基于GPS的圆柱度测量不确定度分析与评定

基于GPS的圆柱度测量不确定度分析与评定 基于GPS的圆柱度测量不确定度分析与评 定 基于GPS? 的圆柱度测量不确定度分析与评定 郑州大学机械 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院口苗晓丹张琳娜庆科维 机械科学研究总院口李晓沛 摘要本文在GPS不确定度理论的基础上,阐述了PUMA测量不确定度管理程序及其关键 环节;在对圆柱度的测量过程研究的基础上,分析了圆度仪测量圆柱度的测量不确定度影响因素 及评定模型,利用PUMA管理程序,实现了圆度仪测量圆柱度的测量不确定度的 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 评定,证明 了PUMA管理程序可用于几何特征量测量或者测量设备计量特征校准的测量程序. 关键词GPS测量不确定度圆柱度 随着机械产品质量要求的13益提高,机械零件 的几何要素的形位误差检测精度要求越来越高,其 中回转类零件在机械制造业中占有很大的比重.而 这些零件的形位误差对机械的装配质量和使用性能 有很大的影响,尤其是对于高精度的轴类或孔类零 件,圆柱度误差测量具有重要意义.在GUM中指 出测量结果必须附有测量不确定度说明才是完整并 有意义的.测量不确定度就是对测量结果质量的定 量表征,测量结果的可用性很大程度上取决于其不 确定度的大小,因此,圆柱度误差测量的测量不确 定度能够满足更高的精度要求.目前,国内外关于 测量不确定度的评定过程随意性大,缺乏规范统一 性,容易造成混乱.为了规范测量不确定度管理的 评定过程,ISO/TC213工作组的14253系列 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 第二部分提出了测量不确定度管理程序(Procedure forUncertaintyManagement简称PUMA),因此对于 圆柱度误差测量的测量不确定度评定过程也有待依 据PUMA管理程序进一步规范. 作为形位误差的主要测量手段,国内外现有的 圆度仪以及在圆度仪基础上开发的形位误差测量仪 器(如形状误差测量仪),比传统的测量仪器和测 量方法更能得到准确的形位误差测量结果.因此, 本文重点分析Talyrond265圆度仪测量圆柱度误差 的测量不确定度影响因素,并依据PUMA测量不确 定度管理程序对圆柱度误差测量的测量不确定度进 行规范的评定. 1基于新一代GPS的测量不确定度管理程序 新一代GPS基于统计学优化等理论,将不确定 度的概念由测量过程拓展到整个GPS过程,并利用 拓展后不确定度的量化统计特性和经济杠杆调节作 用,实现GPS系统的量化统一和过程资源的优化配 置.为了实现测量不确定度的规范评定,ISO/ TC213研究并颁布了ISO14253—2,统一规范了 测量不确定度的管理程序. 测量不确定度管理程序分为:给定测量过程的 测量不确定度管理和不给定测量过程的测量不确定 度管理.不给定测量过程的测量不确定度管理程序 流程图如图1所示.其中测量任务(如图1中的框 1)已经明确,测量过程(如图1中的框2)假设 给定,基于对测量过程的测量不确定度影响因素的 分析,进行不确定度概算(如图1中的框3),通 过逼近目标不确定度(如图1中的框4),目的 在于得到合理的或者优化的测量 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 (如图1 中的框5). 2圆度仪测量圆柱度误差的测量不确定度分 析与评定 (1)目标和任务(图1中的框1) 测量任务为测量4,50ramXlOOmm的基轴,其 圆柱度误差预计为4m.目标不确定度为0.2m. 图1(不给定测量过程的)测量不确定度管理程序 (2)原理,方法,程序和条件(图1中的框2) 1)测量原理:采用机械接触法,采用工作台 旋转式圆度测量仪. 2)测量条件:圆度仪已经经过校准,其性能 符合技术指标要求;温度可控制到它对测量结果不 起作用的程度;操作人员经过 培训 焊锡培训资料ppt免费下载焊接培训教程 ppt 下载特设培训下载班长管理培训下载培训时间表下载 ,并且熟悉圆度 仪的使用;圆度仪安装正确;工件轴与旋转轴的准 直优于10p~m/100mm. 3)测量程序:将工件安放于工作台上;相对 于转轴,对工件定心和准直;测量三次,并由该设 备的软件进行计算. (3)测量不确定度贡献因素列表和分析 测量不确定度贡献因素列表和分析见表1.测量 不确定度影响因素主要来源于四个方面,即测量设 备,测量环境,测量人员和测量方法.其中来源于 测量设备圆度仪的误差主要包括:主轴回转精度, 轴向导轨的直线度误差,轴向导轨与量仪回转轴线 的平行度误差以及工件安装误差等,来自测量环境 的影响因素主要包括:测量重复性以及测量噪声. (4)评估 1)概述 本例采用PUMA方法进行测量不确定度的评 定,并与目标不确定度比较,进行多次评估,直到 得到满足小于目标不确定度的测量不确定度. 2)首次评估(如图1中的框3) a)噪声 5 典型的噪声峰值为0.05m.假定该误差与根 据正态分布的部分误差相互作用.峰值当作?2s估 计,采用A类评定方法.测量不确定度分量为: ::0.013/'ginp,m——? b)闭合误差 通过实验发现,闭合误差小于a.=0.05v,m, 采用B类评定方法,并采用U形分布.