【精品】品质工具-MS测量系统分析( 50页)精品ppt课件.ppt

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1、品质工具-MS测量系统分析(50页)课程目的1.理解测量系统的概念2.不同特性的应用计算方法3.评价MSA结果相关术语赋值：测量的结果。测量：测量可以 认为是一种过程，即用来对被测特性赋值的过程。测量过程：赋值过程定义为测量过程，因为产生数据的输出，可以认为生产过程。由于受到各种因素的影响，其输出的结果是存在变异的。量具:任何用来获得结果的装置。相关术语测量系统:用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、软件以及操作人员的集合；用来获得测量结果的整个过程。可视分辨率：测量仪器最小增量的大小。（该数据通常在说明书或显示盘说明，如：20.075，20.080，20.085表示可视分辨率为0.00

2、5）偏倚（Bias）:测量观察平均值与与该零件采用精密仪器测量平均值的差值。测量系统(MS)的变差分析测量值的变异性测量值的变异性测量值=被测特性基准值+测量误差这样测量值的随机性是由于测量误差的随机性引起的，因此可以借助于统计过程的原理来分析。正态分布的原理正态分布的原理随机分布的原理见SPC测量系统变动的理解测量者变动测量者变动（再现性）（再现性）正确性正确性反复性反复性稳定性稳定性线性线性测量仪器测量仪器变动变动Manpowerethodaterialachine&Environmenteasurement 20%Accept 可能可能20%to 29%有有条条件件 Accept29%-

3、不能适用不能适用(改善措施改善措施)Gage R&R 判断基准判断基准:测量变差测量变差部品变差部品变差群内变动群内变动群间变动群间变动过程变差过程变差影响测量系统变差的因素设备（量具：制造的误差）设备（量具：制造的误差）人员（熟练程度、认真程度、读数等差距）人员（熟练程度、认真程度、读数等差距）原材料（被测对象：内部的差距原材料（被测对象：内部的差距）操作规程操作规程环境（温度、湿度、灰尘、振动环境（温度、湿度、灰尘、振动）共共同同的的作作用用输输出出测量值测量系统(MS)应具有的特性1.测量系统统计受控,变差只来自普通原因2.MS变差与过程变差相对较小*3.MS变差与工程规范相对较小*4.

4、MS精度高于过程变差要求,一般精度为1/10.MS统计特性 随着被测项目的变化而改变测量系统误差的类型测量系统误差的类型偏倚偏倚重复性重复性再现性再现性稳定性稳定性线性线性这些特性是作为研究测量系统而这些特性是作为研究测量系统而特意定义的名词，当你了解特意定义的名词，当你了解SPC后，后，其实原理是相通的。其实原理是相通的。稳定性分析稳定性分析(Stability)稳定性基本概念稳定性基本概念测量系统的稳定性:随时间变化系统偏倚中的总变差量。目的是在未来引入一个测量系统的测量误差应在受控状态，即保证在稳定状态下工作的测量系统其测量误差应该服从正态分布。控制图是分析统计稳定性的重要方法。强调系统

5、 统计稳定性:当两个测 量系统测量同一标准零件,随时间 变化偏倚变差量有明显差异。Time 1Time 2安全性 对标准品(Master品)的同一特性,利用同一仪器,隔一段时间 进行测量时发生的 测量值变动.偏倚分析偏倚分析测量结果的观测观测平均值与基准基准值的差值。基准值:也称可接受的的基准值或真值,是充当测量值得一个一致认可的基准,一个基准值可以通过采用更高级别的测量设备进行多次测量,取其平均值确定。真值与标准的差异真值测量的溯源性 注意基准值的获得样品需要保留。注意基准值的获得样品需要保留。样本真值BAIS利用最正确的仪器测量的值设定为真值.偏倚分析具体实施步骤：1.将样件送到一个更高级

6、的测量系统上，进行多次测量，取得这些结果的平均值作为基准值。2.根据以往对该过程进行过程能力研究的结果，计算出过程变差=6*R/d23.安排量具的使用者对该样件进行10次测量，记录测量的结果。4.对数据进行计算并分析重复性重复性(Repeatability)重复性的意义：1.一个人采用一种测量仪器一种测量仪器，多次测量同一零件的同同一零件的同一特性，一特性，测量值落在5.15e范围内的概率是 99%2.测量值的重复性只反映测量值数据的分布宽度，不能反映位置的变化。反复测量时的变动真值真值再现性再现性(Reproduceability)是由不同的评价人不同的评价人，采用相同的测量仪器相同的测量仪

7、器，测量同一零件的同一特性同一零件的同一特性 时测量平均值的变差意义：意义：由不同的人使用同一把量具对同一个特性进行多次测量时，所引入的再现性误差落在5.15o 的概率应为99%因此这里既考虑测量数据分布宽度也考虑分布的位置。测量者B测量者A测量者C再现性重复性与再现性当分别计算出重复性变差（e）与再现性变差（o）后，既可确定重复性与再现性的变差（m）。通常用GRR或R&R表示重复性与再现性，既 GRR=R&R=5.15*m=5.15*线性(Linearity)线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。工作范围指量具预期使用的量程如150mm的卡尺,工作范围为0-120mmUSLLSL测量值

