《产品几何技术规范GPS工件与测量设备测量检验第2部分》详细解读

《产品几何技术规范GPS工件与测量设备测量检验第2部分》详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4符号5测量不确定度评估的迭代GUM法6不确定度管理程序—PUMA7误差与测量不确定度的来源8不确定度分量、合成标准不确定度和扩展不确定度的评估方法contents目录9不确定度的实际评估—基于PUMA的不确定度概算10应用附录A(资料性)不确定度概算示例—环规的校准附录B(资料性)不确定度概算示例—校准等级序列设计附录C(资料性)不确定度概算示例—圆度测量contents目录附录D(资料性)与GPS矩阵模型的关系参考文献011范围01021.1主题内容适用于制造业中工件和测量设备的几何量测量检验活动。本部分规定了工件与测量设备的几何量测量检验的基本原则、方法和要求。适用于各种类型的工件，包括机械零件、电子元件、塑料制品等。适用于各种测量设备，如计量尺、显微镜、三坐标测量机等。1.2适用范围1.3术语和定义明确了与工件和测量设备几何量测量检验相关的术语和定义，如尺寸、形状、位置误差等。提供了术语和定义的解释，以便读者更好地理解本部分的内容。规定了本部分所使用的符号和单位，如长度单位使用毫米（mm）等。提供了符号和单位的解释，以便读者更好地理解本部分的内容。1.4符号和单位022规范性引用文件产品几何技术规范（GPS）基础标准定义了GPS的基本概念、原则和方法，是制定具体产品几何技术规范的基础。相关国际标准包括ISO、ASTM等国际标准化组织发布的相关几何技术规范，为GPS工件与测量设备的测量检验提供了国际统一的依据。基础标准与规范工件几何技术规范针对工件的形状、尺寸、位置等几何特性制定的规范，确保工件在生产和使用过程中满足设计要求。测量设备校准规范规定了测量设备的校准方法、步骤和校准周期等，确保测量结果的准确性和可靠性。工件与测量设备标准123包括直接测量、间接测量、组合测量等多种方法，用于获取工件的尺寸信息并判断其是否符合设计要求。尺寸测量检验方法针对工件的形状和位置公差制定的测量检验方法，用于评估工件的几何精度和装配性能。形状和位置公差测量检验方法规定了表面粗糙度的测量方法、评定参数和评定等级等，用于评估工件表面的加工质量和功能性能。表面粗糙度测量检验方法测量检验方法与规范033术语和定义指在生产过程中，通过机械加工、热处理、表面处理或其他工艺方法，改变其形状、尺寸、性能或表面状态，使之成为符合设计要求的产品的物体。工件(Workpiece)指具有复杂形状、多个加工面或高精度要求的工件，如航空发动机叶片、汽车模具等。复杂工件(ComplexWorkpiece)3.1工件3.2测量设备用于对工件进行几何量测量的仪器、装置或系统的总称，如坐标测量机、光学仪器、量具等。测量设备(MeasuringEquipment)测量设备中用于直接感受被测量并输出与被测量成确定关系的物理量的元件或装置，如测头、测针等。测量传感器(MeasuringSensor)测量检验(MeasurementInspection)通过测量设备对工件进行实际测量，并将测量结果与设计要求或工艺规范进行比较，以判断工件是否合格的过程。首件检验(FirstArticleInspection)在批量生产过程中，对首件产品或首批产品进行的全面、细致的测量检验，以验证生产过程的稳定性和产品质量的符合性。3.3测量检验几何技术规范(GeometricalProductSpecification,GPS)规定工件几何特性的技术要求，包括尺寸、形状、位置、方向等，是产品设计、制造和检验的重要依据。GPS由一系列标准组成，涵盖了从产品设计到最终检验的全过程。尺寸公差(DimensionalTolerance)在几何技术规范中，对工件尺寸允许的变动范围所作的规定。尺寸公差是评定工件尺寸精度的重要指标之一。3.4几何技术规范044符号01020304几何符号用于表示工件的几何特征，如点、线、面等。尺寸符号用于表示工件的尺寸和公差，如长度、直径、半径等。