测量系统分析基础篇17691.pptx
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1、STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 0Training Course NameTraining Course NameTraining Course NameMeasurement System AnalysisPrepared by XW HuApproved by Jerry WuEffective Date _Nov 0804STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 1课程内容课程内容(基础篇)(基础篇)MSA的重要性的
2、重要性测量系统分析的对象测量系统分析的对象测量系统误差来源测量系统误差来源测量基础术语测量基础术语 测量系统统计特性测量系统统计特性理想的测量系统理想的测量系统测量系统应有的特性测量系统应有的特性测量系统的策划测量系统的策划STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 2课程内容课程内容(方法篇)(方法篇)测量系统研究准备测量系统研究准备计量型分析计量型分析稳定性分析偏倚分析线性分析重复性和再现性分析计数型分析计数型分析风险分析法STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu
3、 ConfidentialPage 3MSA MSA 的重要性的重要性原料人机 法环測量測量結果好不好測量PROCESS如果测量的方式不对,那么好的结果可能被测为坏的结果,坏的结果也可能被测为好的结果,此时便不能得到真正的产品或过程特性。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 4MSA分分析对象析对象nQS-9000 4.11.4n为分析每种类型的测量和试验设备系统的测量结果存在的差异,必须进行适当的统计研究.此要求必须适用于在控制计划中提出的测量系统,并由QA部门定义其适用性.n至少所有影响产品特性的测量系统
4、必须作MSA.STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 5测量误差测量误差y=x+测量值=真值(True Value)+测量误差STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 6测量误差来源测量误差来源STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 7测量误差的来源测量误差的来源n仪器方面(Equipment):nDiscrimination(分辩力)nPreci
5、sion 精密度(Repeatability 重复性)nAccuracy准确度(Bias偏差)nDamage损坏nDifferences among instruments and fixtures (不同仪器和夹具间的差异)STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 8测量误差的来源测量误差的来源不同检验者的差异(Reproducibility再现性)(Difference in use by inspector)训练技能疲劳无聊眼力舒适检验的速度指导书的误解STATSChipPAC TrainingRev.:A
6、Prepared by:XW Hu ConfidentialPage 9测量误差的来源测量误差的来源不同环境所造成的差异(Differences due to environment)温度湿度振动照明腐蚀污染(油脂)STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 10测量误差的来源测量误差的来源方法方面:(Differences among methods of use)测试方法测试标准材料方面(Material):准备的样本本身有差异收集的样本本身有差异STATSChipPAC TrainingRev.:APrepa
7、red by:XW Hu ConfidentialPage 11测量系统与过程同步改进测量系统与过程同步改进STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 12测量基础术语测量基础术语测量测量(Measurement):赋值给具体事物以表示它们之间关于特定特性的关系。赋值过程即为测量过程,而赋予的值定义为测量值。量具量具(Gage):任何用来获得测量结果的装置,经常用来特指用在车间的装置,包括用来测量合格不合格的装置。测量系统测量系统(Measurement System):用来对被测特性赋值的操作、程序、量具、设备、
8、软件以及操作人员的集合;用来获得测量结果的整个过程。数据数据(Data):一组条件下观察结果的集合,既可以是连续的(一个量值和测量单位),又可以是离散的(属性数据或计数数据如成功失败、好坏、过不通过等统计数据)。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 13测量基础术语测量基础术语标准标准(Standard)用于比较的可接受的基准;用于接受的准则;已知数值,在表明的不确定度界限内,作为真值被接受;基准值。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu Confidenti