8、测量值(无偏差)真值精度偏差小真值精度偏差大测量系统分析测量系统变差的分布 1.位置：稳定性,偏倚,线性 2.宽度或范围：重复性,再现性 测量系统分辩率测量系统分辩率测量系统Gage 精度确定精度确定 Sample准备准备对Gage精度推荐为Spec,允许误差的10%.例:部品的允许差为0.2时,Gage推荐精度为0.02,Spec全范围的有计划地准备.例:内径为0.5000.050时,为了Gage R&R Study 在0.45 0.55范围内事前准备10个部品.为了判定测量系统的适用与否确认能否区分良品和不良品.测量系统研究的准备1.确定方法:2.评价人数量:3.评价人选择:4.样品必须从

9、过程中选取并代表其整个工作范围必须从过程中选取并代表其整个工作范围:5.仪器的分辨率为直接读取特性的预期过程变差的十分之一仪器的分辨率为直接读取特性的预期过程变差的十分之一;6.确定测量方法的一致性确定测量方法的一致性;7.保证各次读数的统计独立性保证各次读数的统计独立性,背靠背背靠背7.1 测量应按照随机顺序测量应按照随机顺序7.2 7.2 读数估计到最小刻度的一半读数估计到最小刻度的一半7.3.7.3.研究工作的人员要求研究工作的人员要求,知其重要性且仔细认真知其重要性且仔细认真计量型测量系统分析1.在不知道测量系统是否稳定时,评价该系统的重复性和再现性可能弊大于利。如果分析的结果是要采取

10、如果分析的结果是要采取措施措施,则最后的结果可能是测量系统的变差由于干预则最后的结果可能是测量系统的变差由于干预不当而增加不当而增加。2.测量系统稳定性控制图可能表明：基准或基准件偏差 测量仪器需校准计量型测量系统分析1.1确定稳定性指南选择样件作为标准样本(落在过程产品测量值均值附近的产品)定期测量标准样件3-5次(天,周),测量时机反映系统的各种实际状况，具体如何获取测量样本应考虑多种因素，如重新标定或维修周期、系统使用的频繁程度、工作条件的紧张程度以及具体获取数据的时机（预热、环境温度、湿度等）。计量型测量系统分析在控制图中标绘数据确定控制限,判断不稳定状态,将测量结果的标准偏差与测量过

11、程偏差比较。解读X-R图或X-S图只有在确认MS稳定性的前提才能进行其他特性的研究练习稳定性分析1.2.注意事项所选取作为研究的样本一定要保护好，防止损坏，一旦出现损坏，要重新制作或选取。当确定没有特殊原因时，要连续做进行长时间的观察。推荐使用X-R方法，方差方法不便于分析。只有在确认MS稳定性的前提才能进行其他特性的研究。计量型测量系统分析2.偏倚 确定基准值 一位评价人测量同一零件大于10次，计算平均值计算偏倚，转变为与过程变差（容差）的百分比。判定分析计量型测量系统分析2.1确定偏倚指南2.1.1独立样本法 选择一个样本,确定基准值由一个评价人以通常的方法测量10次计算平均值计算偏倚值

12、偏倚=观测平均值-基准值过程变差=6(R/d2）偏倚%=偏倚/过程变差计量型测量系统分析2.1.2 图表法如果用均值和极差图测量稳定性,这些数据也可评价偏倚.确定基准值 计算均值平均值 计算偏倚 过程变差=6(R/d2）偏倚%=偏倚/过程变差计量型测量系统分析偏倚分析:如偏倚较大,查找以下可能原因 1.基准值误差,归零不好 2.仪器磨损 3.仪器校准不正确 4.评价人操作不当等计量型测量系统分析3.重复性重复性误差:仪器自身,零件在仪器中的位置变化.要求极差图受控重复性标准偏差(仪器变差)e=R/d2*(d2*可从表中查出)(重复性为5.15 e 或4.65 R,代表正态分布测量结果99%)计

13、量型测量系统分析4.再现性 表明不同评价人测量 平均值的差异 再现性极差(R0 )为评价人最大平均值减去最小值 再现性标准偏差o=R0/d2*(再现性为5.15 o,代表正态分布测量结果99%)计量型测量系统分析5.零件间变差 1）零件间标准变差可由过程能力研究确定,如采用测量系统研究的方法零件标准变差 p=Rp/d2*Rp:每一组零件样品极差平均值 (零件间变差为5.15 p 或2.08 Rp,代表正态分布测量结果99%)计量型测量系统分析5.零件间变差2）测量系统的重复性和再现性占过程变差的百分比称为%R&R%R&R=(m/t)t=(p2+m2)1/2 t:总变差标准变差 计量型测量系统分