位置符号用于表示工件特征元素之间的位置关系，如平行、垂直、对称等。形状符号用于表示工件的形状特征，如圆度、直线度、平面度等。4.1符号的种类图形表示采用几何图形、尺寸线和符号等组合表示。简化表示对于某些常见的几何特征，可以采用简化的符号表示。标注表示在图形上直接标注符号和尺寸，以明确工件的几何要求和公差范围。4.2符号的表示方法熟悉标准掌握GPS标准中规定的符号和表示方法。识别图形根据工件图纸上的图形和标注，识别出相应的几何特征和公差要求。注意事项在识别与解读符号时，要注意区分不同种类的符号，避免混淆和误解。同时，还要注意符号的完整性和准确性，以确保测量和检验结果的可靠性。理解含义根据识别的几何特征和公差要求，理解其含义并判断工件是否合格。4.3符号的识别与解读055测量不确定度评估的迭代GUM法GUM法（GuidetotheExpressionofUncertaintyinMeasurement）是基于概率统计理论，通过对测量过程中各不确定度分量的分析和合成，来评估测量结果的可靠程度。基于概率统计理论在实际应用中，由于测量模型的复杂性和不确定度分量的相关性，需要采用迭代计算方法来逐步逼近真实的不确定度值。迭代计算GUM法的基本原理GUM法的应用步骤明确测量任务首先需要明确测量任务，包括测量对象、测量环境、测量方法等。建立测量模型根据测量任务，建立相应的测量模型，包括输入量、输出量以及它们之间的关系。分析不确定度来源对测量模型中的各个输入量进行分析，找出可能的不确定度来源，如仪器误差、环境误差、人员误差等。评定不确定度分量对每个不确定度来源进行量化评定，给出相应的不确定度分量值。合成不确定度将各个不确定度分量进行合成，得到测量结果的总不确定度。GUM法提供了一种科学、严谨的不确定度评估方法，能够客观反映测量结果的可靠程度，为产品质量控制和工艺改进提供有力支持。GUM法需要较高的数学和统计知识，计算过程较为复杂；同时，对于某些非线性测量模型或相关不确定度分量，GUM法的应用可能受到一定限制。优点局限性GUM法的优点与局限性在产品几何技术规范中，GUM法被广泛应用于工件和测量设备的测量检验过程中。通过对测量不确定度的评估，可以有效控制产品质量，提高生产效益。例如，在工件尺寸测量中，可以采用GUM法对测量结果进行不确定度评估，从而判断测量结果是否符合设计要求；在测量设备校准中，可以利用GUM法对校准结果的不确定度进行分析，以保证测量设备的准确性和可靠性。GUM法在产品几何技术规范中的应用066不确定度管理程序—PUMA

6.1概述不确定度管理程序（PUMA）是产品几何技术规范（GPS）中的重要组成部分，旨在确保测量过程和结果的准确性和可靠性。PUMA提供了一种系统的方法，用于评估、控制和优化测量过程中的不确定度，从而提高产品质量和生产效率。通过实施PUMA，企业可以更好地理解和控制测量误差的来源，减少不必要的测量成本，提高测量数据的可比性和互操作性。对于给定的测量过程，首先需要识别和评估可能的不确定度来源，如测量设备、测量方法、环境条件等。在实施控制措施后，需要对测量过程进行验证和监控，以确保不确定度得到有效控制并满足预定的要求。针对每个不确定度来源，需要制定相应的控制措施，如校准测量设备、优化测量方法、控制环境条件等。最后，需要对测量结果进行不确定度评定，以提供可靠的测量数据并支持产品质量的持续改进。6.2给定测量过程的不确定度管理在设计和开发新的测量过程或测量程序时，需要考虑不确定度的管理和控制。在开发过程中，需要不断对测量过程进行验证和调试，以确保不确定度得到有效控制并满足设计要求。通过分析和模拟测量过程，可以预测和评估潜在的不确定度来源，并在设计阶段采取相应的措施进行优化。最终，通过实施PUMA，可以确保新开发的测量过程或测量程序具有可靠的准确性和稳定性，为产品的生产和质量控制提供有力支持。6.3设计和开发测量过程或测量程序的不确定度管理077误差与测量不确定度的来源03粗大误差由于测量人员操作不当、设备故障或环境条件突变等因素导致的明显偏离真实值的误差。