量具误差及测量误差.docx
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量具误差及测量误差
测量系统误差分析
1、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。
2、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B
1
2
3
4
5
c、第3步计算极差，如：
零件#
操作员A
操作员B
极差
1
2
3
4
5
d、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=5=，计算量具双性（R&R）百分比的公式：
%（R&R）=%[（R&R）/容差]；其中R&R=（R）==;假设容差=单位；%（R&R）=100[]=%。
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:
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C
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
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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:
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
1
75
75
74
76
76
75
76
75
75
2
73
74
76
76
75
75
75
76
76
3
74
75
76
76
75
76
74
76
76
4
74
75
74
75
75
74
74
74
74
5
75
74
74
74
74
76
76
75
74
6
76
75
75
74
74
76
76
76
76
7
74
77
75
76
75
74
75
75
74
8
75
74
75
75
74
74
75
74
76
9
76
77
77
74
76
76
74
74
76
10
77
77
76
76
74
75
75
76
74
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:
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
1
75
75
74
1
76
76
75
1
76
75
75
1
2
73
74
76
3
76
75
75
1
75
76
76
1
3
74
75
76
2
76
75
76
1
74
76
76
2
4
74
75
74
1
75
75
74
1
74
74
74
0
5
75
74
74
1
74
74
76
2
76
75
74
2
6
76
75
75
1
74
74
76
2
76
76
76
0
7
74
77
75
3
76
75
74
2
75
75
74
1
8
75
74
75
1
75
74
74
1
75
74
76
2
9
76
77
77
1
74
76
76
2
74
74
76
2
10
77
77
76
1
76
74
75
2
75
76
74
2
均值
d、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
1
75
75
74
1
76
76
75
1
76
75
75
1
2
73
74
76
3
76
75
75
1
75
76
76
1
3
74
75
76
2
76
75
76
1
74
76
76
2
4
74
75
74
1
75
75
74
1
74
74
74
0
5
75
74
74
1
74
74
76
2
76
75
74
2
6
76
75
75
1
74
74
76
2
76
76
76
0
7
74
77
75
3
76
75
74
2
75
75
74
1
8
75
74
75
1
75
74
74
1
75
74
76
2
9
76
77
77
1
74
76
76
2
74
74
76
2
10
77
77
76
1
76
74
75
2
75
76
74
2
均值
XA=++/3=R=均值的平均值
XB=++/3=R=++3=
XC=++/3=
Xdiff=XMAX-XMIN==
e、第5步计算UCLR并放弃或重复其值大于UCLR的读数。
既然已没有大于的值，那么继续进行。
UCLR=R*D4=*=
f、第6步用以下公式计算设备变差：
重复性设备变差（.）
.=R*K1%.=100[.）/（TOL）]
.=*%.=100[/（10）]
.=%.=%
试验次数
2
3
K1
g、第7步用以下公式计算操作员变差：
重复性——操作员变差（.）
%.=100[.）/（TOL）]
%.=100[/（10]
=0%.=0
试验次数
2
3
K1
h、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）
y、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
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.
量具名称/ID:
Go/No-GoGauge
零件编号:
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。
号零件是不合格的，这一点两位操作员都发现了。
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
1
G
G
G
G
2
NG
NG
NG
NG
3
NG
NG
G
G
4
G
G
G
G
5
G
G
G
G
6
NG
NG
NG
NG
7
NG
G
G
NG
8
G
G
G
G
9
G
G
G
G
10
G
G
G
G
11
G
G
G
G
12
NG
NG
NG
G
13
G
G
NG
G
14
G
G
G
G
15
G
G
G
G
16
G
G
G
G
17
G
G
G
G
18
G
G
G
G
19
G
G
G
20
NG
NG
NG
结果：
合格/不合格
3、偏倚
1、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。
千分尺的分辩率为英寸。
表1中的所有读数是以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
-50
0
50
-50
-100
0
-50
-150
0
50
-100
-50
0
0
0
100
-100
-100
-50
-50
-100
0
-50
50
0
0
0
-100
0
0
-100
-100
-50
-100
-50
0
0
-50
-100
100
50
50
-50
0
-50
-50
0
-50
0
b、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
150
50
0
0
100
50
0
150
50
100
50
50
50
50
100
100
50
50
50
100
0
50
50
50
0
100
100
0
50
50
0
100
0
150
50
0
0
50
100
100
150
150
0
100
0
50
0
50
100
d、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%
0
14
14
%
50
18
32
100
12
44
150
5
49
e、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
截止=（50+100）/2=
f、第6步.用以下公式计算截止部分：
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=
h、第8步.确定估计的标准偏差。
y、第9步.计算控制线。
y、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
200
UCL
5
-100
LCL
-200
移动极差读数
150
100
50
DATE
TIME
1
-50
50
-50
0
100
-50
-100
-100
-100
50
0
-50
0
-100
50
50
0
-50
-50
-50
-50
0
50
-100
0
-100
0
0
Movingrange
100
100
50
100
150
50
0
0
150
50
50
50
100
150
0
50
50
0
0
0
50
50
150
100
100
100
0
*Forsamplesizesoflessthanseven,thereisnolowercontrollimitforranges.
4、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。
量具的工作范围是毫米至毫米。
a、第1步
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