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GB／T 24635.4-2020 产品几何技术规范(GPS) 坐标测量机(CMM)确定测量不确定度的技术 第4部分：应用仿真技术评估特定任务的测量不确定度.pdf制造商应确保不确定度说明符合JJF1059.1。这包括置信水平或包含因子的说明。 除了扩展测量不确定度之外，还可给出合成标准不确定度
5.5UES结果的应用
UES报告的不确定度仅适用于软件（见5.1）的范围。尤其是，在使用UES时，测量不确定度应由 UES评估的不确定度和UES未考虑的、已通过其他适当方式进行评估获得的其他影响量的不确定度 组成。这些不确定度应以符合JJF1059.1的方式进行合成。 注：不确定度评估软件（UES)的要素参见附录B
GB/T 26886-2011 粮油机械 压力曲筛GB/T24635.42020
附录A （规范性附录） 检查表：影响量的声明 表A.1有助于通过主要影响因素识别不确定度评估软件的范围。在GB/T24635.1和GB/T18779.1 中也包括各种检查表。表A.1列出的坐标测量机类型摘自GB/T16857.1
表A.1有助于通过主要影响因素识别不确定度评估软件的范围。在GB/T24635.1和GB/T1877 也包括各种检查表。表A.1列出的坐标测量机类型摘自GB/T16857.1
GB/T24635.42020
GB/T24635.4—2020表A.1（续）选择框影响因素附加信息点数范围：点在工件坐标系中的位置限制：工件在机床坐标中的位置和方向滤波/异常值剔除探测速度探测加速度操作员影响操作员的影响（特定）其他影响(特定）探头类型（选择框）：离散点采样离线扫描在线扫描接触式触发测头接触式模拟测头非接触式测头相关特征（复选框）：最小二乘最小区域最大内接(切)最小外接线圆平面球圆柱锥圆环曲线(特定)其他(特定)6
GB/T24635.4—2020附录B（资料性附录）不确定度评估软件（UES）的要素B.1概述仿真软件可以集成到坐标测量机的控制和评估软件中（在线），也可以作为独立系统在另外的计算机上实现（离线）。本附录对两种形式均适用。B.2UES模型UES所采用的测量过程模型描述了输人量（包括被测量和影响量）与输出测量结果之间的数学关系。UES不要求用闭合的数学表达式描述模型。因此，模型中可以包含数值算法，如相关特征的计算或测量点的过滤。这使得UES特别适合于复杂的测量过程，如坐标测量，坐标测量机上的一些测量所使用的UES模型可以用流程图来描述，其中绘制了测量过程的影响量。图B.1显示了一个典型的流程图。温度几何学形状误差随机误差退滞现象温度夹紧系统误差力学影响比例因子清洁度来源温度非线性任务梯度工件探测几何学尺度点数分布算法探察方向精度策略评估结果图 B.1坐标测量机上测量的流程图在模型中通常并不考虑所有可能的不确定度影响。未考虑的影响量通过其他程序进行评估，并添加到总的不确定度中（参见B.3）。B.3确定特定任务的测量不确定度从计量学角度来看，模拟测量的参数很重要，它应该与实际测量的参数尽可能相似。测量结果J的标准不确定度由下列部分组成：7
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在模拟中未考虑的影响量的不确定度u；，通过其他适当的方法进行了评估。 然后通过式（B.1)计算合成标准不确定度u（假设u；不相关）： u=/um+Zu 借助包含因子，该标准不确定度可以换算到所需的置信水平。根据规定，可以采用式（B.2)： U=2Xu 对应的置信水平为95%。如果模拟给出的不确定度已经是扩展不确定度Usim，那么模拟不确定度 uim将除以适当的包含因子计算获得
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附录C （资料性附录） 测试不确定度评估软件(UES)的方法
