测量系统分析(全集)

测量系统分析（MSA）

目录

通用测量系统指南

- 引言、目的和术语

- 测量系统的统计特性

评价测量系统的程序

- 测量系统变差的类型：偏倚、重复性、再现性、稳定性和线性- 测量系统的分析

- 测量系统研究的准备

- 计量型测量系统分析：

1.稳定性分析方法

2.重复性和再现性分析方法

3. 线性分析方法

- 量具特性曲线

- 计数型量具研究

Measurement System Analysis – MSA

测量系统分析

测量系统的特性

◆测量：

-通过把零件与已定的标准进行比较，确定出该零件有多少单位的过程。

-有数值与标准测量单位

-是测量过程的结果

测量数据的质量

◆基准值

-确定比较的基准

-对于理解“测量的准确性”很重要

-可以在实验条件下，使用更准确的仪器以建立准确的测量来获得

测量数据的质量

◆高质量

-对于某特性，测量接近基准值

◆低质量

-对于某特性，测量远离基准值

质量循环中的测量系统

测量系统必须具有的性能

◆测量系统必须处于统计控制中

◆测量系统的变差小于制造过程的变差

◆测量系统的变差小于规定极限或允许的公差

◆测量变差小于过程变差或公差带中较小者

◆测量最大(最坏)变差小于过程变差或公差带中较小者

定义

◆量具

-用来获取测量的任何设备

◆测量系统

- 用来给被测特性赋值的操作、程序、量具及其他设备、软件和操作人员的集合

◆公差

-零件特性允许的变差

◆受控

- 变差在过程中表现稳定且可预测

◆不受控

-所有特殊原因的变差都不能消除

-有点超出控制图的控制限，或点在控制限内呈非随机分布形状

受控过程

+1σ=68%

+2σ=95% Array

+3σ=99.7%

定义

◆分辨率

-测量设备能将测量的标准件分细的程序

-测量设备所能指示的最小的刻度

◆分辨能力

- 测量设备检测被测参数的变差的能力

测量系统的变差类型

◆重复性

-一个操作者，用一种量具，对同样零件的同一特性进行多次测量，所获得的测量值的变差。

◆再现性

-不同的操作者，用同样的量具，对同样零件的同一特性进行测量，所获得的测量平均值的变差。

◆偏倚

- 所见测量结果的平均值与基准值之差。

◆线性

-量具在预期工作范围内，偏移值的差值。

◆稳定性

-测量系统在某延续时间内测量相同零件的单个特性所得测量总变差。

◆分布能由以下特性进行描绘：

位置–偏倚、线性、稳定性

宽度或范围—重复性、再现性

观测平均值

图1 偏倚 图2 重复性

图3 再现性 图 4 稳定性 线 性

线性是在量具预期的工作范围内，偏倚值的差值。

线性（变化的线性偏倚）

评价方法

◆可变量具（利用量具的重复性与再现性报告进行长期研究的方法）

★★量具R&R可接受的指导原则:

-< 10%：测量系统可以接受。

-10% to 30%：基于应用的重要程度、量具的成本、修理成本等考虑，可能被接受。

-> 30%：需要改进，尽一切努力确定问题所在并将之改正。

◆可变量具研究（图形方法）

-误差图

-极差图

-均值/ 键图

-归一化的单值图

-振荡图

-X – Y均值–基准图

-X – Y比较图

-散点图

◆极差法：只提供整个测量系统的总体情形；

◆均值极差法（X&R）：允许将测量系统分解成重复性和再现性而不是它们的交

互作用；

◆ANOV A法：能用来确定这种量具与评价人员之间的交互作用。

极差图可帮助确定：

. 关于重复性的统计控制；

. 评价人对每个零件测量过程的一致性。

图13a1 极差图

图13a2 极差图

误差图（图13b）

测量系统的数据分析可采用根据已接受的基准值得到的单值偏差的“误差图”来进行。每个零件的单值偏差或误差计算取决于是否可得到被测数据的基准值来选择如下二公式之一：

误差= 观测值–基准值

或

误差= 观测值–零件平均测量值

在任何其它统计分析之前应系统地分离明显原因造成的系统偏差。从画出的数据分析中可以得出多个有用解释。例如，从图13b中可以看出一些现象：1）评价人B的第二个读数有规律地高于其第一个读数；

2）评价人B的平均值高于其他评价人的测量平均值；

图13b 误差图

偏倚

为了在过程范围内指定的位置确定测量系统的偏倚，得到一个零件可接受的基准值是必要的。通常可在工具室或全尺寸检验设备上完成。基准值从这些读数中获得，然后这些读数要与量具R＆R研究中的评价人的观察平均值(定为

X A,X B,X C) 进行比较。

如果不可能按这种方法对所有样件进行测量，可采用下列替代的方法：

1）在工具室或全尺寸检验设备上对一个基准件进行精密测量；

2）让一位评价人用正被评价的量具测量同一零件至少10次；

3）计算读数的平均值。基准值与平均值之间的差值表示测量系统的偏倚（见线性一节）。

如果需要一个指数，把偏倚乘以100再除以过程变差（或公差），就把偏倚转化为过程变差（公差）的百分比。

如果偏倚相对比较大，查看这些可能的原因：

1）基准的误差；

2）磨损的零件；

3）制造的仪器尺寸不对；

4）仪器测量了错误的特性；

5）仪器校准不当；

6）评价人员使用仪器不当。

偏倚示例

偏倚由基准值与测量观测平均值之间的差值确定。为此，一位评价人对一个样件测量10次。10次测量值如下所示。由全尺寸检验设备确定的基准值为0.80mm,该零件的过程变差为0.70mm.。

X1 = 0.75 X6 = 0.80