮廓 17.表面缺陷表面缺陷 18.棱边棱边 综合的综合的GPS标准标准 Global GPS Standards 补充的补充的GPS

4、标准标准 Complementary GPS standards 基基础础的的GPS标标准准表面特征表面特征尺尺 寸寸形形 状状位位 置置方方 向向新一代GPS的体系结构通用的通用的GPS标准标准 General GPS Standards链环数链环数123456要素几何特征要素几何特征图样标注图样标注公差定义公差定义实际实际要素要素比较认比较认证证测量仪测量仪器器标定校准标定校准1.尺寸尺寸 2.距离距离 3.半径半径 4.角度角度 5.与基准无关的线的形状与基准无关的线的形状 6.与基准有关的线的形状与基准有关的线的形状 7.与基准无关的面的形状与基准无关的面的形状 8.与基准有关的面的形

5、状与基准有关的面的形状 9.方向方向 10.位置位置 11.圆跳动圆跳动 12.全跳动全跳动 13.基准基准 14.轮廓粗糙度轮廓粗糙度 15.轮廓波纹度轮廓波纹度 16.综合轮廓综合轮廓 17.表面缺陷表面缺陷 18.棱边棱边 GPS矩阵矩阵矩阵列矩阵列综合的综合的GPS标准标准 Global GPS Standards 补充的补充的GPS标准标准 Complementary GPS standards 基基础础的的GPS标标准准新一代GPS的体系结构图样标注图样标注公差定义公差定义实际要素实际要素比较认证比较认证测量仪器测量仪器标定校准标定校准功能功能要求要求规范规范设计设计检验检验认证认

6、证t tt tf f给出给出“功能要求、规范设计、生产加工、检验评功能要求、规范设计、生产加工、检验评定定”统一系统中的主要组成链环统一系统中的主要组成链环图样图样标注标注公差公差定义定义比较比较认证认证测量测量仪器仪器标定标定校准校准 功能要求功能要求 规范设计规范设计 生产加工生产加工 检验认证检验认证实际实际要素要素操作算子操作算子9-3 9-3 新一代新一代GPSGPS标准体系的标准体系的理论基础及关键技术理论基础及关键技术一、一、GPSGPS数字化基础及关键技术数字化基础及关键技术对偶性原理操作及操作算子技术-表面模型-要素（几何要素）-恒定类/度-特征基基本本概概念念不确定度理论及

7、应用技术检验检验规范规范公称公称Part ofPart ofSet of operations on完美形状Part ofPart ofSet of operations onFiltration ofMaterialRespecting constraints with respect toRepresentingPart ofPart of假想的分界面Filtration ofPart ofPart ofPart ofSet of operations onFiltration ofFiltration of检测Respecting constraints with respect toM

8、aterialRepresentingGPS表面模型 GPS GPS GPS数字化基础数字化基础数字化基础数字化基础数字化基础数字化基础-表面模型表面模型表面模型表面模型表面模型表面模型v具有完美形状的具有完美形状的理想表面模型理想表面模型v有限采样点集有限采样点集组成的组成的非非理想表理想表面模型（面模型（离散离散）v无限仿真点集无限仿真点集组成的组成的非非理想表理想表面模型（面模型（连续连续）几何要素的术语、定义举例公称组成要素公称组成要素公称导出要素公称导出要素实际实际(组组成成)要素要素提取组成提取组成要素要素提取导出提取导出要素要素拟合组成拟合组成要素要素拟合导出拟合导出要素要素 G

9、B/T18780.1=ISO14660-1 理想要素的类型恒定类一个一个恒定种类恒定种类是被同一恒定度定义的、是被同一恒定度定义的、不变的一组理想要素不变的一组理想要素理想要素的一个理想要素的一个恒定度恒定度是理想要素的替代，因此要素特征保持一致是理想要素的替代，因此要素特征保持一致复合体复合体棱柱棱柱回转体回转体螺旋体螺旋体圆柱体圆柱体平面平面球球无无沿直线的沿直线的移动移动Tx1 1个个绕直线的绕直线的旋转旋转Rx1 1个个沿直线的沿直线的平移同时平移同时绕直线的绕直线的旋转旋转Tx,Rx2 2个个沿直线的沿直线的平移，绕平移，绕直线的旋直线的旋转转Tx,Rx2 2个个绕直线的绕直线的旋转

