GB T 16857.6-2006 产品几何技术规范(GPS) 坐标测量机的验收检测和复检检测 第6部分 计算高斯拟合要素的误差的评定.pdf

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1、ICS 17. 040. 30 J 04 中华人民共和国国家标准GB/T 16857 .6-2006/ISO 10360-6: 2001 产品几何技术规范（GPS)坐标测量机的验收检测和复检检测第6部分：计算高斯拟合要素的误差的评定Geometrical Product Specifications(GP酌一Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines(CMM）一Part 6 : Estimation of errors in computing Gaussian associated feature

2、s 。SO10360 6:2001,IDT) 2006-07-19发布2007-02-01实施中华人民共和国国家震量重督检重检莲总局也古中匪国家际准化彗理委员会战刊GB/T 16857 .6-2006/ISO 10360-6,2001 前言GB/T 16857产品几何技术规范(GPS)坐标测量板的验收检测和复检检i滤分为六个部分z第1部分z词汇g第2部分用于浏量尺寸的坐标测量机；一第3部分2施转工作台的轴线为第因驰的坐标测量机；二第4部分z在扫结测量模式下使用的坐标测量机s第5部分z使用多探针探普普系统的坐标辈革量极；第6部分计算高斯拟合要素治误差的评定。本部分为GB/T16857的第6部分3

3、本部分等同采用国际标准ISO10360-6:2001产品几何技术规范（GP$)坐标测量机（CMMJ的验收检部和复检检测第6部分s计算高新拟合要素的误差凶评定（英文版）。本部分等同翻释ISO10360 6,2001。为便于使用，本董事分做了下列编辑性修改a) “ ISO 10360的本部分”一词改为“GB/T16857的本部分”；b) 那除了国际标准的前言。此外，在规范性引用文件中，用采用国际标准韵我国标准代替对泣的国际标准。本部分剖附录A为主建范性附录，附录B为资料性附录。本部分出全国产品尺寸和几何技术规范标准化技术委员会提出并归口。本部分起草单位主机械科学研究院中机生产力促进中心、海克斯康那

4、量技术（青岛有限公司、深圳市计量质量检吉普研究院、中国主主空工业第一集团公司北京航空精密机械研究所、上海上机精密量仅有限公司、中国诗量科学研究院。本部分主要起草人：李晓禄、玉晋、子冀平、高国平、诸锡剂、唐禹员、王正强、张但pz辑部分系首次发布。I GB月16857.6-2006/ISO10360心：2001产品几何技术规范（GPS)坐标丑。量机的验收检制和复栓检ij!g第6部分：计算高斯拟合要素的误差的评定1 范围GB/T 16857的本部分娩定了检测软件的方法，该软伶是用于坐标测量计算拟会要素。相关的要素是钱（二维和三维）、丽、圆（二维和三维）、球、圆校、困锥以及圆环。软件所包格的每个要素要

5、做一次或多次单独检泌。由于与坐标测量系统无关，软件应单独检测。泼l2如果检测结果表明拟合要索的线性尺寸参数的性能值比坐标测量机制造商提供的坐标测最机尺寸测量的示值误差见GB/T16857. 2）大，如I软件不宜在该提l量系统应用。然而，小的性能由主义由该检测结果我得，也不能完：；保证适合于计算拟命的要素（对软件并不完全保证激合于计算拟舍的要窜）。GH/T 16857的本部分与完整要素辛苦不是极端不完整的局部要素有关；然恋，对究整要素的检那和局部要素的检测是分别进行的软件可交付其中任个或两者的检测。检测不包括很大因锥角的朋锥注2，很大磁锥角捻挥i合圆娃极少见亘能移进行稳定计算的软件亦难以得到。2

6、 规范性召lJll文件下列文件中的条款通过GB/T16857的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改岛生不包括勘误的内容或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成济议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注吕翔的引用文件，其最新版本适用于本部分。GB/T 16857. 1 2002 产品几何量技术规范（GPS)坐标测量童机的验收检测和复检检测第1部分：词汇Ceqv ISO 10360-1: 2000) GB/T 16857. 2 2006 产品几何技术规范（GPS)坐标测量机的验收检测和复检检测第2部分s扇子销量尺寸的坐标测量事LOSO10360

