测量系统分析3-3

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1、11测量系统分析测量系统分析MSA第第 三三 版版12目目 录录n通用测量系统指南通用测量系统指南n测量系统评定的通用概念测量系统评定的通用概念n简单测量系统推荐的实践简单测量系统推荐的实践计量型测量系统研究指南计量型测量系统研究指南计数型测量系统研究指南计数型测量系统研究指南13n在在SPC手册中已经涉及到测量系统，测量数手册中已经涉及到测量系统，测量数据的质量是过程控制的基础。正确的选择与据的质量是过程控制的基础。正确的选择与运用测量系统，能保证以较低的成本获得高运用测量系统，能保证以较低的成本获得高质量的测量数据。质量的测量数据。nMSA参考手册的目的参考手册的目的为评定测量系统的质量提

2、供指南；为评定测量系统的质量提供指南；主要关注的是对每个零件能主要关注的是对每个零件能重复读数重复读数的测量系统；的测量系统；测量系统分析方法需要顾客批准，本手册没覆盖测量系统分析方法需要顾客批准，本手册没覆盖。14n 测量测量：赋值：赋值(或数或数)给具体事物以表示它们之间给具体事物以表示它们之间关于特性的关系。关于特性的关系。赋值过程为测量过程，而赋予的值为测量值。赋值过程为测量过程，而赋予的值为测量值。n 量具量具：任何用来获得测量结果的装置，经常指：任何用来获得测量结果的装置，经常指用在车间的装置，包括通过用在车间的装置，包括通过/不通过装置。不通过装置。n 测量系统测量系统：用来对被

3、测特性：用来对被测特性定量测量定量测量或或定性评定性评价价的仪器或量具、标准、操方法、夹具、软件、的仪器或量具、标准、操方法、夹具、软件、人员、环境和假设的人员、环境和假设的集合集合，用来获得测量结果，用来获得测量结果的整个过程。的整个过程。15n 测量数据用途：测量数据用途： 过程调整；过程调整； 确定在两个或更多变量之间是否存在重要关系。确定在两个或更多变量之间是否存在重要关系。n 测量数据的质量测量数据的质量 由由(在稳定条件下运行的在稳定条件下运行的)某一测量系统多次测量结果得到的统计某一测量系统多次测量结果得到的统计特性确定。特性确定。 其测量数据与其标准值比较其测量数据与其标准值比

4、较,而确定其质量而确定其质量“高高”/“低低”。 测量数据的质量最常用偏倚和方差来表示。理想是零偏倚、零方测量数据的质量最常用偏倚和方差来表示。理想是零偏倚、零方差。差。 “低低”的通常原因之一是数据变差太大，这是由于测量系统和它的通常原因之一是数据变差太大，这是由于测量系统和它的环境之间的交互作用造成的。的环境之间的交互作用造成的。 管理一个测量系统是监视和控制管理一个测量系统是监视和控制变差变差，以使测量系统产生可接受，以使测量系统产生可接受的数据。的数据。n 真值：真值：零件的零件的“实际实际”测量值。未知的和不可知的，但它是测量过程的目测量值。未知的和不可知的，但它是测量过程的目的，一

5、般使用的，一般使用“基准值基准值”代替。代替。16朔源性朔源性：测量的特性：测量的特性/标准值是规定的基准，通常是国家标准值是规定的基准，通常是国家/国国际标准，通过全部规定了不确定度的不间断的际标准，通过全部规定了不确定度的不间断的比较链比较链相相联系。联系。不确定度：关于测量值估计范围，相信真值包括在其内。不确定度：关于测量值估计范围，相信真值包括在其内。波长标准波长标准 干涉比较器干涉比较器激光干涉仪激光干涉仪 引用量具量快引用量具量快/比例比例 CMM 量快量快量夹具量夹具 千分尺千分尺图图1.1-1 长度测量溯源性链的示例长度测量溯源性链的示例 国家国家标准标准引用标准引用标准工作标

6、准工作标准生产标准生产标准17 操操 作作输输 入入输输 出出 测量过程测量过程 测量值测量值分析分析测量测量决决 定定 测量过程可用下图表示：测量过程可用下图表示： 通通 用用 过过 程程 需要控制需要控制的过程的过程图图1.2-1 测量过程示意测量过程示意18n 一个能产生一个能产生“理想理想”的测量结果的测量系统的统的测量结果的测量系统的统计特性计特性： 零方差；零方差； 零偏倚；零偏倚； 对所测的任何产品错误分类为零概率。对所测的任何产品错误分类为零概率。 这种理想统计特性的测量系统几乎不存在。这种理想统计特性的测量系统几乎不存在。n 现时中测量系统应具备的统计特性：现时中测量系统应具

