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1、ICS 17.040.10J 04中华人民共和国国家标准GB/T XXXX-201X几何精度的检测与验证 形状特征的检测与验证Geometrical Precision verification Form Characteristics Verification(国标草案)201X年XX月XX日发布 201X年XX月XX日实施37目 录1.范围52.规范性引用文件53.术语和定义54.一般规定55. 检验操作集65.1探测系统65.2 提取策略65.3滤波操作65.4拟合操作76.与规范的一致性77.测量不确定度评估7附录A（资料性附录）提取策略8A.1.概述8A.2.提取策略8附录B（资料性
2、附录）拟合操作11B.1概述11B.2拟合操作的数学模型11B.3拟合模型的优化求解方法13附录C（资料性附录）滤波操作14C.1.滤波类型及符号14C.2.开放轮廓滤波情况14C.2.1 长波通滤波器14C.2.2 截止波长15C.3.封闭轮廓滤波情况16C.3.1低通滤波器16C.3.2高通滤波器16C.3.3 极限UPR值17C.4.滤波器使用示例17附录D（资料性附录）形状特征检测与验证操作图解及应用示例21D.1 概述21D.2 形状特征的检测与验证操作图解21D.3 形状特征的检测与验证方案及应用示例25附录E（资料性附录）与GPS矩阵模型的关系35E.1概述35E.2关于标准及其
3、使用的信息35E.3 在GPS矩阵模型中的位置35E.4相关的标准35前言本标准按GB/T 1.1-2009的规则起草。“几何精度的检测与验证”系列标准分为以下九个部分：第1部分：基本概念和测量基础：符号、术语、测量条件和程序第2部分：形状特征的检测与验证第3部分：轮廓特征的检测与验证第4部分：方向特征的检测与验证第5部分：位置特征的检测与验证第6部分：跳动特征的检测与验证第7部分：功能量规与夹具：应用最大实体要求和最小实体要求的检测与验证第8部分：尺寸和几何误差评定、最小区域的判别模式第9部分：几何特征检测与验证中测量不确定度的评估 本标准为系列标准的第2部分。本标准由产品技术规范标准化技术
4、委员会（SAC/TC 240）提出并归口。本标准起草单位： 本标准主要起草人：本标准所代替的历次版本发布情况为：几何精度的检测与验证形状特征的检测与验证1.范围本部分规定了形状特征（包括直线度、平面度、圆度和圆柱度）的检测与验证过程，给出了检验操作集、与规范的一致性，并给出了具体的要素操作规范。注：形状特征包括直线度、平面度、圆度、圆柱度和无基准的轮廓度。其中无基准的轮廓度的检测与验证见GB/T XXXXX；本部分仅针对直线度、平面度、圆度和圆柱度等形状特征。2.规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新
5、版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 1182 产品几何技术规范（GPS） 几何公差 形状、方向、位置和跳动公差标注（eqv ISO 1101:2017）GB/T 1184 形状和位置公差 未注公差（eqv ISO 2768-2:1989）GB/T 4249 产品几何技术规范(GPS) 基础 概念、原则和规则（eqv ISO 8015：2011）GB/T 16671 产品几何技术规范（GPS）几何公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求GB/T 17851产品几何技术规范（GPS） 几何公差基准和基准体系(eqv ISO 5459:1981)GB/Z 24637.1 产品几何技术规范
6、(GPS)通用概念第1部分：几何规范和验证的模式 GB/Z 24637.2 产品几何技术规范（GPS）通用概念第2部分：基本原则、规范、操作集和不确定度GB/T 18779.1产品几何量技术规范(GPS) 工件与测量设备的测量检验第1部分：按规范检验合格或不合格的判定规则(eqv ISO 14253-1:1998)GB/T 19022 测量管理体系 测量过程和测量设备的要求ISO 5459-2019（E）产品几何技术规范（GPS） 几何公差 基准和基准体系（Geometrical product specifications (GPS) Geometrical tolerancing Datu
7、ms and datum systems）3.术语和定义GB/T 24630.1、GB/T 24630.2、GB/T 24631.1、GB/T 24631.2、GB/T 24632.1、GB/T 24632.2、GB/T 24633.1、GB/T 24633.2、GB/Z 24637.1、GB/Z 24637.2、GB/T 1182、GB/T 17851、GB/T 4249和GB/T 16671界定的术语和定义适用于本标准。4.一般规定4.1 本标准涉及的形状特征包括：直线度、平面度、圆度和圆柱度。形状特征的检测与验证过程主要包括：确认技术文件中所要求的形状特征规范；制定并实施检测与验证规范或
