检具性能分析和检验方法

1、检具性能分析和检验方法简介检具能力验证在以下标准中有明确的规定：DIN EN ISO 9001DIN EN ISO 10012(检具的质量保证要求）QS-9000GUM and ISO 14253-1VDA 6.1 的要求 检具控制在作任何检测之前，必须保证检具与检验目的相匹配，因而就有必要进行检具能力验证或进行比较测量。检测、测量或验证设备必须有一个明确的和恰当的不确定度以保证获得被检对象特性正确值。检验系统允许的最大不确定度取决于产品或过程规定。“测量系统能力”是系统的测量不确定度相对于被检特性公差的功能体现。测量系统能力研究应基于对一系列测量值的统计分析。测量系统能力主要取决于重复性和可

2、再现性。VDA 6.1 的要求 检具控制但是检具能力计算结果并不仅仅反映检具本身状态。因为它也受到以下因素的影响：测量项目本身的特性。评价者检验夹具环境状态测量系统安装地点测量误差系统误差随机误差(偶然误差)测量误差系统误差系统误差测量过程中获得的N个测量值的平均值与标准值之间的差值。标准值由更高精度的测量设备提供，而且标准值必须能够追溯到国家级以至国际级的标准中心。测量误差随机误差在重复性测量环境下，对同一测量对象进行无限次的测量将会减小测量偏差的平均值。测量系统组成操作者样 件环 境测量过程检具测量系统被 检 件测量结果衡量测量系统状态的主要指标 准确性 重复性 可再现性 线性 稳定性目前

3、主要应用的组合 类型1 类型2 类型3 线性 稳定性检具能力评价流程新的修理后的检具是否具有足够的分辨率？具有较高分辨率的检具改进系统线性检验在使用中控制测量系统稳定性测量系统接收见“能力不足系统”章节利用测量对象进行功能检验？类型1O.K.？可能的操作者影响？类型3O.K.?操作者影响？类型2O.K.?是否是否是否是否是否是否否是检具能力评价:类型1主要检验对象：准确性重复性短期稳定性能力指数：Cg 检具潜在能力指数Cgk 检具能力指数(当前)评价条件实际操作环境标准样件标准样件的标准值必须可以追溯到国家及国际的标准中心；测量标准样件的更高一级测量设备的不确定度必须有明确的标识。（特殊情况：

4、如果是由于工艺的原因，没有相应的标准样件，对Cgk的计算可以忽略。但是可以选择合适的测量对象来进行Cgk的计算。）类型1检验流程标准值：公差带档案零件号，描述特性，公差检具检具号分辨率标准件，实际尺寸其它测量并记录数据计算平均值和标准差计算能力指数Cg和Cgk见“能力不足系统处理流程”Cg和Cgk1.33否是类型2在Q-DAS中进行类型1评价步骤1、打开Q-DAS软件2、点击菜单栏中的“模块”下拉菜单，选择“测量系统分析”。点击菜单栏中的“文件”下拉菜单，选择“新文件”。出现对话框1（设立新的参数),按照需求选择列表框中的选项。然后点击“是”按纽。对话框1在Q-DAS中进行类型1评价步骤3、出

5、现“零件对话框”以及“被测参数对话框”,按照对话框所示的要求填写相应的内容。零件对话框被测参数对话框在Q-DAS中进行类型1评价步骤3、点击工具栏中的“数值栏”按纽后出现“数值”窗口，在“测量”项下填入实际的测量值。“数值栏”按纽“数值”窗口在Q-DAS中进行类型1评价步骤4、点击工具栏中的“执行评定”按纽，点击菜单栏中“数值”下拉菜单中的“评定结果”，出现“评定结果”窗口。执行评定“评定结果”在Q-DAS中进行类型1评价步骤5、点击菜单栏中“单值”下拉菜单中的“单值进程”，出现“单值进程单值”窗口。此窗口图形横坐标轴显示测量值编号，纵坐标轴显示测量实际值。“单值进程单值”窗口在Q-DAS中进

