基于GPS的测量不确定度评定方法分析

本文阐述了新一代GPS不确定度理论的形成、发展,以及在实现几何产品规范设计与计量认证统一中的重要作用;基于测量不确定度贡献因素的分析,着重研究了测量不确定度的评定方法、模型及应用技术,为实现测量不确定度评定管理的规范统一奠定必要的技术基础。     

基于不确定度评定白箱模型的平面度认证

测量不确定度的评定是新一代几何产品规范(GPS)认证的重要组成部分.本文阐述了ISO/TS 14253-2中提出的不确定度评定的黑箱方法和白箱方法的原理,将新一代GPS中提出的不确定度评定白箱模型应用于平面度的最小二乘评定中.通过实验研究,给出了平面度认证的具体步骤和认证结果.实验表明,基于此方法的平面度认证符合新一代GPS标准的要求,认证结果规范、可靠.     

基于新一代GPS的圆柱不确定度评定技术研究

介绍了新一代GPS标准体系下不确定度的构成,研究了规范阶段不确定度的管理程序,给出了基于该管理程序的实例,详细分析了对圆柱规范表面模型进行相应操作过程中不确定度的产生和评定.在此基础上给出如何应用规范过程得到的不确定度对测量认证进行指导的建议,通过对测量认证阶段不确定度管理程序的介绍,分析了新一代GPS标准体系下圆柱不确定度的产生和传递关系.     

基于新一代GPS体系的平面定向误差不确定度的研究

基于三坐标测量机对空间任意方位被测零件进行测量,建立平面定向公差最小二乘评定的数学模型,并根据新一代产品几何规范(GPS)的不确定度理论,提出了定向误差的不确定度评定方法。该方法不仅符合新一代产品几何规范(GPS)标准的要求,而且保证了平面度检验结果的完整性,从而可以提高工件检验的准确性。     

圆度最小二乘评定结果的不确定度估计

目前,利用最小二乘原理进行圆度误差评定时,一般只是给出圆度误差的评定结果,并没有给出评定结果的不确定度。本文在对圆度最小二乘评定模型线性化处理后,根据不确定度传递公式,推导出了不确定度估计公式,不仅保证了圆度评定结果的完整性,而且符合新一代产品几何规范(GPS)标准的要求,提高了工件检验的准确性。     

新一代产品几何技术规范测量不确定度理论及应用技术

研究了测量不确定度的统一评定和表述方法，用新一代产品几何技术规范（GPS）基于GUM及系统量化统一的新思路，拓展了测量不确定度的概念，规范了测量不确定度的评定程序。在此基础上，将测量不确定度的概念拓展至GPS系统，利用拓展后不确定度的统计、量化特性，将产品的功能、规范与测量评定量化集成。通过不确定度的经济杠杆调节作用，实现过程资源配置的统筹优化，提高产品的综合效益。     

GPS黑箱模型及其应用方法研究

新一代产品几何技术规范(GPS)中所提出的测量不确定度评定的黑箱模型,为实现几何量测量不确定度的规范、快速评定提供了必要的理论基础。本文通过GPS黑箱模型与自动控制领域内黑箱模型的对比,深入阐述了GPS黑箱模型的概念、原理及运行方式,分析研究了GPS黑箱模型应用过程中的关键技术问题。并进一步以三坐标测量机测量圆度误差的测量不确定度概算为例,对黑箱模型的应用进行了实例分析。     

现代产品几何技术规范(GPS) 的不确定度理论及应用技术研究

新一代GPS（generation geometrical product specification）在测量不确定度的基础上扩展了不确定度的概念,将不确定度应用到几何产品的“功能、规范、认证”的全过程。文中着重分析新一代GPS不确定度的构成、相互关系及GPS过程量化统一的内在规律性;明确不确定度与操作算子之间的关系,揭示GPS不确定度理论的概念基础、应用规律及技术经济性;研究新一代GPS基本原则与不确定度之间的关系规律,给出减小GPS不确定度的对策和措施;并在此基础上,以产品质量认证为例,进一步分析研究GPS测量不确定度规范及其应用技术。     

基于模糊集合理论的不确定度评定

测量不确定度的评定是新一代GPS标准体系的重要组成部分.运用模糊集合理论的基本原理,建立了新一代GPS测量不确定度的评定模型.该评定模型是以最优化理论为基础,通过最大模范数最小的逼近方法来获得最优解.最后给出的仿真与计算实例,验证了此方法用于评定分布未知、小样本容量的测量不确定度,结果可靠,是对传统评定方法的一个有益补充.     

