量具误差及测量误差

1测量系统误差分析一、量具误差及测量误差1、测量系统分析由哪些部分组成：a、量具重复性、b、量具再现性、c、偏倚、d、线性、e、稳定性2、量具双性（R＆R)：重复性与再现性a、重复性：当由同一操作人员多次测量同一特性时，测量装置重复其读数的能力。这通常被称为设备变差。b、再现性：由不同操作人员使用同一测量装置并测量同一特性时，测量平均值之间的变差。这通常被称为操作员变差。二、量具的双性研究方法1、计量型-小样法(极差法)a、第1步：找2名操作员和5件零件进行此研究；b、第2步：每个操作员对产品进行一次测量并记录其结果，如：零件#操作员A操作员B11.751.7021.751.6531.651.6541.701.7051.701.65c、第3步计算极差，如：零件#操作员A操作员B极差11.751.700.0521.751.650.1031.651.650.00241.701.700.0051.701.650.05d、第4步确定平均极差并计算量具双性的％，如平均极差(R)=∑Ri/5=0.2/5=0.4，计算量具双性(R&R)百分比的公式：%(R&R)=%[(R&R)/容差]；其中R&R=4.33(R)=4.33(0.04)=0.1732;假设容差=0.5单位；%(R&R)=100[0.1732/0.5]=34.6%。e、第5步对其结果进行解释：计量型量具双性研究的可接收标准是％R&R小于30％；根据得出的结果，测量误差太大，因此我们必须对测量装置和所用的技术进行检查；测量装置不能令人满意。2、计量型-大样法(极差法)a、第1步在下表中记录所有的初始信息零件名称:发动机支座特性:硬度容差:10个单位零件编号:92045612量具名称/编号:QA1234日期:1995年9月27日计算者:JohnAdamek操作员姓名:操作员A,操作员B,操作员C操作员A操作员B操作员C3样本第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差12345678910总计b、第2步选择2个或3个操作员并让每个操作员随机测量10个零件2或3次－并将结果填入表中：零件名称:发动机支座特性:硬度容差:10个单位零件编号:量具编号:QA日期:1995年94920456121234月27日计算者:JohnAdamek操作员姓名:操作员A,操作员B,操作员C操作员A操作员B操作员C样品第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差175757476767576757527374767675757576763747576767576747676474757475757474747457574747474767675746767575747476767676774777576757475757458757475757474757476976777774767674747610777776767475757674总计c、第3步计算极差和均值，如：零件名称:发动机支座特性:硬度容差:10个单位零件编号:92045612量具编号:QA1234日期:1995年9月27日计算者:JohnAdamek操作员姓名:操作员A,操作员B,操作员C操作员A操作员B操作员C样品第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差175757417676751767575162737476376757517576761374757627675761747676247475741757574174747405757474174747627675742676757517474762767676077477753767574275757418757475175747417574762976777717476762747476210777776176747527576742均值74.975.375.275.274.875.175.075.175.17d、第4步计算均值的平均值，然后确定最大差值并确定平均极差的平均值，如：操作员A操作员B操作员C样品第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差第一次第二次第三次极差17575741767675176757512737476376757517576761374757627675761747676247475741757574174747405757474174747627675742676757517474762767676077477753767574275757418757475175747417574762976777717476762747476210777776176747527576742均值74.975.375.21.575.274.875.11.575.075.175.11.3XA=(74.9+75.3+75.2)/3=75.1R=均值的平均值XB=(75.2+74.8+75.1)/3=75.0R=(1.5+1.5+1.3)3=1.43XC=(75.0+75.1+75.1)/3=75.18Xdiff=XMAX-XMIN=75.1-75=0.1e、第5步计算UCLR并放弃或重复其值大于UCLR的读数。既然已没有大于3.70的值，那么继续进行。UCLR=R*D4=1.43*2.58=3.7f、第6步用以下公式计算设备变差：重复性设备变差（E.V.)E.V.=R*K1%E.V.=100[(E.V.)/(TOL)]E.V.=1.43*3.05%E.V.=100[(4.36)/(10)]E.V.=4.36%E.V.=43.6%g、第7步用以下公式计算操作员变差：重复性——操作员变差（O.V.)%0.V.=100[(O.V.)/(TOL)]%0.V.=100[(0.0)/(10]O.V=0%0.V.