MSA测量系统分析(06)与EXCEL公式软件汇编课件.ppt
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1、 MSAMEASUREMENT SYSTEM ANALYSIS一、引言一、引言 二、测量系统的组成二、测量系统的组成三、变差的来源三、变差的来源四、变差的类型四、变差的类型五、测量系统分析之准备五、测量系统分析之准备六、如何进行测量系统分析六、如何进行测量系统分析七、测量系统分析七、测量系统分析-计量值示范计量值示范八、测量系统分析八、测量系统分析-计数值示范计数值示范 一一.引言引言 请参看案例请参看案例数一数在下文中位于字母表第数一数在下文中位于字母表第6 6位字母位字母(提示:(提示:F/fF/f)出现的次数)出现的次数 The necessity of training farm ha
2、nds for the first class farms in the fatherly handling of farm live stock is foremost in the eyes of the farm owners.Since the forefathers of the farm owners trained the farm hands for first class farms in the fatherly handling of farm live stock,the farm owners felt they should carry on with the fa
3、mily tradition of training farm hands of the first class farmers in the fatherly handling of farm live stock because they believe it is the basis of good fundamental farm management.二、测量系统的组成二、测量系统的组成:标准:标准:零件:零件:仪器:仪器:人:人/程序程序:环境:环境S S W W I IP PE E测量测量数数值值分析分析输入输入输出输出可接受可接受可能可接受可能可接受须改善须改善测测 量量 系系
4、 统统三、变差的来源三、变差的来源(一一)仪器仪器(量具量具)工作件工作件(零件零件)扩大扩大测量系统变异测量系统变异变异性变异性敏感性敏感性接触几何接触几何变形效应变形效应一致性一致性单一性单一性重复性重复性再现性再现性使用假设使用假设稳健设计稳健设计偏移偏移线性线性稳定性稳定性校准校准预防性维护预防性维护维护维护创建公差创建公差发展的变异发展的变异发展发展设计变异设计变异夹持夹持位置位置测量站测量站测量探测器测量探测器相互关连相互关连的特性的特性清洁清洁适合的适合的数据数据工作的工作的定义定义弹性变形弹性变形质量质量弹性特性弹性特性支撑特性支撑特性隐藏的几何隐藏的几何可追溯性可追溯性校准校
5、准热扩散系数热扩散系数弹性特性弹性特性人员人员/程序程序环境环境教育教育身体的身体的限制限制程序程序目视标准目视标准工作规定工作规定工作态度工作态度经验经验培训培训经验经验培训培训理解理解技能技能人因工程人因工程照明照明压力压力振动振动空气污染空气污染几何的兼容性几何的兼容性阳光阳光人工光阳人工光阳光阳光阳温度温度人员人员空气流程空气流程热的系统热的系统平等化平等化系统构成要素系统构成要素周期周期标准与环境标准与环境的关系的关系标标 准准三、变差的来源三、变差的来源(二二)产产品品变变差差(实实际际变变差差)测测量量变变差差 总总变变差差(观观测测变变差差)五、变差的类五、变差的类 型:型:(
6、一一)位置变差位置变差(Location Variation)(Location Variation)(二二)宽度变差宽度变差(Width Variation)(Width Variation)(三三)测量系统变差测量系统变差(Measurement System Variation)(Measurement System Variation)位置位置(Location)(Location)宽度宽度(Width)(Width)(一一)位置变异位置变异准确度准确度(Accuracy)(Accuracy):指一个或多个量测结果的平均:指一个或多个量测结果的平均数与参考值之间一致的接近程度。数与参考
7、值之间一致的接近程度。偏倚偏倚(Bias)(Bias)偏倚偏倚(Bias)(Bias):通常被称为准确度,但准确度:通常被称为准确度,但准确度有多种解释,建议不要用准确度来代表偏倚。有多种解释,建议不要用准确度来代表偏倚。偏倚是指对相同零件上同一特性观测平均值与真偏倚是指对相同零件上同一特性观测平均值与真值(参考值)的差异。值(参考值)的差异。偏倚偏倚(Bias)(Bias)VAVAVTVTVTVT:真值(可由较高等级量:真值(可由较高等级量 具多次测量的平均值)具多次测量的平均值)VAVA:测量平均值:测量平均值稳定性稳定性(Stability)(Stability)稳定性稳定性(Stabi