基于新一代GPS的产品检验符合性不确定度评定*

新一代产品几何技术规范将测量不确定度的概念拓展至符合性不确定度,但并未给出相对应的评定方法。为全面估计产品检验中测量结果与产品规范所有可能的差异,基于新一代产品几何技术规范,研究产品检验符合性不确定度评定。基于产品几何技术规范定义,提出规范不确定度、方法不确定度、符合性不确定度的评定方法;借助不确定度的黑箱模型,通过测量结果统计学量值特性指标,评定执行不确定度。以产品圆度检验为例,研究符合性不确定度评定操作过程,基于符合性不确定度划分产品检验的合格区间。实例分析结果表明,规范不确定度和方法不确定度的量值与执行不确定度相当,不可忽略;由于符合性不确定度包含测量结果与图纸规范所有可能的不一致性,基于符合性不确定度进行产品合格判定更为可靠。     

开放轮廓滤波器的边界效应削弱方法及不确定度概算研究

针对常用的开放轮廓线性滤波器具有边界效应的缺点,提出采用滤波器权函数修正方法削弱边界效应的影响,并基于新一代GPS(geometrical product specification)线性轮廓滤波器的基本原理及不确定度贡献因素,分析权函数修正方法及其对不确定度概算的影响,给出开放轮廓滤波处理后的工件合格性判定准则.指出在对具有开放性轮廓的工件进行合格性判定时,需要将滤波后的不确定度概算和开放轮廓滤波边界效应的处理结合起来,从而充分利用原始轮廓信息,保证评定结果的完整性和有效性.最后结合直线度误差评定实例对文中理论进行实验验证.     

Monte carlo method for the uncertainty evaluation of spatial straightness error based on new generation geometrical product specification

Straightness error is an important parameter in measuring high-precision shafts. New generation geometrical product specification(GPS) requires the measurement uncertainty characterizing the reliability of the results should be given together when the measurement result is given. Nowadays most researches on straightness focus on error calculation and only several research projects evaluate the measurement uncertainty based on "The Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement(GUM)". In order to compute spatial straightness error(SSE) accurately and rapidly and overcome the limitations of GUM, a quasi particle swarm optimization(QPSO) is proposed to solve the minimum zone SSE and Monte Carlo Method(MCM) is developed to estimate the measurement uncertainty. The mathematical model of minimum zone SSE is formulated. In QPSO quasi-random sequences are applied to the generation of the initial position and velocity of particles and their velocities are modified by the constriction factor approach. The flow of measurement uncertainty evaluation based on MCM is proposed, where the heart is repeatedly sampling from the probability density function(PDF) for every input quantity and evaluating the model in each case. The minimum zone SSE of a shaft measured on a Coordinate Measuring Machine(CMM) is calculated by QPSO and the measurement uncertainty is evaluated by MCM on the basis of analyzing the uncertainty contributors. The results show that the uncertainty directly influences the product judgment result. Therefore it is scientific and reasonable to consider the influence of the uncertainty in judging whether the parts are accepted or rejected, especially for those located in the uncertainty zone. The proposed method is especially suitable when the PDF of the measurand cannot adequately be approximated by a Gaussian distribution or a scaled and shifted t-distribution and the measurement model is non-linear.     