9、alPage 14测量基础术语测量基础术语准确度准确度(Accuracy):Accuracy):观测值和可接受基准值之间一致的接近程度。方差分析方差分析(Analysis of Variance):Analysis of Variance):一种经常用于试验设计(DOE)中统计方法(ANOVA),用于分析多组的计量型数据以便比较方法和分析变异源校准校准(Calibration):Calibration):在规定的条件下,建立测量装置和已知基准值和不确定度的可溯源标准之间的关系的一组操作。校准可能也包括通过调整被比较的测量装置的准确度差异而进行的探测、相关性、报告或消除的步骤。确定示值误差的过程
10、.校准周期校准周期(Calibration Interval):Calibration Interval):两次校准间的规定时间总量或一组条件,在此期间,测量装置的校准参数(示值误差)被认定为有效的。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 15分辨力分辨力(Discrimination)、可读性可读性(Readability)、分辨率分辨率(Resolution)最小的读数单位、刻度限度;由设计决定的固有特性;测量或仪器输出的最小刻度;1:10经验法则(过程变差(6)与公差较小者)。过程变差公差测量基础术语测量
11、基础术语STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 16测量基础术语测量基础术语有效分辨力有效分辨力(Effective Resolution)n定义:考虑整个测量系统变差时的数据分级大小(ndc)。nNdc=1.41x(PV/GRR)n左图:只能表明过程是否正在生产合格零件。一个数据分级STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 17测量基础术语测量基础术语24个数据分级5个或更多个个数据分级有效分辨力有效分辨力(Effective
12、Resolution)A图:只能粗略估计制程。不能用于计量控制。B图:可用于计量控制图建议使用达到5个以上分级数STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 18测量基础术语测量基础术语有效分辨力区分(有效分辨力区分(exampleexample)Spec Limit:100+/-Spec Limit:100+/-10106-10+104个分级数10个分级数STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 19测量基础术语测量基础术语量具量具R
13、&R(Gage R&R):一个测量系统的重复性和再现性的合成变差的估计。GRR变差等于系统内和系统间变差之和。重复性(EV):设备的偏倚再现性(AV):评价者的偏倚交互作用交互作用(Interaction):源于两个或多个重要变量的合成影响或结果,评价人和零件之间具有不可附加性。评价人差别依赖于被测零件。测量系统误差测量系统误差(Measurement System Error):用于量具偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性产生的合成变差。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 20测量基础术语测量基础术语零件变
14、差零件变差(Part Variation):与测量系统分析有关,对一个稳定过程零件变差(PV)代表预期的不同零件和不同时间的变差。过程控制过程控制(Process Control):一种运行状态,将测量目的和决定准则应用于实时生产以评估过程稳定性和测量体或评估自然过程变差的性质。测量结果显示过程或者是稳定和”受控”,或者是”不受控”。产品控制产品控制(Product Control):一种运行状态,将测量目的和决定准则应用于评价特性符合某规范。测量结果显示过程或者是”在公差内”或者是”在公差外”。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu Conf
15、identialPage 21测量基础术语测量基础术语回归分析回归分析(Regression Analysis):Regression Analysis):两个或多个变量之间关系的统计研究。确定两个或多个变量间数学关系的一种计算。灵灵敏敏度度(Sensitivity):Sensitivity):导致一个测量装置产生可探测(可辨别)输出信号的最小输入信号。一个仪器应至少和其分辨力单位同样敏感。敏感性是通过固有量具的设计与质量、服务期内维护和操作条件确定的。(灵敏度应与最小分辨率一致.)显著水平显著水平(Significance Level):Significance Level):被选择用来测试
16、随机输出概率的一个统计水平,也同风险有关,表示为风险,代表一个决定出错的概率。通常取值为0.05(5%)的出错概率.把好的误判为不好的风险为风险把不好的误判为好的风险为风险STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 22测量基础术语测量基础术语溯源性溯源性(Traceability)n在商品和服务贸易中溯源性是一个重要概念,溯源到相同或相近的标准的测量比那些没有溯源性的测量更容易被认同。这为减少重新试验、拒收坏的产品、接收好的产品提供了帮助。n溯源性在ISO计量学基本和通用国际术语(VIM)中的定义是”测量的特性或
17、标准值,此标准是规定的基准,通常是国家或国际标准,通过全部规定了不确度的不间断的比较链相联系。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 23测量基础术语测量基础术语國家標准引用標准工作標准生產量具夹量具千分尺CMM量块激光干涉仪引用量具量块比测波长标准干涉比测器STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 24测量基础术语测量基础术语真值真值(True Value):测量过程的目标是零件的”真”值,希望任何单独读数都尽可能地接近这一读值
