檢具性能分析和檢驗方法

1、檢具性能分析和檢驗方法簡介檢具能力驗證在以下標準中有明確的規(guī)定：DIN EN ISO 9001DIN EN ISO 10012(檢具的質量保證要求）QS-9000GUM and ISO 14253-1VDA 6.1 的要求 檢具控制在作任何檢測之前，必須保證檢具與檢驗目的相匹配，因而就有必要進行檢具能力驗證或進行比較測量。檢測、測量或驗證設備必須有一個明確的和恰當?shù)牟淮_定度以保證獲得被檢對象特性正確值。檢驗系統(tǒng)允許的最大不確定度取決于產品或過程規(guī)定?！皽y量系統(tǒng)能力”是系統(tǒng)的測量不確定度相對于被檢特性公差的功能體現(xiàn)。測量系統(tǒng)能力研究應基于對一系列測量值的統(tǒng)計分析。測量系統(tǒng)能力主要取決于重復性和可

2、再現(xiàn)性。VDA 6.1 的要求 檢具控制但是檢具能力計算結果并不僅僅反映檢具本身狀態(tài)。因為它也受到以下因素的影響：測量項目本身的特性。評價者檢驗夾具環(huán)境狀態(tài)測量系統(tǒng)安裝地點測量誤差系統(tǒng)誤差隨機誤差(偶然誤差)測量誤差系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差測量過程中獲得的N個測量值的平均值與標準值之間的差值。標準值由更高精度的測量設備提供，而且標準值必須能夠追溯到國家級以至國際級的標準中心。測量誤差隨機誤差在重復性測量環(huán)境下，對同一測量對象進行無限次的測量將會減小測量偏差的平均值。測量系統(tǒng)組成操作者樣 件環(huán) 境測量過程檢具測量系統(tǒng)被 檢 件測量結果衡量測量系統(tǒng)狀態(tài)的主要指標 準確性 重復性 可再現(xiàn)性 線性 穩(wěn)定性目前

3、主要應用的組合 類型1 類型2 類型3 線性 穩(wěn)定性檢具能力評價流程新的修理后的檢具是否具有足夠的分辨率？具有較高分辨率的檢具改進系統(tǒng)線性檢驗在使用中控制測量系統(tǒng)穩(wěn)定性測量系統(tǒng)接收見“能力不足系統(tǒng)”章節(jié)利用測量對象進行功能檢驗？類型1O.K.？可能的操作者影響？類型3O.K.?操作者影響？類型2O.K.?是否是否是否是否是否是否否是檢具能力評價:類型1主要檢驗對象：準確性重復性短期穩(wěn)定性能力指數(shù)：Cg 檢具潛在能力指數(shù)Cgk 檢具能力指數(shù)(當前)評價條件實際操作環(huán)境標準樣件標準樣件的標準值必須可以追溯到國家及國際的標準中心；測量標準樣件的更高一級測量設備的不確定度必須有明確的標識。（特殊情況：

4、如果是由于工藝的原因，沒有相應的標準樣件，對Cgk的計算可以忽略。但是可以選擇合適的測量對象來進行Cgk的計算。）類型1檢驗流程標準值：公差帶檔案零件號，描述特性，公差檢具檢具號分辨率標準件，實際尺寸其它測量并記錄數(shù)據(jù)計算平均值和標準差計算能力指數(shù)Cg和Cgk見“能力不足系統(tǒng)處理流程”Cg和Cgk1.33否是類型2在Q-DAS中進行類型1評價步驟1、打開Q-DAS軟件2、點擊菜單欄中的“模塊”下拉菜單，選擇“測量系統(tǒng)分析”。點擊菜單欄中的“文件”下拉菜單，選擇“新文件”。出現(xiàn)對話框1（設立新的參數(shù)),按照需求選擇列表框中的選項。然后點擊“是”按紐。對話框1在Q-DAS中進行類型1評價步驟3、出