01系统误差由于测量设备、测量方法或测量环境等因素导致的固定或可预测的误差。02随机误差由于测量过程中的随机因素（如温度变化、空气扰动等）导致的不可预测的误差。7.1误差的类型温度测量环境的温度变化可能导致测量设备和工件的热胀冷缩，从而影响测量精度。湿度湿度变化可能导致测量设备和工件的表面状态改变，进而影响测量准确性。振动与噪声外部振动和噪声可能干扰测量设备的正常工作，导致测量误差。7.2测量环境测量设备的校准测量设备在使用前需要进行校准，以确保其测量准确性。测量设备的分辨率测量设备的分辨率越高，其测量精度越高。测量设备的稳定性测量设备在长时间使用过程中需要保持稳定性，以确保测量结果的可靠性。7.3测量设备的参考要素123易于操作的测量设备可以减少人为操作误差。测量设备的操作便利性良好的维护可以确保测量设备的长期稳定性和准确性。测量设备的可维护性在满足测量要求的前提下，应考虑测量设备的经济性。测量设备的经济性7.4测量设备的其他要素测量设备与工件的相对位置设备与工件之间的相对位置应确保测量的准确性。测量设备的调整与校准在测量前应对设备进行必要的调整和校准。测量设备的布局合理的设备布局可以提高测量效率并减少误差。7.5测量配置(不包括工件的放置和装夹)测量软件的选择选择适合测量任务的软件可以提高测量效率和准确性。数据处理与计算方法正确的数据处理和计算方法可以减少误差并得出可靠的测量结果。软件与硬件的兼容性确保测量软件与硬件设备兼容可以提高系统的稳定性。7.6软件与计算03测量人员的培训与教育定期的培训和教育可以提高测量人员的技能水平和操作规范性。01测量人员的技能水平测量人员的技能水平直接影响测量结果的准确性。02测量人员的操作习惯良好的操作习惯可以减少人为误差。7.7测量人员工件的几何形状和尺寸可能影响测量方法和测量设备的选择。工件的几何形状与尺寸工件的材料和表面状态可能影响测量结果的准确性。工件的材料与表面状态测量仪器的精度和分辨率直接影响测量结果的准确性。测量仪器的精度与分辨率7.8测量对象、工件或测量仪器的特性GPS特性的理解对GPS特性的准确理解是确保测量准确性的前提。工件特性的定义明确工件的特性有助于选择合适的测量方法和设备。测量仪器特性的定义明确测量仪器的特性有助于评估其适用性和测量准确性。7.9GPS特性、工件或测量仪器特性的定义123制定详细的测量程序可以确保测量过程的规范性和准确性。测量程序的制定严格按照测量程序执行可以减少误差和提高测量效率。测量程序的执行根据实际需要对测量程序进行优化和改进可以提高测量准确性和效率。测量程序的优化与改进7.10测量程序物理常量的准确性01物理常量的准确性直接影响测量结果的准确性。换算因子的选择与应用02选择合适的换算因子并正确应用可以提高测量结果的准确性和可比性。物理常量与换算因子的更新与维护03及时更新和维护物理常量与换算因子可以确保测量结果的准确性和可靠性。7.11物理常量与换算因子088不确定度分量、合成标准不确定度和扩展不确定度的评估方法不确定度来源识别包括测量设备、测量方法、环境条件、人员操作等因素。不确定度分量分类根据性质分为A类不确定度和B类不确定度。初步评估方法采用统计分析、经验公式、专家判断等方法进行初步评估。8.1不确定度分量的评估03A类不确定度分量计算根据实验标准偏差和测量次数计算A类不确定度分量。01重复测量数据在相同条件下进行多次测量，获取重复测量数据。02统计分析方法采用贝塞尔公式、极差法等统计分析方法对重复测量数据进行处理，计算实验标准偏差。8.2不确定度分量的A类评估B类不确定度分量计算根据非统计方法得到的信息，计算B类不确定度分量。注意事项在评估B类不确定度分量时，应充分考虑各种因素的影响，避免遗漏或重复计算。非统计方法采用非统计方法，如仪器误差、校准证书、经验公式等，对不确定度分量进行评估。8.3不确定度分量的B类评估A类评估示例如长度测量中，采用多次测量取平均值的方法计算长度值，其实验标准偏差即为A类不确定度分量。B类评估示例如使用校准证书给出的仪器误差作为B类不确定度分量进行评估。