产品几何技术规范（GPS） 滤波 第30部分：稳健轮廓滤波器：基本概念 编制说明

产品几何技术规范(GPS)滤波第30部分：基本概念（征求意见稿）一、工作简况1、任务来源本标准是根据国家标准化管理委员会关于下达2023年第二批推荐性国家标准计划及相关标准外文版计划的通知（国标委发[2023]37号对GB/Z26958.30-2017《产品几何技术规范（GPS）滤波第30部分：稳健轮廓滤波器：基本概念》进行修订，计划编号：20230789-T-469，由全国产品几何技术规范标准化技术委员会（SAC/TC240以下简称标委会）提出并归口。负责起草单位为华中科技大学，计划应完成时间2024年。2、制定背景随着“中国制造2025”的实施，推进产业优化升级和高端装备制造的标准化需求迫切。滤波广泛应用于表面形貌测量与分析中，已成为现有表面形貌测量仪器的重要分析工具。现行的GB/Z26958.30自发布实施以来，对我国装备制造领域的产品质量控制发挥了重要作用。同时，等同采用ISO标准也要充分考虑我国的实际情况，使修订后的标准和已发布的GPS标准协调一致，技术内容更加完整，技术水平先进，适应当前的技术水平，采国际标准技术内容与国内现状匹配。3、起草过程预研阶段：作为ISO/TC213国内技术对口单位，中机生产力促进中心有限公司组织相关专家长期跟踪ISO16610-30国际标准动态。2021年6月9日，ISO/TC213对ISO16610-30:2015进行了复审投票，复审结论为继续有效。标委会秘书处组织专家对新版国际标准和旧版国际标准的不同之处进行比对分析，完成了新版国际标准的翻译工作，形成标准翻译稿。同时，深入高等院校和仪器生产企业，对标准的使用情况进行调研分析。技术委员会工作平台组织委员进行立项投票，应投票87人，实际投票73人，全部为赞成票，占应投票人数83.9%，满足要求，立项投票通过。2022年6月17日，正式上报国家标准化管理委员会。起草阶段：2023年8月6日，标准计划下达后，标委会于2023年8月21日通过发文的形式向全社会广泛征集标准起草组成员。经过征集和初步遴选，标委会成立了《产品几何技术规范(GPS)滤波第30部分：稳健轮廓滤波器：基本概念》标准2024年1月24～26日，标委会在几何技术规范(GPS)滤波第30部分：稳健轮廓滤波器：基本概念》等2项国家标准启动会暨第一次标准讨论会，来自中机生产力促进中心有限公司、复旦大学等11家高校、企业和科研院所的13名专家出席了会议。会上，标委会秘书处向与会专家介绍了标准的立项背景，并结合前期各单位申请加入标准起草组情况，介绍了标准起草工作组的暂定方案，标准制定原则和框架内容。会议重点围绕国家标准草案进行了讨论，形成了一系列意见建议，并对下一步工作进行了任务分工。会后，标准起草工作组结合会议意见，对标准草案进行了修改和完善。2024年4月27～29日，标委会在湖北省武汉市组织召开了第二次国家标准讨论会，会上，标准起草工作组介绍了第一次标准讨论会后，标准的修改情况，并结合同步制定中的滤波系列标准的第1部分和第20部分，对相关内容进行对标准草案进行了修改和完善，于2024年6月30日完成了标准征求意见稿和编制说明，提交标委会秘书处。征求意见阶段：4、主要参加单位和工作组成员及其所做的工作等二、编制原则、主要内容及其确定依据1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》进行编写。在标准编制过程中，重点遵循以下原则：1）一致性原则本标准的编制原则是对编制过程中所涉及的相关国际、国内标准文件进行了分析研究，保持与已发布国家标准的一致性。2）科学性原则充分体现技术内容支撑，力求做到对原ISO标准技术内容理解、确认之后再进行翻译转化，以保证技术内容的科学性和准确性。3）可操作性原则结合我国制造业发展的实际情况，力求具有指导性和可操作性。4）简易性原则标准内容和技术表述浅显易懂，且在实际应用中无歧义。2、标准主要内容及其确定依据2.1标准范围本文件界定了稳健轮廓滤波器的基本概念。说明：按照国家标准内容进行规定的。