测量系统分析-R-R课件.ppt

1、12/28/20221测量系统分析测量系统分析R&RR&R12/28/20222什么是重复性？什么是重复性？传统上把重复性看作传统上把重复性看作“评价人内变异性评价人内变异性”。重复。重复性是由性是由一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差同一零件的同一特性时获得的测量变差。它是设备本它是设备本身固有的变差或性能。身固有的变差或性能。重复性一般指仪器的变差（重复性一般指仪器的变差（EV）。）。事实上，重复性是从规定的测量条件下连续试验事实上，重复性是从规定的测量条件下连续试验得到的普通原因（随机误差）变差。当测量环境是固

2、得到的普通原因（随机误差）变差。当测量环境是固定的定的，并且被规定了，并且被规定了 即固定的零件、仪器、标准、即固定的零件、仪器、标准、方法、操作者、环境和假设时，对于重复性最好的术方法、操作者、环境和假设时，对于重复性最好的术语是系统内部变差。语是系统内部变差。12/28/20223什么是重复性？什么是重复性？重复性是由一个评价人，采用同一种重复性是由一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差时获得的测量变差。12/28/20224重复性不好的可能原因是什么？重复性不好的可能原因是什么？重复性不好的可能原因包括：重复性不好的

3、可能原因包括：零件内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品的一致性问题；零件内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品的一致性问题；仪器内部：磨损、设备和夹紧装置故障、质量差或维护不当；仪器内部：磨损、设备和夹紧装置故障、质量差或维护不当；基准内部：质量、级别、磨损；基准内部：质量、级别、磨损；方法方法 内部：在设置、技术、零位调整、夹紧、点密度的变差；内部：在设置、技术、零位调整、夹紧、点密度的变差；评价人内部：技术、缺乏经验、操作技能、培训、疲劳、感觉；评价人内部：技术、缺乏经验、操作技能、培训、疲劳、感觉；环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化；环境内部：温度、湿度、振动、亮度

4、、清洁度的短期起伏变化；违背假定：在稳定、正确操作方面；违背假定：在稳定、正确操作方面；仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好；仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好；应用错误的量具；应用错误的量具；（量具或零件）变形，硬度不足；（量具或零件）变形，硬度不足；应用应用-零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差（易读性、视差）。零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差（易读性、视差）。12/28/20225什么是再现性？什么是再现性？传统上把再现性看作传统上把再现性看作“评价人之间评价人之间”的变异。再的变异。再现性通常定义为现性通常定义为 由不同的评价人，采用相同的测量仪由不同的评价人，采用相

5、同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。ASTM（美国实验及材料协会）的定义超出上述（美国实验及材料协会）的定义超出上述定义范围，它不仅包括评价人不同，而且量具、实验定义范围，它不仅包括评价人不同，而且量具、实验室和环境（温度、湿度）也不同，同时再现性计算中室和环境（温度、湿度）也不同，同时再现性计算中还包括重复性。还包括重复性。12/28/20226再现性错误的潜在原因再现性错误的潜在原因再现性错误的潜在原因包括：再现性错误的潜在原因包括：零件（样品）之间零件（样品）之间：使用相同的仪器、操作者和方法，测量零件：使用相同的仪器、操

6、作者和方法，测量零件为为A、B、C时所造成的均值差；时所造成的均值差；仪器之间：同样的零件、操作者和环境，使用仪器为仪器之间：同样的零件、操作者和环境，使用仪器为 A、B、C时时所造成的均值差；所造成的均值差；标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响；标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响；方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整，夹持方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整，夹持或加紧方法等导致的的均值差；或加紧方法等导致的的均值差；评价人之间评价人之间：不同评价人：不同评价人A、B、C在培训、技术、技能和经验方在培训、技术、技能和经验方面的不同所造成的均值差。