6、行类型1评价步骤6、点击菜单栏中“单值”下拉菜单中的“数值离散”，出现“数值离散单值”窗口。此窗口图形横坐标轴显示测量值，纵坐标轴显示测量实际值出现频率。“数值离散单值”窗口操作过程注意事项一般情况下测量次数取为50，至少为20。如果要求较高，可以增加测量次数；必须是同一个操作者；必须测量标准样件上相同的点(应要求供应商提供清晰的标记)；在进行每一次测量时都必须重新装夾；检验环境与检具实际使用环境相同；测量过程中不允许调整测量设备关于检具分辨率分辨率：检具上能显示的最小刻度或者检具可读的最小数值。1、检具分辨率必须小于被检对象特性公差带的5，否则不予接收。2、检具分辨率应该小于该检具不确定度的

7、14(一般而言,生产现场检具的不确定度为被检对象公差带的1/51/3即可使用。但机加件精度要求较高，应该要求检具不确定度不大于被检对象公差带的1/5 。（个人意见）Cg与Cgk的计算公式及过程Cgk=0.1*T-Bi2*SgXg-XmBi=Cg=0.2*T4*SgBi ：测量值的平均值与标准件值的差值Sg ：测量值的标准差T：被测对象特性的公差带Cg与Cgk的计算公式及过程Cg： 反映测量系统的随机偏差，表征测量系统的重复性；Cgk：即反映测量系统随机偏差，也反映测量系统的系统误差。Cg与Cgk之间的差值反映的是系统当前能力的提升空间。计算中采用4Sg分布的原因在分辨率非常接近公差带的5时，对

8、测量值而言，正态分布模型并不能最适合地描述其分布。对实验室和工厂中进行的大量的研究表明，在实际测量过程中2Sg是重复测量的真实分布范围，在这个范围内，正态分布有效。如果测量值超出此范围，可以认为检具存在缺陷或者测量过程具有不合理的趋势。根据Cg与Cgk值判断检具状态当Cgk1.33 时，检具具有充分的能力注意：如果Sg0，这种情况下要进行深入分析1、是否测量标准件的测量值非常稳定没有变化？（几乎不可能，这种情况下需要检查分辨率。如果分辨率不充分，要对该测量设备进行改进。）2、是否测量设备存在缺陷？当时， 处理过程见“能力不足检具处理系统流程”小公差状态处理一般认为10m以内的公差为小公差带。在

9、这种情况下，处理过程见“能力不足系统处理过程”。类型2检验流程新的测量系统和使用中的测量系统的评估存在差别档案零件号，描述特性，公差检具检具号分辨率标准件，实际尺寸其它测量并记录数据计算重复性新的测量系统使用中的测量系统见“能力不足系统处理流程”R&R20%R&R30%具有充分能力的测量系统否是是类型2检验目的重复性可再现性说明只有在类型1的检验中证明检具具有充分的能力前提下，才能进行类型2的检验。类型2主要是确定操作者的影响 （检具的设计应尽可能的消除操作者的影响。如果操作者的影响无法避免，其影响必须能够检查出来。相关规定应该提前与供应商协商。）类型2操作过程注意事项操作者人数k 2，测量对

10、象数目n 5（测量对象值应尽可能分布在整个公差范围内)，每个工件的测量次数r 2；同时，必须满足：k*r*n30。每个操作者按照测量对象的所标定顺序进行测量，当这一轮完成后，按照相同的标定顺序进行后续几轮的测量；只有在前面的操作者完成全部测量任务之后，下一个操作者才可以进行测量。操作者之间必须不能知道其他人的测量结果。在测量过程中不允许对检具进行调整。如果为了检测特定的环境状态引起的偏差，可以对测量顺序进行适当的调整，但必须在相应的文件中记录。测量点位置必须有明确的标识和记录。操作者在测量应尽可能地测量同样的测量点。记录下测量环境状态（例如：温度、振动）在Q-DAS中进行类型2评价步骤1、打开