7、备的统计特性：足够的分辨率和灵敏性足够的分辨率和灵敏性测量系统应该是统计受控。测量系统应该是统计受控。 统计受控，即统计稳定性：在可重复条件下，测量系统的变差只能是统计受控，即统计稳定性：在可重复条件下，测量系统的变差只能是由普通原因而不是特殊原因造成的。由普通原因而不是特殊原因造成的。19对于产品控制，测量系统的变异性小于公差；对于产品控制，测量系统的变异性小于公差；对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效分对于过程控制，测量系统的变异性应该显示有效分辨率并且小于制造过程变差。辨率并且小于制造过程变差。l有效分辨率有效分辨率 对于一个特定的应用，测量系统对过程变差的灵敏性；对于一个特定的应

8、用，测量系统对过程变差的灵敏性； 产生有用的测量输出信号的最小输入值；产生有用的测量输出信号的最小输入值； 总是以一个测量单位报告。总是以一个测量单位报告。测量系统的统计特性可能随被测的项目变化而改变，测量系统的统计特性可能随被测的项目变化而改变，则测量系统的最大的（最坏）变差应小于过程变差则测量系统的最大的（最坏）变差应小于过程变差和规范控制限两者中较小者。和规范控制限两者中较小者。110n 测量系统受随机和系统变差源影响测量系统受随机和系统变差源影响。这些变差源由这些变差源由 普通原因和特殊原因造成普通原因和特殊原因造成，为此应为此应： 识别潜在的变差源识别潜在的变差源； 排除排除(可能时

9、可能时)或监控这些变差源或监控这些变差源。n 识别变差源的工具识别变差源的工具，如因果图、故障树图等如因果图、故障树图等。n 测量系统误差的主要要素测量系统误差的主要要素：S(标准标准)、W(工件工件)、I(仪仪器器)、P(人人/程序程序)、E(环境环境)。n 实际的变差对一个特定的测量系统的影响是实际的变差对一个特定的测量系统的影响是唯一唯一的。的。n 图图2 为一张潜在的变差源因果图为一张潜在的变差源因果图，可作为研究测量系可作为研究测量系统变差源思考的起点统变差源思考的起点。111标准标准测量系统变异性测量系统变异性仪器仪器+(量具量具)维护维护敏感性敏感性均匀性均匀性重复性重复性再现性

10、再现性 人人 员员 环环 境境照明照明几何相容性几何相容性照明照明阳光阳光人工的人工的人人空气流空气流热膨胀热膨胀零件零件稳定稳定-系统部件系统部件温度温度循环循环本位的和周围的本位的和周围的压力压力人机工程人机工程空气污染空气污染振动振动教育的教育的体力的体力的可操作定义可操作定义目视标准目视标准程序程序态度态度经验经验教训教训理解理解标准标准p.m设计确认设计确认 -夹紧夹紧 -定位定位 -测量点测量点 -测量传感器测量传感器 制造变差制造变差制造公差制造公差制造制造稳定性稳定性标准标准热膨胀系数热膨胀系数弹性性质弹性性质朔源性朔源性 工件工件(零件零件)弹性变形弹性变形物质物质支持特性支

11、持特性弹性性质弹性性质可操作定义可操作定义隐藏的几何尺寸隐藏的几何尺寸内部相关特性内部相关特性清洁度清洁度充分的数据充分的数据设计设计一致性一致性放大放大接触几何尺寸接触几何尺寸变形影响变形影响线性线性稳定性稳定性坚定性坚定性假设使用假设使用112测量系统误差测量系统误差：所有变差源的：所有变差源的累积影响构成了累积影响构成了测量系统的输出值，有时称为测量系统的输出值，有时称为“误差误差”。n 测量系统的变异性影响被测对象的测量结果测量系统的变异性影响被测对象的测量结果，因此因此相同零件的重复读数产生不同或相同的结果相同零件的重复读数产生不同或相同的结果。读数之间不同是由于普通和特殊原因造成的