TS169492009-MSA测量系统分析培训教材(第三版)-最新版

.,.,TS16949：2009-MSA测量系统分析培训教材（第三版）,1,.,课程大纲,测量系统分析的意义和目的；测量系统分析的定义：测量系统、量具、测量、测量过程；测量系统分析的基础知识：1）、测量系统的统计特性：偏倚、重复性、再现性、稳定性、线性、分辨力2）、理想的测量系统,计量型测量系统的分析方法1）偏倚2）稳定性3）线性4）重复性和再现性（Rj=1,2,.,N;,(2)计算每个操作者的平均极差,Ra,Rb,Rc,.,Rm;,(3)总平均极差,R（Ra+Rb+.+Rm)/M;,(4)计算控制限,UCLR=RD4LCLR=RD3,D3，D4可根据试验次数r查表，,当r7时，D3=0。,28,.,j,j,值,j,j,j,值,=,j,（5）数据处理-均值计算(1)求出各人各零件的均值,Aj,Bj,C,.,M,(2)求出所有人各零件的均,X,=,1M,(Aj+Bj+C,+.+M,),(3)求出各人所有零件的均,X,A,X,B,X,C,.,X,M,例如,X,A,=,1N,(A1+A2+.+AN),(4)总均值,1M,(Xa+Xb+Xc.+XM),(5)求各人均值中最大值与,最小值之差，认为,XDIEF=MaxX,MinX,(6)求各零件均值中最大值,与最小值之差，认为,RP=MaxX,jMinX,29,.,1,1,1,（6）结果分析以下计算的变差均以99%的正态概率为基础，即变差=5.15重复性,EV,=RK,当试验次数r=3,K,r=2,K=3.05,=4.45,30,.,0,0,7.5,（6）结果分析重复性示例：,评价人1,评价人2,零件试验12,1217216,2220216,3217216,4214212,5216219,1216219,2216216,3216215,4216212,5220220,3平均值极差,216216.31.0,218218.04.0,216216.31.0,212212.72.0,220218.34.0,X216.3,220218.34.0,220217.34.0,216215.71.0,212213.34.0,220220.00.0,X216.9,R图控制限,R=2.5UCLR=R*D4=LCLR=R*D3=,6.40.0,子组内观察次数23,D3,D43.267控制图常数2.575,零件变差试验次数,e=R/d2m=3,g1,m21.41,31.91,g5,m21.19,31.74,g9,m21.16,31.72,零件数量*评价人g=10d2=1.72(查表)零件变差e=2.5/1.72=1.45,234,1.281.231.21,1.811.771.75,678,1.181.171.17,1.731.731.72,101112,1.161.161.15,1.721.711.71,重复性=5.15e=,平均极差分布的d2值,31,.,2,),（6）结果分析再现性,AV=(XDIFFK2)(,EV2Nr,其中K2=5.15/d2,d2取决于m.,其中N零件数，,r试验数,当评价人数,m=2时，K2=3.65,m=3时，K2=2.70,若根号内为负值，则,AV=0,32,.,（6）结果分析再现性示例：,评价人1,评价人2,零件试验12,1217216,2220216,3217216,4214212,5216219,1216219,2216216,3216215,4216212,5220220,3平均值极差,216216.31.0,218218.04.0,216216.31.0,212212.72.0,220218.34.0,X216.3,220218.34.0,220217.34.0,216215.71.0,212213.34.0,220220.00.0,X216.9,m,m,m,平均值极差R0=216.9-216.3=0.6评价人数m=2g=1(只有1个极差)评价人标准偏差=R0/d2=0.4再现性=5.15R0/d2=2.2,g1234,21.411.281.231.21,31.911.811.771.75,g5678,21.191.181.171.17,31.741.731.731.72,g9101112,21.161.161.161.15,31.721.721.711.71,平均极差分布的d2值因量具变差影响了再现性的估计值，必须减去重复性部分来校正。,校正过的再现性=(5.15R0/d2)2-(5.15e)2/nr=1.0,n=零件数量，r=试验次数。