测量系统分析-R_R

2019/8/201测量系统分析—R&R2019/8/202什么是重复性？传统上把重复性看作“评价人内变异性”。重复性是由一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。它是设备本身固有的变差或性能。重复性一般指仪器的变差（EV）。事实上，重复性是从规定的测量条件下连续试验得到的普通原因（随机误差）变差。当测量环境是固定的，并且被规定了—即固定的零件、仪器、标准、方法、操作者、环境和假设时，对于重复性最好的术语是系统内部变差。2019/8/203什么是重复性？重复性是由一个评价人，采用同一种测量仪器，多次测量同一零件的同一特性时获得的测量变差。2019/8/204重复性不好的可能原因是什么？重复性不好的可能原因包括：零件内部：形状、位置、表面加工、锥度、样品的一致性问题；仪器内部：磨损、设备和夹紧装置故障、质量差或维护不当；基准内部：质量、级别、磨损；方法内部：在设置、技术、零位调整、夹紧、点密度的变差；评价人内部：技术、缺乏经验、操作技能、培训、疲劳、感觉；环境内部：温度、湿度、振动、亮度、清洁度的短期起伏变化；违背假定：在稳定、正确操作方面；仪器设计或方法缺乏稳健性，一致性不好；应用错误的量具；（量具或零件）变形，硬度不足；应用-零件尺寸、位置、操作者技能、疲劳、观察误差（易读性、视差）。2019/8/205什么是再现性？传统上把再现性看作“评价人之间”的变异。再现性通常定义为由不同的评价人，采用相同的测量仪器，测量同一零件的同一特性时测量平均值的变差。ASTM（美国实验及材料协会）的定义超出上述定义范围，它不仅包括评价人不同，而且量具、实验室和环境（温度、湿度）也不同，同时再现性计算中还包括重复性。2019/8/206再现性错误的潜在原因再现性错误的潜在原因包括：•零件（样品）之间：使用相同的仪器、操作者和方法，测量零件为A、B、C时所造成的均值差；•仪器之间：同样的零件、操作者和环境，使用仪器为A、B、C时所造成的均值差；•标准之间：测量过程中不同的设定标准的平均影响；•方法之间：改变点密度，手动与自动系统相比，零点调整，夹持或加紧方法等导致的的均值差；•评价人之间：不同评价人A、B、C在培训、技术、技能和经验方面的不同所造成的均值差。对于产品及过程中使用一台手动测量仪器的情况，常进行这种研究。2019/8/207再现性错误的潜在原因•环境之间：在A、B、C不同的时间段内测量，由于环境变化引起的均值差。对较高自动化系统在产品和过程中的测量系统常进行这种研究；•违背研究中的假定；•仪器设计或方法缺乏稳健性；•操作者的训练效果；•应用-零件尺寸、位置、观察误差（易读性、视差）。需要说明ASTM采用的定义与MSA手册的定义有不同之处。按照ASTM标准，设备保持在原有状态时（一名操作者，一个量具，小段时间内），重复性就会是好的，而再现性则体现更典型的，有多种来源的变差的操作环境。2019/8/208量具R&R或GRR量具R&R是重复性和再现性合成变差的一个估计。换句话说，GRR等于系统内部和系统之间的方差的总和。2019/8/209测量系统分析—R&R对量具重复性和再现性的分析方法有多种，此处规定均值和极差法的分析方法。值得注意的是，均值和极差分析方法忽略了被测量的对象零件的内变差（如零件的圆度、锥度、平面度等）。均值和极差法（X＆R）是一种提供测量系统重复性和再现性估计的数学方法。不象极差法，它允许把测量系统分成两部分，重复性和再现性，而不是它们的交互作用。2019/8/2010测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）由分析人员从现场抽取10个零件，作为样本，代表过程变差的实际或预期范围。指定三位在生产中实施测量的检验人员作为评价人。对抽取的10个零件进行编号，评价人应不能看到这些编号。2019/8/2011测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）请评价人A以随机的顺序测量抽取的10个零件，由分析人员依据零件的编号将测量结果记录在《量具重复性和再现性数据表》上。请评价人B和C分别对这10个零件按随机的顺序进行测量，并让他们互不知道对方的测量结果。由分析人员将评价人B和C的测量结果分别按《量具重复性和再现性数据表》的对应关系填写记录数据。2019/8/2012测量系统分析—R&R均值和极差法2019/8/20132019/8/2014收集数据后的计算依据表格《量具重复性和再现性数据表》进行计算。a）用第1、2、3行中的最大值减去它们中的最小值，把结果记入第5行。用第6、7、8行中的最大值减去它们中的最小值，把结果记入第10行。用第11、12、13行中的最大值减去它们中的最小值，把结果记入第15行；X=（X1+X2+X3+X4+X5）/5R=X最大－X最小2019/8/2015收集数据后的计算b）把填入5、10、15行的数据总是正数；c）把第5行的数据相加并除以零件数量，得到评价人A的测量平均极差Ra。