测量系统的定义与误差认识

测量系统分析Preparedby:

Department:MeasurementSystemAnalysis内容一、测量系统的定义二、认识误差三、GR&R四、稳定性五、不确定度六、测量系统分析内容一、测量系统的定义二、认识误差三、GR&R四、稳定性五、不确定度六、测量系统分析1、什么是测量系统测量系统：是用来对被测特性定量测量或定性评价的仪器或量具、标准、操作、方法、夹具、软件、人员、环境和假设的集合；用来获得测量结果的整个过程。根据定义，一个测量过程可以看成是一个制造过程，它产生数值（数据）作为输出。这样看待测量系统是有用的，因为这可以使用权我们运用那些早已在统计过程控制领域证明了有效性的所有概念、原理和工具。2、测量系统的基本要素测量人员Person/Procedure仪器/工具Instrument工件/零件Workpiece测量环境Environment测量标准StandardSWIPE影响测量结果的因素有哪些？-测量工具（仪器、量具）?-测量人员?-被测对象（零件、工件）?-测量环境（温度、湿度）?-测量标准（方法、软件、操作）?思考题内容一、测量系统的定义二、认识误差三、GR&R四、稳定性五、不确定度六、测量系统分析1、什么是误差

由于测量系统的输出值用于做出关于产品和过程的决策，所有变差源的累积影响通常为测量系统误差，或有时称为“误差”。

测量系统误差可以分成五种类型：偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性。

测量系统的波动通过对测量系统的可重复性和可再现性进行分析确定观测的过程误差过程实际误差测量误差长期过程误差短期过程误差样本内误差测量仪器引起的误差操作员引起的误差准确性线性可再现性稳定性可重复性2、测量系统误差的来源我们即将了解的的测量系统分析方法将提供对总体测量误差、由于测量仪器可重复性引起的误差、由于测量者引起的误差的估计。3、如何“减小”误差？-多次测量取平均值 —避免失误-多人测量取平均值 —“立场”问题使用更“高级”的测量设备 —设备的能力改进测量方法 —方法使用辅助工具 —方法向更高级别的标准看齐 —方法（规范）培训 —人的能力测量环境的要求 —环境因素-改进被测工件，方便测量 —被测对象……4、小结√误差是不可避避免的，有测测量就有误差差。√误差来自测量量系统。√误差随着测量量系统、时间间的改变而变变化，从而产产生误差的变异，，即测量变异异。√通过改进测量量系统，可以以减小误差。。内容容一、测量系统的定定义二、认识误误差三、GR&R四、稳定性性五、不确定定度六、测量系系统分析A、GR&R：GageRepeatability&Reproducibility量具的重复性性和再现性1、名词解释-GR&R是对测量系统统重复性和再再现性合成的的评估，体现现了测量工具和和测量人员两两者综合的变变异。-GR&R体现现了了测测量量系系统统的的能能力力。。-GR&R是帮帮我我们们量量化化、、评评估估工工具具变变异异和和人人员员变变异异大大小小（在在测测量量系系统统总总变变异异中中所所占占比比例例））的的工工具具。。B、重重复复性性：：√由一一位位评评价价人人多多次次使使用用一一种种测测量量仪仪器器，，测测量量同同一一零件件的的同同一一特特性性时时获获得得的的测测量量变变差差√在固固定定和和规规定定的的测测量量条条件件下下连连续续（（短短期期））试试验验变变差差√通常常指指EＶ（（EquipmentVariant)-设备备变变差差√仪器器（（量量具具））的的能能力力或或潜潜能能√系统统内内变变差差C、再再现现性性：：√由不不同同的的评评价价人人使使用用同同一一个个量量具具，，测测量量一一个个零零件件的的一一个特特性性时时产产生生的的测测量量平平均均值值的的变