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在国际标准中,产品几何技术规范(GPS—Geometrical Product Specification and Verification)是制造业中最重要的技术标准。新一代GPS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。表面模型及操作算子技术是实现新一代 GPS标准中几何产品功能规范、设计规范及认证规范数字化统一的基础。本文以新一代GPS标准体系为理论基础,针对信息表达、交换与集成的要求,对基本恒定类表面模型及操作算子进行了研究,并对 GPS应用系统做了一些探索性研究,主要包括以下几个方面: 第一,提出了一种新一代 GPS中基本恒定类规范表面模型的生成方法。在分析新一代 GPS标准体系相关理论的基础上,将七个恒定类中的平面、圆柱、棱柱和球归类为基本恒定类。在分析基于零件的功能要求及加工工艺影响的四种圆柱类规范表面模型的基础上,结合新一代 GPS中几何要素分离、提取操作的实现技术问题,提出圆柱规范表面模型的生成方法。根据相同的原理也提出了棱柱体和球的规范表面模型的生成方法。 第二,设计了获取圆柱轴线以及轴线对端面垂直度的操作算子。基于新一代GPS标准规范中提出的操作及操作算子技术,搜集相关计量方面的数学算法,设计了获取圆柱轴线的操作算子,并在此基础上设计了轴线对端面垂直度误差评定的操作算子,实验结果表明该操作算子能高效地评定轴线对端面垂直度误差且结果准确唯一。 第三,开发了表面模型生成及应用的原型系统。在Visual C++6.0的开发环境下,基于 OpenGL技术开发了表面模型生成及应用的原型系统。该原型系统遵循新一代GPS标准体系形位公差的规范,并能生成基本恒定类表面模型,且能评定表面模型几何要素特征值。 通过以上研究,本文设计并实现了基本恒定类规范表面模型及操作算子,为新一代GPS在规范、制造和检验阶段的数字化统一奠定基础。