,校正的评价人标准偏差0=1.0/5.150.1933,.,（6）结果分析,零件间变差（PV）,零件间变异：是指同一人或不同人使用同一量具测量不同零件之相同特性所得之变异。,PV=RpK3,其中:Rp为样品的平均值极差,K3=5.15/d2注:d2取决于零件数(n)当n=10时,d2=1.62,34,.,（6）结果分析零件间变差示例：,评价人1,评价人2,零件试验123平均值极差,1217216216216.31.0,2220216218218.04.0,3217216216216.31.0,4214212212212.72.0,5216219220218.34.0,1216219220218.34.0,2216216220217.34.0,3216215216215.71.0,4216212212213.34.0,5220220220220.00.0,平均值,217.3,217.7,216.0,213.0,219.2,极差RP,6.2,m,零件间的标准偏差P=RP/d2零件数m=5g=1(只有1个极差)P=6.2/2.48=2.50零件间变差PV=5.15*P=12.88,g1234,21.411.281.231.21,31.911.811.771.75,2.242.152.122.11,4,52.482.402.382.37,62.672.602.582.57,平均极差分布的d2值35,.,（6）结果分析,参数表:,36,.,2,2,2,2,（6）结果分析测量系统双性（R&R）,R&R=,(EV)+(AV),总变差(TV),TV=,(R&R)+(PV),37,.,（6）结果分析,测量系统GR&R(%R&R):,(GaugeReproducebilityandRepeatability),%R&R=100(R&R/TV),示例,38,.,（6）结果分析,%R&R可接受的条件是：,数值10%的误差测量系统可接受,10%数值30%的误差测量系统不能接受，须予以改进。进行各种努力发现问题并改正，必要时更换量具或对量具重新进行调整，并对以前所测量的库存品再抽查检验，如发现库存品已超出规格应立即追踪出货，通知客户，协调处理对策,39,.,（6）结果分析,当重复性(AV)变差值大于再现性(EV)时,量具的结构需再设计增强,量具的夹紧或零件定位的方式(检验点)需加,以改善,量具应加以保养,40,.,（6）结果分析,当再现性(EV)变差值大于重复性(AV)时,作业员对量具的操作方法及数据读取方式应加,强教育,作业标准应再明确订定或修订,可能需要某些夹具协助操作员,使其更具一致,性的使用量具,量具与夹治具校验频率于入厂及送修纠正后须,再做测量系统分析,并作记录,41,.,（7）线性分析,线性：,在测量仪器的工作范围内选择一些零件可确定线性。这些被选零件的偏倚由基准值与测量观察平均值之间的差值确定。,正如在偏倚研究中一样，零件的基准值可由工具室或全尺寸检验设备确定。在操作范围内选取的那些零件由一个或多个评价人测量，确定每一零件的观察平均值，基准值与观察平均值之间的差值为偏倚，要确定各个被选零件的偏倚。线性图就是在整个工作范围内的这些偏倚与基准值之间描绘的。,42,.,（7）线性分析,线性示例:,某工厂领班对确定某测量系统的线性感兴趣。基于该过程变差，在测量系统工作范围内选定五个零件。通过全尺寸检验设备测量每个零件以确定它们的基准值。然后一位评价人对每个零件测量12次。零件随机抽取，每个零件平均值与偏倚平均值的计算如下表所示。零件偏倚由零件平均值减去零件基准值计算得出。,43,.,偏倚,2,R2=2,（7）线性分析,零件基准值123,12.002.702.502.40,24.005.103.904.20,36.005.805.705.90,48.007.607.707.80,510.009.109.309.50,0.600.400.20,线性图,试验,456,2.502.702.30,5.003.803.90,5.906.006.10,7.707.807.80,9.309.409.50,0.000.00-0.20,2.00,4.00,6.00,8.00,10.00,12.00,次数,789,2.502.502.40,3.903.903.90,6.006.106.40,7.807.707.80,9.509.509.60,-0.40-0.60,1011,2.402.60,4.004.10,6.306.00,7.507.60,9.