新一代GPS标准体系

面组
Representing
模成有 型 的 限Material
（非采
离理样
Part of
散想点
）表集
几何要素的术语、定义举例
公称组成要素 公称导出要素
实际(组 成)要素
提取组成 要素
提取导出 要素
拟合组成 要素
拟合导出 要素
GB/T18780.1 = ISO14660-1
理想要素的类型——恒定类
Φ30±0.1 E
新的GPS
两点直径
由一个球定义的局部直径
最小二乘直径
最大内接圆直径
最小外接圆直径
￠30±0.
1
圆周直径
GG
面积直径
体积直径
最大直径
最小直径
平均直径
包容要求
谢谢
Thanks
郑州大学GPS课题组
网址： 郑州大学科研信息网 http:// 校内科研导航：“郑大精度研究中心”
不确定度负责。
功能要求 规范设计 （生产加工） 检验认证
相关不确定度 规范不确定度 方法不确定度 执行不确定度
总不确定度
测量不确定度 符合不确定度
国家“十五”项目（2002BA906A20-03）
应用示例分析
d
Function
2000h
Total-uncertainty
Correlation-uncertainty 总
GPS表面模型
GPS数字化基础---表面模型
Part of
完美形状 Part of
假想的分界面 Part of
检测 Part of
公称 Set of
operations on
具有完美形状的 理想表面模型
Part of
Filtration of
Filtration of
规范 Set of
operations on Respecting constraints with respect to
要求
图 样 标
公差定义
实际 要素
规范
比较认 证
测量仪 器
标定校准
检验
设计
认证
公 实比测标 差 际较量定 定 要认仪校
13.基准 14.轮廓粗糙度 15.轮廓波纹度
注
义 素证器准
16.综合轮廓
17.表面缺陷
18.棱边
t
f<t?
补充的GPS标准 Complementary GPS standards
给出“功能要求、规范设计、生产加工、检验评 定”统一系统中的主要组成链环
基于GUM的GPS测量不确定度
计量器具和工件的测量检验
ISO 14253-1 第1部分： 按规范检验合格或不合格的判定规则
ISO/TS 14253-2 第2部分： 测量设备校准和产品检验中的测量不
确定度评定指南 ISO/TS 14253-3 第3部分：
测量值不确定度完善性的评估程序
国家“十五”项目（2002BA906A20-03）
条件：仪器校准、温度、人员、安装调整等。
不确定度评定：
因素分析、假设分布、
评定模型A/B、初步评估 UE1 、比较判断： UE1 ≤UR？以决定是否继 续变因素迭代，直至求 出UEN。
国家“十五”项目（2002BA906A20-03）
ISO 14253-2 ：测量不确定度的管理流程(PUMA)
测量任务 目标不确定度
检
- 实体分离
验
- 实体提取
算
- 过滤
子
- 拟合
- 集成
- 构建
估值
测量结果（实际的特征值）
一致性比较
国家“十五”项目（2002BA906A20-03）
GPS不确定度及应用
国家“十五”项目（2002BA906A20-03）
GPS
设计工程师负责相关不确定度和
不确定度的关系 规范不确定度；计量工程师则对测量
UT
测量原理
测量 方法
测量 程序
测量 条件
测量 模型
假设、 知识等
改变假设、模型 或改进知识等
改变条件、程序
Yes
或方法
不确定 度分量
UEN= k×u
Yes
改变UEN的
NO
可能性
Yes or No 改变UEN的
可能性
Yes UEN≤UT
合适的 测量程 序（方 案）
Yes or No
改变测量原理
Yes
Functional operator
功能算子
Specification operator
规范 算子 完整的
不完整的 缺省的 特定的 实际的
Verification operator
检验算子
精确的 简化的 实际的
Specification operation
规范操作
缺省的 特定的 实际的
Verification operation
一个恒定种类是被同一恒定度定义的、 “特征”保持不变的一组理想要素 理想要素的一个恒定度是理想要素的替代，因此要素特征保持一致
复合体 棱柱 回转体 螺旋体 圆柱体 平面 球
无
沿直线的 绕直线的 沿直线的 沿直线的 绕直线的 绕一点
移动
旋转
平移同时 平移，绕 旋转，与 的旋转 绕直线的 直线的旋 直线垂直
ISO 14253-1 按规范检验合格或不合格的判定规则
测量不确定度的技术经济性
规范外
规范 下限
规范区域 规范内
规范 上限
规范外
规范设计阶段
检验评定阶段
非重合区 不确定度 不合格区
重合区 合格区
不确定度 非重合区 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“十五”项目（2002BA906A20-03）
一致性比较---估值
评定结果
规范 比较
操作与操作算子
一、体现被测要素的操作算子（1）
垂
分离
分离
直
度
误
差
检
拟合
集成
验
认 证
\ -----
二、体现基准要素的操作算子（2） 三、估值操作（3）
操 分离2--1 作
拟合2---2
误差评定结果 f
算
子
名义设计
功能要求
名义模型
操作
理想要素
-分离
规
范
算
子
- 集成
图样 标注
公差 定义
实际 要素
操作算子
比较 认证
测量 仪器
标定 校准
功能要求
规范设计 生产加工 检验认证
§9-3 新一代GPS标准体系的 理论基础及关键技术
一、GPS数字化基础及关键技术
基 --表面模型 本 --要素（几何要素） 概 --恒定类/度 念 --特征
对偶性原理 操作及操作算子技术
不确定度理论及应用技术
Verification ，简称 GPS )，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 , 主要包括：
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 基本表达和图样标注的解释 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： --开发、设计、加工、检验、使用、维修、报废
极限与配合

