量具誤差及測(cè)量誤差

1、測(cè)量系統(tǒng)誤差分析1、 量具誤差及測(cè)量誤差1、 測(cè)量系統(tǒng)分析由哪些部分組成：a、量具重復(fù)性、b、量具再現(xiàn)性、c、偏倚、d、線性、e、穩(wěn)定性2、 量具雙性（RR)：重復(fù)性與再現(xiàn)性a、重復(fù)性：當(dāng)由同一操作人員多次測(cè)量同一特性時(shí)，測(cè)量裝置重復(fù)其讀數(shù)的能力。這通常被稱為設(shè)備變差。b、再現(xiàn)性：由不同操作人員使用同一測(cè)量裝置并測(cè)量同一特性時(shí)，測(cè)量平均值之間的變差。這通常被稱為操作員變差。2、 量具的雙性研究方法1、計(jì)量型 - 小樣法 (極差法)a、第1步：找2名操作員和5件零件進(jìn)行此研究；b、第2步：每個(gè)操作員對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行一次測(cè)量并記錄其結(jié)果，如：零件#操作員 A操作員 B11.751.7021.751.65

2、31.651.6541.701.7051.701.65c、第3步計(jì)算極差，如： 零件 #操作員 A操作員 B極差11.751.700.0521.751.650.1031.651.650.0041.701.700.0051.701.650.05d、第4步確定平均極差并計(jì)算量具雙性的，如平均極差(R)=Ri/5=0.2/5=0.4，計(jì)算量具雙性(R&R)百分比的公式：%(R&R)=%(R&R)/容差；其中R&R=4.33(R)=4.33(0.04)=0.1732;假設(shè)容差=0.5單位；%(R&R)=1000.1732/0.5=34.6%。e、第5步對(duì)其結(jié)果進(jìn)

3、行解釋：計(jì)量型量具雙性研究的可接收標(biāo)準(zhǔn)是R&R小于30；根據(jù)得出的結(jié)果，測(cè)量誤差太大，因此我們必須對(duì)測(cè)量裝置和所用的技術(shù)進(jìn)行檢查；測(cè)量裝置不能令人滿意。2、計(jì)量型 - 大樣法 (極差法)a、第1步在下表中記錄所有的初始信息零件名稱: 發(fā)動(dòng)機(jī)支座特性: 硬度容差: 10個(gè)單位零件編號(hào): 92045612量具名稱/編號(hào): QA1234日期: 1995年9月27日計(jì)算者: John Adamek操作員姓名: 操作員 A,操作員 B, 操作員 C 操作員 A操作員 B操作員C樣本第一次第二次第三次極差第一次第二次第三次極差第一次第二次第三次極差12345678910總計(jì)b、第2步 選擇2個(gè)或3

4、個(gè)操作員并讓每個(gè)操作員隨機(jī)測(cè)量10個(gè)零件2或3次并將結(jié)果填入表中： 零件名稱: 發(fā)動(dòng)機(jī)支座特性: 硬度容差: 10 個(gè)單位零件編號(hào): 92045612量具編號(hào): QA 1234日期: 1995年9月27日計(jì)算者: John Adamek操作員姓名: 操作員A, 操作員 B, 操作員 C操作員 A操作員 B操作員 C樣品第一次第二次第三次極差第一次第二次第三次極差第一次第二次第三次極差17575747676757675752737476767575757676374757676757674767647475747575747474745757474747476767574676757574747

5、676767677477757675747575748757475757474757476976777774767674747610777776767475757674總計(jì)c、第3步 計(jì)算極差和均值，如： 零件名稱: 發(fā)動(dòng)機(jī)支座特性: 硬度容差: 10 個(gè)單位零件編號(hào): 92045612量具編號(hào): QA 1234日期: 1995年9月27日計(jì)算者: John Adamek操作員姓名: 操作員 A, 操作員 B, 操作員 C操作員 A操作員 B操作員 C樣品第一次第二次第三次 極差第一次第二次第三次 極差第一次第二次第三次極差17575741767675176757512737476376757

6、517576761374757627675761747676247475741757574174747405757474174747627675742676757517474762767676077477753767574275757418757475175747417574762976777717476762747476210777776176747527576742均值74.975.375.275.274.875.175.075.175.1d、第4步計(jì)算均值的平均值，然后確定最大差值并確定平均極差的平均值，如： 操作員 A操作員 B操作員 C樣品第一次第二次第三次極差第一次第二次第三次極差

7、第一次第二次第三次極差17575741767675176757512737476376757517576761374757627675761747676247475741757574174747405757474174747627675742676757517474762767676077477753767574275757418757475175747417574762976777717476762747476210777776176747527576742均值74.975.375.21.575.274.875.11.575.075.175.11.3XA=(74.9+75.3+75.2)/3