UES应考虑5.1给出的所有影响量的影响。测试UES的目的是验证当说明部分声明的所有影响 量在允许范围内变化时，由UES考虑所有影响因素的不确定度计算获得的扩展不确定度包含了大部分 通常为95%）的测量误差。考虑到CMM测量中可能出现的大量显著不同的被测量和影响量组合，每 种组合都会导致一个不同的测量误差，并需要将其与由UES计算的扩展不确定度进行比较。因此，测 试UES的任务量是巨大的。 在一个理想的测试中，对于每个被测量，所有可能的影响量都在其充许范围内变化。以圆柱体的直 径作为被测量，说明这个任务的繁重。为了测试UES对于这个被测量的能力，理想情况下，人们会想要 在各种温度条件下，在很多不同的坐标测量机上测量一个经过校准的圆柱体，其中每台坐标测量机具有 说明部分所允许的不同几何误差和探测误差组合。同时，在每台坐标测量机上，要测量很多具有不同长 径比和形状误差的圆柱体，对每个圆柱体，要在许多不同的位置和方向上，使用不同的探针和采样策略 进行测量。将所有这些测量中所获得的误差与UES计算获得的扩展不确定度进行比较。显然，这个单 被测量的测试会涉及大量坐标测量机的数千次测量，实际测试的成本太高。因此，UES测试通常采 用包括实际测试和软件测试的测试组合。 UES的全面测试是一项非常天的任务，本附录讨论了可用于UES测试的四种方法，力求尽可能全 面。这四种方法中的任何一种都不能单独用作综合测试。然而，虽然一个测试合格并不能保证软件全 面完美，但重要的是UES在测试中的失败说明发现了问题。而且，通过多个测试比仅有一个测试合格 更全面，这可以增加用户对软件的信心。 这些方法最适合于识别UES低估不确定度时的案例。评估UES的高估值很复杂，因为不知道 UES报告的大的不确定度是由于某些错误还是由于正确使用了有限的信息，这可能导致更大的不确定 度值。 对于每种方法，都给出了描述，并给出了关键要点和特定测试方法的优缺点。各测试方法的描述性 示例参见附录D至附录G
C.2单个坐标测量机的实际测试
该技术使用已校准的工件进行多次测量，将所得到的对校准值偏离的统计结果与由不确定度评估 欧件报告的不确定度进行比较。可以使用5.1中允许的任何工件。该工件应通过独立的方法进行校 。在附录D中的示例中，使用了一个圆柱体，其过程显示利用UES评估了许多测量任务，并且这些 同量任务还可以通过独立程序以足够的精度进行校准。对这类物体的测量，采用不同的测量策略（测试 勿体的位置和方向，测量点的分布）以检查其对给出的测量不确定度的影响。 可使用UES声明范围内的任何物体，可能包括量块、量规、球板、球杆、形状误差标准器和其他标准 。 然而，任何特定对象仅在有限的范围内适用于测试特定任务的不确定性声明。 对已校准物体的测量是在实际的坐标测量机上进行的，测量不确定度是由实际的坐标测量机决定
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温度和温度梯度。 应采用适合坐标测量技术的方法监控输人量（如GB/T16857第2部分～第5部分）
角定度实际上是软件报告的不确定度与其他影响量的不确定度评估的合成，如公式（假设u；不相关） 斤示：
了不影响uim值的有效性，所有其他u；的值应比
C.2.5方法的优缺点
C.3计算机辅助验证和评估
本技术使用计算机模拟方法测试和评估UES。其概念是模拟测量符合5.1声明的测量任务。因为 则量任务是模拟的，所以在CVE测量过程中的真值是已知的，从而可以发现模拟测量的误差。UES为 该测量产生一个不确定度，通过简单的比较可以确定模拟测量的误差是否包含在被测软件报告的不确 定度区间内。该过程可以在不同的条件下重复数百次或数干次，可以统计确定测量误差在报告的不确 定度区间内的频率。
C.3.2CVE技术说明
以使用给定的坐标测量机来评估量块的点到点长度测量的不确定度为例。不确定度评估软件显然 必须输入各种数据，包括坐标测量机性能的信息。但是软件接收到了坐标测量机的哪些信息，软件是否 能够正确应用这些信息。 UES需要的有关坐标测量机性能的信息如下（但不仅限于这些）： 根据GB/T16857.2验收合格的坐标测量机的最大允许误差MPEe.0； 上述信息，加上MPEr.x，MPEr.0Y，MPEr.0z（沿CMM轴测量的性能指标）：