8.4常见的A类和B类评估示例黑箱模型将复杂系统看作一个整体，不考虑内部结构和相互作用，只关注输入和输出关系。在不确定度评估中，将测量系统看作黑箱，只关注测量结果和不确定度。透明箱模型考虑系统内部结构和相互作用，分析各因素对不确定度的影响。在不确定度评估中，需要分析测量设备、测量方法、环境条件等因素对测量结果的影响。8.5不确定度评估的黑箱模型和透明箱模型将各个不确定度分量合成为一个标准不确定度，用于表示测量结果的分散性。采用方和根法或算术和法等方法将各个不确定度分量合成为标准不确定度。8.6不确定度评估的黑箱方法—不确定度分量的合成标准不确定度uc合成方法合成标准不确定度概念分析各因素对不确定度的影响分析测量设备误差、测量方法误差、环境条件变化等因素对不确定度的影响。计算各因素引起的标准不确定度分量根据分析结果计算各因素引起的标准不确定度分量。合成标准不确定度计算将各因素引起的标准不确定度分量合成为总的标准不确定度。8.7不确定度评估的透明箱方法—不确定度分量的合成标准不确定度uc8.8合成标准不确定度uc的扩展不确定度U评估扩展不确定度概念在合成标准不确定度的基础上，考虑包含因子k的影响，得到扩展不确定度U，用于表示测量结果的可能取值范围。扩展不确定度计算根据合成标准不确定度和包含因子k计算扩展不确定度U。uc表示测量结果的分散性大小；U表示测量结果的可能取值范围大小。它们都是用于描述测量结果质量的重要参数。测量不确定度参数含义在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的测量不确定度参数进行评估和使用。同时，还需要注意不同参数之间的换算关系和影响因素分析等问题。测量不确定度参数应用8.9测量不确定度参数uc和U的本质099不确定度的实际评估—基于PUMA的不确定度概算在测量过程中，由于各种因素的影响，使得测量结果带有一定程度的不确定度，即测量结果的可靠程度或准确程度。不确定度概念PUMA（PracticalUncertaintyMeasurementApproach）是一种实用的不确定度评估方法，旨在通过简化程序和提高效率，为工件与测量设备的不确定度评估提供指导。PUMA方法9.1概述123在进行不确定度评估前，需要确保测量设备已经过校准，并具有相应的校准证书，以保证测量结果的准确性和可靠性。测量设备的校准测量环境应符合相关规定，如温度、湿度、清洁度等，以避免环境因素对测量结果产生不良影响。测量环境的控制测量人员应具备相应的技能和经验，能够正确操作测量设备，并准确读取和记录测量结果。测量人员的技能9.2不确定度概算的前提条件根据实际需要，明确测量任务和要求，选择合适的测量设备和测量方法。明确测量任务对可能影响测量结果的各种因素进行分析，包括设备误差、环境误差、人员误差等，并确定各因素对测量结果的影响程度。分析不确定度来源根据各因素对测量结果的影响程度，采用适当的数学方法计算合成不确定度，以评估测量结果的可靠程度或准确程度。计算合成不确定度通过实际测量和比较，验证不确定度评估的准确性和可靠性，并根据实际情况进行修正和调整。验证和修正9.3不确定度概算的标准程序1010应用本部分规定了工件与测量设备在测量检验中的基本原则和要求，适用于各种类型的工件和测量设备。确保测量结果的准确性、可靠性和一致性，提高产品质量和生产效率。应用范围目的10.1概述不确定度是表示测量结果分散性的一个参数，用于表征测量结果的可靠程度。不确定度概念包括A类评定和B类评定，A类评定是通过统计分析方法得到，B类评定是基于经验或其他信息进行估计。不确定度评定方法在测量报告中应详细记录不确定度的来源、评定方法和结果。不确定度记录10.2不确定度值的记录与评估测量或校准程序内容包括测量或校准的步骤、方法、设备、环境条件等。程序设计要求程序应简洁明了、易于操作，且能够确保测量结果的准确性和可靠性。文件制定要求文件应详细、完整、准确，包括程序文本、操作指导书、记录表格等。10.3测量或校准程序的设计与文件制定校准等级序列概念设计原则优化方法文件制定要求10.4校准等级序列的设计、优化与文件制定01020304校准等级序列是指按照一定规则排列的、具有不同准确度等级的测量设备组合。