8、=75.1 R=均值的平均值XB=(75.2+74.8+75.1)/3=75.0 R=(1.5+1.5+1.3)3=1.43XC=(75.0+75.1+75.1)/3=75.1Xdiff=XMAX-XMIN=75.1-75=0.1e、第5步 計(jì)算 UCLR并放棄或重復(fù)其值大于UCLR 的讀數(shù)。既然已沒(méi)有大于3.70 的值，那么繼續(xù)進(jìn)行。 UCLR=R*D4=1.43*2.58=3.7f、第6步用以下公式計(jì)算設(shè)備變差 ： 重復(fù)性 設(shè)備變差（E.V.) E.V.=R*K1 %E.V.=100(E.V.)/(TOL) E.V.=1.43*3.05 %E.V.=100(4.36)/(10) E.V.=

9、4.36 %E.V.=43.6%試驗(yàn)次數(shù)23K14.563.05 g、第7步 用以下公式計(jì)算操作員變差： 重復(fù)性操作員變差（O.V.) %0.V.=100(O.V.)/(TOL) %0.V.=100(0.0)/(10O.V=0 %0.V.=0試驗(yàn)次數(shù)23K14.562.70h、第8步用以下公式計(jì)算重復(fù)性和再現(xiàn)性： 重復(fù)性和再現(xiàn)性（R&R）y 、第9步對(duì)結(jié)果進(jìn)行解釋：量具 %R&R 結(jié)果大于30，因此驗(yàn)收不合格；操作員變差為零，因此我們可以得出結(jié)論認(rèn)為由操作員造成的誤差可忽略；要達(dá)到可接受的量具R&R，必須把重點(diǎn)放在設(shè)備上?？偨Y(jié)：任何量具的目的都是為了發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品。如果

10、它能夠發(fā)現(xiàn)不合格的產(chǎn)品，那么它就是合格的，否則量具就是不合格的；計(jì)數(shù)型量具研究無(wú)法對(duì)量具有多“好”作出量化判斷，它只能用于確定量具合格與否。方法第1步：選擇20個(gè)零件。選擇這些零件時(shí)應(yīng)確保有些零件（假定為26個(gè)）稍許低于或高于規(guī)范限值。第2步：給這些零件編上號(hào)碼。如果可能的話，最好是在操作員不會(huì)注意到的部位。第3步：由兩位操作員對(duì)零件進(jìn)行兩次測(cè)量。確保零件為隨機(jī)抽取以避免偏倚。第4步：記錄結(jié)果。第5步：評(píng)定量具的能力驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)如果所有的測(cè)量結(jié)果都一致，則該量具是合格的，即所有四次測(cè)量必須是相同的。計(jì)數(shù)型量具研究 - 示例零件名稱: 橡皮 軟管I.D.量具名稱/ID: Go/No-Go Gauge

11、零件編號(hào): 92015623日期: 1995年10月3日操作員A操作員 B測(cè)量結(jié)果說(shuō)明1. 假設(shè)零件 2,3,6,12和 20 為不合格零件。2. 量具發(fā)現(xiàn)2號(hào)零件不合格。3.盡管3號(hào)零件也不合格，但操作員B沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，因此量具是不合格的。4.6號(hào)零件是不合格的，這一點(diǎn)兩位操作員都發(fā)現(xiàn)了。5.7號(hào)零件是合格的，但兩位操作員使用該量具進(jìn)行一次測(cè)量時(shí)都判其為不合格。6.第一次第二次第一次第二次1GGGG2NGNGNGNG3NGNGGG4GGGG5GGGG6NGNGNGNG7NGGGNG8GGGG9GGGG10GGGG11GGGG12NGNGNGG13GGNGG14GGGG15GGGG16GGGG17

12、GGGG18GGGG19GGG20NGNGNG結(jié)果：合格/不合格3、 偏倚1、偏倚：測(cè)量值的平均值與實(shí)際值之間的差值。偏倚與準(zhǔn)確度有關(guān)，因?yàn)槿绻麥y(cè)量值的平均值相同或近似于相同，就可以說(shuō)是零偏倚。這樣的話，所用的量具便是“準(zhǔn)確的”。2、偏倚量的計(jì)算a、第1步. 進(jìn)行50次或更多的測(cè)量。 示例: 用一個(gè)千分尺測(cè)量一根由自動(dòng)加工過(guò)程生產(chǎn)的銷釘?shù)闹睆?。銷釘?shù)膶?shí)際值為1英寸。千分尺的分辯率為0.0050英寸。表1中的所有讀數(shù)是以0.0010為單位兌換而得的值，它顯示測(cè)出的與標(biāo)準(zhǔn)值比較的偏差。如下表-50-50050-50-1000-50-150050-100-50000100-100-100-50-50