5、現(xiàn)“零件對話框”以及“被測參數(shù)對話框”,按照對話框所示的要求填寫相應的內容。零件對話框被測參數(shù)對話框在Q-DAS中進行類型1評價步驟3、點擊工具欄中的“數(shù)值欄”按紐后出現(xiàn)“數(shù)值”窗口，在“測量”項下填入實際的測量值?！皵?shù)值欄”按紐“數(shù)值”窗口在Q-DAS中進行類型1評價步驟4、點擊工具欄中的“執(zhí)行評定”按紐，點擊菜單欄中“數(shù)值”下拉菜單中的“評定結果”，出現(xiàn)“評定結果”窗口。執(zhí)行評定“評定結果”在Q-DAS中進行類型1評價步驟5、點擊菜單欄中“單值”下拉菜單中的“單值進程”，出現(xiàn)“單值進程單值”窗口。此窗口圖形橫坐標軸顯示測量值編號，縱坐標軸顯示測量實際值?！皢沃颠M程單值”窗口在Q-DAS中進

6、行類型1評價步驟6、點擊菜單欄中“單值”下拉菜單中的“數(shù)值離散”，出現(xiàn)“數(shù)值離散單值”窗口。此窗口圖形橫坐標軸顯示測量值，縱坐標軸顯示測量實際值出現(xiàn)頻率。“數(shù)值離散單值”窗口操作過程注意事項一般情況下測量次數(shù)取為50，至少為20。如果要求較高，可以增加測量次數(shù)；必須是同一個操作者；必須測量標準樣件上相同的點(應要求供應商提供清晰的標記)；在進行每一次測量時都必須重新裝夾；檢驗環(huán)境與檢具實際使用環(huán)境相同；測量過程中不允許調整測量設備關于檢具分辨率分辨率：檢具上能顯示的最小刻度或者檢具可讀的最小數(shù)值。1、檢具分辨率必須小于被檢對象特性公差帶的5，否則不予接收。2、檢具分辨率應該小于該檢具不確定度的

7、14(一般而言,生產現(xiàn)場檢具的不確定度為被檢對象公差帶的1/51/3即可使用。但機加件精度要求較高，應該要求檢具不確定度不大于被檢對象公差帶的1/5 。（個人意見）Cg與Cgk的計算公式及過程Cgk=0.1*T-Bi2*SgXg-XmBi=Cg=0.2*T4*SgBi ：測量值的平均值與標準件值的差值Sg ：測量值的標準差T：被測對象特性的公差帶Cg與Cgk的計算公式及過程Cg： 反映測量系統(tǒng)的隨機偏差，表征測量系統(tǒng)的重復性；Cgk：即反映測量系統(tǒng)隨機偏差，也反映測量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差。Cg與Cgk之間的差值反映的是系統(tǒng)當前能力的提升空間。計算中采用4Sg分布的原因在分辨率非常接近公差帶的5時，對

8、測量值而言，正態(tài)分布模型并不能最適合地描述其分布。對實驗室和工廠中進行的大量的研究表明，在實際測量過程中2Sg是重復測量的真實分布范圍，在這個范圍內，正態(tài)分布有效。如果測量值超出此范圍，可以認為檢具存在缺陷或者測量過程具有不合理的趨勢。根據(jù)Cg與Cgk值判斷檢具狀態(tài)當Cgk1.33 時，檢具具有充分的能力注意：如果Sg0，這種情況下要進行深入分析1、是否測量標準件的測量值非常穩(wěn)定沒有變化？（幾乎不可能，這種情況下需要檢查分辨率。如果分辨率不充分，要對該測量設備進行改進。）2、是否測量設備存在缺陷？當時， 處理過程見“能力不足檢具處理系統(tǒng)流程”小公差狀態(tài)處理一般認為10m以內的公差為小公差帶。在

9、這種情況下，處理過程見“能力不足系統(tǒng)處理過程”。類型2檢驗流程新的測量系統(tǒng)和使用中的測量系統(tǒng)的評估存在差別檔案零件號，描述特性，公差檢具檢具號分辨率標準件，實際尺寸其它測量并記錄數(shù)據(jù)計算重復性新的測量系統(tǒng)使用中的測量系統(tǒng)見“能力不足系統(tǒng)處理流程”R&R20%R&R30%具有充分能力的測量系統(tǒng)否是是類型2檢驗目的重復性可再現(xiàn)性說明只有在類型1的檢驗中證明檢具具有充分的能力前提下，才能進行類型2的檢驗。類型2主要是確定操作者的影響 （檢具的設計應盡可能的消除操作者的影響。如果操作者的影響無法避免，其影響必須能夠檢查出來。相關規(guī)定應該提前與供應商協(xié)商。）類型2操作過程注意事項操作者人數(shù)k 2，測量對

