现代产品几何技术规范(GPS)体系的理论基础及关键技术研究

针对传统的几何公差体系存在的突出问题 ,着重研究探讨新一代GPS标准体系的构成原理、基本准则、内在规律及应用特点 ;在此基础上 ,对该体系的理论基础及关键技术进行深入地研究和探讨 ,揭示并阐述其“一条主线 (规范 模型 )、两种关联 (不确定度与操作算子 )、三个创新 (基于统计优化的不确定度理论及拓展技术、基于对偶性的模型与操作技术、基于应用数学的数字化描述技术 )”的构造模式规律及本质特征 ;进一步明确新一代GPS体系在实现“功能—规范—检验 认证”全过程统一规范和数字化描述与集成控制方面的关键性 (支撑 )技术基础 ;并提出建立我国GPS体系的应对策略。

基于GPS的提取操作模型及其应用规范研究

揭示现代产品几何技术规范(geometrical product specification,GPS)中基于提取方案和提取点数的提取操作模型的构成规律;通过分析提取操作与产品功能特征、结构形状特征以及轮廓谐波成分之间的内在规律,给出面向产品几何特征的数字化设计和计量的基础提取规范;并运用实例阐述该规范在工程实践中的实现方法,明确提取规范对于实现产品数字化规范设计与计量、丰富并完善ISO及我国现行GPS标准体系是至关重要的。

新一代GPS中提取与滤波、拟合操作间关联特性的研究

基于对新一代GPS(geometrical product specification and verification)中关键操作技术的深入分析,揭示提取与滤波、拟合之间固有的内在规律性,给出操作间参数的选用原则,为统筹优化几何误差数字化评定中的操作策略提供技术基础;最终通过实例验证关键操作集成化思想对几何误差评定的高效稳定性,不仅有利于实现几何误差数字化计量精度和成本的优化,而且还推进了新一代GPS标准体系关键技术的应用研究。

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(dimensionalgeometricalproductspecificationandverification)是ISO TC2 13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 (computeraideddesign computeraidedmanufacture computeraidedquality)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 TC2 13GPS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 TC2 13GPS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。

现代产品几何技术规范(GPS)的数字化理论基础

现代产品几何技术规范 (generationgeometricalproductspecificationandverification ,GPS)是ISO TC2 13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 ,它包括产品的规范过程、生产过程、认证 (检验 )过程以及不确定度的评定和控制。表面模型是ISO TC2 13GPS语言中新提出概念 ,它是实现GPS系统阶段功能的操作基础和系统关联基础 ,表面模型需要由相应的“要素”和“特征”予以定义和描述。ISO TC2 13GPS将工件 要素分为七种恒定类 ,所有的理想要素都属于七种恒定类中的一种 ,且可由其位置要素和本质特征进行定义与描述 ;位置特征则定义了要素之间的关系。第二代GPS系统通过表面模型、恒定类、恒定度、特征等概念的引入和互补应用 ,实现了几何要素从定义、描述、规范到实际检验评定过程中数字化控制功能的飞跃 ,比较有效地解决了产品在“功能描述、规范设计、检验评定”过程中数学表达统一规范的难题。

现代产品几何技术规范(GPS)中基于对偶性的操作技术及其应用

揭示现代产品几何技术规范(geometricalproductspecificationandverification,GPS)中规范过程和检验/认证过程的物象对应关系,以及其表面模型存在着对偶性、操作技术存在着共性的内在规律性;并以几何误差的检验/认证过程为例,阐述利用操作及算子技术实现GPS计量过程数字化的可能性及应用规律;进一步明确基于对偶性的表面模型、操作及操作算子技术,对于实现GPS设计与计量的统一性、与CAx的集成性和数字化功能是至关重要的。

新一代产品几何量技术规范(GPS)标准体系研究

新成立的国际尺寸与产品几何技术委员会(ISO/TC213)提出了新一代GPS标准体系,该标准体系由基础、全局、通用和补充GPS标准组成。新一代GPS标准为产品的设计、制造、检验与评估提供了一套完整的技术规范。分析了新一代产品几何量技术规范(GPS)的系统模型、标准体系、关键技术、目前的研究方向与内容,以及我国新一代GPS标准体系的建立途径。

基于新一代GPS的空间直线度误差评定及其不确定度估计

基于新一代产品几何技术规范(geometrical product specification,GPS)的操作及操作算子技术评定空间直线度误差,给出最小二乘评定的数学模型;根据GUM(guide to the expression of uncertainty in measurement,GUM)建议的方法,导出该模型的不确定度估计公式。实验结果表明,新一代GPS利用操作及操作算子技术可以规范、准确、高效地实现空间直线度误差的评定,且可操作性强;提出的空间直线度误差最小二乘评定的不确定度估计,不仅保证了空间直线度评定结果的完整性和有效性,而且可对我国现行的直线度误差检测标准的应用进行有益的补充。