基于装配定位约束的功能公差规范设计

为研究与产品几何规范标准体系(Geometrical product specification,GPS)一致的功能公差规范设计方法,基于新一代GPS的恒定类研究零件在装配体中定位的接点分类及其优先次序确定原则,并对现有装配有向图进行改进,增加装配定位约束的表达;研究几何功能需求的表达与分解方法,并基于改进装配有向图研究了零件-零件之间分界面的公差规范设计技术,提出一种几何功能需求-几何规范的功能公差设计新方法,实例验证所提方法的可行性。     

现代产品几何技术规范(GPS)体系及应用分析

现代产品几何技术规范GPS(dimensional geometrical product specification and verification)是ISO／TC213针对产品的设计与制造而规定的一系列宏观和微观的几何技术规范，是所有机电产品的技术标准与计量规范的基础。随着全球经济的发展和科学技术的进步，尤其是随着CAD／CAM／CAQ(computer aided design／computer aided manufacture／computer aided quality)的应用和发展，新工艺、新技术、新材料的应用以及加工精度从微米到纳米的提高，ISO／TC213 GPS也随之发生了巨大的变化，已经由以几何学为基础的第一代GPS，发展到以计量学为基础的第二代GPS。文中在阐述ISO／TC213 GPS标准体系的形成、特点及发展趋势的基础上，对其构成思路及矩阵模型进行深入分析和研究，进一步揭示出其新一代GPS标准体系的构造模式规律及本质特征。     

几何产品技术规范有关尺寸要素的发展及其实用性分析

简述了几何产品技术规范（GPS）有关尺寸要素的发展状况和ISO 14405：2001中尺寸要素的组成及其图样标注。根据计算尺寸（包括周长直径、面积直径）和拟合尺寸（包括最小二乘尺寸、最大内接尺寸和最小外接尺寸）的原始数据获取过程及其评定，分析了GPS的先进性和科学性，并对GPS标准图样标注中有关问题进行了商榷。     

基于GPS的线性尺寸计量认证技术研究

基于对新一代GPS（dimensional geometrical product specification and verification）线性尺寸规范及其数字化理论基础的分析,揭示并阐明新一代GPS线性尺寸规范以产品功能特征为中心、以“规范设计”与“计量认证”统一为原则、以计量数学为基础的规范思路及内在规律性;基于计量学和操作技术,给出线性尺寸计量认证中、实现实体计量系统与虚拟计量技术互补的思路与方法,并进一步建立其线性尺寸数字化计量认证的关键操作——拟合的数学描述及线性规划模型,开发出线性尺寸数字化计量认证（软件工具）系统;并在此基础上,进一步给出基于GPS数字化技术的虚拟综合量规设计与应用方法,以满足产品特定的功能要求;并通过实例说明其工程价值及技术经济意义。     

Decision rules for workpieces based on total uncertainty

The decision rules based on measurement uncertainty are given in ISO 14253-1, according to which only measurement uncertainty is considered in the three-dimensional measurement process, and the workpieces are simply accepted or rejected by measurement uncertainty. It can be seen that the decision rules don’t accord with the basic requirements of the improved GPS system because correlation uncertainty and specification uncertainty are not taken into account, which are existent actually in a GPS process. In order to solve this problem, this paper presents the decision rules based on total uncertainty, according to which the workpieces should be accepted or rejected by total uncertainty. The biggest difference between the two decision rules is whether correlation uncertainty and specification uncertainty have been taken into account. For a given GPS specification, the key of the decision rules based on total uncertainty is to calculate the compliance uncertainty of the corresponding GPS standard-chain. According to ISO 17450-2, a GPS process should be either in the default state or in the special state. Aiming at the two states, the calculation method for compliance uncertainty of a GPS standard-chain is given respectively. It enables us to generate compliance uncertainty on the verification of a GPS specification, which means the acceptance or refusal of a GPS characteristic can be conducted in a quantitative way. The example of flatness least-square assessment indicates that the veracity of assessment could be improved .     

新一代产品几何技术规范(GPS)体系中不确定度理论及应用技术的研究

不确定度理论及应用技术是新一代GPS标准体系中的关键技术之一。新一代GPS利用不确定度的量化统计特性和经济杠杆调节作用,实现产品设计、制造和检测/认证全过程资源配置的优化。