209.30,-0.80,基准值,12,2.40,3.80,6.10,7.70,9.40,最佳拟合这些点的线性回归直线及该直线的拟合优度（R）计算如下：,零件均值2.49基准值2.00偏倚0.49,4.134.000.12,6.036.000.02,7.718.00-0.29,9.3810.00-0.62,ybax,式中：,x基准值y偏倚a斜率,极差,0.40,1.30,0.70,0.30,0.50,a=,xy-(x*y/n)x2-(x)2/n,=-0.13167,偏倚=bax=0.7367-0.1317*基准值,b=,y/n-a*(x/n)=,0.7367,斜率越低，线性越好。,(xy-(x*y/n)2x-(x)2/n)(y2-(y)2,=0.977907,44,.,计量型测量系统研究,45,.,计数型量具,就是把各个零件与某些指定限值相比较，如果,满足限件则接受该零件否则拒收。,计数型量具只能指示该零件被接受或拒收。,计数型测量系统的分析方法有：,1）小样法；2）大样法。,46,.,（8）GO/NOGO分析(小样法分析),先选取20个零件来进行。,选取二位评价人以一种能防止评价人偏倚的方式两,次测量所有零件。,在选取20个零件时，必须有一些零件稍许高或低于,规范限值。,所有的测量结果(每个零件测4次)一致则接受该量具，否则应改进或重新评价该量具，如果不能改进该量具，则不能被接受并且应找到一个可接受之替代测量系统,（续）,47,.,（8）GO/NOGO分析(小样法分析),当为不能接受时，可能有但不限于下列情况，,并应采取相对应的措施,仪器性能不稳定，检查并修理或更换仪器；对测量者进培训，提高测量者测量水平；量具的夹紧或定位装置需要改进。（续）,48,.,（8）GO/NOGO分析(小样法分析),GO/NOGO示例:,橡胶软管内径通过不通过塞规,49,.,大样法分析,对于某计数型量具，用量具特性曲线的概念来进行量具研究，GPC是用于评价量具的重复性和偏倚；,这种量具研究可用于单限值和双限值量具；,对于双限值量具，假定误差是线性一致的，只需检查一个限值。,一般地，计数型量具研究包括获得多个被选零件的基准值。这些零件经过多次(m)评价，连同接受总次数(a)，逐个零件地记录，从这些结果就能做估计重复性和偏倚。,50,.,分析步驟,选取零件；最根本的是已知研究中所用零件的基准值。应尽可能按实际情况等间隔选取八个零件，其最大和最小值应代表该过程范围；,八个零件必须用量具测量m=20，并记录接受的次数(a)；对于整个研究，最小的零件必须a=0，最大的零件a=20，,记录接受的次数(a)。其余1a19；,如果不满足这些准则，必须用量具测量更多的已知其基准,值的零件(X)；,如果不满足上述零件这些点可选在量具研究已测量的零件,测量中间点；,一直重复以上直到满足上述要求。,51,.,a0.5,a,m,a,计算Kappa值,a+0.5a,m,ifm0.5,a0,m,0.5,if=0.5,m,a=0setpa=0.025a=20setpa=0.975,52,.,计算偏倚Bias=XT(atPa=0.5)Lowerlimit,Repeatability=,XT(atPa=0.975)XT(atPa=0.005)1.08,1.08isanadjustmentfactor1.08是个判断因子53,.,确定偏倚是否明显偏离“0”,t=,31.3Biasrepeatability,Ifthiscalculatedvalueisgreaterthan2.093(0.025,19)thenthebiasissignificantlydifferetfromzero.如果计算结果远大于2.093（0.025,19），那么偏倚明显偏离“0”54,.,0,1,3,5,8,大样法示例计数型量具用于测量容差为+-0.010的一个尺寸，该量具是一个线端自动检查量具，为完成计数研究，8个零件用该量具各自测量20次，这8个零件基准值从-0.016至-0.008。各零件接,受次数为：,XT-0.0160-0.0150-0.0140-0.0130-0.0120-0.0110-0.0105-0.0100-0.0080,a16182020,Pa0.0250.0750.1750.2750.4250.7750.8750.9751.000,55,.,Pa,Pa&Xt图,1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10.0,-0.016-0.