18、(经济地)。遗憾的是真值永远也不可能知道是肯定的。然而,通过使用一个基于被很好地规定了特性操作定义的”基准”值,使用较高级别分辨率的测量系统的结果,且可溯源到NIST,可以使不确定度减小。因为使用基准作为真值的替代,这些术语通常互换使用。置信区间置信区间(Confidence Interval):期望包括一个参数的真值的值的范围(在希望的概率情况下叫置信水平)。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 25测量基础术语测量基础术语一致性一致性(Consistency):一致性是随时间得到测量变差的区别。它也可以看
19、成重复性随时间的变化。n影响一致性的因素是变差的特殊原因,如:n零件的温度n电子设备的预热要求n设备的磨损STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 26测量基础术语测量基础术语 均匀性均匀性(Uniformity):Uniformity):n均匀性是量具在整个工作量程内变差的区别。它也可被认为是重复性在量程上的均一性(同一性)。不同量程的重复性不同.n影响均匀性的因素包括:n夹紧装置对不同定位只接受较小较大尺寸。n刻度的可读性不好n读数视差STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared b
20、y:XW Hu ConfidentialPage 27测量基础术语测量基础术语n测量不确定度测量不确定度(Measurement Uncertainty):n不确定度是赋值给测量结果的范围,在规定的置信水平内描述为预期包含有真测量结果的范围。测量不确定度通常被描述为一个双向量。简单的表达式:n真测量值=观测到的测量(结果)UnU=扩展不确定度。扩展不确定度是测量过程中合成标准误差Uc,乘以一个代表所希望的置信范围中的正态分布的分布系数(K)。ISO/IEC确定了足以代表正态分布的95%的不确定度的分布系数。通常认为K=2,U=KUc。STATSChipPAC TrainingRev.:APre
21、pared by:XW Hu ConfidentialPage 28测量基础术语测量基础术语n测量不确定度测量不确定度(Measurement Uncertainty):n扩展不确定度 U=kuc公式nK覆盖因子(2-3)nuc 标准合成不确定度测量值分布曲线均值95.45%99.73%+3+3+2+2 真值1STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 29测量基础术语测量基础术语n测量不确定度测量不确定度(Measurement Uncertainty):n合成标准误差Uc包括了在测量过程中变差的所有重要组成部份
22、。在大多数情况下,按着本课程完成的测量系统分析的方法可以用来定量确定测量不确定度的众多来源。简单的表达式被定量表示为:nUc2=2偏倚+2GRR+2稳定性+2一致性+2其它n定期重复评价与测量过程有关的不确定度以确保持续保持所预计的准确度是适宜的。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 30测量基础术语测量基础术语n测量不确定度测量不确定度(Measurement Uncertainty)和和 MSA(Measurement System Analysis)主要主要区别区别:nMSA的重点是了解测量过程,确定在
23、测量过程中的误差总量(),及评估用于生产和过程控制中的测量系统的充分性。MSA促进了解和改进(减少变差)。n不确定度是测量值的一个范围,由置信区间来定义,与测量结果有关并希望包括测量真值。STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 31测量基础术语测量基础术语不确定度不确定度(范围范围)和测量和测量(值值)误差区别误差区别:测量值概率分布曲线均值+3+3真值测量误差测量误差不确定度范围不确定度范围*2STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialP
24、age 32测量系统统计特性测量系统统计特性Bias偏差偏差(Accuracy准确性准确性)Repeatability重复性重复性(precision)Reproducibility再现性再现性Linearity线性线性Stability稳定性稳定性STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 33测量系统统计特性测量系统统计特性偏倚偏倚(Bias)Bias):是测量结果的观测平均值与基准值的差值。真值的取得可以通过采用更高等级的测量设备进行多次测量,取其平均值。基准值觀測平均值偏倚偏倚STATSChipPAC Tr
25、ainingRev.:APrepared by:XW Hu ConfidentialPage 34测量系统统计特性测量系统统计特性造成过份偏倚的可能原因造成过份偏倚的可能原因仪器需要校准仪器、设备或夹紧装置的磨损磨损或损坏的基准,基准出现误差校准不当或调整基准的使用不当仪器质量差设计或一致性不好线性误差应用错误的量具不同的测量方法设置、安装、夹紧、技术测量错误的特性量具或零件的变形环境温度、湿度、振动、清洁的影响违背假定、在应用常量上出错应用零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察错误STATSChipPAC TrainingRev.:APrepared by:XW Hu Confidentia
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