13、-1000-5050000-10000-100-100-50-100-5000-50-1001005050-500-50-500-500b、第2步、如果所有的讀數(shù)都與實(shí)際值相等，則沒(méi)有偏倚，量具為準(zhǔn)確的。如果所有的讀數(shù)都似近于但不等于實(shí)際值，則存在偏倚。為了確定偏倚的程度及量具是否合格，我們需進(jìn)行下一步。c、第3步. 根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)確定移動(dòng)極差。無(wú)150500010050015050100505050501001005050501000505050010010005050010001505000501001001501500100050050100d、第4步為移動(dòng)極差準(zhǔn)備一份頻率記錄。在本示

14、例中，每個(gè)量具增量都等于一個(gè)單元，即：極差頻率累積頻率累積頻率 %0141428.6%50183265.3 100124489.8150549100.0e、第5步. 用以下公式確定“截止點(diǎn)”：截止 = 使計(jì)數(shù)超過(guò) 50 的單元的值 下一個(gè)單元的值2.0截止 =(50 + 100)/2 = 75.0f、第6步. 用以下公式計(jì)算截止部分：g、第7步. 確定相對(duì)于截止部分的等效高斯偏離（EGD）。由統(tǒng)計(jì)表得出, EQD = 0.95h、第8步. 確定估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)偏差。y、第9步. 計(jì)算控制線。y、第10步. 繪圖 - 單值和移動(dòng)極差。j、第11步. 對(duì)圖進(jìn)行解釋。如果所有的點(diǎn)都在控制線的范圍之內(nèi)，我們

15、可以得出結(jié)論認(rèn)為量具是準(zhǔn)確的，存在的偏倚沒(méi)有影響。k、第11步. 對(duì)圖進(jìn)行解釋（續(xù)）如果有的點(diǎn)落在控制范圍之外，則結(jié)論是存在“特殊的”原因，此原因可能是造成變差的原因。單值和移動(dòng)極 差控制圖 (X-MR) 偏倚示例200UCL50.0-100LCL-200移動(dòng)極差讀數(shù)15010050DATETIME1-5050-500100-50-100-100-100500-500-10050500-50-50-50-50050-1000-10000Moving range1001005010015050001505050501001500505000050501501001001000* For samp

16、le sizes of less than seven, there is no lower control limit for ranges.4、 線性1、線性：在量具預(yù)期的工作范圍內(nèi)，量具偏倚值間的差值。2、示例： 一位工程師很想確定某測(cè)量系統(tǒng)的線性。量具的工作范圍是2.0 毫米至 10.0 毫米。a、第1步 選擇至少5個(gè)零件用于進(jìn)行測(cè)量，每個(gè)零件至少測(cè)量10次。在本例中，我們將選擇5個(gè)零件，每個(gè)零件測(cè)量12次。參閱下一頁(yè)中的數(shù)據(jù)。零件 1零件 2零件 3零件4零件 5基準(zhǔn)值2.004.006.008.0010.00第一次測(cè)量2.705.105.807.609.10第二次測(cè)量2.503.9

17、05.707.709.30第三次測(cè)量2.404.205.907.809.50第四次測(cè)量2.505.005.907.709.30第五次測(cè)量2.703.806.007.809.40第六次測(cè)量2.303.906.107.809.50第七次測(cè)量2.503.906.007.809.50第八次測(cè)量 2.503.906.107.709.50第九次測(cè)量 2.403.906.407.809.60第十次測(cè)量2.404.006.307.509.20第十一次測(cè)量2.604.106.007.609.30第十二次測(cè)量2.403.806.107.709.40b、第2步計(jì)算零件平均值偏倚極差零件1零件2零件3零件4零件5基準(zhǔn)

18、值2.004.006.008.0010.00第一次測(cè)量2.705.105.807.609.10第二次測(cè)量2.503.905.707.709.30第三次測(cè)量2.404.205.907.809.50第四次測(cè)量2.505.005.907.709.30第五次測(cè)量2.703.806.007.809.40第六次測(cè)量2.303.906.107.809.50第七次測(cè)量2.503.906.007.809.50第八次測(cè)量2.503.906.107.709.50經(jīng)九次測(cè)量2.403.906.407.809.60第十次測(cè)量2.404.006.307.509.20第十一次測(cè)量2.604.106.007.609.30第十二次測(cè)量2.403.806.107.709.40均值2.494.136.037.719.38偏倚+0.49+0.13+0.03-0.29-0