7、对于产品及过程中使用一台手动测量面的不同所造成的均值差。对于产品及过程中使用一台手动测量仪器的情况，常进行这种研究。仪器的情况，常进行这种研究。12/28/20227再现性错误的潜在原因再现性错误的潜在原因环境之间：在环境之间：在A、B、C不同的时间段内测量，由于环境变化引起不同的时间段内测量，由于环境变化引起 的均值差。对较高自动化系统在产品和过程中的测量系统常进行的均值差。对较高自动化系统在产品和过程中的测量系统常进行这种研究；这种研究；违背研究中的假定；违背研究中的假定；仪器设计或方法缺乏稳健性；仪器设计或方法缺乏稳健性；操作者的训练效果；操作者的训练效果；应用应用-零件尺寸、位置、观察

8、误差（易读性、视差）。零件尺寸、位置、观察误差（易读性、视差）。需要说明需要说明ASTM采用的定义与采用的定义与 MSA手册手册 的定义有不同之处。的定义有不同之处。按照按照ASTM标准，设备保持在原有状态时（一名操作者，一个量具，标准，设备保持在原有状态时（一名操作者，一个量具，小段时间内），重复性就会是好的，而再现性则体现更典型的，有小段时间内），重复性就会是好的，而再现性则体现更典型的，有多种来源的变差的操作环境。多种来源的变差的操作环境。12/28/20228量具量具 R&R R&R 或或 GRRGRR 量具量具R&RR&R是重复性是重复性和再现性合成变差的一和再现性合成变差的一个估计

9、。换句话说，个估计。换句话说，GRRGRR等于系统内部和系等于系统内部和系统之间的方差的总和。统之间的方差的总和。12/28/20229测量系统分析测量系统分析R&RR&R 对量具重复性和再现性的分析方法有多种，此处对量具重复性和再现性的分析方法有多种，此处规定均值和极差法的分析方法。值得注意的是，均值规定均值和极差法的分析方法。值得注意的是，均值和极差分析方法忽略了被测量的对象零件的内变差和极差分析方法忽略了被测量的对象零件的内变差（如零件的圆度、锥度、平面度等）。（如零件的圆度、锥度、平面度等）。均值和极差法（均值和极差法（X XR R）是一种提供测量系统重复）是一种提供测量系统重复性和再

10、现性估计的数学方法。不象极差法，它允许把性和再现性估计的数学方法。不象极差法，它允许把测量系统分成两部分，重复性和再现性，而不是它们测量系统分成两部分，重复性和再现性，而不是它们的交互作用。的交互作用。12/28/202210测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）由分析人员从现场抽取由分析人员从现场抽取1010个零件，作为样本，代个零件，作为样本，代表过程变差的实际或预期范围。表过程变差的实际或预期范围。指定三位在生产中实施测量的检验人员作为评价指定三位在生产中实施测量的检验人员作为评价人。对抽取的人。对抽取的10 10 个零件进行编号，评价人应不能看

11、到个零件进行编号，评价人应不能看到这些编号。这些编号。12/28/202211测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）请评价人请评价人A A以随机的顺序测量抽取的以随机的顺序测量抽取的1010个零件，个零件，由分析人员依据零件的编号将测量结果记录在由分析人员依据零件的编号将测量结果记录在量具量具重复性和再现性数据表重复性和再现性数据表上。请评价人上。请评价人B B和和C C分别对这分别对这1010个零件按随机的顺序进行测量，并让他们互不知道个零件按随机的顺序进行测量，并让他们互不知道对方的测量结果。由分析人员将评价人对方的测量结果。由分析人员将评价人B

12、B和和C C的测量结的测量结果分别按果分别按量具重复性和再现性数据表量具重复性和再现性数据表的对应关系的对应关系填写记录数据。填写记录数据。12/28/202212测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法均值和极差法12/28/20221312/28/202214收集数据后的计算 依据表格依据表格量具重复性和再现性数据表量具重复性和再现性数据表进行进行计算。计算。a a）用第）用第1 1、2 2、3 3行中的最大值减去它们中的最行中的最大值减去它们中的最小值，把结果记入第小值，把结果记入第5 5行。用第行。用第6 6、7 7、8 8行中行中的最大值减去它们中的最小值，把结果记入第的最