10、，与旋转，与直线垂直直线垂直的平面内的平面内平移平移TX，TY，Rz3 3个个绕一点绕一点的旋转的旋转RX，RY，Rz3 3个个本质特征和方位特征是理想要素的特征，它是理想要素参数方程的参数，如圆柱的直径，圆锥的顶角，两直线的夹角。是定义两个要素之间的方向和位置的特征。它有理想要素之间的方位特征和非理想要素之间的方位特征。GPS数字化基础数字化基础-操作与操作算子的应用操作与操作算子的应用举例:被测轴线被测轴线基准平面基准平面分离分离拟合集成 要素的操作分离:拟合:要素的操作 比比 较较评定结果规范 一致性比较-估值 要素的操作三、三、估值估值操作操作（3）误差评定结果误差评定结果 f f 操

11、作与操作算子分离分离拟合集成一、体现被测要素的一、体现被测要素的操作算子（操作算子（1）二、体现基准要素的二、体现基准要素的操作算子（操作算子（2）分离2-1拟合2-2垂直度误差检验垂直度误差检验认证认证-操作算子操作算子一致性比较一致性比较名义设计名义设计功能要求功能要求名义模型名义模型操作操作理想要素理想要素-分离分离-集成集成-构建构建估值估值名义要求名义要求设计意图设计意图（规范过程（规范过程）非理想表面模非理想表面模型型（肤面模型）（肤面模型）无限点集的几何表无限点集的几何表达达遵从设计意图制造出的工件的检验遵从设计意图制造出的工件的检验（检验（检验/认证过程认证过程）实际工件实际工

12、件非理想表面模型非理想表面模型实际存在的要素有限点实际存在的要素有限点集集操作操作理想和理想和/或非理想要素或非理想要素-分离分离-提取提取-过滤过滤-拟合拟合-集成集成-构建构建操作操作理想和理想和/或非理想要素或非理想要素-实体分离实体分离-实体提取实体提取-过滤过滤-拟合拟合-集成集成-构建构建估值估值估值估值规范的特征值规范的特征值测量结果测量结果（实际的特征值）（实际的特征值）规规 范范 算算 子子检检 验验 算算 子子国家国家“十五十五”项目项目符合不确定度符合不确定度测量不确定度测量不确定度GPSGPS不确定度的关系不确定度的关系功能要求功能要求 规范设计规范设计 检验认证检验认

13、证方法不确定度方法不确定度执行不确定度执行不确定度相关不确定度相关不确定度规范不确定度规范不确定度总不确定度总不确定度国家国家“十五十五”项目项目负责相关不确定度和负责相关不确定度和规范不确定度；规范不确定度；则对测量则对测量不确定度负责。不确定度负责。Total-uncertaintynCorrelation-uncertaintynSpecification-uncertaintynMeasurement-uncertaintySpecificationMeasurement dFunction30 h7 ERundhedsdiagramRundhedsdiagram Ra1.6国家国家“

14、十五十五”项目项目oISO 14253-1 第第1部分部分：按规范检验合格或不合格的判定规则按规范检验合格或不合格的判定规则oISO/TS 14253-2 第第2部分部分：测量设备校准和产品检验中的测量不测量设备校准和产品检验中的测量不确定度评定指南确定度评定指南oISO/TS 14253-3 第第3部分部分：测量值不确定度完善性的评估程序测量值不确定度完善性的评估程序基于基于GUM的的GPS测量不确定度测量不确定度 计量器具和工件的测量检验计量器具和工件的测量检验国家国家“十五十五”项目项目测量不确定度的技术经济性测量不确定度的技术经济性规范区域规范区域规范内规范内规范外规范外规范外规范外规

15、范规范下限下限规范规范上限上限非重合区非重合区非重合区非重合区重合区重合区不确定度不确定度不确定度不确定度规范设计阶段规范设计阶段检验评定阶段检验评定阶段不合格区不合格区不合格区不合格区 测量不确定度既减小合格区、也减小不合格区测量不确定度既减小合格区、也减小不合格区 国家国家“十五十五”项目项目ISO 14253-1 按规范检验合格或不合格的判定规则按规范检验合格或不合格的判定规则给定测量过程的不确定度的管理给定测量过程的不确定度的管理(PUMA)国家国家“十五十五”项目项目ISO 14253-2 ：测量测量任务任务UR测量测量原理原理UEN是否可能或需要是否可能或需要改变改变最终最终测量测