10、象數(shù)目n 5（測量對象值應盡可能分布在整個公差范圍內)，每個工件的測量次數(shù)r 2；同時，必須滿足：k*r*n30。每個操作者按照測量對象的所標定順序進行測量，當這一輪完成后，按照相同的標定順序進行后續(xù)幾輪的測量；只有在前面的操作者完成全部測量任務之后，下一個操作者才可以進行測量。操作者之間必須不能知道其他人的測量結果。在測量過程中不允許對檢具進行調整。如果為了檢測特定的環(huán)境狀態(tài)引起的偏差，可以對測量順序進行適當?shù)恼{整，但必須在相應的文件中記錄。測量點位置必須有明確的標識和記錄。操作者在測量應盡可能地測量同樣的測量點。記錄下測量環(huán)境狀態(tài)（例如：溫度、振動）在Q-DAS中進行類型2評價步驟1、打開

11、Q-DAS軟件2、點擊菜單欄中的“模塊”下拉菜單，選擇“測量系統(tǒng)分析”。點擊菜單欄中的“文件”下拉菜單，選擇“新文件”。出現(xiàn)對話框1（設立新的參數(shù)),按照需求選擇列表框中的選項。然后點擊按紐“是”。對話框1在Q-DAS中進行類型2評價步驟3、出現(xiàn)“零件對話框”以及“被測參數(shù)對話框”,按照對話框所示的要求填寫相應的內容。注意：r*k*n30零件對話框被測參數(shù)對話框評定方法選擇“方法2”測量次數(shù)r2檢驗員數(shù)量k2零件數(shù)目n5在Q-DAS中進行類型2評價步驟4、點擊工具欄中的“數(shù)值”按紐出現(xiàn)“數(shù)值”對話框，將實際測量值填寫在相應的測量項目內。數(shù)值對話框數(shù)值按紐在Q-DAS中進行類型2評價步驟5、點擊

12、工具欄中的“執(zhí)行評定”按紐出現(xiàn)“評定結果”窗口，該窗口顯示測量系統(tǒng)是否符合要求。評定結果窗口在Q-DAS中進行類型2評價步驟6、點擊菜單欄“特性值”下拉菜單“單值進程”的“平均值”出現(xiàn)“單值進程平均值”窗口，縱坐標軸是測量值的平均值，縱坐標表示零件標定順序和操作者單值進程平均值操作者A操作者B在Q-DAS中進行類型2評價步驟7、點擊菜單欄“單值”下拉菜單“單值進程”出現(xiàn)“單值進程單值”窗口，縱坐標是實際測量值，橫坐標表示零件標定順序和操作者。單值進程單值連續(xù)顯示同一工件同一操作者多次測量結果操作者A操作者B在Q-DAS中進行類型2評價步驟數(shù)值離散單值8、點擊菜單欄“單值”下拉菜單“數(shù)值離散”出

13、現(xiàn)“數(shù)值離散單值”窗口，縱坐標是實際測量值出現(xiàn)的頻率，橫坐標表示實際測量值。R&R與 R&R 計算公式及過程 測量系統(tǒng)可再現(xiàn)性能力AV 1、分別計算出各個操作者測量值的平均值Xn2、從Xn找出最大值Xmax和最小值Xmin，并計算出最大值Xmax和最小值Xmin 之間的差值XDiff。Xdiff= Xmax Xmin3、按照操作者數(shù)目在系數(shù)表中查出K2的值。計算出測量系統(tǒng)可再現(xiàn)性能力AV。AVK2* XDiff R&R與 R&R 計算公式及過程 測量系統(tǒng)重復性能力EV1、計算出第一個操作者測量各個測量對象測量值的極差R，將各個對象測量值極差R進行平均求得 R1。2、對其它操作者也重復同樣的過程