GB/T24635.4—2020上述信息，加上最大允许极限MPLr。（测量重复性指标）；一没有上述数据，但有少量由UES指定的，对已校准的标准器进行的测量数据：没有上述数据，但有大量由UES指定的，对已校准的标准器进行的测量数据。这些例子中的任何一个都可以将坐标测量机的性能信息传输到软件中。同样明确的是，这五个例子传输的信息量不同。这就导致了几个问题，比如：UES是否得到了足够的坐标测量机信息来计算足够大的不确定度值；只收集少量的信息是否会导致不确定度值过大。例如，坐标测量机可能具有比MPEe.小得多的MPEe.ox。当考虑沿坐标测量机的X轴方向测量量块的长度时，如果UES仅依靠MPEe.0，那么它可能会报告比一个MPEe.0x大得多的不确定度值，这些问题可以使用一个简单的计算机过程来解答。利用刚提到的示例，测量量块的点对点长度，输入UES上述选项1)的信息，即MPE值。可以利用计算机程序模拟坐标测量机的一些常见行为和错误来源。为这种模拟的CMM赋予MPE值。该值用作UES的输人。利用具有MPE的仿真坐标测量机程序按照要求测量量块，并获得测量误差。这样就可以很容易了解测量误差是否在报告的不确定度范围内。图C.2以流程图的形式展示了这个过程。应该注意的是，这种方法的结果取决于所使用的模型、参数值的保真度以及参数本身的选择。用计算机程序模拟一台坐标测量机的测量行为为该模拟的坐标测量机规定一个利用模拟的坐标测量机MPEg,o，测试Fo将可以支撑该值测量量块，计算获得将MPEx,0，输入到UES，计算获得测量量块的不确定度L比较和U，如果 GB/T 24635.4=2020 误差向量可以被编程为依赖与位置、探测方向和时间等的因素。尽管在任何计算机程序中都不可能考 到所有现实环境的影响，在仔细测试错误来源和其他理想化条件的情况下，测试有很大的价值。例 如，所测量的部件在模拟测量中不存在形式误差，而另一个测试可以包括部分的模拟形状误差。 就CVE而言，5.1的声明确定了可以用来定义误差向量的影响的范围。例如，如果零件形式误差 包含在声明部分中并且被仿真，则与特定探测相关的误差向量将取决于零件在测量空间中的位置。这 允许测试软件报告的不确定度不与其他不确定度相结合 声明部分包括对UES(5.2)要求的输人数量的指示。这些输人量可能来自特别校准的工件或者指 定的MPE值。可以通过下述方式获得合适的输人量：在计算机程序中创建的模拟坐标测量机可以用 来仿真已校准的工件的检测或者产生适当的MPE值。因此可以获得UES所需的输人量。 注：这些条件可能与检查表中给出的范围不同（例如，输入量可能接近20℃，而软件可能允许在更宽的温度范围内 进行测量）。 为了应用CVE测试，UES应该具有交换创建输入量所需信息的手段。如果UES要求MPE值作 为输入量，则必须有输人该值的方法。如果需要测量某些工件，则UES必须能够交换关于模拟测试的 误差向量的信息， 该技术取决于模型一 一通常是坐标测量机的模型，也可能是其他影响量的影响模型。这些模型 很好理解，并且应该与被测软件要求覆盖的影响量的范围一致。尽管CVE测试模型的影响因素 比（5.1)UES要求的少，但它不能包含任何未声明的内容。 C.3.6该方法的优点和缺点 该方法的优点是： 在没有充足的时间和成本的情况下，也可以进行大量的模拟测量； 可以模拟大量具有计量学差异的坐标测量机，并且不需要改变校准过程即可使用多个仿真标 准器； 参数和影响因素可以被互相隔离，并在很大范围进行变化，以对针对软件的特定目标进行 测试； 无论报告的不确定度过高或过低，均可以很容易获取所预期的量化指标 该方法的缺点是： 仅部分影响因素和参数具有易于理解的模型； 计算机模拟的测量情况无法涵盖所有实际的影响因素（当某些参数可以使用这种方法进行隔 离和检查时，这一点可能是优点也可能是缺点）； 该方法需要与被测软件进行信息交换的工具 C.4与特定参考结果进行比较 这种方法涉及将被测软件报告的不确定度与已知的参考结果进行比较。例如，参考结果可以通 GB/T24635.4—2020报告受限条件下不确定度的专门程序获得。也可以从可靠的公开参考结果中获得参考值。在这些条件下，UES报告的不确定度应不低于参考值（参见图C.3）。也可以使用GB/T24635系列的另一部分来获得参考结果。但是.应该意识到这种比较是复杂的，因为不确定度的评估与可用信息有关。例如，两次评估可以正确给出不同的不确定度，因为收集更多有关坐标测量机的信息。既然这两者都是对不确定度的正确评估，则来自这种比较的有意义的信息是有限的，并且应该小心谨慎地进行处理。具体的测量实例UES计算的不确定度，u获得不确定度的参考结果，“%直接比较：≥rer？图C.3使用参考值的简化示意图C.4.2注意事项这种方法主要假设是：参考结果是正确的，即使遗漏了一些因素，其结果差异也在合理的范围内。例如，当条件限制到某个点时，参考程序的验证变得足够简单。在一些简单的情况下，封闭的形状评估甚至可能不需要软件来设置参考值。参考程序的一个例子是利用一台完美的坐标测量机使用n个等距点测量三叶圆（相对于圆点任意旋转），评估其形状、中心位置和直径测量的不确定度。