同样对第10行、第15行的数据进行处理得到Rb和Rc；Ra=(Ra1+Ra2+Ra3+……+Ra10)/10Rb=(Rb1+Rb2+Rb3+……+Rb10)/10Rc=(Rc1+Rc2+Rc3+……+Rc10)/102019/8/2016收集数据后的计算d）将第5、10、15行的测量平均极差（Ra、Rb、Rc）转记到第17行，将它们相加并除以评价人数，将结果记为R（所有极差的平均值）；R=（Ra+Rb+Rc）/32019/8/2017测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）e）将R（所有极差的平均值）记入第19行、20行并与D3和D4（控制图常数）相乘，得到极差图的控制下限和上限。如果进行2次实验则D3值为零，D4值为3.27。将计算出的单个极差的上限值（UCLR）填入第19行。少于7次测量的控制下限极差值（LCLR）等于零。UCLR=D4×RLCLR＝D3×R2019/8/2018测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）f）以计算出的极差上限值（UCLR）为对照，对那些大于计算极差的数据进行分析并采用原来的量具、零件和评价人重新进行实验，或剔除那些数据并重新计算平均值；根据修改过的样本容量重新计算所有极差的平均值R及极差的上限值（UCLR）；这样做的目的是纠正造成失控状态的特殊原因。2019/8/2019测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）g）将1、2、3/6、7、8/11、12、13行中数值相加。把每行数值之和除以零件数并将结果填入《量具重复性和再现性数据表》中最右边“平均值”栏内。2019/8/2020测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）h）将第1、2、3行的“平均值”相加，除以实验次数，并将结果填入第4行的Xa栏内。同样，将第6、7、8行的“平均值”相加，将11、12、13行的“平均值”相加，然后分别除以实验次数，并将结果填入第9行、14行的Xb、Xc栏内。2019/8/2021测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）i）将第4行、第9行、第14行的平均值中的最大值和最小值相减，将差值填入第18行中标有XDiff的栏内。2019/8/2022测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）j）将每个零件的所有测量值相加并除以总的测量次数（实验次数乘以评价人）；将结果填入第16行零件平均值的栏中。用此行中最大的零件平均值减去最小的零件平均值，求出零件平均值的极差Rp，也填入表格16行最右边的“平均值”栏内。2019/8/2023测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）k）将所有极差的平均值R，平均值中的最大值和最小值之差Xdiff和零件平均值的极差Rp的计算结果转填入《量具重复性和再现性报告》表格。2019/8/2024测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）l）填写表格《量具重复性和再现性报告》文头所要求的内容。2019/8/2025测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）m）在表格左边标有“测量系统分析”的栏内，依据给定的公式，选择适当的参数，进行计算。2019/8/2026计算重复性－设备总变差（EV）2019/8/2027再现性－评价人的变差（AV）2019/8/2028重复性和再现性GRR2019/8/2029零件变差（PV）PV＝RP×K3＝1.14612019/8/2030总变差（TV）2019/8/2031测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）n）在表格右边标有“总变差%”的栏内，依据给定的公式进行计算。2019/8/2032计算重复性占总变差的比例2019/8/2033再现性占总变差的比例2019/8/2034重复性和再现性占总变差的比例2019/8/2035零件变差占总变差的比例2019/8/2036计算分辨率ndc2019/8/2037测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）o）检查计算结果，确认没有计算和其它错误。2019/8/2038测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）结果-数值分析根据《量具重复性和再现性报告》的计算结果，对设备变差、评价人变差、重复性和再现性变差、零件变差占整个测量系统的过程变差的百分比进行评价，以确定测量系统是否被允许用于预期的测量用途。2019/8/2039测量系统分析—R&R均值和极差法2019/8/2040测量系统分析—R&R均值和极差法（X＆R）量具重复性和再现性（R＆R）的可接受性准则是：a．低于10%的误差——测量系统可接受；b．10%至30%的误差——根据应用的重要性，量具成本，维修的费用等考虑，可能是可接受的；c．大于30%的误差——测量系统需要改进；进行各种努力发现问题并改正。d.Ndc大于或等于5