基于GPS的圆度、圆柱度误差数字化计量方法研究

基于对数字化计量过程中关键操作技术的研究,给出圆度、圆柱度误差计量的操作算子构成策略及选用原则,并针对传统的几何误差评定中随意性大、评定参数单一、效率低下等不足,提出现代几何误差计量中以"高效、规范"为目标的多元化评定思想。并通过实例说明该数字化计量思想的运作模式及其工程价值,进一步明确基于GPS(geomet-rical product specification)的数字化计量方法对于实现误差评定的数字化、规范化和高效化是至关重要的,同时,对于促进国家(际)标准的发展及有效应用也具有十分重要的意义。

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。

新一代GPS标准中非理想表面模型的建模方法

本文重点研究在新一代产品几何技术规范标准下如何将非理想表面模型以离散数学的方法表达出来。利用马尔科夫链蒙特卡洛仿真技术(MCMC)和基于主成分分析(PCA)的全局建模法来实现考虑几何约束和公差规范的具有随机误差的非理想表面模型的仿真分析;利用统计形状分析方法(SSA)和基于广义Darboux结构的局部建模法来实现在制造过程中产生的系统误差的非理想表面模型的仿真分析;并引入平均非理想表面模型概念及其统计分析方法对产品变形趋势进行预测。最后以实际工件为对象,通过本文提出的方法得到了其非理想表面模型的仿真结果,并对其仿真效果进行了综合分析,分析结果证明了本文提出方法的正确性和可行性。

基于新一代GPS语言的几何产品表达规范

分析了有关几何产品设计、制造与认证(检验)几何模型之间的关系,介绍了基于新一代GPS语言的几何规范的数学工具———操作,它是获取各种几何要素或其特征值、公称值以及极限值的一种特殊的数学工具,对几何要素的各种操作是对工件进行规范和认证的基础。要素操作包括分离、提取、滤波、拟合、集成、构造及评估。通过一个简单的机构例子,说明了关于产品功能、设计、制造及认证(检验)几何表达规范方法。

新一代GPS的提取方案及其应用研究

提取方案是提取操作的关键内容之一。通过分析提取方案本身特点及其与产品结构特征和形位精度之间的内在规律,给出面向产品形位精度数字化设计与计量的提取方案应用方法。并以圆柱度误差为例,说明该方法的应用规律及其工程实践意义。

新一代产品几何技术规范(GPS)对制造业的影响

介绍了产品几何技术规范(GPS)的发展概况,归纳出新一代GPS体系倡导"功能公差"理念、按计量学设计公差、体现并行工程思想、实现与CAx系统有效集成等4大特点,分析了新一代GPS体系将给制造业带来的积极影响,探讨了目前的研究方向,提出了加快中国GPS标准应用平台建设的若干建议。

新一代GPS操作技术在平面度误差评定中的应用

现代产品几何技术规范(GPS)中提出的操作及算子技术,为实现几何产品检验/认证过程的数字化和规范化提供了必要的技术基础。文章在阐述GPS操作及操作算子技术的基础上,进一步以平面度误差的评定为例,详细分析了传统的平面度误差评定方法中存在的不足,研究并分析了基于GPS的平面度误差数字化评定的实现思路及关键技术。

基于新一代GPS不确定度的判定原则

针对基于测量不确定度的判定原则在实际应用中存在的问题,提出了基于新一代GPS不确定度的判定原则,包括针对单个GPS规范的基于依从不确定度的判定原则和针对工件的基于总体不确定度的判定原则,分析了规范不确定度和相关不确定度对于认证结果的影响。与传统的基于测量不确定度的判定原则相比,基于新一代GPS不确定度的判定原则的判定结果更为合理,而且与新一代GPS标准体系的基本要求相一致。

基于新一代GPS体系的圆度误差评定研究

基于对新一代产品几何技术规范(GPS)体系数字化计量理论的研究,应用GPS操作及算子技术给出了圆度误差的规范化评定过程,阐明了GPS操作及算子技术与圆度误差评定的内在联系。通过实例证明了基于GPS操作及算子技术能够实现高效、规范地圆度误差精确评定。该技术也可以有效地应用于其它几何特征误差量的评定中。

新一代GPS国际标准体系的研究现状与发展趋势

针对传统标准的不足,通过介绍传统公差标准存在的问题,综述了新一代GPS标准体系的历史、发展现状和理论体系,分析开展新一代GPS研究和应用的战略意义,以及影响新一代GPS应用和发展的因素。并阐述了对新一代GPS发展与应用的看法和建议。

基于GPS区域法的表面形貌分析方法研究

基于Maxwell的地貌学理论及GPS(geometrical product specification)区域法表面结构要素的规范特点,深入研究应用于表面形貌分析中的变化树及Wolf修剪技术;进一步规范区域、线、点等要素的Wolf修剪标准及表征表面结构的量化参数;并以实例阐述其在工程实践中的可行性。该表面分析技术不仅能便捷地实现微观表面形貌特定几何形状的提取和表面结构参数的量化,为微观表面几何形貌的分析开辟一条可行之路;同时也为新一代GPS区域标准的贯彻实施提供重要的技术支撑。