2.2术语和定义术语部分分为稳健性术语、与轮廓不连续有关的术语、与度量有关的术语、与统计估计器有关的术语、与M估计器有关的术语、与贝叶斯估计器有关的术语等6个部分。说明：按照国家标准内容进行规定的。2.3稳健性稳健性部分列举了几项可用来构建对于某特定现象稳健的滤波器的常用技术（皆为非线性分别为基于度量的方法、基于统计的方法、预处理方法等三类。说明：按照国家标准内容进行规定的。2.4数据集示例通过资料性附录的形式给出了几类轮廓不连续的输入说明：按照国家标准内容进行规定的。2.5概念图通过资料性附录的形式给出了稳健性滤波相关基本概念之间的关系图。说明：按照国家标准内容进行规定的。2.6滤波矩阵模型的关系本文件是一个基本概念文件。他影响“轮廓过滤器，稳健”栏中的所有滤波标准。说明：按照国家标准内容进行规定的。2.7与GPS矩阵模型的关系本文件是一项GPS通用标准。他影响链环C和F要素要求中的形状一行。说明：按照国家标准内容进行规定的。3、修订前后技术内容的对比GB/T26958.30-20XX《产品几何技术规范（GPS）滤波版）相比，主要技术变化有：——标准性质由指导性技术文件改为推荐性国家标准；年版的3.2.3——更改了“统计估计器”的术语和定义（见3.4，2017年版的3.42017年版的3.4.1——更改了“M估计器”的术语和定义（见3.5，2017年版的3.5——更改了“贝叶斯估计器”的术语和定义（见3.6，4、修订前后编辑性调整GB/T26958.30-20XX《产品几何技术规范（GPS）滤波版）相比，主要编辑性调整有：a)标准性质由指导性技术文件改为国家标准年版的3.5.1）3.5.2，2017年版的3.5.2）e)更改了“稳健性”术语的概述（见4.1，2017年版的4.1）f)更改了“基于度量的方法”术语的表述方法2017年版的4.2）g)更改了“基于统计的方法”术语的概述（见4.3.1，2017年版的4.3.1）h)更改了“M估计器”和“贝叶斯估计器”两种稳健方法的定义（见4.3.2和4.3.3，2017年版的4.3.2和4.3.3）i)更改了“预处理方法”术语的概述（见4.4.1，2017年版的4.4.1）j)更改了“尺度空间预处理”和“小波预处理”两种稳k)更改了“斜率不连续”数据集示例、“台阶不连续”和A4，2017年版的A2、A3和A4）三、试验验证的分析、综述报告，技术经济论证，预期的经济效益、社会效益和生态效益1、试验验证的分析、综述报告本标准是术语标准，等同采用国际标准，不涉及试验验2、预期的经济效益、社会效益和生态效益随着《中国制造2025》计划以及中共中央、国务院《关于开展质量提升行动的指导意见》的实施，以及随着制造业向数字化和智能化发展，对产品几何特征设计的功能性，以及几何特征设计和检验过程的关联性提出了更为严格的要求。由于产品几何特征规范相关标准的缺失，传统的几何特征设计规范较少考虑测量过程中对测量结果有重要影响的因素，导致设计的规范值和通过测量过程所得的测量值之间的可比对性很差；同时，现有几何特征设计规范与产品功能之间的关联性严重不足。产品几何技术规范（GPS旨在建立一套面向产品功能、紧密连接设计和认证（包括检测要求、校准规范、测量仪器、以及评定参数等）过程的标准体系。滤波是产品几何特征测量数据分析过程中广泛应用的技术手段。不同的应用场合，所需要使用的滤波器模型不同。然而，目前关于滤波器模型、滤波器参数、滤波器的传输特性、表面轮廓的长波成分和短波成分的分离、提取及重构、端部效应的处理等问题，没有一致的标准规范，不符合GPS一致规范的理念要求。为此，在产品几何规范标准体系中，滤波器是一个系列国际标准（ISO16610）。在轮廓测量和区域测量中，滤波器都分别至少包含线性滤波器、稳健滤波器和形态学滤波器三个系列。这些滤波器，为工业生产提供了一套完善的滤波运算工具。GB/T26958.30《产品几何技术规范（GPS）滤波第30部分：稳健轮廓滤波器：基本概念》是整个滤波系列标准中的重要分支“稳健轮廓滤波器”的一个基础性文件，它影响稳健轮廓滤波器的系列滤波标准。