11、Q-DAS软件2、点击菜单栏中的“模块”下拉菜单，选择“测量系统分析”。点击菜单栏中的“文件”下拉菜单，选择“新文件”。出现对话框1（设立新的参数),按照需求选择列表框中的选项。然后点击按纽“是”。对话框1在Q-DAS中进行类型2评价步骤3、出现“零件对话框”以及“被测参数对话框”,按照对话框所示的要求填写相应的内容。注意：r*k*n30零件对话框被测参数对话框评定方法选择“方法2”测量次数r2检验员数量k2零件数目n5在Q-DAS中进行类型2评价步骤4、点击工具栏中的“数值”按纽出现“数值”对话框，将实际测量值填写在相应的测量项目内。数值对话框数值按纽在Q-DAS中进行类型2评价步骤5、点击

12、工具栏中的“执行评定”按纽出现“评定结果”窗口，该窗口显示测量系统是否符合要求。评定结果窗口在Q-DAS中进行类型2评价步骤6、点击菜单栏“特性值”下拉菜单“单值进程”的“平均值”出现“单值进程平均值”窗口，纵坐标轴是测量值的平均值，纵坐标表示零件标定顺序和操作者单值进程平均值操作者A操作者B在Q-DAS中进行类型2评价步骤7、点击菜单栏“单值”下拉菜单“单值进程”出现“单值进程单值”窗口，纵坐标是实际测量值，横坐标表示零件标定顺序和操作者。单值进程单值连续显示同一工件同一操作者多次测量结果操作者A操作者B在Q-DAS中进行类型2评价步骤数值离散单值8、点击菜单栏“单值”下拉菜单“数值离散”出

13、现“数值离散单值”窗口，纵坐标是实际测量值出现的频率，横坐标表示实际测量值。R&R与 R&R 计算公式及过程 测量系统可再现性能力AV 1、分别计算出各个操作者测量值的平均值Xn2、从Xn找出最大值Xmax和最小值Xmin，并计算出最大值Xmax和最小值Xmin 之间的差值XDiff。Xdiff= Xmax Xmin3、按照操作者数目在系数表中查出K2的值。计算出测量系统可再现性能力AV。AVK2* XDiff R&R与 R&R 计算公式及过程 测量系统重复性能力EV1、计算出第一个操作者测量各个测量对象测量值的极差R，将各个对象测量值极差R进行平均求得 R1。2、对其它操作者也重复同样的过程

14、重复。3、计算出的各个操作者的极差平均值进行平均求得R4、按照操作者数目、被测对象数目、测量次数在系数表中查出K1的值。测量系统重复性能力EVK1*RR&R与 R&R 计算公式及过程 R&R与 R&R 的计算RREV*EVAV*AV RR RRRF *100 （RF表征参照数值，一般指被测对象的公差带）R&R与 R&R 指数评定对象 R&R是在考虑所有因素后，对测量系统的综合评价。其考虑的主要因素包括：振动、由时间和地点引起的温度梯度、操作者、测量方法、测量过程、测量对象性质、污垢等。R&R与 R&R 指数评定指标对于新的检具：只有当R&R 20时方可接收。对于使用中检具：只有当R&R 30时

15、方能继续使用。（如果发现在对一个或多个操作者测量值计算过程中出现R计算结果为0的状况，则测量系统必须重新检定。并检查检具分辨率及检具相关物理性能是否完好。）R&R与 R&R 指数评定指标对于新的检具：如果R&R 20，检具不被接收。对于使用中检具：如果R&R 30，检具不能继续使用。（对于进行类型2检验中能力不足的检具处理见“能力不足系统处理过程”。 对于小公差的被检对象应该具体问题具体分析，详见“能力不足系统处理过程”。 ）类型3评定对象及前提类型3可以可以看作是类型2的特例，除了不考虑操作者的因素外，其它都与类型2相同。它衡量的也是测量系统的重复性和可再现性。只有在类型1检定合格的情况下，

16、才能进行类型3的检定。它主要针对没有操作者影响的情况。例如：自动检测设备、在线主动测量设备类型3操作过程注意事项同一操作者，测量对象数目n 5（测量对象值应尽可能分布在整个公差范围内)，每个工件的测量次数r 2；同时，必须满足：n*r20。操作者按照测量对象所标定的顺序进行测量，当这一轮完成后，按照相同的标定顺序进行后续几轮的测量；（如果为了检测特定的环境状态引起的偏差，可以对测量顺序进行适当的调整，但必须在相应的文件中记录。）测量点位置必须有明确的标识和记录。操作者在测量应尽可能地测量同样的测量点。记录下测量环境状态（例如：温度、振动）。操作者应该不被前几轮的测量结果影响。测量过程中，检具是