7、 2: 2001, IDT) GB/T 18779. 1 2001 产品几何量技术规范CGPSl工件与测量设备的测量检验第l部分2按窥范检验合格或不合格的判定规则（eqvISO 14253 1: 1998) GB/T 18780. 1 2002 产品几何最技术规范CGPS)几何姿素第1部分基本术语和定义。so14660-1,1999,!DT) GB/T 1878白，22003 产品几何量技术规范CGPS)几何要紊第2部分z圆柱丽和商锥爵的提取中心线、提取中心面、提取要素的局部尺寸t每个要素和每个检测类型，检测部门应采取以下步骤za) 告知软件供应商用于送检软伶而获得检测参数值的那个要素的标准数

8、据集；如果软件供应商提供了送检软件的可控文件付本，这一步也可由检测部门进行。b) 要求软件供应商说明软件检溅结果的有效泌量空间。c) 对要素的每个标准数据集，送检软件生成参数值z) 如检测参数化与标准参数化不同，则对检测参数值使用转换规则生成转换检曹雪参数值多否贝tl.视检测参数值为转换检测参数值；2) 对与要素相关的每种参数值按百.2的双定确定性能值卢，3) 如果被考虑的要素是二维园或球或因锥，则可不用本步骤，在转换检测参数值的集内改变方i司参数的符号后再计算方向参数治性能值多对此重复步骤2.并取最合适的结果e注I如果线或轴线的方向参数在符号上均改变.JWs益得到的参数确定线装轴线但指向格反

9、儿园线，如果方l句参数出现，则检挺j基于比较温弃了应方向的转换检影参数值确定的矢量布对应的标准参数值，或全部改变符号后比较这些参数和对应标准参数值e注2，只有圆锥要素其轴线方向反i再是重要的因为它以指向匮锥顶点的丰富线方向确定单位矢量（见表3),d) 对每种要素如合适约位置、方向、尺寸和角度）的参数值耀定一个全值q作为按步骤c）中2)确定的最大往能值p。时对每种要素（如合适的位置、方向、尺寸或角度的参数，在检测证书中按以下形式报告检测结果：1) 相应的q值及其数值不确定度事2) 如果送淦软件对至少一个标准数据集未能生成检测参数值，翼lj“数据集失效n个气是失效的标准数据集的个数），且检测结果实

10、际上是由检榄参数值计算生成。GB/T 16857.6-2006月四1仍在0-6,2001表3拟合要素的标准参章主化拟合要素的参数拟合要素位置尺寸i焦瘦radi盖号哥方向mm mm x，：如确定数据集约矩心（拟合线上线（二维a,b 拟合线的方向余弦Z串，Yo.Zo 稳定数据集豹短心拟合线上线（三维a,b,c 拟合线的方向余弦I岳，Yo,zo 磷定数据集约短心拟合面上）医a,b,c 拟合室主法向fl向余弦Z仓，y。拟合匮圆心l1ill （二维 织合阪半径工击，Yo,zo 拟合医圆心噩（三维G电b,c 包含拟会因剖面法向方向余弦r J!l合匮半径x，誓y，嘈z,挂l合球球心球r 主目合球半径Xo Y

11、o电岛最接近确定数据集矩心的报告题往轴线上的点圆柱日，bc罪i合图柱验线的方向余弦r 拟合医柱丰径Z岳，Yo电Z在最接近确定数据集矩心的报合医锥轴线上的点a,b,c 指向E毒锥JJ点生成单位矢量，拟会到锥轴线的方向余弦图锥E墨锥输线法向理H导的，在点岛，另.z，）处挥主告圃锥r 半径 挥l合医锥的困锥焦Xo弓y，嘈Z号在l合匮环的中心且，b,c拟合医环辘线的方向余弦医玉手r, 拟合医环的园管戴面半径r, 毅合医环的环的孚均半径10 按规范检验合格按GB/T18779. 1考虑数值不确定度直在报告元“失效”和q值中没有一个大于报应的是大允许误差MPE寺，罢tl送检软件的性能被检验通过。由此，检械