16、量不确不确定度定度UEN改变假设、模型改变假设、模型或改进知识等或改进知识等测量测量方法方法测量测量程序程序测量测量条件条件NOYes给定测量过程给定测量过程不确定不确定度模型度模型假设、假设、知识等知识等不确定不确定度分量度分量xuUEN=kxu不确定度概算不确定度概算测圆度测圆度原理：与理想特征圆比较；原理：与理想特征圆比较；方法：工作台回转式或主轴回转式；方法：工作台回转式或主轴回转式；程序：工件安装、定心准直、测量、评定程序：工件安装、定心准直、测量、评定条件：仪器校准、温度、人员、安装调整等。条件：仪器校准、温度、人员、安装调整等。不确定度评定：不确定度评定：因素分析、假设分布、因素

17、分析、假设分布、评定模型评定模型A/B、初步评估、初步评估UE1、比较判断：比较判断：UE1 UR？以决定是否继？以决定是否继续变因素迭代，直至求续变因素迭代，直至求出出UEN。测量不确定度的管理流程测量不确定度的管理流程(PUMA)国家国家“十五十五”项目项目 ISO 14253-2 ：NOYesYesYesYesYesYes or NoYes or NoYes or NoNo测量任务测量任务目标不确定度目标不确定度UT测量原理测量原理测量测量方法方法测量测量程序程序测量测量条件条件测量测量模型模型假设、假设、知识等知识等不确定不确定度分量度分量UEN=kuUENUT改变改变UEN的的可能性

18、可能性改变改变UEN的的可能性可能性改变改变UEN的的可能性可能性改变改变UEN的的可能性可能性合适的合适的测量程测量程序（方序（方案）案）无合适的无合适的测量程序测量程序改变假设、模型改变假设、模型或改进知识等或改进知识等改变条件、程序改变条件、程序或方法或方法改变测量原理改变测量原理改变测量任务改变测量任务或目标不确定度或目标不确定度Operator操作算操作算 子子Operation操操 作作Functional operator功能算子功能算子Specification operator规范规范 算子算子Verification operator检验算子检验算子简化的简化的实际的实际的

19、相关不确定度相关不确定度规范不确定度规范不确定度方法不确定度方法不确定度执行不确定度执行不确定度完整的完整的精确的精确的不完整的不完整的缺省的缺省的特定的特定的实际的实际的Specification operation规范操作规范操作 Verification operation检验操作检验操作实际的实际的特定的特定的缺省的缺省的精确的精确的简化的简化的实际的实际的Evaluation估估 值值Feature operation要素操作要素操作划划 分分提提 取取滤滤 波波 拟拟 合合集集 成成构构 造造 Uncertainty不确定度不确定度（1）截面法采点）截面法采点（2）素线法采点）素线

20、法采点圆度圆度圆柱度圆柱度轴线的直线度轴线的直线度-轴线轴线/端面的垂直度端面的垂直度-径向圆跳动径向圆跳动同轴度同轴度 基准基准被测被测素线直线度素线直线度素线平行度素线平行度 图样标注图样标注老的老的GPS新的新的GPS几几何何公公差差300.10.1.300.10.1两点直径两点直径300.10.1由一个球定义的局部直径由一个球定义的局部直径300.10.1最小二乘直径最小二乘直径300.10.1最大内接圆直径最大内接圆直径300.10.1最小外接圆直径最小外接圆直径300.10.1圆周直径圆周直径300.10.1面积直径面积直径300.10.1体积直径体积直径300.10.1最大直径最大直径300.10.1最小直径最小直径300.10.1平均直径平均直径300.10.1包容要求包容要求LPLSGGGXGNCCCACVSNSXSAE300.1GG300.1网址：郑州大学科研信息网郑州大学科研信息网http:/校内科研导航：校内科研导航：“郑大精度研究中心郑大精度研究中心”