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新一代GPS标准体系中的不确定度评定技术研究

作　者: 张亚
导　师: 孙永厚
学　校: 桂林电子科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 产品几何技术规范(GPS) 不确定度形状误差蒙特卡罗
分类号: TB9
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 203次
引　用: 2次
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内容摘要

随着信息技术的发展,基于传统的几何精度设计和控制的方法已经不能适应现代设计和制造技术发展的需要。为此,国际标准化组织ISO提出了基于计量数学的新一代GPS(产品几何技术规范)标准体系。新一代GPS国际标准体系是机电产品技术标准和计量规范的基础,它利用不确定度的经济杠杆作用来实现产品在设计、制造和检验过程中资源的最优化分配。所以不确定度已经成为新一代GPS中的重要基础理论和关键技术之一。本文对新一代GPS标准体系中的不确定度评定技术进行了以下几个方面的研究:首先,研究了新一代GPS中不确定度的基本理论,包括:新一代GPS中不确定度的概念体系、不确定度对新一代GPS基本原则的影响;研究了不确定度的工业应用前景及产品检验中不确定度的判定原则。然后,根据最小二乘认证的原理和新一代GPS不确定度专项标准ISO/TS 14253-2提出的不确定度评定模型,提出了形状误差坐标测量中不确定度GPS评定的方法,推导出了形状误差坐标测量中不确定度的计算公式。通过坐标测量实验,并利用专业软件Table Curve 3D和Matlab进行了形状误差检验中不确定度的GPS评定,实现了形状误差的科学认证,使工件的形状误差可以直接按照ISO/TS 14253–1提出的判定准则判定合格与否,也使零件认证的效率和准确性得到了提高。最后,研究了蒙特卡罗方法在间接测量的不确定度评定中的应用。以Matlab为软件平台,针对双圆球法检定高精度内锥槽角的测量实验,开发出了蒙特卡罗方法评定测量不确定度的原型系统。本文还根据新一代GPS不确定度评定管理流程(PUMA)改进测量过程,以得到满足目标不确定度要求的测量方案,是对不确定度评定管理流程(PUMA)的实际应用研究。本文研究的不确定度GPS评定方法,是对GPS中不确定度理论的应用研究,将为GPS不确定度的最新标准在工程实际中的应用和推广提供参考,并为相关标准的制定奠定基础。本文得到广西教育厅基金项目“新一代GPS标准体系不确定度机理及分配方法的研究”(编号:200508032)和广西自然科学基金“新一代GPS标准体系的计算模型和方法研究”(桂科自0640166)的资助。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-15
  1.1 本课题的研究背景及意义  9
  1.2 新一代GPS 标准的形成与发展  9-12
  1.3 新一代GPS 中不确定度理论的研究现状  12-14
  1.4 本课题的主要研究内容  14-15
第二章新一代 GPS 中不确定度理论研究  15-26
  2.1 新一代GPS 中不确定度的概念体系  15-17
    2.1.1 测量不确定度  15
    2.1.2 规范不确定度  15-16
    2.1.3 相关不确定度  16
    2.1.4 依从不确定度  16-17
    2.1.5 总体不确定度  17
  2.2 不确定度与GPS 操作、操作链的关系  17-18
  2.3 不确定度对新一代GPS 标准体系基本规则的影响  18-19
    2.3.1 新一代GPS 标准体系的基本规则  18
    2.3.2 相关不确定度和规范不确定度的影响  18-19
    2.3.3 方法不确定度和执行不确定度的影响  19
  2.4 不确定度的判定原则  19-23
    2.4.1 测量不确定度的判定原则  20
    2.4.2 依从不确定度的判定原则  20-21
    2.4.3 总体不确定度的判定原则  21-23
  2.5 不确定度的工业应用前景  23-24
  2.6 本章小结  24-26
第三章不确定度 GPS 评定的原理  26-33
  3.1 测量不确定度分量的评定方法  26-27
    3.1.1 测量不确定度分量的A 类评定  26-27
    3.1.2 测量不确定度分量的B 类评定  27
  3.2 合成标准不确定度的评定  27-29
    3.2.1 黑箱模型  28
    3.2.2 白箱模型  28-29
  3.3 不确定度管理程序  29-32
    3.3.1 PUMA 的概念  29-30
    3.3.2 不确定度管理的流程  30-32
  3.4 本章小结  32-33
第四章形状误差坐标测量中不确定度的 GPS 评定  33-45
  4.1 形状误差坐标测量中不确定度GPS 评定的原理  33-37
    4.1.1 圆柱度最小二乘评定的原理  33-35
    4.1.2 平面度坐标测量中的不确定度评定  35-37
  4.2 形状误差坐标测量的实例研究  37-44
    4.2.1 测量方案与测量数据  37-41
    4.2.2 测量数据的处理  41-43
    4.2.3 GPS 认证结果的判定  43-44
  4.3 本章小结  44-45
第五章蒙特卡洛算法在新一代 GPS 不确定度评定中的应用  45-53
  5.1 蒙特卡洛算法评定不确定度的原理  45-46
    5.1.1 蒙特卡洛算法概述  45
    5.1.2 用蒙特卡洛算法进行不确定度评定的原理  45-46
  5.2 蒙特卡罗算法评定不确定度的实验研究  46-50
  5.3 根据PUMA 优化测量过程  50-52
  5.4 本章小结  52-53
第六章总结与展望  53-55
  6.1 本文研究总结  53-54
  6.2 课题展望  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-59
附：攻读学位期间发表的学术论文  59

新一代GPS标准体系中的不确定度评定技术研究

内容摘要

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