14、析 3）测量系统标准变差(m)m=(e2+o2)1/2e:量具标准变差(重复性变差)o:评价人标准偏差(再现性变差）计量型测量系统分析5.零件间变差均值控制图反映出零件间变差是零件真值间的变差加上测量系统的重复性误差,所以,有必要确定零件真值变差和测量系统变差的关系.绘制测量系统的均值控制图和零件均值控制图,如零件均值控制图大部分点落于测量系统的均值控制限之外,可计算测量系统变差占过程变差的百分比,从而评价测量系统的适宜性计量型测量系统分析6.确定重复性和再现性用指南6.1 极差法:极差法可以迅速提供测量变异性的近似值近似值,但只能提供整个测量系统的总体情况,无法分解为重复性和再现性的变差.典

15、型的极差法是使用两个评价人和五个零件进行分析不推荐使用计量型测量系统分析6.2 均值和极差法可将测量系统分解为重复性和再现性两部分,而不是相互作用,方差分析法(ANOVA):可用来确定量具和评价人的交互作用（不推荐使用）6.2.1 数据记录 计量型测量系统分析 6.2 均值和极差法 6.2.3数值计算见练习（数据记录表）计量型测量系统分析7.线性7.1 基本概念在量具的工作范围内选择不同规格的零件,由一个评价人对不同零件多次测量,计算结果可确定线性。以基准值为横坐标,以偏倚值为纵坐标,绘制最佳拟合偏倚值直线,其斜率为线性指标.通过计算得出拟合直线的公式,可确定量具在不同测量位置的偏倚(如50m

16、m处)计量型测量系统分析7.2 实施步骤选取5个零件，由于过程变差的存在，这些零件的测量值要覆盖整个量具的测量范围。对每个零件进行测量，以便确定基准值和确定了整个测量范围。让该量具的操作人对每个零件测量12次。计算每个零件的平均值和偏倚的平均值。利用图表画出偏倚平均值和基准值。计算出拟合直线与K=1质量的最佳拟合优度（R）。结果分析。（没有绝对接收的标准，需分析后再下结论）Gage R&R 研究计量型对同一部品,同一特性,利用同一仪器,数名测量者,进行测量时发生的 测量值变动.测量者A测量者B零件12345123451次试验2172202172142162172162162162201次试验2

17、162162162122192192162152122201次试验216218217212220220220216212220X216.3218.0216.3212.7218.3218.3217.3215.7213.3220.0=X216.3216.9极差1.04.01.02.04.04.04.01.04.00234511.411.912.242.4821.281.812.152.4031.231.772.122.3841.211.752.112.3751.191.742.102.3661.181.732.092.3571.171.732.092.3581.171.722.082.3591.1

18、61.722.082.34101.161.722.082.34111.161.712.082.34121.151.712.072.34131.151.712.072.34141.151.712.072.34151.151.712.072.34平均极差分布的d2值测量次数测量人数极差数23名测量者，对5个样品，反复测量23次Spec:2160.5217.3217.7216.0213.0219.2Rp=6.2Gage R&R 研究计量型反复性反复性(Repeatability)再现性再现性(Reproduceability)Gage R&R%EV=5.15Rd2=5.152.51.72=7.5=5

19、.15=5.15216.9-216.31.41=2.2AV估计值AV校正值 5.15R0d22 nr2=2.22=R0=5.15 537.52=1.01.452=+0.192=1.47=2.5%R&R =100%=51%e eood2e2=+2eomRpd2=p6.22.48=2.502=+1.472=2.92=+2pmtmt 1.47 2.9100%=%R&R =100%=378%m 5.15 1.47 2100%=5.15T计数型量具研究计数型量具是把各个零件与某些指定限制相比较。1.小样法选取20个零件,两个评价人,分别测量两次.零件中要有略低于或高于规范的零件。注意选取的零件尺寸不要选

20、取在尺寸公差带上。如对任何零件测量结果有差异(四次),不能接受该测量系统,需改进或重新评价。Gage R&R 研究计数型官能的合格 及不合格 或者 判定 Go/No Go的时候评委间的相互不同结果-如果 测量4次的测量结果相同 Gage可能 Accept.-%Gage R&R=3/18 x 100%=17%-评委的测量结果不同,Gage要改善或再评价.-如不能改善,得找别的测量系统.计数型量具研究2.大样法:计数型测量系统的稳定性也应检测和监控。通过一个恒定样本随时间的计数型控制图。选择接受下限为例，计算重复性和偏倚选取8个已知基准值的零件，按实际情况间隔开，各测量m=20次，记录接受次数（a

21、）。计数型量具研究8个样本选择条件 最小的零件，通过次数为0（a=0）最大的零件，通过次数为20（a=20）其余6个零件，通过次数1 a 20T=31.1*偏倚/重复性该计算值如大于2.903(0.025 ,19),则偏倚明显偏离零(不可接受)计数型量具研究2.大样法:将8个（XT）Pa计算出来，标绘在正态概略纸，划出最佳拟合直线。即计数型特性曲线(GPC)偏倚（B）=XT（Pa=0.5处)-下限制 重复性(R)=XT（Pa=0.995处)-XT（Pa=0.005处)/1.08确定偏倚是否明显偏离零:计数型量具研究2.大样法计数型GPC也可绘制在普通纸上 考虑上限处曲线为下限曲线的镜像,但曲线位置依据Pa=0.5时,Xt=规范限制-偏倚例子中:Xt=0.010-0.0022=0.0078