14、重復。3、計算出的各個操作者的極差平均值進行平均求得R4、按照操作者數(shù)目、被測對象數(shù)目、測量次數(shù)在系數(shù)表中查出K1的值。測量系統(tǒng)重復性能力EVK1*RR&R與 R&R 計算公式及過程 R&R與 R&R 的計算RREV*EVAV*AV RR RRRF *100 （RF表征參照數(shù)值，一般指被測對象的公差帶）R&R與 R&R 指數(shù)評定對象 R&R是在考慮所有因素后，對測量系統(tǒng)的綜合評價。其考慮的主要因素包括：振動、由時間和地點引起的溫度梯度、操作者、測量方法、測量過程、測量對象性質、污垢等。R&R與 R&R 指數(shù)評定指標對于新的檢具：只有當R&R 20時方可接收。對于使用中檢具：只有當R&R 30時

15、方能繼續(xù)使用。（如果發(fā)現(xiàn)在對一個或多個操作者測量值計算過程中出現(xiàn)R計算結果為0的狀況，則測量系統(tǒng)必須重新檢定。并檢查檢具分辨率及檢具相關物理性能是否完好。）R&R與 R&R 指數(shù)評定指標對于新的檢具：如果R&R 20，檢具不被接收。對于使用中檢具：如果R&R 30，檢具不能繼續(xù)使用。（對于進行類型2檢驗中能力不足的檢具處理見“能力不足系統(tǒng)處理過程”。 對于小公差的被檢對象應該具體問題具體分析，詳見“能力不足系統(tǒng)處理過程”。 ）類型3評定對象及前提類型3可以可以看作是類型2的特例，除了不考慮操作者的因素外，其它都與類型2相同。它衡量的也是測量系統(tǒng)的重復性和可再現(xiàn)性。只有在類型1檢定合格的情況下，

16、才能進行類型3的檢定。它主要針對沒有操作者影響的情況。例如：自動檢測設備、在線主動測量設備類型3操作過程注意事項同一操作者，測量對象數(shù)目n 5（測量對象值應盡可能分布在整個公差范圍內)，每個工件的測量次數(shù)r 2；同時，必須滿足：n*r20。操作者按照測量對象所標定的順序進行測量，當這一輪完成后，按照相同的標定順序進行后續(xù)幾輪的測量；（如果為了檢測特定的環(huán)境狀態(tài)引起的偏差，可以對測量順序進行適當?shù)恼{整，但必須在相應的文件中記錄。）測量點位置必須有明確的標識和記錄。操作者在測量應盡可能地測量同樣的測量點。記錄下測量環(huán)境狀態(tài)（例如：溫度、振動）。操作者應該不被前幾輪的測量結果影響。測量過程中，檢具是

17、不能進行調整的。 在Q-DAS中進行類型3評價步驟1、打開Q-DAS軟件2、點擊菜單欄中的“模塊”下拉菜單，選擇“測量系統(tǒng)分析”。點擊菜單欄中的“文件”下拉菜單，選擇“新文件”。出現(xiàn)對話框1（設立新的參數(shù)),按照需求選擇列表框中的選項。然后點擊按紐“是”。對話框1在Q-DAS中進行類型3評價步驟3、出現(xiàn)“零件對話框”以及“被測參數(shù)對話框”,按照對話框所示的要求填寫相應的內容。注意：r*n20被測參數(shù)對話框評定方法選擇“方法3”測量次數(shù)r2零件數(shù)目n5在Q-DAS中進行類型3評價步驟4、點擊工具欄中的“數(shù)值”按紐出現(xiàn)“數(shù)值”對話框，將實際測量值填寫在相應的測量項目內。數(shù)值對話框數(shù)值按紐在Q-DA