12、部门按统范数值评定检验合格，豆应将评定结果写入检测证书。11 检测证书5 检测部门发给的检淤证书JJ.包括以下内容Ea) 标题（奴检测证书）。GB/T 16857.6-2006/ISO 10360-6,2001 b) 软件供应商的厂商名和地址以及z1) 进行检测的位置物理位置），2) 送检软件应用于标准数据集的位置。c) 检测证书的独特表示，如序数、页码和总页码，d) 送检方豹姓名和地址。e) 撼述和明确凶标志（郊送检软件的发行号）。f) 硬件操作系统的识别标志。g) 申请检测吕期，同意开始检测日期，以及检测日期。h) 说明按GB/T16857的本部分检测过的结果。描述和明确的标志（郊标准数据

13、集的发行号j) 对检测证书生效的测量空j写的尺寸k) 针对每个被检要素及检测类型z1) 要素的类型（如愿柱h2) 检测类型如完整要素，常规检雪慧h3) 检测结果（见9.份，包括梧应的不确定度说明g4) 按规定始最大允许误差MPE，检验合格的说明（仅当检测部门检验合格时h5) 告知送检软件是否使用了标准数据集中识别点子集以提供参数值的初始评定e!) 同意对检测证书内容负责的签名和职别，或个人（或几人）同等的认可证碗em) 声明检测结果只与软件所检项目和所用标准数据集有关。n) 声明如没有得到检测部门的书面批准，检测量E书不能局部复制c? GB16857.6-2006/ISO 1号360-6:20

14、以A. 1 概述附录A规范性附录标准数据集生成过程本附录规定了标准数据集生成过程，以臻保不同版本的同羡性e本附录主要供检测部门和软件开发商用。完整是重本的标准数据集只能用一个标志（例如发行号）; 向一版本只能进行一次全检测，刻不同的检测证书应记录不同的标准数据集发行号除非检极是前一个版本的重复（见第4章，注。对每个拟合要素，能有4种不同类型的标准数据集（觅表A.ll: al FI和PI标准数据集用于完整要素秘局部要素分别只对常规检测（见表2);bl FM和PM标准数据集屑于完整要素辛苦一局部要素分别对简化检满和常级检测。表A.1标准数据集类型及其缩写弱型（M)强登门完整要素lFlFM F! 局

15、部要素（P)PM Pl 不适属于二维或三维线或面争对每个拟会要素和标准数据集类型，提供JO个标准数据集。命名为“featur要素）. reference_da ta set type（标准数据集类型）, set number（集序号”，其中“feature（要素户是从表列线（二维），线（三维，面，因（二维沁园（三维，球，因柱，回锥，因环？选择的要素标识符g“ reference da坦set_type（标准数据集类型）”是从表列FM,FI,PM,PI选择的标准数据集类型标识符产set_number（集序号）”是按39莲围排列的标准数据集的数字序数e例如有效约标准数据集命名为circle3D.F

16、凶手2torus PMO, 注对每个孩合要素，简化主主测包括10个标准数据集(FM或PM弱常设检测包括20个综准数据集（FM军在FI，或PM和Pl入标准数据集各点位于形为长方体泊搜g量空间内；标准系统以长方体约中心点为原点，沿长方体边确定方位e长方体的大小白软件供应商确定，并记录在检测证书中见第11章的。8 每个标准数据集豆豆按以下步骤生成z生成拟合要素的事吞称范围；通过变形标称范层叠加彩状售量差；一一取样标称范围生成正交投影到变形范围上的标称点，高斯零平均噪音妇人每？点，模拟探测和其他误差。GB/T 16857.6-2006/ISO 10360-6:2001 以下各章将对此举例说明并做出规定