ISO/TC10/SC 5 “尺寸和公差的表示法”负(责USA)
形状和位置公差
ISO/TC 57 表面特征及其计量学(USSR)
ISO/TC213
新一代GPS
GPS的含义
现代产品几何技术规范GPS（Dimensional
Geometrical Product Specification and
通用的GPS标准 General GPS Standards
图1样 标注
2
公差定义
3
实际 要素
4
比较 认证
尺寸
形状
方向
位置
表面特征
测5量 仪器
补充的GPS标准 Complementary GPS standards
6
标定 校准
新一代GPS的体系结构
GPS矩阵—矩阵列
综合的GPS标准 Global GPS Standards
（2）素线法采点
图样标注
几 何 公 ￠30±0.差1
老的GPS
Φ30±0.1 LP
Φ30±0.1 LS
Φ30±0.1 GG Φ30±0.1 GX
Φ30±0.1 GN
Φ30±0.1 Φ30±0.1 CC
.
Φ30±0.1 CA
Φ30±0.1 CV Φ30±0.1 SN
Φ30±0.1 SX
Φ30±0.1 SA
综合的GPS标准 Global GPS Standards
链环数
要素几何特征
基 础 的
GPS
标 准
1.尺寸 2.距离 3.半径 4.角度 5.与基准无关的线的形状 6.与基准有关的线的形状 7.与基准无关的面的形状 8.与基准有关的面的形状 9.方向 10.位置 11.圆跳动 12.全跳动 13.基准 14.轮廓粗糙度 15.轮廓波纹度 16.综合轮廓 17.表面缺陷 18.棱边
检验操作 精确的 简化的 实际的
Feature operation
要素操作
划分 提取 滤波 拟合 集成
构造
Evaluation
估值
（1）截面法采点
被测 基准
圆度 圆柱度 轴线的直线度
----------------轴线/端面的垂直度 ----------------径向圆跳动 同轴度
……
素线直线度 素线平行度 ……
改变UEN的
可能性
改变测量任务 或目标不确定度
Yes or NoYes改变UEN的No
无合适的 测量程序
可能性
ISO/TS17450-2
Operator 操作算 子
Operation 操作
Uncertainty 不确定度
相关不确定度 总不确定度
规范不确定度 符合不确定度
方法不确定度 测量不确定度
执行不确定度
方位特征situation characteristic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。
操作与操作算子的应用
举例:
被测轴线
基准平面
要素的操作
体现被测轴线的操作集合
分离
分离
拟合
集成
要素的操作
体现基准平面的操作集合
分离:
拟合:
要素的操作
ISO 14253-2 ： 给定测量过程的不确定度的管理 (PUMA)
测量
方法
测量
测量
测量
任务
原理
程序
UR
测量
条件
不确定 度模型
假设、 知识等
不确定
度分量xu
UEN= kxu
UEN 是否可能或需要
NO
改变
给定测量过程
不确定度概算
改变假设、模型 或改进知识等
Yes
最终
测量
不确
定度
UEN
原理：与理想特征圆比较； 测 方法：工作台回转式或主轴回转式； 圆 度 程序：工件安装、定心准直、测量、评定
Specification-
不
uncertainty
确
Measurementuncertainty
Rundhedsdiagram
定 度
￠30 h7 E
Ra1.6
Compliance -uncertainty
Specification
Measurement
国家“十五”项目（2002BA906A20-03）
ISO/TC213的GPS系列标准，是国际标准中影响最广的重要 基础标准之一，是所有高新技术产品标准的基础，其应用涉 及国民经济的各个部门和学科。 ISO/TC213的GPS系列标准，是所有机电产品“标准与计量” 规范的基础，也是制造业信息化的基础。
§9.2 新一代GPS标准体系的构 成及规律分析
旋转
转
的平面内
Tx
Rx
Tx,Rx
Tx,Rx
平移
TX，TY， Rz
RX，RY， Rz
1个
1个
2个
2个
3个
3个
GPS数字化基础---特征
本质特征和方位特征
本质特征intrinsic characteristic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。
通用的GPS标准 General GPS Standards
链环数
1
2
3
4
5
6
要素几何特征
图样标注
1.尺寸
功能
2.距离
基 础 的
GPS
标 准
3.半径 4.角度 5.与基准无关的线的形状 6.与基准有关的线的形状 7.与基准无关的面的形状 8.与基准有关的面的形状 9.方向 10.位置 11.圆跳动 12.全跳动
新一代GPS体系结构
基本的GPS标准 Fundamental GPS Standards
GPS 体系
综合的GPS标准 Global GPS Standards
通用的GPS标准 General GPS Standards
补充的GPS标准 Complementary GPS Standards
新一代GPS的体系结构 GPS矩阵—矩阵行1
- 构建
估值
名义要求
设计意图 （规范过程）
非理想表面模 型
（肤面模型）
无限点集的几何表 达
操作 理想和/或非理想要素
- 分离 - 提取 - 过滤 - 拟合 - 集成 - 构建
估值
规范的特征值
遵从设计意图制造出的工件的检验 （检验/认证过程）
实际工件
非理想表面模型
实际存在的要素有限点 集
操作
理想和/或非理想要素
第九章 新一代GPS标准体系
ISO/TC213 GPS标准体系的形成与发展 新一代GPS标准体系的构成及规律分析 新一代GPS标准体系的理论基础及关键技术
操作及算子技术； 不确定度理论及应用技术； GPS的数字化基础
ISO组织结构
ISO的三个TC合并、成立新的技术委员会
1996
ISO/TC 3 (D)
面组 模 成 无 Material 型的限 （非仿 连理真 续想点 ）表集
Representing Part of

Part of
Part of
Filtration of
检验
Filtration of
Set of operations on
Respecting
constraints with
respect to