18、S中進行類型3評價步驟5、點擊工具欄中的“執(zhí)行評定”按紐出現(xiàn)“評定結果”窗口，該窗口顯示測量系統(tǒng)是否符合要求。評定結果窗口在Q-DAS中進行類型3評價步驟6、點擊菜單欄“特性值”下拉菜單“單值進程”的“平均值”出現(xiàn)“單值進程平均值”窗口，縱坐標軸是測量值的平均值，縱坐標表示零件標定順序單值進程平均值在Q-DAS中進行類型3評價步驟7、點擊菜單欄“單值”下拉菜單“單值進程”出現(xiàn)“單值進程單值”窗口，縱坐標是實際測量值，橫坐標表示零件標定順序單值進程單值連續(xù)顯示同一工件同一操作者多次測量結果在Q-DAS中進行類型3評價步驟數(shù)值離散單值8、點擊菜單欄“單值”下拉菜單“數(shù)值離散”出現(xiàn)“數(shù)值離散單值”窗

19、口，縱坐標是實際測量值出現(xiàn)的頻率，橫坐標表示實際測量值。R&R與 R&R 計算公式及過程 測量系統(tǒng)重復性能力EV1、分別計算出各個測量對象測量值的極差。2、將計算出的各個測量對象的極差值進行平均求得R3、按照操作者數(shù)目、被測對象數(shù)目、測量次數(shù)在系數(shù)表中查出K1的值。測量系統(tǒng)重復性能力R&REVK1*R4、R&R EVEVRF*100（RF表征參照數(shù)值，一般指被測對象的公差帶）R&R與 R&R 指數(shù)評定指標對于新的檢具：只有當R&R 20時方可接收。對于使用中檢具：只有當R&R 30時方能繼續(xù)使用。（如果發(fā)現(xiàn)在對一個或多個操作者測量值計算過程中出現(xiàn)R計算結果為0的狀況，則測量系統(tǒng)必須重新檢定。并

20、檢查檢具分辨率及檢具相關物理性能是否完好。）R&R與 R&R 指數(shù)評定指標對于新的檢具：如果R&R 20，檢具不被接收。對于使用中檢具：如果R&R 30，檢具不能繼續(xù)使用。（對于進行類型2檢驗中能力不足的檢具處理見“能力不足系統(tǒng)處理過程”。 對于小公差的被檢對象應該具體問題具體分析，詳見“能力不足系統(tǒng)處理過程”。 ）小結在新的檢具、檢修后的檢具、設計結構有變化的檢具、重新安放的檢具在投入使用前都必須進行測量系統(tǒng)能力檢定。在進行檢定前應將測量系統(tǒng)相關參數(shù)詳細記錄并由相關部門和負責人進行處理。它包括的對象為：檢具（如分辨率、不確定度、濾波類型等）、環(huán)境狀況（如溫度、濕度、振動等）、測量流程（如測量

21、先后順序、標準件（如標準值、測出標準值的設備的不確定度等）、被測對象特性（如材質、測量點位置等）、操作者。類型1檢定在檢具出廠前就應該進行，并且有相應的記錄。計算出的能力指數(shù)可以用來判斷檢具的適用性。類型2檢定應在檢具最終接收之前在客戶使用地點進行檢定。檢定環(huán)境應盡可能與實際使用環(huán)境相同。類型3可以認為是類型2的特例。與類型2相比，類型3去除了操作者的影響。其可再現(xiàn)性指數(shù)為0。每次測量應該盡可能測相同點。在檢具調整過程中，如果需要與其它類型檢具進行對比測量，必須記錄不同測量設備選擇的測量參數(shù)（如濾波類型、波長等）測量系統(tǒng)線性分析 測量系統(tǒng)線性能力是表征測量系統(tǒng)輸入量變化時，輸出量是否具有與之相

22、對應的線性關系的指數(shù)。從右圖可見：當平均觀察結果與標準值沒有偏差，而且參考量發(fā)生變化時，觀察到的平均結果具有與之相對應的線性關系。此時，直線通過原點。 測量系統(tǒng)線性能力是輸入量與輸出量之間的綜合關系。影響它的主要因素有：測量設備傳感器的狀態(tài)、測量設備信號傳輸系統(tǒng)、測量設備軟件對信號的處理過程、設備所在的環(huán)境、操作者等。說明在測量系統(tǒng)已經包含線性參考標準且參考標準已經通過檢驗并具有相應證書的情況下，可以不進行單獨的線性檢驗。在測量系統(tǒng)不包含線性參考標準的情況下，應進行線性檢驗。線性檢驗類型對兩個分別接近測量對象公差上、下限的標準件進行類型1檢驗。觀察測量系統(tǒng)在接近上、下限時是否具有較高的準確度、