在这个例子中可以看出，通过简化工件的形状，将不确定度分量进行分离，从而简化了问题。这种简化使得参考结果可以从一个简单的程序获得，而该程序的创建仅为了做到这一点。在三叶部分形状大于所有坐标测量机误差的情况下，这种情况是与实际一致的。C.4.33方法的优缺点该方法的优点是：该方法在两个不确定度值之间直接进行比较。该方法的缺点是：由于参考值的可获得性有限，该测试仅适用于被测软件所涵盖的非常有限制的范围。C.4.4示例有关示例参见附录F。C.5长期统计研究C.5.1概述这项技术利用了一个结果集合，该集合是在被测软件所允许的不同时间段、不同CMM和不同条件下，对一个单一的、定义明确的测量任务进行测量所获得的。该方法类似于C.2的实体测试，但包含了在宽泛的条件和很长时间范围进行测量的结果。所以即使这个方法部分依赖于C.2，它也具有更多的14 GB/T 24635.4=2020 无点。C.2.1的合格标准应得到满足（k=2时为95%）。 例如，每天都可以使用已校准的检查标准检查CMM。可以保留测量值、校准值、测量误差和UES 报告的不确定性的历史记录。这段历史记录可以让人们了解UES在几个月和几年的各种条件下的表 现。人们也可以使用覆盖几个CMM的数据，这是这种方法的一个优点。 但该示例本身也显示了该方法的一个弱点。如果长期研究的结果表明，UES报告的不确定度几乎 总是包含测量误差，那么可以得出这样的结论：对于类似物体的所有测量，这都是正确的。但事实上，如 果每天（例如在启动时的早晨)同时测量检查标准，那么长期研究中可能不会反映某些测量环境条件。 测量状态应有明确的定义，并为相关联的、可比较的结果创建适当的类别。应当注意，不要随便 大量的测量就一定意味着一个覆盖了所有的测量条件（例如附录E中的例子）。 C.5.3方法的优缺点 该方法的优点是： 该测试允许对许多参数进行大量测量。 该方法的缺点是： 如果测量结果在统计上与UES报告的不确定度不一致，则可能很难确定问题的原因，因为从 测量之间的变化是允许的； 除了一些特定的测量外，大量的历史数据可能并不正常 有关示例参见附录G。 GB/T 24635.4—2020图D.2测试圆柱在测量空间和探头配置中的位置17 GB/T24635.4—2020附录E（资料性附录）示例：计算机辅助验证和评估图E.1说明了计算机辅助验证和评估在点到点长度测量中的应用。坐标测量机选择一个坐标测量机应用UES创建测量从UES中获得U计算测量误差F比较E,U成功失败(F>U)成功记录重复测量新长度成功率是否为95%是=通过坐标测量机否=不通过坐标测量机成功/不通过记录用新的坐标测量机重复此过程报告长度测试通过率图E.1计算机辅助验证和评估CVE在点对点长度测量中的应用流程图工作如下：给定一个坐标向量机.更准确地说.定义坐标向量机模拟行为的向量场：执行两个任务：在进行坐标测量机评估时，考虑坐标测量机的模拟行为（这可能涉及对数学生成形状进行的模拟测量，模拟已校准的工件）；在进行模拟测量时，考虑坐标测量机的模拟行为（同样使用数学生成的长度）。一旦坐标测量机被评估并且理解了测量任务，则UES使用该信息来报告不确定度U。此外，还计算模拟的测量误差。这是通过从测得值（考虑坐标测量机模拟行为的模拟测量值）中减去真值（由数学生成的长度获得)获得的。根据UES报告的测量不确定度和相应的测量误差，就可以确定测量误差的大小是否小于报告中的不确定度。该过程可以通过其他长度测量重复进行，同时保存对比记录。然后可以按照下面的描述记18 GB/T 24635.4=2020 充计数据，并且可以使用不同的模拟坐标测量机再次执行整个过程。 CVE的结果包括以下信息： 表示真值落在由UES给出的不确定度区间内的百分比，例如，对于“好的”UES，阈值应 为95%； 不确定度的高估平均量，即真值包含在不确定度区间内，平均值与最近的不确定度区间界限的 距离； 不确定度的低估平均量，即当真值不在不确定度区间内时，平均值与最近的不确定区间界限的 距离。 充计数据，并且可以使用不同的模拟坐标测量机再次执行整个过程。 CVE的结果包括以下信息： 表示真值落在由UES给出的不确定度区间内的百分比，例如，对于“好的”UES，值应 为95%； 不确定度的高估平均量，即真值包含在不确定度区间内，平均值与最近的不确定度区间界限的 距离； 不确定度的低估平均量，即当真值不在不确定度区间内时，平均值与最近的不确定区间界限的 距离。 