17、。A.2 毒草机生成在标准数据集生成过程中，许多数值需隧机生成。撞机生成应遵循以下规则。a) 标量z在区！可a,b内给定，az三三b，对二个数据集，分别取工a和z二b；对其他每一个，生成一个在区间O,l内均布的随机值y，计算x=a1Yb。b) 标量z在二个区闯a，丙和c,d二内主主定，a运zb或cxd：把数据集划分2个组，每组三个数据集；对其中任一组，分别在区阅妇和c,d内按规则h生成Xo。在区间a,b内给定整数值刃，a三三n豆豆b，应用娓费IJ时，并留整J最接近的整数值。d) 二维方向奴用单位矢量表示）; Z才2个数据集分别取n=(l，口和n（口，lJ；对其余各个，生成一个在区间：0,2内均

18、布的滋机值札计算n=(cos骨，sin衔。e) 三维方向如用单位矢量n表示） 对3个数据集分别取(1,0，。），n=(O,l,O）苦En=(O，白，1)；其余各个，生成二个分别在区闵白，仅和：1, 1 J内分布的盖章机筐。和z，计算n=(cosB vl=TJ,sinO匀乓1三三巧，到6们作出标准数据集部选择，取按规则剖，规则川，规则c），规则d）新规贼心，随誓：生成一个在区i司二号，9二肉分布的整数值为预定值（区间极值或坐标方向）ffl作标准数据集标识符。g) 定位直在在包含范围的最小凸起区域中选择一个点来规定川在极应的测量空间限定的区间内随机生成分布的三个或3个坐标值g如果所定位的范围不能完

19、全包括在测量空间内，则重复再次生成标准点，直到满足限定。h) 形状偏差见A.4）：对每个得立叶谐波函数，在区！可，I和白，2二内分布生成2个随机筐z和手，分别庭作任选单位中振幅和核位；取样见A.5）后，计算全部点引起的形状偏差和求得其最大的绝对值xm.暴易生成一个在区间1，可内分布的随机值是用是IX吨的商粗略估算全部形状偏差，式中E是在人4中规定的最大形状偏差。取样（见A.5) :X才线（二维辛苦三量在），画和医（二维和三维，在每个范围子集中生成一分布点；对其他的拟合要素，生成在子集限定的其区间内分布的点表困坐标的两隧机筐g对未能满足表A.5第一个脚注中的限定困锥来说，z坐标可用户寸代替，式中

20、c是一个在区闵zmo鸟”内分布的随机筐，范围子集z的限定区i司是Zmm Zm。j) 噪音见A的对每个取样点，生成平均值为零的盖章机筐z，偏差通常是按表A.5级定的作iE态分布z确定单位矢量u，从外指向拟合要素（二维园、球、圆柱、图锥、周环）垂直于标称范围，或与方向单位矢量（a，击，c)（平国）重合，或出草委时针旋转单位矢量（a,b）（二维线）90得到，军主按主军则心，垂直于范围在平面上二维方向生成u，但不考虑约束的方向三维线，三维图）；农XU为噪音矢量。注l：按线员Lla）生成剖值z具有均布对数特性。注2，接绕到lU生成约单位矢量n均有在单位球上。注3：按短则h）生成的形状偏差具有在规定区间药

21、，己Vi均布的最大形状憾差特性注4：按越则i）生成的取样点，对特定约圆辈革来说，分布在露锥范围内，A.3 标称范固的生成可取得标称范围的拟合要素的方位应随统选择，无方位的工维圈和球除外。为使每个辛苦称范围定位到相应的拟合要素中要求附加的方位；附加方位应按以下规则撞机生成i见A.2), 9 G嚣T16857.6 2006/ISO 10360-6, 2001 a) 矩形边的（面）方位z在面上生成二维方位；b) 指向商直在中心点的径肉矢量的圆方位z在思平面上生成二维方位sc) 径向矢量到在其区间内由（），白的中心值确定的点的（球方位（见GB/T16857. 1-2002的11.13），线成三维方位g