=0h、第8步用以下公式计算重复性和再现性：重复性和再现性（R&R）试验次数23K14.563.05试验次数23K14.562.703)]*/(10[(4.36)-2.7)*(0.1O.V22R)*/(N(E.V.)K*XO.V.222DIFF9RepeatabilityandReproducibility(R&R)R&R=(E.V.)+(A.V.)%R&R=100[(R&R)/(TOL)]R&R=(4.36)+(0.0)%R&R=100[(4.36)/(10)]R&R=4.36%R&R=43.6%2222y、第9步对结果进行解释：量具%R&R结果大于30％，因此验收不合格；操作员变差为零，因此我们可以得出结论认为由操作员造成的误差可忽略；要达到可接受的％量具R&R，必须把重点放在设备上。总结：任何量具的目的都是为了发现不合格产品。如果它能够发现不合格的产品，那么它就是合格的，否则量具就是不合格的；计数型量具研究无法对量具有多“好”作出量化判断，它只能用于确定量具合格与否。方法—第1步：选择20个零件。选择这些零件时应确保有些零件（假定为2－6个）稍许低于或高于规范限值。第2步：给这些零件编上号码。如果可能的话，最好是在操作员不会注意到的部位。第3步：由两位操作员对零件进行两次测量。确保零件为随机抽取以避免偏倚。第4步：记录结果。第5步：评定量具的能力验收标准10如果所有的测量结果都一致，则该量具是合格的，即所有四次测量必须是相同的。计数型量具研究-示例零件名称:橡皮软管I.D.量具名称/ID:Go/No-GoGauge零件编号:92015623日期:1995年10月3日操作员A操作员B测量结果说明1.假设零件2,3,6,12和20为不合格零件。2.量具发现2号零件不合格。3.尽管3号零件也不合格，但操作员B没有发现，因此量具是不合格的。4.6号零件是不合格的，这一点两位操作员都发现了。5.7号零件是合格的，但两位操作员使用该量具进行一次测量时都判其为不合格。6.第一次第二次第一次第二次1GGGG2NGNGNGNG3NGNGGG4GGGG5GGGG6NGNGNGNG7NGGGNG8GGGG9GGGG10GGGG11GGGG12NGNGNGG13GGNGG14GGGG15GGGG16GGGG17GGGG18GGGG19GGG20NGNGNG结果：合格/不合格三、偏倚111、偏倚：测量值的平均值与实际值之间的差值。偏倚与准确度有关，因为如果测量值的平均值相同或近似于相同，就可以说是零偏倚。这样的话，所用的量具便是“准确的”。2、偏倚量的计算a、第1步.进行50次或更多的测量。示例:用一个千分尺测量一根由自动加工过程生产的销钉的直径。销钉的实际值为1英寸。千分尺的分辩率为0.0050英寸。表1中的所有读数是以0.0010为单位兑换而得的值，它显示测出的与标准值比较的偏差。如下表-50-50050-50-1000-50-150050-100-50000100-100-100-50-50-1000-5050000-10000-100-100-50-100-5000-50-1001005050-500-50-500-500b、第2步、如果所有的读数都与实际值相等，则没有偏倚，量具为准确的。如果所有的读数都似近于但不等于实际值，则存在偏倚。为了确定偏倚的程度及量具是否合格，我们需进行下一步。c、第3步.根据表1中的数据确定移动极差。无15050001005001505010050505050100100505050100050505001001000505001000150500050100100150150010005005010012d、第4步．为移动极差准备一份频率记录。在本示例中，每个量具增量都等于一个单元，即：极差频率累积频率累积频率%0141428.6%50183265.3100124489.8150549100.0e、第5步.用以下公式确定“截止点”：截止=使计数超过50％的单元的值＋下一个单元的值2.0截止=(50+100)/2=75.0f、第6步.用以下公式计算截止部分：17.0667.98167.173249)x(2611732x261总数剩余的数量截止部分g、第7步.确定相对于截止部分的等效高斯偏离（EGD）。由统计表得出,EQD=0.95h、第8步.确定估计的标准偏差。8.5595.02752ˆEGD截止y、第9步.计算控制线。13的数据仅反映偏差。真值为零，因为所记录注：真值真值偏倚＝偏倚4.1678.5530ˆ34.1678.5530ˆ3UCLLCLy、第10步.绘图-单值和移动极差。j、第11步.对图进行解释。如果所有的点都在控制线的范围之内，我们可以得出结论认为量具是准确的，存在的偏倚没有影响。k、第11步.对图进行解释（续）如果有的点落在控制范围之外，则结论是存在“特殊的”原因，此原因可能是造成变差的原因。单值和移动极差控制图(X-MR)–偏倚示例200UCL50.0-100LCL-200移动极差读数1501001450DATETIME1-5050-500100-50-100-100-100500-500-10050500-50-50-50-50050-1000-1000015Movingrange1001005010015050001505050501001500505000050501501001001000*Forsamplesizesoflessthanseven,thereisnolowercontrollimitforranges.四、线性1、线性：在量具预期的工作范围内，量具偏倚值间的差值。2、示例：一位工程师很想确定某测量系统的线性。量具的工作范围是2.0毫米至10.0毫米。a、第1步16选择至少5个零件用于进行测量，每个零件至少测量10次。在本例中，我们将选择5个零件，每个零件测量12次。参阅下一页中的数据。b、第2步计算零件平均值偏倚极差零件1零件2零件3零件4零件5基准值2.004.006.008.0010.00第一次测量2.705.105.807.609.10第二次测量2.503