精度设计与质量控制基础课后答案省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第九章第九章 新一代新一代GPSGPS标准体系标准体系ISO/TC213 GPSISO/TC213 GPS标准体系形成与发展标准体系形成与发展新一代新一代GPSGPS标准体系组成及规律分析标准体系组成及规律分析新一代新一代GPSGPS标准体系理论基础及关键技术标准体系理论基础及关键技术 操作及算子技术；操作及算子技术；操作及算子技术；操作及算子技术；不确定度理论及应用技术；不确定度理论及应用技术；不确定度理论及应用技术；不确定度理论及应用技术；GPS GPS GPS GPS数字化基础数字化基础数字化基础数字化基础第1页ISO/TC 3极限与配合极限与配合极限与配合极限与配合(D)ISO/TC10/SC 5“尺寸和公差表示法尺寸和公差表示法尺寸和公差表示法尺寸和公差表示法”负责负责负责负责 形状和位置公差形状和位置公差形状和位置公差形状和位置公差(USSR)(USA)ISO/TC 57 表面特征表面特征表面特征表面特征及其计量学及其计量学及其计量学及其计量学ISO三个三个TC合并、成立新技术委员会合并、成立新技术委员会ISO/TC213ISO/TC213新一代新一代新一代新一代GPSGPSISO组织结构1996199619961996第2页GPSGPS含义含义当代产品几何技术规范当代产品几何技术规范当代产品几何技术规范当代产品几何技术规范GPSGPS（Dimensional Dimensional Geometrical Product Specification and Geometrical Product Specification and Verification Verification ，简称，简称，简称，简称 GPS)GPS)，是是是是ISO/TC213ISO/TC213针对产针对产针对产针对产品设计与制造而要求一系列宏观和微观几何技术规品设计与制造而要求一系列宏观和微观几何技术规品设计与制造而要求一系列宏观和微观几何技术规品设计与制造而要求一系列宏观和微观几何技术规范范范范,主要包含：主要包含：主要包含：主要包含：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检验标准、测量器具要求和校准规范相关检验标准、测量器具要求和校准规范基本表示和图样标注解释基本表示和图样标注解释不确定度评定和控制等不确定度评定和控制等第3页GPS贯通于产品从设计、制造到应用全过程：贯通于产品从设计、制造到应用全过程：-开发、设计、加工、检验、使用、维修、报废开发、设计、加工、检验、使用、维修、报废 pp ISO/TC213GPS ISO/TC213GPS ISO/TC213GPS ISO/TC213GPS系列标准，是国际标准中影响最广主要基础系列标准，是国际标准中影响最广主要基础系列标准，是国际标准中影响最广主要基础系列标准，是国际标准中影响最广主要基础标准之一，是全部高新技术产品标准基础，其应用包括国民经标准之一，是全部高新技术产品标准基础，其应用包括国民经标准之一，是全部高新技术产品标准基础，其应用包括国民经标准之一，是全部高新技术产品标准基础，其应用包括国民经济各个部门和学科。济各个部门和学科。济各个部门和学科。济各个部门和学科。pp ISO/TC213GPS ISO/TC213GPS ISO/TC213GPS ISO/TC213GPS系列标准，是全部机电产品系列标准，是全部机电产品系列标准，是全部机电产品系列标准，是全部机电产品“标准与计量标准与计量标准与计量标准与计量”规范基础，也是规范基础，也是规范基础，也是规范基础，也是制造业信息化制造业信息化制造业信息化制造业信息化基础。基础。基础。基础。第4页9.29.2 新一代新一代GPSGPS标准体系组成标准体系组成及规律分析及规律分析o新一代新一代GPSGPS体系结构体系结构GPS体系体系基本基本GPS标准标准Fundamental GPS Standards综合综合GPS标准标准Global GPS Standards通用通用GPS标准标准General GPS Standards补充补充GPS标准标准Complementary GPS Standards第5页GPS矩阵矩阵矩阵行矩阵行1通用通用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.与基准无关线形状与基准无关线形状6.与基准相关线形状与基准相关线形状7.与基准无关面形状与基准无关面形状8.与基准相关面形状与基准相关面形状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.表面缺点表面缺点18.棱边棱边综合综合GPS标准标准 Global GPS Standards 补充补充GPS标准标准 Complementary GPS standards 基基础础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体系结构第6页通用通用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.与基准无关线形状与基准无关线形状6.与基准相关线形状与基准相关线形状7.与基准无关面形状与基准无关面形状8.与基准相关面形状与基准相关面形状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.表面缺点表面缺点18.棱边棱边GPS矩阵矩阵矩阵列矩阵列综合综合GPS标准标准 Global GPS Standards 补充补充GPS标准标准 Complementary GPS standards 基基础础GPS标标准准新一代GPS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效功效要求要求规范规范设计设计检验检验认证认证t tt tf ff ft?t?第7页给出给出“功效要求、规范设计、生产加工、检验评功效要求、规范设计、生产加工、检验评定定”统一系统中主要组成链环统一系统中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效要求功效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第8页9-3 9-3 新一代新一代GPSGPS标准体系标准体系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应用技术第9页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假想分界面Filtration ofPart ofPart ofPart ofSet of operations onFiltration ofFiltration of检测Respecting constraints with respect toMaterialRepresentingGPS表面模型 GPS数字化基础数字化基础-表面模型表面模型v含有完美形状含有完美形状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组成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组成非非理想表理想表面模型（面模型（连续连续）第10页 几何要素术语、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GB/T18780.1=ISO14660-1第11页 理想要素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、是被同一恒定度定义、“特征特征特征特征”保持保持保持保持不变一组理想要素不变一组理想要素理想要素一个理想要素一个恒定度恒定度是理想要素替换，所以要素特征保持一致是理想要素替换，所以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o沿直线移动oTxo1个o绕直线旋转oRxo1个o沿直线平移同时绕直线旋转Tx,Rxo2个o沿直线平移，绕直线旋转oTx,Rxo2个o绕直线旋转，与直线垂直平面内平移oTX，TY，Rzo3个o绕一点o旋转oRX，RY，Rzo3个第12页本质特征和方位特征本本本本质质质质特特特特征征征征intrinsic intrinsic characteristiccharacteristic是理想要素特征，它是理想要素参数方程参数，如圆柱直径，圆锥顶角，两直线夹角。