23、重復性、短期穩(wěn)定性。利用三個標定值分別為測量對象公差上限、中值、下限的標準件進行N（一般為10）次測量，并根據(jù)相關公式進行計算。用多個（超過3個）工件進行測量，并根據(jù)相關公式進行計算。（所選工件必須給出標定值。同時，工件值應盡可能均勻分布在測量對象公差范圍內。在Q-DAS中進行線性檢驗步驟1、打開Q-DAS軟件2、點擊菜單欄中的“模塊”下拉菜單，選擇“測量系統(tǒng)分析”。點擊菜單欄中的“文件”下拉菜單，選擇“新文件”。出現(xiàn)對話框1（設立新的參數(shù)),按照需求選擇列表框中的選項。然后點擊按紐“是”。對話框1 5個測量對象在Q-DAS中進行線性檢驗步驟3、出現(xiàn)“零件對話框”以及“被測參數(shù)對話框”,按照對

24、話框所示的要求填寫相應的內容。當測量對象大于3時,應盡量使其特性值均勻分布在公差帶內.基準測量次數(shù)：指的是上一級測量設備在給出的標準值時的測量次數(shù)。如果標準值已經直接給出時選1。 5個測量對象在Q-DAS中進行線性檢驗步驟4、點擊工具欄上的“數(shù)值”按紐,出現(xiàn)“數(shù)值”窗口,按照項目內容填寫測量數(shù)據(jù),注意在填寫“基準”項目時，應該填寫測量對象的標準值。基準項目輸入從上一級測量設備得來的標準值 5個測量對象在Q-DAS中進行線性檢驗步驟5、點擊工具欄上的“執(zhí)行評定”按紐,點擊菜單欄上的“數(shù)值”下拉菜單，點擊“評定結果”，出現(xiàn)“評定結果”窗口。該窗口顯示的是當前測量系統(tǒng)的線性指標。 5個測量對象在Q-

25、DAS中進行線性檢驗步驟6、點擊菜單欄上的“單值”下拉菜單，點擊“線性回歸”的“測量值”，出現(xiàn)“線性回歸”窗口。該圖形橫坐標表示標準值?？v坐標表示測量值。紅點代表每個測量對象的平均值無偏差直線根據(jù)每組測量值的平均值計算的線性直線 5個測量對象在Q-DAS中進行線性檢驗步驟7、點擊菜單欄上的“單值”下拉菜單，點擊“線性回歸”的“偏差”，出現(xiàn)“線性回歸”窗口。該圖形橫坐標表示標準值?？v坐標表示測量值與標準值的偏差。公差帶的5 5個測量對象在Q-DAS中進行線性檢驗步驟1、打開Q-DAS軟件2、點擊菜單欄中的“模塊”下拉菜單，選擇“測量系統(tǒng)分析”。點擊菜單欄中的“文件”下拉菜單，選擇“新文件”。出現(xiàn)對話框1（設立新的參數(shù)),按照需求選擇列表框中的選項。然后點擊按紐“是”。對話框1 3個測量對象在Q-DAS中進行線性檢驗步驟 3個測量對象3、出現(xiàn)“零件對話框”以及“被測參數(shù)對話框”,按照對話框所示的要求填寫相應的內容。當測量對象大于3時,應盡量使其特性值均勻分布在公差帶內.基準測量次數(shù)：指的是上一級測量設備在給出的標準值時的測量次數(shù)。如果標準值已經直接給出時選1。在Q-DAS中進行線性檢驗步驟4、點擊工具欄上的“數(shù)值”按紐,出現(xiàn)“數(shù)值”窗口,按照項目內容填寫測量數(shù)據(jù),注意在填寫“基準”項目時，應該填寫測量對象的標準值?；鶞薯椖枯斎霃纳弦患墱y量設