13、大值减去它们中的最小值，把结果记入第1010行。用第行。用第1111、1212、1313行中的最大值减去它行中的最大值减去它们中的最小值，把结果记入第们中的最小值，把结果记入第1515行；行；X=X=（X X1 1+X+X2 2+X+X3 3+X+X4 4+X+X5 5）/5/5R=XR=X最大最大X X最小最小12/28/202215收集数据后的计算b）把填入）把填入5、10、15行的数据总是正数；行的数据总是正数；c）把第）把第5行的数据相加并除以零件数量，得到评价人行的数据相加并除以零件数量，得到评价人A的测量平均极差的测量平均极差Ra。同样对第。同样对第10行、第行、第15行的数据进行

14、的数据进行处理得到行处理得到Rb和和 Rc；Ra=(Ra1+Ra2+Ra3+Ra10)/10Rb=(Rb1+Rb2+Rb3+Rb10)/10Rc=(Rc1+Rc2+Rc3+Rc10)/1012/28/202216收集数据后的计算d d）将第）将第5 5、1010、1515行的测量平均极差行的测量平均极差（R Ra a、R Rb b、R Rc c）转记到第）转记到第1717行，将它们行，将它们相加并除以评价人数，将结果记为相加并除以评价人数，将结果记为R R（所（所有极差的平均值）；有极差的平均值）；R=R=（R Ra a+R+Rb b+R+Rc c）/3/312/28/202217测量系统分析

15、测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）e e）将）将R R（所有极差的平均值）记入第（所有极差的平均值）记入第1919行、行、2020行并与行并与D D3 3和和D D4 4（控制图常数）相乘，得到极差图的控制下限（控制图常数）相乘，得到极差图的控制下限和上限。如果进行和上限。如果进行2 2次实验则次实验则DD3 3值为零，值为零，DD4 4值为值为3.273.27。将计算出的单个极差的上限值（将计算出的单个极差的上限值（UCLUCLR R）填入第）填入第1919行。行。少于少于7 7次测量的控制下限极差值（次测量的控制下限极差值（LCLLCLR R）等于零。）等

16、于零。UCLUCLR=R=D D4 4RLCLLCLR R D D3 3R12/28/202218测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）f f）以计算出的极差上限值（）以计算出的极差上限值（UCLUCLR R）为对）为对照，对那些大于计算极差的数据进行分照，对那些大于计算极差的数据进行分析并采用原来的量具、零件和评价人重析并采用原来的量具、零件和评价人重新进行实验，或剔除那些数据并重新计新进行实验，或剔除那些数据并重新计算平均值；根据修改过的样本容量重新算平均值；根据修改过的样本容量重新计算所有极差的平均值计算所有极差的平均值R R及极差的上限值及极差

17、的上限值（UCLUCLR R）；这样做的目的是纠正造成失）；这样做的目的是纠正造成失控状态的特殊原因。控状态的特殊原因。12/28/202219测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）g g）将）将1 1、2 2、3/63/6、7 7、8/118/11、1212、1313行中数值相加。把每行数值之和行中数值相加。把每行数值之和除以零件数并将结果填入除以零件数并将结果填入量具重量具重复性和再现性数据表复性和再现性数据表中最右边中最右边“平均值平均值”栏内。栏内。12/28/202220测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X X

18、R R）h h）将第）将第1 1、2 2、3 3行的行的“平均值平均值”相加，相加，除以实验次数，并将结果填入第除以实验次数，并将结果填入第4 4行行的的XaXa栏内。同样，将第栏内。同样，将第6 6、7 7、8 8行行的的“平均值平均值”相加，将相加，将1111、1212、1313行的行的“平均值平均值”相加，然后分别除相加，然后分别除以实验次数，并将结果填入第以实验次数，并将结果填入第9 9行、行、1414行的行的XbXb、XcXc栏内。栏内。12/28/202221测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）i i）将第）将第4 4行、第行、第9 9行