变差差√对于于产产品品和和过过程程条条件件，，可可能能是是评评价价人人、、环环境境（（时时间间））或方方法法的的误误差差√通常常指指AＶ(AppraiserVariant)-评价价人人变变差差√系统统间间（（条条件件））变变差差√ASTME456-96包括括重重复复性性、、实实验验室室、、环环境境及及评评价价人人影响响定义评估方法反映重复性Repeatability针对同一零件之指定特性、同一量具、同一测量者、多次测量所得之变异极差R测量工具的变异再现性Reproducibility针对同一零件之指定特性、同一量具、不同测量者、分别测量所得之测量值之间的变异平均值之变异测量者变异2、重重复复性性与与再再现现性性的的差差异异3、造造成成重重复复性性误误差差的的原原因因√零件件内内部部（（抽抽样样样样本本））：：形形状状、、位位置置、、表表面面光光度度、、锥锥度度、、样样本本的的一一致致性性√仪器器内内部部：：维维修修、、磨磨损损、、设设备备或或夹夹具具失失效效、、质质量量或或保保养养不不好好√标准准内内部部：：质质量量、、等等级级、、磨磨损损√方法法内内部部：：作作业业准准备备、、技技巧巧、、归归零零、、固固定定、、夹夹持持、、点点密密度度的的变变差差√评价价人人内内部部：：技技巧巧、位置置、、缺缺乏乏经经验验、、操操作作技技能能或或培培训训、、意意识识、、疲疲劳劳√环境境内内部部：：对对温温度度、、湿湿度度、、振振动动、、清清洁洁的的小小幅幅度度波波动动√错误误的的假假设设——稳稳定定，，适适当当的的操操作作√缺乏乏稳稳健健的的仪仪器器设设计计或或方方法法，，一一致致性性不不好好√量具具误误用用√失真真（（量量具具或或零零件件））、、缺缺乏乏坚坚固固性性√应用用——零零件件量量、、位位置置、、观观测测误误差差（（易易读读性性、、视视差差））4、造造成成再再现现性性误误差差的的原原因因√零件件之之间间(抽抽样样样样本本)：：相同同的的仪仪器器、、操操作作者者和和方方法法测测量量A、、B、、C零件件时时的的平平均均差差异异√仪器器之之间间：：在在相相同同零零件件、、操操作作者者和和环环境境下下A、、B、、C仪器器测测量量的的平平均均值值差差异异。。注注意意：：在在这这种种情情况况下下，，再再现现性性误误差差通通常常还还混混有有方方法法和和/或或操操作作者者的的误误差差。。√标准准之之间间：：在在测测量量过过程程中中，，不不同同的的设设定定标标准准的的平平均均影影响响。。√方法法之之间间：：由由于于改改变变测测量量点点密密度度、、手手动动或或自自动动系系统统、、归归零零、、固固定定或或夹夹紧紧方方法法等等所所造造成成的的平平均均值值差差异异。。√评价价人人（（操操作作者者））之之间间：：评评价价人人A、、B、、C之间间由由于于培培训训、、技技巧巧、、技技能能和和经经验验所所造造成成的的平平均均值值差差异异。。推推荐荐在在为为产产品品和和过过程程鉴鉴定定和和使使用用手手动动测测量量仪仪器器时时使使用用这这种种研研究究方方法法。。√环境境之之间间：：在在经经过过1、、2、、3等等时时段段所所进进行行的的测测量量，，由由于于环环境境周周期期所所造造成成的的平平均均值值差差异异。。这这种种研研究究常常用用在在使使用用高高度度自自动动化化测测量量系系统统对对产产品品和和过过程程的的鉴鉴定定。。√研究究中中的的假假设设有有误误√缺乏乏稳稳健健的的仪仪器器设设计计或或方方法法√操作作者者培培训训的的有有效效性性√应用用——零零件件数数量量、、位位置置、、观观测测误误差差（（易易读读性性、、视视差差））内容容一、、测量量系系统统的的定定义义二、、认认识识误误差差三、、GR&R四、、稳稳定定性性五、、不不确确定定度度六、测测量量系统统分析析1、测量量系统统的稳稳定性性稳定性性（或或漂移移）是是测量量系统统在某某一阶段时时间内内，测量量同一基准准或零零件的的单一一特性性时获获得的的测量量总变变差。。