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1、Chapter3 2MeasurementSystemsAnalysis测量系统分析 2 测量是科学的基础 Ioftensaythatwhenyoumeasurewhatyouarespeakingaboutandexpressitinnumbers youknowsomethingaboutit LORDKELVIN TheScienceofMeasurement 3 EffectsofMeasurementError Averages Variability MeasurementSystemBias MeasurementSystemVariability Accuracy Precis
2、ion s2total s2product s2meassystem 4 测量误差 平均值 变差 测量系统的偏差 测量系统的变差 准确度 精确度 s2total s2产品 s2测量系统 SourcesofMeasurementVariation 6 测量误差的原因 M e a s u r e m e n t V a r i a t i o n H u m i d i t y C l e a n l i n e s s V i b r a t i o n L i n e V o l t a g e V a r i a t ion T e m p e r a t u r e F l u c t u
3、 a tion O p e r a t o r T e c h n i q u e S t a n d a r d P r o c e d u r e s S u f f i c i e n t W o r k T i m e M a i n t e n a n c e S t a n d a r d C a l i b r a t i o n F r e q u e n cy O p e r a t o r T r a i n i n g E a s e o f D a t a E n t r y 电性能不稳定 磨损 机械不稳定性 量具 环境 测量方法 计算不稳定 取得数据的难易 操作员培训
4、 校准频率 量具维护标准 足够的工作时间 标准操作规程 操作员技术 湿度 清洁程度 震动 线电压波动 温度波动 7 看到的不一定真实 PossibleSourcesofProcessVariation Long term ProcessVariation Short term ProcessVariation Variation w isample ActualProcessVariation Stability Linearity Repeatability Accuracy Variationdue togage Variationdue tooperators MeasurementVa
5、riation ObservedProcessVariation Wewilllookat repeatability and reproducibility asthesearetheprimarycontributorstomeasurementerror Reproducibility 9 过程变差剖析 长期 过程变差 短期 抽样产生的变差 实际过程变差 稳定性 线性 重复性 准确度 量具变差 操作员造成的变差 测量误差 过程变差观测值 重复性 和 再现性 是测量误差的主要来源 再现性 过程变差 Accuracy Accuracy Doestheaverageofthemeasureme
6、ntsdeviatefromthetruevalue Truevalue TheoreticallycorrectvalueNISTstandardsBiasDistancebetweenaveragevalueofallmeasurementsandtruevalueAmountgageisconsistentlyofftargetSystematicerrororoffset 11 准确度 Accuracy 准确度 Accuracy 测量的平均值是否与真值吻合 真值 TrueValue 理论上正确的值国际度量衡标准偏倚 Bias 测量值的均值与真值的距离测量系统持续地偏离目标系统错误 BI
7、AS Isthedifferencebetweentheobservedaverageofthemeasurementandthereferencevalue Thereference valueisthevaluethatservesasanagreed uponreference Thereferencevaluecanbedeterminedbyaveragingseveralmeasurementswithahigherlevel e g metrologylab ofmeasuringequipment ObservedAverageValue ReferenceValue BIAS
8、Definition 13 BIAS 测量结果的平均值与参考值的差异 参考值 reference value 是一个预先认定的参考标准 该标准可用更高一级测量系统测量的平均值来确定 例如 高一级计量室 观测平均值 参考值 偏倚BIAS X1 0 75mmX6 0 8mmX2 0 75mmX7 0 75mmX3 0 8mmX8 0 75mmX4 0 8mmX9 0 75mmX5 0 65mmX10 0 7mm OnePartMeasuredTenTimesbyOneAppraiser WhatelsedoyouneedtodetermineBIAS ThereferenceValuedeterm
9、inedbythelayoutinspectionequipment ensurethisequipmentwentthroughaGageR R is0 80mm Theprocessvariationforthepartis0 70mm 0 75 Bias 0 75 0 8 0 05 Bias 100 0 05 0 70 7 1 Thismeans7 1 oftheprocessvariationisBIAS BIASEXAMPLE 15 X1 0 75mmX6 0 8mmX2 0 75mmX7 0 75mmX3 0 8mmX8 0 75mmX4 0 8mmX9 0 75mmX5 0 65
10、mmX10 0 7mm 同一操作者对同一工件测量10次 如果参考标准是0 80mm 过程变差为0 70mm 0 75 Bias 0 75 0 8 0 05 Bias 100 0 05 0 70 7 1 表明7 1 的过程变差是偏倚BIAS 偏倚BIAS实例 Precision TotalvariationinthemeasurementsystemMeasureofnaturalvariationofrepeatedmeasurementsTerms RandomError Spread Test RetesterrorRepeatabilityandReproducibility s s s
11、 MS G O 2 2 2 17 测量系统总变差通过重复测量的方法测量到的过程自然变差代表名词 重复性 Repeatability 和再现性 Reproducibility s s s MS G O 2 2 2 精确度 Precision Precision Repeatability TheinherentvariabilityofthemeasurementsystemVariationinmeasurementsobtainedwithagagewhenusedseveraltimesbyoneoperatorwhilemeasuringacharacteristicononepart
12、EstimatedbythepooledstandarddeviationofthedistributionofrepeatedmeasurementsRepeatabilityislessthanthetotalvariationofthemeasurementsystem 19 测量系统内在的变异性基于重复测量的数据 用分组后组内的标准偏差来估算小于测量系统的总变差 精确度 重复性 Precision Reproducibility OperatorvariabilityofthemeasurementsystemVariationintheaverageofthemeasurements
13、madebydifferentoperatorsusingthesamegagewhenmeasuringacharacteristicononepartEstimatedbythestandarddeviationofthedifferenceinaverages basedonmeasurementstakenbydifferentoperatorsMustbeadjustedforgagevariationReproducibilityislessthanthetotalvariationofthemeasurementsystem 21 精确度 再现性 测量系统中操作员产生的变异基于不
14、同操作者的测量数据 按操作员分组 通过组平均值的差来估 应扣除量具的因素 组内变差 比测量系统总变差小 Linearity Differenceintheaccuracyvaluesofagagethroughtheexpectedoperatingrangeofthegage GoodLinearity BadLinearity 23 线性 Linearity 量具在不同测量范围的准确度和精确度的变化 当测量范围较宽时尤为要关注 好的线性 差的线性 Stability Thedistributionofmeasurementsremainsconstantandpredictableover
15、timeforbothmeanandstandarddeviationTotalvariationinthemeasurementsobtainedwithagage onthesamemasterormasterparts whenmeasuringasinglecharacteristicoveranextendedtimeperiod Evaluatedusingatrendchartormultiplemeasurementanalysisstudiesovertime Time 1 Time 2 time Magnitude Stability 25 在一段时间内 测量结果的分布无论
16、是均值还是标准偏差都保持不变和可预测的通过较长时间内 用被监视的量具对相同的标准或标准件的同一特性进行测量的总变异来监视可用时间走势图进行分析 稳定性 Stability 量值 26 Discrimination Thetechnologicalabilityofthemeasurementsystemtoadequatelydifferentiatebetweenvaluesofameasuredparameter 27 测量系统的分辨率 discrimination 要求不低于过程变差或允许偏差 tolerance 的十分之一零件之间的差异必须大于最小测量刻度极差控制图可显示分辨率是否足够看控制限内有多少个数据阶级不同数据等级的计算为零件的标准偏差 总的量具偏差 1 41 GenerallytwoorthreeoperatorsGenerally10unitstomeasureEachunitismeasured2 3timesbyeachoperator GageR Rstudy Determineifreproducibilityisanissue Ifitis selectt