于是,对测 量不确定度的贡献为:uc=0.05Ixmx0.7 =O.035m. c)重复性 通过实验对重复性进行了研究,得出6or重复 性为0.1m.假定其为正态分布,于是采用A类评 定方法,对测量不确定度的贡献为:= =O.O17v,m. d)主轴回转误差 根据技术指标,主轴回转误差为0.025v,m,采 用B类评定方法,假定其为高斯分布,则对测量不 确定度的贡献为(b=0.5):【s=0.025I~m×0.5 =O.O125v,m. e)放大倍数误差 根据用定标块进行的校准,放大倍数的最大允 许误差为?4%,测量部分的圆柱度是4v,m,采用 B类评定方法,假设其满足矩形分布(b=0.6), 则对测量不确定度的贡献为:um=0.161a,m= 0.6v,m×0.16=0.0961~m 表1圆柱度误差测量的不确定度分量概述和评注 符号低符号高 分辨力分辨力不确定度分量名称评注 MlN噪声校准过程中,测量的电噪声和机械噪声是常见的 //'1(2闭合误差校准过程中,测量的闭合误差是常见的 //'IR重复性进行了重复性测量 //'IN放大倍数误差采用定标块对放大倍数进行校准,放大倍数的最大允许误差为 4% //'IS主轴回转精度主轴的回转精度为0.01251,zm /LIp立柱对主轴平行度误差根据技术指标为0.1667I,zm //'ST立柱直线度误差根据技术指标为0.15001,zm //'(2E工件定心工件与旋转轴的偏心不超过201,zm //'AL工件准直工件轴与旋转轴的准直优于101,zm/100mm f)工件定心 工件与旋转轴的偏心不超过201.zm.采用B类评 定方法.由此最大误差为O-,CE,nO.001I.zm于是//,cO. g)工件准直 工件轴与旋转轴的准直优于101.zm/100mm.采 用B类评定方法.因此最大误差为:0札 1T0.001I.zm,于是://,ALO. h)立柱对主轴平行度误差 根据技术指标,立柱对主轴直线度误差为 0.15001.zm,并采用B类评定方法,假设为矩形分 布,对测量不确定度的贡献(b:0.6)为://,.= 0.151.zmX0.6=O.091.zm. i)立柱的直线度误差 根据技术指标,立柱直线度误差为0.16671.zm, 并采用B类评定方法,假设为矩形分布,对测量不 确定度的贡献(b=O.6)为://'ST:0.16671.zmX0.6 =0.1I.zm. j)不确定度分量之间的相关性 估计各不确定度分量之间无相关性. k)合成标准不确定度和扩展不确定度 uc=?[/'IN一+uIc一+[/qR一+[/qM一+[/'IS一+[/'ST一+[/qp一+//'CE一+[/~AL 代人所给的各分量的值,得到: //,c=~/O.o13+0.035+0.017+0.096+0.0125+O.1+0.09+0+0=0.112 U=//,cXk=O.122x2:O.24-41.zm 1)不确定度概算汇总 目标不确定度未得到满足,在首次评估中最大 的不确定度分量//'IM来源于放大倍数误差.不确定 度概算汇总如表2所示. m)首次评估得到的结论(图1中的框4) 目标不确定度没有得到满足,需要改变占优势 的不确定度分量即减小放大倍数误差,这要求有更 好的校准标准和校准程序.为了满足目标不确定度 的要求,放大倍数应该减小到2%. 3)二次评估(图1中的框6) 放大倍数误差设定为2%.不确定度概算相应 改变.表3给出新的第二次评估的不确定度概算汇 总.此时,目标不确定度得到满足,得到合适的测 量方法(图1中的框5). 表2不确定度概算汇总(首次评估) 评定分布测量变化限a变化限a分布不确定度分量符号不确定度分量名称相关系 数 类型类型次数影响量单位Ixm因子m UlN噪声A正态00.013 UlC闭合误差BU型0.05Ixm0.O500.70.035 UlR重复性A正态600.017 UlM放大倍数误差B矩形4%0.1600.60.O96 UlS主轴回转精度B高斯0.025Ixm0.O2500.50.0125 Ulp立柱对主轴平行度误差B矩形0.1667Ixm0.166700.60.O9 //'ST立柱直线度误差BU型0.1500ixm0.1500.70.1 合成标准不确定度u0.1l2 扩展不确定度(k=2)U0.224 表3不确定度分量概算汇总(二次评估) 评定分布测量变化限a变化限a分布不确定度分量符号不确定度分量名称相关系数 类型类型次数影响量单位m因子m UlN噪声A正态00.013, UlC闭合误差BU型0.05Ixm0.0500.70.035 1/~IR重复性A正态600.017 UlM放大倍数误差B矩形2%0.0800.60.048 UlS主轴回转精度B高斯0.025Ixm0.O2500.50.0l25 Ulp立柱对主轴平行度误差B矩形0.1667ixm0.16670O.60.O9 //'ST立柱直线度误差BU型0.1500ixm0.150O.70.1 合成标准不确定度u0.07 扩展不确定度(k=2)U0.14 3结论 本文研究并分析了圆度仪测量圆柱度误差的测 量不确定度影响因素及其分量的评定模型,利用 PUMA测量不确定度管理程序对其测量不确定度进 行的评定.经过二次评估得到了合适的,满足目 标不确定度的要求?uT,证明了测量过程和测量 条件满足要求,PUMA管理程序可以用来开发合适 的用于几何特征量测量或者测量设备计量特征校准 的测量程序. (收稿日期:2006—12—20)