17、不能进行调整的。 在Q-DAS中进行类型3评价步骤1、打开Q-DAS软件2、点击菜单栏中的“模块”下拉菜单，选择“测量系统分析”。点击菜单栏中的“文件”下拉菜单，选择“新文件”。出现对话框1（设立新的参数),按照需求选择列表框中的选项。然后点击按纽“是”。对话框1在Q-DAS中进行类型3评价步骤3、出现“零件对话框”以及“被测参数对话框”,按照对话框所示的要求填写相应的内容。注意：r*n20被测参数对话框评定方法选择“方法3”测量次数r2零件数目n5在Q-DAS中进行类型3评价步骤4、点击工具栏中的“数值”按纽出现“数值”对话框，将实际测量值填写在相应的测量项目内。数值对话框数值按纽在Q-DA

18、S中进行类型3评价步骤5、点击工具栏中的“执行评定”按纽出现“评定结果”窗口，该窗口显示测量系统是否符合要求。评定结果窗口在Q-DAS中进行类型3评价步骤6、点击菜单栏“特性值”下拉菜单“单值进程”的“平均值”出现“单值进程平均值”窗口，纵坐标轴是测量值的平均值，纵坐标表示零件标定顺序单值进程平均值在Q-DAS中进行类型3评价步骤7、点击菜单栏“单值”下拉菜单“单值进程”出现“单值进程单值”窗口，纵坐标是实际测量值，横坐标表示零件标定顺序单值进程单值连续显示同一工件同一操作者多次测量结果在Q-DAS中进行类型3评价步骤数值离散单值8、点击菜单栏“单值”下拉菜单“数值离散”出现“数值离散单值”窗

19、口，纵坐标是实际测量值出现的频率，横坐标表示实际测量值。R&R与 R&R 计算公式及过程 测量系统重复性能力EV1、分别计算出各个测量对象测量值的极差。2、将计算出的各个测量对象的极差值进行平均求得R3、按照操作者数目、被测对象数目、测量次数在系数表中查出K1的值。测量系统重复性能力R&REVK1*R4、R&R EVEVRF*100（RF表征参照数值，一般指被测对象的公差带）R&R与 R&R 指数评定指标对于新的检具：只有当R&R 20时方可接收。对于使用中检具：只有当R&R 30时方能继续使用。（如果发现在对一个或多个操作者测量值计算过程中出现R计算结果为0的状况，则测量系统必须重新检定。并

20、检查检具分辨率及检具相关物理性能是否完好。）R&R与 R&R 指数评定指标对于新的检具：如果R&R 20，检具不被接收。对于使用中检具：如果R&R 30，检具不能继续使用。（对于进行类型2检验中能力不足的检具处理见“能力不足系统处理过程”。 对于小公差的被检对象应该具体问题具体分析，详见“能力不足系统处理过程”。 ）小结在新的检具、检修后的检具、设计结构有变化的检具、重新安放的检具在投入使用前都必须进行测量系统能力检定。在进行检定前应将测量系统相关参数详细记录并由相关部门和负责人进行处理。它包括的对象为：检具（如分辨率、不确定度、滤波类型等）、环境状况（如温度、湿度、振动等）、测量流程（如测量

21、先后顺序、标准件（如标准值、测出标准值的设备的不确定度等）、被测对象特性（如材质、测量点位置等）、操作者。类型1检定在检具出厂前就应该进行，并且有相应的记录。计算出的能力指数可以用来判断检具的适用性。类型2检定应在检具最终接收之前在客户使用地点进行检定。检定环境应尽可能与实际使用环境相同。类型3可以认为是类型2的特例。与类型2相比，类型3去除了操作者的影响。其可再现性指数为0。每次测量应该尽可能测相同点。在检具调整过程中，如果需要与其它类型检具进行对比测量，必须记录不同测量设备选择的测量参数（如滤波类型、波长等）测量系统线性分析 测量系统线性能力是表征测量系统输入量变化时，输出量是否具有与之相

