测量系统分析MSA--原理和通用方法.ppt

测量系统分析（MSA） 原理和通用方法 测量系统误差的五种类型 偏倚 重复性 再现性 稳定性 线性 偏 倚 是指测量结果的观察 平均值与基准值的差 值。 基准值 偏倚 观测的平均值 重 复 性 由一个评价人，采用 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。 重复性 再 现 性 由不同的评价人，采 用相同的测量仪器， 测量同一零件的同一 特性时测量平均值的 变差。 操作者B 操作者C 操作者A 再现性 稳 定 性 测量系统在某持续时 间内测量同一样本或 零件的单一特性时获 得的测量值总变差. 稳定性 时间1 时间2 线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差 值。 线 性 小偏倚 观测的平均值 基准值 观测的平均值 基准值 大偏倚 范围较低的部分 范围较高的部分 线 性 观测的平均值 基准值 无偏倚 有偏倚 分辨力对测量系统变差的影响 分 辨 力 合 适 的 控 制 图 分辨力对测量系统变差的影响 分 辨 力 不 足 的 控 制 图 测量系统稳定性 测量系统稳定性是指系统处于稳定的时 间长度。 测量系统稳定性与周围环境密切相关。 应努力使测量系统对所有产生统计不稳 定性的条件不敏感。 通过使用统计图来确定统计稳定性，必 须注意各种异常情况。 如何确定稳定性 获得一个标准样本，或选择一个落在产品测量 中程数的产品零件作为标准样本。 定期（天、周）测量标准样本3至5次。 在X-R或X-S控制图中标绘数据。 确定每个曲线的控制限并按标准曲线图判断失 控或不稳定状态。 计算测量结果的标准偏差并与测量过程偏差相 比较，确定测量系统的重复性是否适于应用。 如何确定偏倚（独立样本法） 获取一个样本并确定其基准值；或选择一个落在产品 中程数的产品零件作为标准样本，在工具间测量零件 10次，计算平均值作为基准值。 让一位评价人以通常的方法测量该零件10次，计算这 10次读数的平均值。 通过该平均值减去基准值来计算偏倚： 偏倚=观察平均-基准值 过程变差=6极差 偏倚%=偏倚/过程变差 使用X-R图表测量偏倚值： 获取一个样本并确定其基准值；或选择一个落在产品 中程数的产品零件作为标准样本，在工具间测量零件 10次，计算平均值作为基准值。 从图表中计算X值。 通过X减去基准值来计算偏倚： 偏倚=X-参考值 过程变差=6极差 偏倚%=偏倚/过程变差 如何确定偏倚（图表法） 偏倚较大的原因 标准或基准值误差，检验校准程序； 仪器磨损。 制造的仪器尺寸不对； 仪器测量了错误的特性； 仪器校准不正确。复查校准方法； 评价人操作设备不当。复查检验说明书 ； 仪器校正算法不正确。 确定重复性和再现性的方法 均值和极差法 取得包含10个零件的一个样本，指定评价人A 、B和C并按1至10给零件编号，评价人不应看 到这些数字。 对评价人A以随机的顺序测量10个零件,并让另 一个观测人将结果记录在第1行。让测试人B和 C测量这10个试件并相互看不到对方的数据。 然后将结果分别填入第6行和第11行。 使用不同的随机测量顺序重复上述操作过程， 数据填入第2、7、12行。 重复性和再现性数据分析 重复性或设备变差（EV或e）由平均极差R乘 以一个常数（K1）得出。K1取决于量具分析中 的试验次数。 再现性或评价人变差（AV或o）由评价人的最 大平均差（XDIFF）乘以一个常数（K2）得出。 K2取决于量具分析中的评价人数量。评价人变 差包含设备变差，必须减去设备变差来校正。 AV=XDIFFK22-（EV）2/n*r n=零件数，r=试验次数 测量系统变差重复性和再现性（R&R或m）的 计算是将设备变差的平方与评价人变差的平方 相加并开方得出： R&R=(EV)2+(AV)2 试件间变差（PV或p）由零件平均值的极差（ Rp）乘以一个常数（K3）。K3依赖于量具分析 使用的零件数。 重复性和再现性数据分析 分析的总变差（TV或t）由重复性和再现性的 变差（R&R）的平方和零件间变差的平方相加 并开方得出： TV=(R&R)2+(PV)2 %AV=100AV/TV,%R&R=100R&R/TV,%PV=100 PV/TV 各因素占总误差的百分数和不等于100%。 重复性和再现性数据分析 量具重复性和再现性（R&R）的可接受性准则 是： 低于10%的误差测量系统可接受； 10%至30%的误差根据应用的重要性，量具成 本，维修的费用等可能是可以接受的； 大于的误差测量系统需要改进。 重复性和再现性数据分析 如果重复性比再现性大，原因可能是： 仪器需要维护； 量具需要重新设计得更精密； 定位和夹紧装置需要改进； 存在过大的零件内变差。 如果再现性比重复性大，原因可能是： 评价人需要更好的培训如何使用量具仪器和读数； 量具刻度盘上的刻度不清楚； 需要某种夹具帮助评价人提高使用量具的一致性。 确定线性用指南 选择5个零件，由于过程变差，这些零件的测 量值覆盖量具工作范围； 用规定的检测方式测量每个零件以确定其基准 值和确认包含了被检量具的工作范围； 让通常情况下使用该量具的操作人之一用该量 具测量每个零件12次； 计算每个零件平均值和偏移平均值； 计算回归直线和直线的拟合优度。 线性计算方法 Y=b+aX 其中：X=基准值；Y=偏倚；a