基于GPS的几何误差数字化测量认证理论及方法研究

本项目基于新一代GPS标准体系，研究产品几何误差数字化测量认证方法及关键技术问题。其主要内容有：从功能要求出发，研究构建典型几何特征（直线、平面、圆、圆柱等）轮廓的表面模型（公称表面模型、肤面模型、离散表面模型、采样表面模型），实现几何产品的功能要求、规范设计及测量认证的数字化统一；研究提取操作、滤波操作和拟合操作及其相互关系，提出提取操作和滤波操作的适应性应用规范，构造与产品规范设计相一致的几何误差检验算子规范；研究几何误差测量认证过程中的GPS不确定度构成及传递规律，提出几何误差评定结果的不确定度评价模型；基于PUMA对测量不确定度概算和管理，优化出经济合理的产品几何误差测量认证过程。项目的研究成果将为产品几何误差的测量认证过程提供规范性指导，解决产品的规范设计与计量认证的不一致问题，并促进CAx系统与新一代GPS标准体系的融合，加速新一代GPS标准体系在我国工程实际中的应用。

项目组认真按照《资助项目计划书》中的计划安排，圆满完成了相关研究工作。.本课题基于新一代GPS标准体系，研究了产品几何误差数字化计量认证方法及关键技术问题。其完成的主要研究工作有：研究了新一代GPS下的表面模型、要素、特征、恒定度、恒定类、操作和算子等产品几何特征数字化建模的基础理论，为解决产品在“功能描述、规范设计、检验认证”过程中数学表达、统一规范的难题提供了技术途径。基于新一代GPS的恒定度建造了典型几何公差的数学模型。在CATIA平台下构建了带有几何公差的典型几何特征表面的肤面模型，为产品的规范设计与计量认证的数字化表达提供了统一的操作模型。研究了几何误差计量认证中的提取操作、滤波操作和拟合操作及其相互关系，提出了提取操作和滤波操作的适应性应用规范，构造出了与产品规范设计相一致的几何误差检验算子规范。研究了几何误差计量认证过程中的GPS不确定度构成及传递规律，提出典型几何误差评定结果的不确定度评价模型。面向典型测量仪器（如三坐标测量、高精度圆柱度仪、面阵传感光学测量仪），开发了基于GPS的几何误差数字化计量认证系统，实现了“标准-软件-仪器”的一体化。基于PUMA对测量不确定度概算和管理，开发出了基于GPS的不确定度管理及数字计量认证系统。项目的研究成果将为产品几何误差的计量认证过程提供规范性指导，解决产品的规范设计与计量认证的不一致问题，并促进CAx系统与新一代GPS标准体系的融合，加速新一代GPS标准体系在我国工程实际中的应用。