有关误差分布的参考结果： 包含95%测得值的最小区间是[0.0953，0.0975]； 包含95%误差的最小区间是［一0.0047，一0.0025]。 3从UES的相同测量情况中获得不确定度值 在本例中，UES报告称： U(95%)=0.0047 GB/T 24635.4=2020 由于95%的测得值大于0.0953（从 因此在95%的情况下，真值（0.1mm）包含 间[测量值一U,测量值十UI内。因此,UES的报告值与本案中的参考值一致 GB/T24635.4—2020附录G（资料性附录）描述性实例：长期统计调查坐标测量机上经常使用已校准的圆柱体作为检查标准。保留测量值，校准值，测量误差和UES报告的不确定度的历史记录，该历史数值可以提供对在不同条件下经过数月和数年的UES性能参数。也可使用跨越多个坐标测量机的数据，这是该方法的一个优势。图G.1显示了在100个圆柱体直径测量中观察到的数据的示例。需要注意的是，UES对每个测量实例单独评估一个U（95%）。为了在图上直观显示这些结果，采用每个观测误差的绝对值除以UES报告的该特定测得值的U（图中指示的E/U）表示。数据表明，在这些情况下，UES报告的不确定性足够大。在这个例子中，UES没有考虑影响因素的不确定度贡献。如果考虑其影响，UES报告的U会更大。因此，报告的U对于这些情况已经足够大了。1. 4 1. 20. 80. 6 0. 40. 26111621263136414651566166717681869196注：该历史数据显示1.0点以上的点数表明UES在这些情况下报告了足够大的不确定度图G.1在超过100个圆柱体直径测量中观察到的历史数据示例22 GB/T 24635.4=2020 关于GPS矩阵模型的完整细则，参见GB/T20308。 GB/T20308中的GPS矩阵模型对GPS体系进行了综述，本部分是该体系的一部分。除非另有说 明，GB/T4249给出的GPS基本规则适用于本部分，GB/T18779.1给出的缺省规则适用于按照本部分 制定的规范 GB/T 34062-2017 防伪溯源编码技术条件H.2关于标准及其使用的信息 古软件（UES)对坐标测量机进行测量所得到的测量结果 果的评估，并给出了用于评估特定任务测量 定度的信息描述 H.3在GPS矩阵模型中的位置 本部分是一项GPS通用标准。本部分给出的规则和原则适用于GPS矩阵中所有标有实心点（· 的部分。见表H.1。 表H.1GPS标准矩阵模型 表H.1所示标准链涉及的标准为相关的标准 GB/T24635.42020 DB33T 271-2015 黄花梨生产技术规程［1」GB/T1182一2018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 [2］GB/T4249产品几何技术规范（GPS）基础概念、原则和规则 [3］GB/T16857.2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： 用于测量线性尺寸的坐标测量机 ［4」GB/T16857.3一2009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 3部分：配置转台的轴线为第四轴的坐标测量机 [5]］GB/T16857.4—2004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 4部分：在扫描模式下使用的坐标测量机 [6]］GB/T16857.5—2017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 5部分：使用单探针或多探针接触式探测系统的坐标测量机 ［[7］GB/T18779.1—2002产品几何技术规范（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 [8]］GB/T19000质量管理体系基础和术语 [9]］GB/T19765—2005产品几何技术规范（GPS) ）产品几何量技术规范和检验的标准参考 温度 [10]（ GB/T20308产品几何技术规范（GPS）矩阵模型 [11］GB/T24635.1产品几何技术规范（GPS）坐标测量机（CMM） 确定测量不确定度的技 术第1部分：概要和计量特性 [121IIF105922012用蒙特卡洛 技术规范