8、lity)(Stability):又称漂移:又称漂移(Drift)(Drift),指经过一,指经过一 段长期时间下,用相同的测量系统标准,对同一基段长期时间下,用相同的测量系统标准,对同一基准或零件的同一特性进行测量所得到的总变差。准或零件的同一特性进行测量所得到的总变差。时间时间线性线性(Linearity)(Linearity)线性线性(Linearity)(Linearity):线性是在测量设备预期工作(测:线性是在测量设备预期工作(测量)量程内,偏倚值的差异。可视为偏倚对量程大小量)量程内,偏倚值的差异。可视为偏倚对量程大小不同所发生的变化。不同所发生的变化。数值数值A A偏倚偏倚数值
9、数值B B偏倚偏倚(二二)宽度变异宽度变异精确度精确度(Precision)(Precision):测量系统整个作业量程范围内:测量系统整个作业量程范围内 (尺寸、范围和时间尺寸、范围和时间)的解析度(分辨力)、敏感度和的解析度(分辨力)、敏感度和重复性的最终影响。重复性的最终影响。重复性重复性(Repeatability)(Repeatability)重复性重复性(Repeatability)(Repeatability):又称设备变差:又称设备变差 (Equipment Variation(Equipment Variation,EV)EV)是用一个评价人使用是用一个评价人使用相同的测量仪
10、器,对同一个零件上的同一特性进行多相同的测量仪器,对同一个零件上的同一特性进行多次测量所得到的变差,它是设备本身的固有变差。次测量所得到的变差,它是设备本身的固有变差。重复性重复性参考值参考值再现性再现性(Reproducibility)(Reproducibility)再现性再现性(Reproducibility)(Reproducibility):又称评价人之间的变差:又称评价人之间的变差 (Appraiser Variation,AV)(Appraiser Variation,AV),用不同评价人使用相同的,用不同评价人使用相同的测量仪器,对同一产品上的同一特性,进行测量所得到测量仪器,
11、对同一产品上的同一特性,进行测量所得到的平均值的变差。的平均值的变差。再现性再现性评价者评价者A A评价者评价者C C评价者评价者B B五、测量系统分析之准备五、测量系统分析之准备1.1.人员和产品(零件)准备人员和产品(零件)准备 确定测量系统中人员,如一个人使用,或几个人共用一确定测量系统中人员,如一个人使用,或几个人共用一个测量仪器;个测量仪器;确定测量系统中所检测的产品特性,并选取相应的样本,确定测量系统中所检测的产品特性,并选取相应的样本,样本的选取与选择的分析方法有关。样本的选取与选择的分析方法有关。测量系统分析之准备测量系统分析之准备(续续)2.2.基本设备条件基本设备条件(Ba
12、sic Equipment)(Basic Equipment)分辨力分辨力(Discrimination)(Discrimination)、分辨率、分辨率(Resolution)(Resolution):(1)(1)最小可读单位。最小可读单位。(2)10/1 (2)10/1的比例法则的比例法则 参考值参考值(Reference Value)(Reference Value)(1)(1)某一对象可接受的数值某一对象可接受的数值 (2)(2)常被用来替代真值。常被用来替代真值。真值真值(True Value)(True Value)(1)(1)某一对象的真实数值。某一对象的真实数值。(2)(2)不
13、可知且无法知道。不可知且无法知道。分辨率分辨率(分辨力分辨力):分辨率不足分辨率不足分辨率良好分辨率良好六、如何进行测量系统分析六、如何进行测量系统分析1.1.确定测量系统的组成;标准、零件、仪器、人确定测量系统的组成;标准、零件、仪器、人/程序、环境;程序、环境;2.2.确定该测量系统是否处于统计稳定状态,测量仪器已经过校确定该测量系统是否处于统计稳定状态,测量仪器已经过校准,并分析该测量系统的变差来源(定性分析);准,并分析该测量系统的变差来源(定性分析);3.3.选择适用的测量系统分析方法:如计量值的偏倚、线性、稳选择适用的测量系统分析方法:如计量值的偏倚、线性、稳定性、重复性、再现性、
