韩之俊教授课件---测量系统分析.ppt
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测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析1第第55章章测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析2主主要要内内容容1.1.确认并理解测量误差的组成因素。
确认并理解测量误差的组成因素。
2.2.借助借助Minitab，运用方差分析法运用方差分析法（ANOVA）3.3.进行连续数据的进行连续数据的GageR&R分析。
分析。
4.4.3.3.借助借助Minitab进行离散数据的进行离散数据的GageR&R分析。
分析。
44.确定测量系统的准确性和精确性。
确定测量系统的准确性和精确性。
测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析3在在66项项目目中中，测测量量系系统统分分析析的的主主要要目目的是确定项目中所使用的数据是否可靠。
的是确定项目中所使用的数据是否可靠。
测量系统测量系统分析的目的分析的目的评估新的测量仪器。
评估新的测量仪器。
将两种不同的测量方法进行比较。
将两种不同的测量方法进行比较。
对可能存在问题的测量方法进行评估。
对可能存在问题的测量方法进行评估。
确定并解决测量系统误差问题。
确定并解决测量系统误差问题。
测量系统分析测量系统分析还可以：
还可以：
测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析466方方法法建建立立在在这这样样一一种种思思想想上上：
基基于于数数据据的的决决策策。
用用于于决决策策过过程程的的数数据据必必须须是是可可靠靠的的。
基基于于不不可可靠靠数数据据的的决决策策与与无数据支持的决策没有什么差别。
无数据支持的决策没有什么差别。
您的测量系统是否好得足以让您放心收集数据？
您的测量系统是否好得足以让您放心收集数据？
GageR&R分析给您答案。
分析给您答案。
GageR&R分析使您能够：
分析使您能够：
确定测量误差是否很小，相对产品规范或过程误差来说是否可以接受确定测量误差是否很小，相对产品规范或过程误差来说是否可以接受确定您是否对数据的确定您是否对数据的“质量质量”充满信心充满信心分析测量仪器是否具有适当的分辨率分析测量仪器是否具有适当的分辨率如果测量误差不可接受，将注意力重点放在需要改进的方面如果测量误差不可接受，将注意力重点放在需要改进的方面测量是任何测量是任何66项目的基础项目的基础测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析5有关测量数据的常见问题有关测量数据的常见问题什么是测量？
什么是测量？
-将一个未知量与一个已知的或已经接受的参照值进行的比较为什么我们需要测量数据？
为什么我们需要测量数据？
-我们使用测量数据来判断产品是否合格，制定有关过程管理的决策。
我接受这件产品吗？
过程是很好，还是需要进行调整？
我们对测量数据有什么期望？
我们对测量数据有什么期望？
-准确性数据必须告诉我们真相！
-重复性重复测量必须产生同样的结果！
-再现性结果不应该受检验员的影响什么是测量仪器？
什么是测量仪器？
-用来进行测量的任何仪器什么是检验员什么是检验员（或者鉴定人或者鉴定人）？
-使用测量仪器进行测量的个人或装置测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析6收收集集数数据据的的能能力力!
2=2+2总的观察方差总的观察方差过程方差过程方差测量系统方差测量系统方差测量是一个能影响所观察值的中心值和方差的过程测量是一个能影响所观察值的中心值和方差的过程测量是一个能影响所观察值的中心值和方差的过程测量是一个能影响所观察值的中心值和方差的过程测量系统包括测量系统包括:
人（及其培训）、过程人（及其培训）、过程（测量程序）、设备（测量程序）、设备（量具或测量工具）、系统的控制点、及所有这些因素的相互作用。
（量具或测量工具）、系统的控制点、及所有这些因素的相互作用。
测量总方差测量总方差:
有关测量数据的常见问题有关测量数据的常见问题测量系统：
不仅指量具。
测量系统：
不仅指量具。
测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析71.GageR&R1.GageR&R分析是用来分析测量系统的方法，目分析是用来分析测量系统的方法，目的是确定测量某种东西时出现的波动的是确定测量某种东西时出现的波动（误差误差）的大的大小和类型。
小和类型。
2.将将“测量系统测量系统”看作是会给测量数据带来额外误看作是会给测量数据带来额外误差差的子过程，其目的就是使用误差尽可能小的测的子过程，其目的就是使用误差尽可能小的测量过程。
量过程。
3.任何观测数据的误差，都是部件的实际误差和测任何观测数据的误差，都是部件的实际误差和测量系统误差的总和。
量系统误差的总和。
有关测量数据的常见问题有关测量数据的常见问题测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析8测量系统分析计划测量系统分析计划1.1.确定数据的类型确定数据的类型2.2.确定误差的来源确定误差的来源3.3.样本选择样本选择4.4.数据收集数据收集5.5.数据分析数据分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析9分分辨辨率率?
“精确性精确性”（R&R）R&R）（离散性离散性-方差方差）校校准准?
稳稳定定性性?
线线性性?
偏偏移移?