19、、第行、第1414行行的平均值中的最大值和最小的平均值中的最大值和最小值相减，将差值填入第值相减，将差值填入第1818行行中标有中标有XDiffXDiff的栏内。的栏内。12/28/202222测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）j j）将每个零件的所有测量值相加并除以总）将每个零件的所有测量值相加并除以总的测量次数（实验次数乘以评价人）；的测量次数（实验次数乘以评价人）；将结果填入第将结果填入第1616行零件平均值的栏中。行零件平均值的栏中。用此行中最大的零件平均值减去最小的零用此行中最大的零件平均值减去最小的零件平均值，求出零件平均值的极差件平均

20、值，求出零件平均值的极差R Rp p，也填入表格也填入表格1616行最右边的行最右边的“平均值平均值”栏栏内。内。12/28/202223测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）k k）将所有极差的平均值）将所有极差的平均值R R，平均值中的最，平均值中的最大值和最小值之差大值和最小值之差X Xdiffdiff和零件平均值的极和零件平均值的极差差R Rp p的计算结果转填入的计算结果转填入量具重复性和量具重复性和再现性报告再现性报告表格。表格。12/28/202224测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）l l）

21、填写表格）填写表格量具重复性和再现性报告量具重复性和再现性报告文头所要求的内容。文头所要求的内容。12/28/202225测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）mm）在表格左边标有）在表格左边标有“测量系统分析测量系统分析”的的栏内，依据给定的公式，选择适当的参栏内，依据给定的公式，选择适当的参数，进行计算。数，进行计算。12/28/202226计算重复性设备总变差（计算重复性设备总变差（EV）12/28/202227再现性评价人的变差（AV）12/28/202228重复性和再现性GRR12/28/202229零件变差（PV）12/28/202230总

22、变差（总变差（TV）12/28/202231测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）n n）在表格右边标有）在表格右边标有“总变差总变差%”%”的栏内，的栏内，依据给定的公式进行计算。依据给定的公式进行计算。12/28/202232计算重复性占总变差的比例12/28/202233再现性占总变差的比例12/28/202234重复性和再现性占总变差的比例重复性和再现性占总变差的比例12/28/202235零件变差占总变差的比例零件变差占总变差的比例12/28/202236计算分辨率ndc12/28/202237测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差

23、法（均值和极差法（X XR R）o o）检查计算结果，确认没有计算和其它错）检查计算结果，确认没有计算和其它错误。误。12/28/202238测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）结果结果 -数值分析数值分析 根据根据量具重复性和再现性报告量具重复性和再现性报告的计算结果，的计算结果，对设备变差、评价人变差、重复性和再现性变差、零对设备变差、评价人变差、重复性和再现性变差、零件变差占整个测量系统的过程变差的百分比进行评价，件变差占整个测量系统的过程变差的百分比进行评价，以确定测量系统是否被允许用于预期的测量用途。以确定测量系统是否被允许用于预期的测量用

24、途。12/28/202239测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法均值和极差法12/28/202240测量系统分析测量系统分析R&RR&R 均值和极差法（均值和极差法（X XR R）量具重复性和再现性（量具重复性和再现性（R RR R）的可接受性准则是：）的可接受性准则是：a a低于低于10%10%的误差的误差测量系统可接受；测量系统可接受；b b10%10%至至30%30%的误差的误差根据应用的重要性，量具成根据应用的重要性，量具成本，维修的费用等考虑，可能是可接受的；本，维修的费用等考虑，可能是可接受的；c c大于大于30%30%的误差的误差测量系统需要改进；进行各种努测量系统需要改进；进行各种努力发现问题并改正。力发现问题并改正。d.Ndcd.Ndc大于或等于大于或等于5 5