22、d) 从轴线到j其区间内由忡，川的中心值确定的点的最短矢量圆柱和困锥）方位见GB/T 16857. 1-2002的11.13），在轴线法向平面内生成二维方位，从轴线和从环到其区间内由（8，幻的中心值确定的点的最短矢最（圆环方位（见GB!T 16启57.1-2002的11.13）：在轴线法向平面内和包含它的平面内生成2个二维方向；这等于令O，使因环收缩成半径为町的球，并生成三维方位，范围大小（由ff一对的范围点之间的最大距离确定）应在表A.2所列的区间内随机生成。区i词是按测量空间大小的百分比规定，而测量空间大小由矩形长方体的最短边确定。骂是A.2范围大小覆盖章器.空间大小部百分比标准数据集樊型

23、百分比范围FM,Fl 10%,90% PM,Pl 1%,15%或85%,99% 范围的定位应由直在11.生成。范围还应满足袋A.3中所列的进一步要求。表A.3 范围的进一步技术要求拟合蔓章标准数据集类型技术要求z线（二维和三维）无进一步的技术要求短形边长比（较大的）1; 面FM l F10 Fl i骂王E100中心角因二维和三维FM.Fl rad三三2rad PM.Pl l 宵rad运rad 球留校10 GB16857.6-2006/ISO 103苗。-6,20号1表A.3 （续核告要素标准数据集类型技求要求2圆镶角，平截圆锥的高度与最大直径比俨F rad运在三2TIrad p 互。三主4 I

24、f 土1rad二4工9rac和l_Z三三一3一一15 3 4 2 .t_二圆锥tan 2 I I I 100 d三三4建；：；15Tirad和5，二号一一J,7或2tan 2 I 2 9 1 I n rad10 rad f!I一t一一 2tan 2 FM,FI 1 3 rad三二2tradflL rad运运L rad 圆环PM,Pl 3 ，- 5 王rad三lh三r.rad朝一4rad豆一rada 表中所盾的几何定立和符号见GBIT16857. I 2002剖11.13. b 先生或在后生成仁对E的生成，应用AZ中的主革贝u时，但不考虑区部射极篷。A.4 形状候差的叠加每个范围应按表A.4中所

25、列规罢rJ变形。军主丰羊点的最大形状偏差sl见A.2的初三对标准数据集类型（FM,PMl是10而对标准数据集类型FI.PD是犯3，并分别以拟合要素的标称范围大小想乘e表A.4给标称范围叠加形状偏差的主阳tj拟合要素规里3标准数据集类型n F挝3 线（二维至n次缚立时i皆被函数叠加到线段上Fl I 6 线（三维3选主呈通过线段的两至交于西E纪变莎的三维线段投影到每个乎面上，线段成为变形的二维线FM 3 主自任一方向上至n次二维傅立时活泼函数叠加到直角矩形上FI 5 E毒弧用圆心定4、的主量坐标系表示s得到的线段变形为具有至次FM,PM I o Im二维I 8 活波盈数的二维线FI.Pl 圆（三维

26、在渥平商内军军弧拨动妇同二辈辈匮怒状变形；然后外切短形如同平面彩状变形球用球心定心的球坐标系来表示反寻到的矩形变形为具有至n次F岛1,PM E幸I s 道波画数量专平面争对应极点沿每个矩形边约束呈王军梅同值2Fl,PI 医柱用沿轴线排列剖柱坐标牵来表示；得到的矩形在任一方向变FM,PM 0 露柱! 8 ？形为具有至n次诺放盈数的平面Fl,Pl 11 GR/T 16857.6-2006/ISO 10360-6,20们表A.4 （续）拟会要素瓷到标准数据集类型n E毒锥用沿轴线排列约柱坐标系来表示喜得到的矩彤在任一方向变FM,PM 因锥形为具有至n次谱波盈委主的平在百结果生成的影状铺差垂直于翅锥方

27、；句取而不是从得到的矩形方向京FI,PI 8 毅圈环点户可表示为户（8）r，侈，白，式中6是相对于辈曲线H丘，PM 5 因环的角坐标J是相对于环川的角坐标，而是户离环的最小位移;I寻到的矩形r，侈，轩在经一方沟变形为具有至次谐波盈数的平面，而Fl,PJ 8 环变形直U（司兰缝圆形状变形 约束为确保变形范翠的连续性2A.5 取样每个标称范围应分成若干段等沃线段三维范围或若干块等西积小块兰维范围），郊表A.5所规定。在每个子集中标称取祥点应隧机生成，然后应投影到变形前范窗上，通常投i!J标称范围。表A.5细分标称范围成线段或小块的规范拉i合要素规主呈参数值线二维7线三维范围分成n段等长线段4豆n1