“准确性准确性”（居中性居中性-均值均值）OKOKOKOK连续变量测量系统分析连续变量测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析10123123部件A部件B因为上面刻度的分辨率比两个部件之间的差异要大，两个部件将出现相同的测量结果。
第二个刻度的分辨率比两个部件之间的差异要小，部件将产生不同的测量结果。
A=2.25B=2.00测量仪器分辨率测量仪器分辨率测量仪器分辨率测量仪器分辨率可定义为测量仪器能够读取的最小测量单位。
看看下面的部件A和部件B，它们的长度非常相似。
测量分辨率描述了测量仪器分辨两个部件的测量值之间的差异的能力。
测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的测量仪器的分辨率必须小于或等于规范或过程误差的10%。
A=2.0B=2.0部件A部件B测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析11测量系统的精度测量系统的精度（分辨率分辨率）须比被测量要求精度须比被测量要求精度高一个数量级，即如果要求高一个数量级，即如果要求被被测量精度是测量精度是0.0010.001，测，测量仪器的精度要求须是量仪器的精度要求须是0.00010.0001。
亦即测量系统应该。
亦即测量系统应该至少能测出上下规格限间距的至少能测出上下规格限间距的1/101/10。
例如例如LSLLSL是是55mmmm，USLUSL是是1010mmmm，极差是极差是55mmmm，测量测量设备应至少设备应至少0.50.5mmmm的刻度。
的刻度。
测量系统分辨率测量系统分辨率（精度精度）:
-测得最小变化范围的能力。
测量系统分辨率测量系统分辨率最高原则最高原则测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析12测量的准确性是测量所得的平均值与真实值的差别。
测量的准确性是测量所得的平均值与真实值的差别。
真实值真实值参考标准参考标准平均值平均值真实值真实值偏偏移移观察的平均观察的平均值值系统误差或偏移系统误差或偏移准准确确性性测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析13测得的温度测得的温度实得温度实得温度线性线性非线性非线性非线性非线性20201010303040401010202030304040例例2:
2:
例例1:
1:
在测量设备范围内，测量值大小不一样。
在测量设备范围内，测量值大小不一样。
绿带课程总效果绿带课程总效果10-10-最好最好!
9-9-好极好极!
8-8-特别好特别好!
7-7-极好极好!
6-6-很好很好!
5-5-较好较好4-4-好好3-3-一般一般2-2-较差较差1-1-很差很差线线性性测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析14（测量系统的分布测量系统的分布（ssandss2）长期应该保持稳定。
长期应该保持稳定。
（没有漂移，突然偏移循环等。
没有漂移，突然偏移循环等。
（利用控制图进行评估。
利用控制图进行评估。
采用长期的测量设备计划以维持稳定性采用长期的测量设备计划以维持稳定性.稳稳定定性性测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析15所有的测量系统需要校准所有的测量系统需要校准:
1.校准时可参考量具制造者的建议。
校准时可参考量具制造者的建议。
2.定期对操作员培训考核。
定期对操作员培训考核。
3.相关软件。
相关软件。
对比一个已知的真实值检查测量系统对比一个已知的真实值检查测量系统;或或相对于一个已知的标准调整量具以至读数相对于一个已知的标准调整量具以至读数正确。
正确。
校校准准测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析16精精确确性性（精精确确性描述了测量系统的误性描述了测量系统的误差：
差：
（可重复性可重复性偏差由量具本身造成；偏差由量具本身造成；（可再现性可再现性偏差由测量者的技巧造成。
偏差由测量者的技巧造成。
两两个个组组成成部部分分测量系统测量系统重复性重复性再现性再现性（重复性和再现性重复性和再现性）测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析17（在相同条件下，重复检查同一物体，产在相同条件下，重复检查同一物体，产生相同结果的量具的能力。
生相同结果的量具的能力。
或或者者.（在相同条件下，对同一物体进行重复测在相同条件下，对同一物体进行重复测量所得的误差。
量所得的误差。
$同一测量者同一测量者$同样的设备同样的设备$同样的工件同样的工件$同样的环境的条件同样的环境的条件精精确确性性重重复复性性测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析18（在不同的在不同的测量人员测量人员下测量同一物体得到相同下测量同一物体得到相同结果的能力。
结果的能力。
或或者者（不同条件下测量结果的误差。
不同条件下测量结果的误差。
$不同的测量人员不同的测量人员$相相同的设备同的设备$相相同的测量工件同的测量工件$相相同的环境条件同的环境条件再再现现性性也也有有两两个个组组成成部部分分精精确确性性再再现现性性测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析19测量者与工件的关系测量者与工件的关系对某一工件，不同的测量者可能有相对某一工件，不同的测量者可能有相似的测量值（工件似的测量值（工件22）对另一工件（工件对另一工件（工件33）不同的测量者）不同的测量者的测量值有显著的差别。
的测量值有显著的差别。
part1part1part2part2part3part3OverallLengthOverallLength对所有工件，不同的测量者都会产生差异；对所有工件，不同的测量者都会产生差异；测量者的差异根据测量工件的不同而不同。
测量者的差异根据测量工件的不同而不同。
113322111133332222测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析20连续变量连续变量测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析211.23个测量者。
个测量者。
2.10个待测工件。
个待测工件。
3.每一个测量者应测量所有工件每一个测量者应测量所有工件2-3次。
次。
4.使用代表整个过程误差的工件。
使用代表整个过程误差的工件。
5.随机取样是非常重要的。
随机取样是非常重要的。
数数数数据据据据收收收收集集集集原原原原则则则则连续变量测量系统分析连续变量测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析测量系统分析22重复性和再现性与重复性和再现性与公公差的差的百分比百分比11PrecisiontoTolerancePrecisiontoToleranceRatio-P/TRatio-P/T重复性和再现性与总过程重复性和再现性与总过程偏差的百分比偏差的百分比22PrecisiontoTotalPrecisiontoTotalVariationRatio-P/TVVariationRatio-P/TV33%ContributionContri
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