摘  要： 針對(duì)目前誤差評(píng)定結(jié)果往往只提供測(cè)量不確定度的情況，根據(jù)新一代產(chǎn)品幾何規(guī)范(GPS)不確定度體系,，研究了圓柱度誤差評(píng)定時(shí)規(guī)范不確定度的計(jì)算方法,。基于最小區(qū)域法提出了圓柱度誤差評(píng)定的數(shù)學(xué)模型,，用改進(jìn)粒子群算法得到圓柱度誤差值,，并通過(guò)研究影響規(guī)范不確定度每一個(gè)元素的傳播系數(shù)及相關(guān)系數(shù)推導(dǎo)出了規(guī)范不確定度的詳細(xì)計(jì)算公式，且以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了圓柱度誤差評(píng)定的圖形界面,。經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證,，該方法可以在新一代GPS體系下準(zhǔn)確、直觀,、方便地評(píng)定圓柱度誤差,。
關(guān)鍵詞： 規(guī)范不確定度；新一代GPS,；不確定度,；圓柱度

   隨著現(xiàn)代精密和超精密加工技術(shù)以及納米技術(shù)的迅速發(fā)展與應(yīng)用，對(duì)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品制造精度的要求不斷提高,，由此引起的產(chǎn)品測(cè)量認(rèn)證糾紛也在不斷增加,。因此，對(duì)產(chǎn)品形狀誤差測(cè)量結(jié)果的不確定度進(jìn)行分析就顯得尤為重要。近年來(lái),，以計(jì)量學(xué)為基礎(chǔ)的新一代產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范GPS(Geometrical Product Specification and Verification)在測(cè)量不確定度的基礎(chǔ)上將不確定度的概念進(jìn)一步拓展,，使其貫穿于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和檢測(cè)的全過(guò)程,，成為產(chǎn)品測(cè)量認(rèn)證中唯一的評(píng)定指標(biāo),。根據(jù)新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)，形狀誤差的測(cè)量結(jié)果必須包含不確定度,，而且,，不確定度的概念不僅僅指測(cè)量不確定度，而是包括總體不確定度,、相關(guān)不確定度,、依從不確定度、規(guī)范不確定度,、測(cè)量不確定度,、方法不確定度和執(zhí)行不確定度等多種形式[1]，具體關(guān)系如圖1所示,。其中,，關(guān)于測(cè)量不確定度的計(jì)算方法早已有相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)[2]，但對(duì)于規(guī)范不確定度與相關(guān)不確定度計(jì)算方法的標(biāo)準(zhǔn),，目前還沒(méi)有定論,。
    規(guī)范不確定度(Specification Uncertainty)是新一代GPS不確定度體系的重要組成部分，它是應(yīng)用于一個(gè)實(shí)際工件或要素的實(shí)際規(guī)范操作鏈的內(nèi)在的不確定度[1],。由于其反映了規(guī)范本身存在的不確定性,，因此，規(guī)范不確定度在工業(yè)中常常被用來(lái)評(píng)定圖樣標(biāo)注的質(zhì)量,，對(duì)產(chǎn)品的成本影響很大[3],。在實(shí)際工作中，規(guī)范不確定度往往來(lái)源于技術(shù)文件中對(duì)擬合規(guī)則,、濾波器類型等規(guī)范說(shuō)明的不明確,。而在目前的形狀誤差的評(píng)定過(guò)程中，規(guī)范不確定度主要是由擬合規(guī)則的不同所引起的,。與此同時(shí),，在形狀誤差的幾種要素中,，圓柱度誤差作為衡量軸類零件形狀誤差的主要指標(biāo),，其精度的高低對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量及其使用壽命有著至關(guān)重要的影響，能否實(shí)現(xiàn)圓柱度誤差快速,、準(zhǔn)確的評(píng)定具有重要的實(shí)際意義,。研究高精度圓柱體誤差評(píng)定的不確定度計(jì)算方法，在理論及實(shí)踐上都具有重要的科學(xué)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義,。因此,，本文以最典型的擬合規(guī)則——最小區(qū)域法為例,，研究推導(dǎo)了圓柱度誤差評(píng)定時(shí)，其擬合操作中規(guī)范不確定度的計(jì)算方法,，并基于MATLAB開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的評(píng)定系統(tǒng)圖形界面,，進(jìn)行了實(shí)例驗(yàn)證。

1 圓柱度誤差評(píng)定中規(guī)范不確定度計(jì)算方法的研究
1.1 圓柱度誤差評(píng)定的最小區(qū)域法
    在圓柱度擬合操作中,，圓柱度誤差是單一實(shí)際圓柱所允許的變動(dòng)全量[4],。因此，按最小區(qū)域法評(píng)定平面度誤差的關(guān)鍵是尋求某一圓柱面,，計(jì)算被測(cè)輪廓上各測(cè)量點(diǎn)Mi(xi,，yi，zi)(i=l,，2,，…，n)到此圓柱面軸線的距離,，令各距離中的最大值與最小值之差為最小,，則此距離差即為圓柱度誤差值，如圖2所示,。

    最后,，如圖5所示，根據(jù)ISO 14253-1給出的判定原則[9]對(duì)該結(jié)果進(jìn)行一致性比較,。由于測(cè)得值落在灰色區(qū)域內(nèi),，所以依據(jù)ISO 14253-1，該產(chǎn)品是否合格要由供求雙方協(xié)商確定,，而如果不考慮規(guī)范不確定度的影響,，僅考慮測(cè)量不確定度的話，該產(chǎn)品可以直接判定為合格,。由此可知,，規(guī)范不確定度對(duì)評(píng)定結(jié)果有著重要影響。

    本文根據(jù)新一代GPS的不確定度理論體系,，以圓柱度為例,，提出了規(guī)范不確定度的計(jì)算方法，并以此為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了圓柱度評(píng)定系統(tǒng)的GUI界面,。經(jīng)實(shí)例驗(yàn)證,，使用本文提出的方法對(duì)規(guī)范不確定度進(jìn)行計(jì)算不僅可以保證圓柱度檢驗(yàn)結(jié)果的完整性，而且符合新一代GPS標(biāo)準(zhǔn)體系的要求,，提高了評(píng)定結(jié)果的規(guī)范性與準(zhǔn)確性,。同時(shí)，基于MATLAB開(kāi)發(fā)的圓柱度誤差評(píng)定系統(tǒng)直觀、方便地提供了精確的計(jì)算結(jié)果,，對(duì)新一代GPS不確定度體系的推廣能夠起到一定的積極作用,。
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