新一代GPS操作技术在平面度误差评定中的应用

　　在几何精度的控制中，平面度误差的控制对于保证几何产品(有尺寸大小和形状的所有产品，包括高新技术产品、航空航天产品、机电产品、生物工程产品等)的加工质量具有十分重要的意义。由十传统的平面度误差评定方法是面向手工环境、实体计量系统，而且是基于几何学的误差描述及评定模式，评定过程效率低，规范性及可操作性差，不便于计算机表达、处理和数据传递，尤其是在精密测量和超精密测量中，测量基准和评定基准统一性的确定难度大，问题更为突出。

　　现代产品几何技术规范(ISO/TC213 GeometricalProduct Specification and Verificication简称GPS)系列标准的出现，为机电产品的技术标准与计量规范提供了依据。新一代GPS以计量数学为基础，应用操作及算子技术，为几何误差的虚拟(数字化)计量开辟了一条可行之路。该技术不仅规范了计量过程，而且适应了现代化计量中高精度、高效率的要求，实现了实体计量系统和虚拟计量系统的有机结合。本文以平面度为例，详细分析了该技术在几何误差数字化评定过程中的应用，并举例说明了应用的有效性。

　　1新一代GPS操作技术及应用分析

　　在新一代GPS国际标准体系中，为了清晰定义几何产品的规范和检验，提出了操作的概念。操作是新一代GPS中为获取基准、规范值(公差值)或特征值(实际偏差值)而对表面模型或实际土件表面所进行的特定的处理方法。操作共有七种:分离(partition ) ,提取(extraction) ,滤波(filtratioW、拟合(association ) ,集成(collection )、构建(construction)和估值(evalua-tion )。除估值外，其他六种操作均是获取要素的方法，故统称为要素操作。要素操作的目的是获取理想要素或非理想要素，估值操作的目的是获取规范值或特征值。若这些操作用十规范过程，则称为规范操作;若应用于检验/认证过程，则称为检验/认证操作。

　　下面将进一步阐述操作技术在平面度误差评定中的应用。

　　1.1分离

　　分离是用来获取有界要素的操作。它可以用来从获取某个非理想要素，也可以用来获取理想要素或非理想要素的一部分。其目的是从整个模型中获取需要研究的要素或从整个要素中获取需要研究的一部分。图1为分离操作的示例。

　　1.2提取

　　提取是用特定的方法，从一个要素获取有限点集的操作。在对一个非理想要素进行提取操作时，依据一定的规则，从无限点集组成的非理想要素中获取离散的有限点集，用这个点集近似地表示该非理想要素，以便计算机对这些离散数据进行处理。如图2所示。

　　在平面度提取操作中，采用的是接触式探测系统，仪器测头的形状是球形。为了消除土件弹性变形的影响，测量力应接近0N。但在一定厚度的金属表面上执行提取操作时一，常规测量力的影响可以忽略不计。为了保证计量精度，测头半径和采样间隔必须与要素长度满足一定的关系，在平面两个相互垂直的方向上。事实上，按理论最小测点密度的要求进行测量并得到能够完全反映平面特征的测量点通常很困难。在这种情况下可采用有限采样点测量方案，只给出评定平面形状的特征点而不是全部信息。