28、00面范围;m营分或以冉横行和n，纵药费主格券列主专矩形2n，三；102三三吨三三10圆（二维圆（三维范围分成n段等长弧段5三三n,;100 ; 范围分成由分别担。和的区间分成和叶长间距豹小块。和z是拟合3三10球柱坐标革（r,8，目的角和高度坐标2，；民运10重重柱范围分成应分别把8f!l z的区到分成附和n，等长i向距的小块3三三103三三n，乓10; 范围分成小块。小块是由把8的区间分成即等长；再距，把z（起点是顶点）分成3三三南运10盖章锥两每每值平方差相等（lllJz!,zc常数，7）约问距而获得a3，；，10 题环范围分成出分别范。和乡的区间分成n，相由等长f写距的小块E4由JOa

29、三三”三三JOa 当手截囡锥体的半经区fl！、于或等于平均半径（接近于匮柱的回锥或薄疆军锥盘J的i对时，表达式可近似为z, 1 z，常数，vz乏划解决了E重点高度的不合理定义七该方式生成的小块是不慧确的有E向雷积g在接近轴线刻圆环部分得lllJ约过大取样是允许的。A.6 探源和偶然误差的叠加每个点会被带有表A.6所规定的标准镶差部噪音随机向量L见A.2的j汀tit动。假定不同点的噪音向量在绞it上彼此独立。12 标准数据集类型FM,PM FI,PI GB/T 16857.6-2006/ISO 10360-6:2001 表A.6噪音成分的标准像差操音标准锚差严m2 10 ;3 GB/T 1685

30、7 .6-2006/ISO 10360-6: 2001 附录B资料性附录在GPS矩阵模式中的位置GPS矩阵模式的全部详情参见GB/Z20308, B.1 有关GB/T16857本部分的信息及其应用本部分规定了在坐标测量机软件中计算高斯拟合要素的误差评定方法。本部分给定的检测：运用软件计算直线、平面、圆、球、圆柱、圆锥和圆环；一一对坐标测量机的测量数据用高斯法（最小二乘法）进行评估z一一软件独立于坐标饥单独运行。B. 2 在GPS矩阵模式中的位置本部分属于GPS通用标准，它影响GPS通用标准矩阵中尺寸、距离、半径、角度、形状、方向、位置、跳动和基准标准链的链环5，如国队1所示。1,p5综合际准口

31、PS通用lof;准键环习尺寸Ill t t圭肯i眩与居桂元关的钱状ti PS 与JI;彼阳犬的技形状Ji;副iI I 与程？雀无关的而形状与Ni眩目l关的而m状- I辛l!r巴位t阴跳动全跳动基准您在Vfl轮串放坟皮轮廓陌怡轮串串J址丽缺陷t;边图B.1B. 3 相关的标准相关的标准为图B.1所示标准链涉及的标准。G翠T16857.6-2006月筑主10360-6:2001 参考文章主l ISO 11号1,2004产品几何量技术规范（GPS)几何公差形状、方向、位置和跳动公差 2 GB/T 17851-1999形状和位置公差基准与基准体系（eqvISO 5459, 1981) 3 ISO 10360 3,2000产品几何技术魏范坐标草草量拢的验收检测和复检捡攫y第3部分2旋转工作台的输线为第四榕的坐标测量机=4二GB/T16857. 4 2003产品几何量技术统范坐标泌量机的验收检测和复检检测第4部分2在扫描测量模式下使用的坐综测量机oso10360斗，200白，IDT)二5GB/T 16857. 5 2004产品几何量技术级范坐标泌量机的验收检泌和复检检测第5部分2使用多探针探吉普系统幸亏坐标测量貌。SO10360 5:2000,IDT) 6 GB/Z 20308 2006 产品几何技术级范（GPS总体规划(ISO/TR14638,1995,MOD)