14、计数值的风险分析法、解析法、破坏定性、重复性、再现性、计数值的风险分析法、解析法、破坏性测量系统的控制图法、变差分析法等;性测量系统的控制图法、变差分析法等;5.5.选择样本零件,按照选择样本零件,按照“盲测盲测”的方法收集数据,按照相关软的方法收集数据,按照相关软件件进行计算。进行计算。6.6.与接收准则相比较,如不能接收,则采取相应措施,措施采与接收准则相比较,如不能接收,则采取相应措施,措施采取后应再次进行测量系统分析。取后应再次进行测量系统分析。七、测量系统分析七、测量系统分析-计量值示范:计量值示范:1.1.偏倚示范:偏倚示范:一个制造工程师对量测设备系统进行分析,一个制造工程师对量
15、测设备系统进行分析,证明该量测系统应该没有线性误差的考量,所以证明该量测系统应该没有线性误差的考量,所以该工程师只对偏倚进行评价。他在这量测系统范该工程师只对偏倚进行评价。他在这量测系统范围内选定了一个零件;并对该零件进行量测围内选定了一个零件;并对该零件进行量测1515次次来确定它的参考值。来确定它的参考值。偏倚数据:偏倚数据:(续续)測量次數測量次數零件編號零件編號參考值參考值=16.00量測值量測值偏倚偏倚115.8-0.2215.7-0.3315.9-0.1415.9-0.1516.00.0616.10.1716.00.0816.10.1916.40.41016.30.31116.00
16、.01216.10.11316.20.21415.6-0.41516.00.0偏倚数值分析:偏倚数值分析:1.1.计算计算 n n 个读值的平均数个读值的平均数2.2.计算重复性标准差:计算重复性标准差:式中式中d2d2*可查表得知,可查表得知,g=1g=1,且,且m=nm=nnXiXn1ir最大值最大值(Xi)-(Xi)-最小值最小值(Xi)(Xi)d2d2*偏倚数值分析:偏倚数值分析:3.3.确定偏倚的确定偏倚的t t统计量统计量(t-statistic)(t-statistic)偏倚偏倚=观测到的平均测量值一参考值观测到的平均测量值一参考值 t=t=4.4.如果如果0 0落在偏倚值附近落
17、在偏倚值附近95%95%自信度界限内,则偏倚在自信度界限内,则偏倚在95%95%的的水平水平 上是可接受的。上是可接受的。偏倚偏倚偏倚偏倚式中,式中,d2d2及及d2d2*及及v v可从附录中查到,令可从附录中查到,令g=1g=1,且,且m=nm=n,tv,1-tv,1-/2/2可以利用标准可以利用标准t t分配查到。分配查到。nrb偏倚偏倚b02122)(tdd/v,*b)(tdd/v,*b2122偏倚直方图:偏倚直方图:(续续)4 43 32 21 10 0量测值量测值次数次数15.615.6 15.715.7 15.815.8 15.915.9 16.016.0 16.116.1 16.
18、216.2 16.316.3 16.416.4偏倚分析表:偏倚分析表:(续续)n(m)n(m)平均值,平均值,标准差,标准差,标准误差的平均值,标准误差的平均值,測測量值量值151516.006716.0067.2120.2120.0547.0547参考值参考值=16.00=16.00,=.05=.05,g=1g=1,d d2 2=3.55=3.55统计的统计的t t值值dfdf显着的显着的t t值值(2-(2-有尾數的有尾數的)偏倚偏倚偏倚的偏倚的95%95%置信度置信度下限下限上限上限測量值測量值.1153.115310.810.8.22514.22514.0067.0067-.1107-
19、.1107.1241.1241Xrb2.2.稳定性示范:稳定性示范:某工厂为了确定某一新量测仪器的稳定性是否为可某工厂为了确定某一新量测仪器的稳定性是否为可接受,评价人员选定了接近中间值的一个零件。该接受,评价人员选定了接近中间值的一个零件。该零件被送到了量测实验室,经量测其参考值确定为零件被送到了量测实验室,经量测其参考值确定为6.016.01。评价人员量测该零件。评价人员量测该零件5 5次,共量测了一个月次,共量测了一个月(20(20个小组个小组);收集到所有数据后,画出了;收集到所有数据后,画出了&R&R图。图。X稳定性示范:稳定性示范:(续续)UCL=1.010UCL=1.010LCL
20、=0LCL=00.47790.47791.01.00.50.50.00.0样本全距样本全距6.36.36.26.26.16.16.06.05.95.95.85.85.75.7UCL=6.267UCL=6.267LCL=5.746LCL=5.7466.0216.0210 010102020样本平均样本平均子组子组1.1.计算零件每次量测的偏倚,以及平均数。计算零件每次量测的偏倚,以及平均数。偏倚偏倚i,j=Xi,ji,j=Xi,j(参考值)(参考值)2.2.在线性图上划出相对参考值的每个偏倚及偏倚平均数在线性图上划出相对参考值的每个偏倚及偏倚平均数。3.3.计算并划出最适当的线及该线的自信度区间
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