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新一代GPS(Geometrical Product Specification and Verification)标准体系是适应经济全球化要求的,面向数字化设计、制造与检验的标准与计量信息系统,它利用不确定度的经济杠杆作用来实现产品在设计、制造和检验过程中资源的最优化分配。零件的形状误差是影响整台机器工作质量的关键,形状误差的检测和评定是保证产品质量的一项重要工作。但目前常用的评定方法不符合 GPS规范,所使用的评定算法得到的计算结果也不够精确,在提供评定结果时也很少考虑到不确定度的影响。针对这一现状,本文在新一代 GPS标准体系及其不确定度理论的基础上,对形状误差的评定技术及其规范不确定度的计算方法进行了以下几个方面的研究: 第一,根据新一代 GPS标准,选择了符合最小条件原则的最小区域法作为形状误差的评定方法,并建立了符合最小区域法的形状误差评定的数学模型。 第二,针对该数学模型的特点,提出了一种带交叉算子的改进粒子群优化算法对其进行优化计算,给出了该算法的具体实现流程,并利用多组实际测量数据进行了验证。 第三,根据最小区域法的原理和新一代GPS不确定度专项标准ISO/TS14253-2提出的不确定度评定模型,研究了影响规范不确定度的每一个元素的传播系数及相关系数,推导出了形状误差最小区域法评定过程中规范不确定度的详细计算公式,且使用具体实例进行了分析。 第四,在VC和MATLAB混合编程的基础上,根据前面提出的理论及方法设计并开发了形状误差评定的原型系统。该系统可直接读取三坐标测量机提供的测量数据,在给出计算结果的同时提供了形状误差的三维仿真图。最后通过实际应用验证了该系统的有效性。 通过以上四个方面的研究,基本实现了在新一代 GPS标准体系下准确、直观、方便地评定形状误差,保证了检测结果的完整性,可为新一代 GPS在工程实际中的应用和推广提供参考。 本文得到国家自然科学基金项目(项目编号:50865003)“基于新一代GPS标准的公差模型和测量认证方法”的资助。