根据实际需求和测量设备的性能特点，合理设计校准等级序列。通过对比分析、实验验证等方法，对校准等级序列进行优化。文件应包括校准等级序列的设计方案、优化结果、使用说明等。设计原则新测量设备应符合实际需求，具有高精度、高稳定性、易操作等特点。设计方法包括结构设计、电路设计、软件设计等。文件制定要求文件应包括设计说明书、图纸、使用说明书等。10.5新测量设备的设计与文件制定03环境判定方法通过环境监测设备对环境因素进行实时监测和判定。01环境要求包括温度、湿度、气压、振动等环境因素的要求。02环境因素对测量的影响环境因素会对测量结果产生一定的影响，需要进行控制和补偿。10.6环境要求及其判定测量人员职责测量人员负责执行测量程序、记录测量结果、处理测量数据等任务。技能要求测量人员应具备相应的专业知识和技能，能够熟练操作测量设备、处理测量数据等。资格认证测量人员应通过相应的资格认证，取得相应的资格证书后方可从事测量工作。10.7测量人员要求及其资格11附录A(资料性)不确定度概算示例—环规的校准不确定度定义表示被测量值的分散性，即测量结果不能确定的程度。不确定度来源包括测量设备、测量方法、环境条件、人员操作等多个方面。不确定度概念及来源校准过程包括环规尺寸测量、形状误差评定等步骤。不确定度分量根据校准过程中的各影响因素，分析并确定各不确定度分量。合成不确定度将各不确定度分量合成，得到环规校准结果的合成不确定度。环规校准中的不确定度评定不确定度分量计算根据测量模型中各输入量的不确定度，计算各不确定度分量。合成不确定度计算将各不确定度分量合成，得到环规校准结果的合成不确定度，并给出相应的置信水平或扩展不确定度。测量模型建立根据环规校准的测量原理和方法，建立测量模型。不确定度概算示例将不确定度评定结果体现在环规的校准证书中，为使用者提供准确的校准信息。校准证书通过比较不同环规的校准结果及其不确定度，可以判断各环规的测量准确性和一致性。测量结果比较在工件加工和检验过程中，根据环规的校准结果及其不确定度，可以制定相应的质量控制标准和措施。质量控制不确定度评定结果的应用12附录B(资料性)不确定度概算示例—校准等级序列设计指在一系列测量设备或工件中，按照精度从高到低或从低到高排列的等级序列。校准等级序列确保在测量过程中，选择合适的测量设备和工件，以满足测量不确定度的要求。设计目的校准等级序列设计的概念测量设备的精度应与工件的精度要求相匹配，避免过高或过低的精度导致的测量误差。精度匹配原则在满足测量要求的前提下，应尽量选择成本较低的测量设备和工件。经济性原则校准等级序列应具有实际可操作性，方便测量人员进行测量操作。可操作性原则校准等级序列设计的原则选择合适的测量设备和工件根据测量任务和要求，从现有测量设备和工件中选择合适的进行组合。验证校准等级序列通过实际测量操作，验证校准等级序列的可行性和准确性，必要时进行调整和改进。制定校准等级序列按照精度从高到低或从低到高的顺序，将所选测量设备和工件进行排列，形成校准等级序列。确定测量任务和要求明确测量任务的目的、测量范围、精度要求等。校准等级序列设计的步骤03表面粗糙度测量中的校准等级序列设计在表面粗糙度测量中，可以按照不同的粗糙度参数和精度等级，设计相应的校准等级序列。01长度测量中的校准等级序列设计在长度测量中，可以按照米、分米、厘米、毫米等精度等级，设计相应的校准等级序列。02角度测量中的校准等级序列设计在角度测量中，可以按照度、分、秒等精度等级，设计相应的校准等级序列。校准等级序列设计的应用示例13附录C(资料性)不确定度概算示例—圆度测量圆度测量基本概念圆度指工件截面接近理论圆的程度，即工件实际圆形轮廓与理想圆形轮廓之间的变动量。圆度误差工件实际圆形轮廓与理想圆形轮廓之间的最大径向距离。测量设备误差包括测量设备的精度、稳定性、校准状态等因素引入的误差。环境条件影响如温度、湿度、振动等环境因素对测量结果的影响。操作人员技能水平操作人员的熟练程度、视觉判断等因素对测量结果的影响。不确定度来源分析

不确定度概算方法A类评定方法通过统计