22、对应的线性关系的指数。从右图可见：当平均观察结果与标准值没有偏差，而且参考量发生变化时，观察到的平均结果具有与之相对应的线性关系。此时，直线通过原点。 测量系统线性能力是输入量与输出量之间的综合关系。影响它的主要因素有：测量设备传感器的状态、测量设备信号传输系统、测量设备软件对信号的处理过程、设备所在的环境、操作者等。说明在测量系统已经包含线性参考标准且参考标准已经通过检验并具有相应证书的情况下，可以不进行单独的线性检验。在测量系统不包含线性参考标准的情况下，应进行线性检验。线性检验类型对两个分别接近测量对象公差上、下限的标准件进行类型1检验。观察测量系统在接近上、下限时是否具有较高的准确度、

23、重复性、短期稳定性。利用三个标定值分别为测量对象公差上限、中值、下限的标准件进行N（一般为10）次测量，并根据相关公式进行计算。用多个（超过3个）工件进行测量，并根据相关公式进行计算。（所选工件必须给出标定值。同时，工件值应尽可能均匀分布在测量对象公差范围内。在Q-DAS中进行线性检验步骤1、打开Q-DAS软件2、点击菜单栏中的“模块”下拉菜单，选择“测量系统分析”。点击菜单栏中的“文件”下拉菜单，选择“新文件”。出现对话框1（设立新的参数),按照需求选择列表框中的选项。然后点击按纽“是”。对话框1 5个测量对象在Q-DAS中进行线性检验步骤3、出现“零件对话框”以及“被测参数对话框”,按照对

24、话框所示的要求填写相应的内容。当测量对象大于3时,应尽量使其特性值均匀分布在公差带内.基准测量次数：指的是上一级测量设备在给出的标准值时的测量次数。如果标准值已经直接给出时选1。 5个测量对象在Q-DAS中进行线性检验步骤4、点击工具栏上的“数值”按纽,出现“数值”窗口,按照项目内容填写测量数据,注意在填写“基准”项目时，应该填写测量对象的标准值。基准项目输入从上一级测量设备得来的标准值 5个测量对象在Q-DAS中进行线性检验步骤5、点击工具栏上的“执行评定”按纽,点击菜单栏上的“数值”下拉菜单，点击“评定结果”，出现“评定结果”窗口。该窗口显示的是当前测量系统的线性指标。 5个测量对象在Q-

25、DAS中进行线性检验步骤6、点击菜单栏上的“单值”下拉菜单，点击“线性回归”的“测量值”，出现“线性回归”窗口。该图形横坐标表示标准值。纵坐标表示测量值。红点代表每个测量对象的平均值无偏差直线根据每组测量值的平均值计算的线性直线 5个测量对象在Q-DAS中进行线性检验步骤7、点击菜单栏上的“单值”下拉菜单，点击“线性回归”的“偏差”，出现“线性回归”窗口。该图形横坐标表示标准值。纵坐标表示测量值与标准值的偏差。公差带的5 5个测量对象在Q-DAS中进行线性检验步骤1、打开Q-DAS软件2、点击菜单栏中的“模块”下拉菜单，选择“测量系统分析”。点击菜单栏中的“文件”下拉菜单，选择“新文件”。出现对话框1（设立新的参数),按照需求选择列表框中的选项。然后点击按纽“是”。对话框1 3个测量对象在Q-DAS中进行线性检验步骤 3个测量对象3、出现“零件对话框”以及“被测参数对话框”,按照对话框所示的要求填写相应的内容。当测量对象大于3时,应尽量使其特性值均匀分布在公差带内.基准测量次数：指的是上一级测量设备在给出的标准值时的测量次数。如果标准值已经直接给出时选1。在Q-DAS中进行线性检验步骤4、点击工具栏上的“数值”按纽,出现“数值”窗口,按照项目内容填写测量数据,注意在填写“基准”项目时，应该填写测量对象的标准值。基准项目输入从上一级测量设