这个标准给出了稳健轮廓滤波系列标准的基本术语和定义，为稳健轮廓滤波系列标准其他部分的编制奠定了良好的基础。该系列标准的制定和实施，在先进制造领域产品几何特征的测量与分析，为相关仪器的开发和应用标准化，提供了统一规范支撑。该标准的制定，有利于完善多样化表面形貌分析工具，提高企业产品的质量、性能与国际竞争力。四、与国际、国外同类标准技术内容的对比情况，或者与测试的国外样品、样机的有关数据对比情况五、以国际标准为基础的起草情况，以及是否合规引用或者采用国际国外标准，并说明未采用国际标准的原因本标准等同采用ISO16610-30:2015。六、与有关法律、行政法规及相关标准的关系本标准与我国的现行法律、法规和强制性国家标准没有七、重大分歧意见的处理经过和依据八、涉及专利的有关说明本标准不涉及专利。九、实施国家标准的要求，以及组织措施、技术措施、过渡期和实施日期的建议等措施建议建议作为推荐性国家标准发布，标准发布即实施，同时十、其他应当说明的事项标准起草工作组标准讨论会意见建议1.第一章第一段删除“的本部分”；3.3.1将“由滤波器特意修正过的提取线”修改为“经滤波的提取线”；4.3.1将“异常”改为“异常点”；5.3.2.3将“尖峰不连续”改为“尖刺不连续”。将“向上或向下窄突起”改为“向上的窄峰或向下的窄谷”；6.3.4将“统计估计”改为“统计估计器”；7.3.4.1将“稳健统计估计”改为“稳健统计估计器”；8.3.5将“M估计”改为“M估计器”；9.3.5.1将“对称”改为“非对称”；11.3.5.1注2将“要满足尺度不变”改为“为满足尺度不“表征系列观察值”改为“表征观测值集”，将“尖峰不连续”改为“尖刺不连续”，将“可通过计算每个观测值到所有观测值中值的绝对偏差的中值”改为“可通过每个观测值到所有观测值中位值的绝对偏差的中位值计算得到”；13.3.5.2注2将“中值”改为“中位值”；统计估计”改为“稳健统计估计器”；现象”；16.4.1第二段将“绝对属性”改为“绝对特性”，将“需要定义一个轮廓滤波器稳健性的参照级归类”改为“需要定义参考滤波器用于比较轮廓滤波器稳健性”，将“使用在ISO16610这部分的轮廓滤波器的参考归类是线性轮廓滤波器参照级”改为“本文件采用的参考滤波器为线性轮廓滤波器”，将“有几项知名技术可以构建对于一种特殊现象的稳健滤波器（皆为非线性）”改为“有几项常用技术（皆为非线性）可用来构建对于某特定现象稳健的滤波17.4.2第一段将“这里，用于滤波后轮廓贴合原轮廓的度量是一种更稳健的度量”改为“这里，滤波后轮廓与原轮廓匹配的度量是一种更“稳健”的度量”，将“尖峰”改为“尖刺”；18.4.3.1将“在ISO16610这部分中，只有M估计和贝叶斯估计用作基于统计学方法来确定轮廓的稳健滤波器，当在本文件中，基于统计的方法仅采用M估计器和贝叶斯估计器来确定稳健滤波器”；19.4.3.2将“M估计”改为“M估计器”，将“轮廓上的每一点根据一个影响函数有不同的权重，此影响函数用轮廓滤波器的低通响应作为基准线”改为“采用轮廓滤波器的低通响应作为基准线，根据影响函数对轮廓上的每一点赋立一个统计模型，表达轮廓的典型成分和尖峰不连续成分”改为“建立一个统计模型用于描述轮廓的典型成分和尖刺用贝叶斯法计算轮廓的每一点是尖峰不连续还是轮廓的典型点的概率，并据此给定每一点权重，最后用与M估计后使用贝叶斯法计算轮廓上每一点是尖刺不连续还是轮廓典型点的概率，并据此对每一点赋予权重。最后用这些权重确定滤波后轮廓，该方法与M估计器相似”；21.4.4.1将“预处理是在滤波前使用其他方法去除或大幅减小轮廓中不希望成分的技术，这样消除或极大减少不希望成分对轮廓滤波器响应的影响”改为“预处理是在滤波前使用其他方法去掉轮廓中不需要成分的技术，从而极大减小或消除不需要成分对轮廓滤波器响应的影响”；22.4.4.2将“通过对尺度空间的每个尺度设置硬阈值以上系数，来识别轮廓的不连续。通过将设置的硬阈值以上系数置零，可以去除轮廓的不连续，并重构轮廓”改为“尺度空间技术（见ISO16610-49）可用来在滤波前去除轮廓不连续。通过确定尺度空间中每个尺度上超过硬阈值的系