8、检验操作集；评估测量不确定度；测量结果合格评定。4.2技术文件是制订检验操作集的依据。若技术文件未准确规范或规范的检验操作内容不完整，检验方与送检方对技术文件的解读及应对措施应达成共识。4.3 根据规范操作集制定实际检验操作集，编制测量过程规范文件（即：检测与验证规范），其测量过程的规范包括：测量方法、测量条件和测量程序等。其中，测量过程规范文件可参考GB/T 19022制定。4.4 按实际检验操作集进行操作得到测量结果，测量结果应包括形状误差测得值和测量不确定度。根据规范检验形状特征是否合格时，应采用GB/T 18779.1。测量不确定度评估应按JJF1059（GUM）进行，更具体的方法应按
9、GB/T 18779.2进行。4.5 除非指定了其它检测条件，形状特征检测与验证时缺省的检测条件为：标准温度为20；标准测量力为0。测量形状特征时，表面粗糙度、划痕、擦伤以及塌边等其他外观缺陷，应排除在外。5. 检验操作集5.1探测系统5.1.1 探测方法 常用的探测方法有接触式和非接触式两种。探测方法的选择影响检验操作集的制订。5.1.2 探针针头几何形状 接触式探测系统的探针针头的理论正确几何形状为球形。注：接触式探测系统的探针针头的形状误差影响测量结果，当按规范检验合格或不合格时应计入。5.2 提取策略形状特征测量截面的布置、测量点的数目及其布置方法，应根据技术文件的规定确定，主要考虑被
10、测要素的结构特征、功能要求、加工工艺等因素。形状特征的提取策略参见附录A。5.3滤波操作5.3.1 一般规则在GPS标准中还未规定缺省的滤波器，如果技术文件中没有明确给出滤波器，那么就是未使用滤波操作。注：测头具有滤波作用。5.3.2 传输带滤波器传输带由两个不同截止波长的滤波器分离获得的轮廓波长范围。被测要素属于开放轮廓时，其传输带特性参见附录B.2。被测要素属于闭合轮廓时，其传输带特性参见附录B.3。5.4拟合操作 5.4.1拟合方法形状误差是被测要素的提取要素对其理想要素的变动量。理想要素的形状由理论正确尺寸或/和参数化方程定义，理想要素的位置由对被测要素的提取要素进行拟合得到。拟合的方
11、法有：最小区域法C（切比雪夫法）最小二乘法G最小外接法N最大内切法X如果技术文件中没有指定拟合方法，获得理想要素的位置一般缺省采用最小区域法。5.4.2拟合操作的数学模型拟合操作的数学模型参见附录B。6.与规范的一致性按GB/T 18779.1规范进行合格或不合格的判定。具体判定方法见GB/T 18779.1及本系列标准之8。7.测量不确定度评估按GB/T 18779.2、JJF1059（GUM）规范进行测量不确定度的评估。具体评估方法及示例见本系列标准第9部分。附录A（资料性附录）提取策略A.1.概述在对形状特征进行提取操作时，要规定提取的点数、位置、分布方式（即：提取操作方案），并对提取方
12、案可能产生的不确定度予以考虑。A.2.提取策略根据提取路径特性的不同，可将常用提取方案分为栅格提取、分层提取、特殊曲线提取、布点提取，每种方案提取特征的共同点在于沿提取方向的提取点密度较高。A.2.1栅格提取方案栅格提取方案是指在分离获得的提取区域内，由在多个方向上分别平行且等距分布的轮廓所构成的提取方案。轮廓相交形成的是封闭栅格，提取时，顺序在栅格的角点处进行提取。根据栅格形状的不同将栅格提取方案划分为矩形、鸟笼、极坐标、三角形栅格和米字形栅格等。表A.1给出了栅格提取方案的示例。表A.1 栅格提取方案的示例类型示例说明特征矩形栅格用于矩形平面的情况多用于需要获取整个表面信息的场合鸟笼用于圆
13、柱面的情况极坐标栅格用于圆形平面的情况三角形栅格用于矩形平面的情况米字形栅格用于矩形平面的情况A.2.2分层提取方案分层提取方案是指在分离获得的提取区域内，由沿单一指定方向等间距分布的轮廓组成的提取方案。它形成的是一系列如层状的平行轮廓，通常在平行轮廓上等长度或角度间距地进行提取。分层提取方案根据轮廓形状和适用的表面类型的不同可分为圆周线、平行线、母线提取方案，如表A.2所示。表A.2 分层提取方案的示例类型示例说明特征圆周线用于圆柱面的情况多用于只需获取表面局部信息的场合平行线用于矩形平面的情况母线用于圆柱面的情况A.2.3特殊曲线提取方案特殊曲线提取方案是指在分离获得的提取区域内，由单一特
14、殊曲线（如螺旋线、渐开线等）或特殊曲线与直线轮廓共同组成的提取方案，通常沿特殊曲线等角度或等长度距离或在特殊曲线与直线的相交处进行提取，常见类型如表A.3所示。表A.3 特殊曲线提取方案的示例类型示例说明特征螺旋线用于圆柱面的情况多用于获取特殊表面信息的场合渐开线用于圆形端面的情况蜘蛛网用于圆形端面的情况A.2.4布点提取方案布点提取方案是指在分离获得的提取区域内，由在非理想表面模型上以随机方式或布点方式得到的一组点组成的提取方案，典型的有用于平面的和用于圆柱面的布点提取方案。这种方案提取点的密度比上面列出的三种方案明显要少，这限制了对要素轮廓谐波成分的评定能力，提取点过少，对于后续操作滤波也会有相应的影响。（a）用于平面（b）用于圆柱面图A.1 布点提取方案的典型示例附录B（资料性附录）拟合操作B.1概述对形状特征进行误差评定时，需要采用拟合操作以确定理想要素（形状）的位置。对于平面和直线特征，可用的拟合方法有最小二乘法和最小区域法，对于圆和圆柱特征，可用的拟合方法有最小二乘法、最小区域法、最小外接法和最大内切法四种。形状特征的公差带形状主要有：两条平行直线之间的区域；两个平行平面之间的区域；两个同心圆