方方方方位位位位特特特特征征征征situation situation characteristiccharacteristic是定义两个要素之间方向和位置特征。它有理想要素之间方位特征和非理想要素之间方位特征。GPS数字化基础数字化基础-特征特征第13页操作与操作算子应用操作与操作算子应用举例:被测轴线被测轴线基准平面基准平面第14页表达被测轴线操作集合分离分离拟合集成 要素操作第15页表达基准平面操作集合分离:拟合:要素操作第16页 比比 较较评定结果规范 一致性比较-估值 要素操作第17页三、三、估值估值操作操作（3误差评定结果误差评定结果 f f 操作与操作算子分离分离拟合集成一、表达被测要素一、表达被测要素操作算子（操作算子（1）二、表达基准要素二、表达基准要素操作算子（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-操作算子操作算子第18页一致性比较一致性比较名义设计名义设计功效要求功效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）无限点集几何表示无限点集几何表示遵从设计意图制造出工件检验遵从设计意图制造出工件检验（检验（检验/认证过程）认证过程）实际工件实际工件非理想表面模型非理想表面模型实际存在要素有限点集实际存在要素有限点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特征值规范特征值测量结果测量结果（实际特征值）（实际特征值）规规范范算算子子检检验验算算子子第19页国家国家“十五十五”项目项目（BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03）GPSGPS不确定度及应用不确定度及应用第20页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不确定度关系不确定度关系功效要求功效要求规范设计规范设计检验认证检验认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（BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03）设设设设计计计计工工工工程程程程师师师师负负责责相相关关不不确确定定度度和和规规范范不不确确定定度度；计计计计量量量量工工工工程程程程师师师师则则对对测测量量不确定度负责。不确定度负责。（生产加工）（生产加工）（生产加工）（生产加工）第21页Total-uncertaintynCorrelation-uncertaintynSpecification-uncertaintynMeasurement-uncertaintySpecificationMeasurement ComplianceCompliance-uncertainty-uncertaintydh h h hFunction相关不确定度相关不确定度相关不确定度相关不确定度30 h7ERa1.6总不确定度总不确定度应用示例分析应用示例分析国家国家“十五十五”项目项目（BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03）第22页oISO 14253-1 第第1部分部分：按规范检验合格或不合格判定规则按规范检验合格或不合格判定规则oISO/TS 14253-2 第第2部分部分：测量设备校准和产品检验中测量不确测量设备校准和产品检验中测量不确定度评定指南定度评定指南oISO/TS 14253-3 第第3部分部分：测量值不确定度完善性评定程序测量值不确定度完善性评定程序基于基于GUMGPS测量不确定度测量不确定度 计量器具和工件测量检验计量器具和工件测量检验国家国家“十五十五”项目项目（BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03）第23页测量不确定度技术经济性测量不确定度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合格区合格区合格区合格区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（BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03）ISO 14253-1 按规范检验合格或不合格判定规则按规范检验合格或不合格判定规则第24页给定测量过程不确定度管理给定测量过程不确定度管理(PUMA)国家国家“十五十五”项目项目（BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03）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：原因分析、假设分布、原因分析、假设分布、评定模型评定模型A/B、初步评定、初步评定UE1、比较判断：比较判断：UE1UR？以决定是否继？以决定是否继续变原因迭代，直至求续变原因迭代，直至求出出UEN。第25页测量不确定度管理流程测量不确定度管理流程(PUMA)国家国家“十五十五”项目项目（BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03BA906A20-03）ISO 14253-2 ：NOYesYesYesYesYesYesorNoYesorNoYesorNoNo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可能性可能性改变改变UEN可能性可能性改变改变UEN可能性可能性改变改变UEN可能性可能性适当适当测量程测量程序（方序（方案）案）无适当无适当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第26页Operator操作算操作算 子子Operation操操 作作Functional operator功效算子功效算子Specification operator规范规范 算子算子Verification operator检验算子检验算子简化简化实际实际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完整准确准确不完整不完整缺省缺省特定特定实际实际Specification operation规范操作规范操作 Verification operation检验操作检验操作实际实际特定特定缺省缺省准确准确简化简化实际实际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不确定度不确定度总不确定度总不确定度总不确定度总不确定度符合不确定度符合不确定度符合不确定度符合不确定度测量不确定度测量不确定度测量不确定度测量不确定度ISO/TS17450-2ISO/TS17450-2ISO/TS17450-2ISO/TS17450-2第27页（1）截面法采点）截面法采点（2）素线法采点）素线法采点圆度圆度圆柱度圆柱度轴线直线度轴线直线度-轴线轴线/端面垂直度端面垂直度-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第28页图样标注图样标注老GPS新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第29页谢谢谢谢Thanks郑州大学郑州大学GPSGPS课题组课题组网址：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”第30页第31页第32页