时间参考值2、系统统不稳稳定性性的可可能原原因√仪器校校准周周期过过长，，需要要减少少校准准时间间间隔隔√仪器、、设备备或夹夹紧装装置的的磨损损√正常老老化或或退化化√维护保保养不不好：：空气气、动动力、、液体体、过过滤器器、腐腐蚀、、尘土土、清清洁√基准的的磨损损或损损坏，，基准准的误误差√不适当当的校校准或或使用用基准准设定定√仪器质质量不不好，，缺少少稳健健的设设计或或方法法√不同的的测量量方法法：作作业设设备、、载入入、夹夹紧、、技巧巧√变形（（量具具或零零件））√环境变变化：：温度度、湿湿度、、振动动、清清洁√错误的的假设设，应应用的的常数数不对对√应用：：零件件数量量、位位置、、操作作者技技能、、疲劳劳、观观测误误差（（易读读性、、视差差）内容容一、测量系系统的的定义义二、认认识识误差差三、GR&R四、稳稳定定性五、不不确确定度度六、测测量量系统统分析析1、测量量不确确定度度不确定定度是是国际际上和和来描描述一一个测测量值值的质质量的的术语语。本本质上，不不确定定度是是赋值值给测测量结结果的的范围围，在在规定定的置置信水水平内内描述为为预期期包含含有真真测量量结果果的范范围。。测量的不确确定度是在在测量时间间上测量值值可能变化化多少的一一个简单估计值值。要考虑虑在测量过过程中所有有重要的测测量变差源源加上校准、基准、、方法、环环境及其它它前面没有有考虑到的的因素的重重要误差。。定期重复评评价与测量量过程有关关的不确定定度以确保保持续保持持所预计的准确确度是适宜宜的。2、测量不确确定度和MSA的主要区别别：MSA测量的不确确定度和MSA的重点是了了解测量过过程，确定定在测量过程程中的误差差总量，及及评估（测测量系统分分析）用于于生产和过程控控制中的测测量系统的的充分性。。MSA促进了解和和改进（减减少变差））。不确定定度是测量量值的一个范围，，由置信区区间来定义义，与测量量结果有关关并希望包包括测量的真值。。内容容一、测量系统的的定义二、认识识误差三、GR&R四、稳定定性五、不确确定度六、测量量系统分析析1、测量系统统的类型与与分析方法法2、初始MSA分析的目标标：√量具重复性性（GR）与重复性性和再现性性（GRR）的对比√偏倚和/或线性的评评估√顾客测量的的目的的评评估3、“好的的”测量系系统的基本本特性有：：1>足够的分辨辨率和灵敏敏度。为了测量的的目的，相相对于过程程变差的规规范控制限限，测量的的增量应该该很小。2>测量系统应应该是统计计受控制的的。这意味着在在可重复条条件下，测测量系统的的变差只能能是由于普普通原因而而不是特殊原因造造成。3>对于产品控控制，测量量系统的变变异性与公公差相比必必须小。4>对于过程控控制，测量量系统的变变异性应该该显示有效效的分辨率率并且与制造过程变变差相比要要小。测量系统统统计特性可可能随被测测项目的变变化而改变变。如果是是这样，则则测量系统最最大的（最最坏）变差差应小于过过程变差和和规范控制制限两者中中的较小者。4、测量系统统的接受标标准对于以分析析过程为目目的的测量量系统，通通常单凭经经验来确定定测量系统的可接接受性的规规则如下：：●误差低于10%—测量系统是是可接受的的。●误差在10%到30%之间—基于应用的的重要性、、测量装置置成本、维修成本等等方面的考考虑，可能能是可接受受的。●误差超过30%—不可接受的的，必须改改进测量系系统。测量系统的的最终可接接受性不应应该单纯由由一组指数数来决定。。测量系统的长长期表现也也应该利用用长性能的的图形分析析得到评审审。5、系统测量量中的注意意点：为最大限度度地减少误误导结果的的可能性，，应采取下下列步骤：：1>测量应按照照随机顺序序，以确保保整个研究究过程中产产生的任何何漂移或变变