Высокоточные приборы

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

 

 

 

Разраб.

Гудков И.В.

Пров.

Носенко С.В.

Реценз.

 

Н. Контр.

 

Утв.

 

Анализ измерительных  систем

Лит.

Листов

 

ВПИ ВМС – 438

Содержание 

 

Введение...............................................................................................................

1. Общие сведения об MSA.........................................................................

1.1 Основные принципы MSA.................................................................

1.1.1 Фундаментальные принципы измерительной системы..........

1.1.2 Задачи измерительного процесса............................................

1.1.3 Ошибки в измерении изделий............................................

1.1.4 Взаимосвязь смещения со сходимостью...................................

1.1.5 Оценка измерительной системы................................................

2. Качество данных измерений........................................................................

2.1 Терминология.....................................................................................

3 Методы и средства, использованные при MSA.............................................

3.1 Прибор модели Д313-2М....................................................................

3.1.1 Технические характеристики Прибор модели Д313-2М.........

3.1.2 Условия эксплуатации.........................................................

3.1.3  Устройство и принцип работы прибора....................................

3.1.4  Подготовка прибора к работе.................................................

3.1.5  Порядок работы....................................................................

3.1.6  Методы и средства поверки.......................................................

3.2 Приборы типа УД – ОМ, УД – 1В, УД – 2В.................................

3.2.1 Техническая характеристика.......................................................

3.2.2  Устройство и принцип  работы.................................................

3.2.3 Наладка приборов...........................................................................

3.2.4  Работа на приборе...............................................................

3.2.5 Транспортирование и  хранение.......................................................

4 Порядок выполнения  анализа измерительных систем.................................

 

 

 

4.1 Проведение анализа измерительных систем.......................................

4.1.1 Порядок проведения измерений....................................................

4.1.2 Проводим расчёт надёжности ИС.................................................

5 Расчетная  часть (анализ измерительных систем)...............................................

5.1 Примеры проведения  ИС.........................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В настоящее время данные измерений используются чаще и более  разнообразно, чем когда-либо раньше. В частности, решение о необходимости регулировки производственного процесса как правило основывается на данных измерений. Данные измерений или некоторая статистика, полученная из них, сравнивается со статистическими контрольными границами для процесса, и, если сравнение показывает, что процесс статистически не управляем, то производится определённая его регулировка. В противном случае процесс протекает без регулировки. Другое применение полученных данных – определение наличия значимой взаимозависимости между двумя или большим числом переменных. В частности, можно предположить, что критический размер исследуемой поверхности связан с температурой перерабатываемого материала. Наличие такой взаимосвязи может быть изучено с использованием статистической процедуры, называемой регрессионным анализом.

Исследование таких взаимозависимостей – это примеры аналитического исследования. В общем случае, аналитические исследования увеличивают знания о системе или причинах, влияющих на процесс. При таких исследованиях использование данных измерений относится к самым важным, т.к. они приводят к лучшему пониманию процессов.

Выгода от использования  процедуры, основанной на измеренных данных, зависит от качества используемых измерений. Если оно низкое, то и польза от процедуры мала. Если же качество данных высокое, польза, скорее всего, тоже будет значительной.

Чтобы применение данных измерений  принесло пользу и оправдало затраты на их получение, нужно сконцентрировать внимание на качестве данных.

 

 

 

1 Общие сведения об MSA

 

Цель данного исследования – представить руководящие принципы для выбора процедур оценки качества измерительных систем, которые предназначены для применения в промышленности. Его главные аспект – измерительные системы, показания которых могут быть повторены по каждой части.

Качество измеряемых данных определяется статистическими свойствами многочисленных измерений, добываемых измерительной системой в стабильных условиях. Наиболее распространенные статистические свойства измерительной системы – это смещение и дисперсия измерительной системы.

 

1.1 Основные принципы MSA

 

Система состоит из прибора, сотрудника (оператора прибора); стандарта / эталона (то, с чем мы сравниваем показания прибора); условий окружающей среды, в которых функционирует прибор (влажность, давление, температура); процедуры измерения; измеряемой детали.

Результат измерения – не точечное значение (единичное значение), а отрезок разброс соседних значений, каждое из которых имеет шансы быть показанным прибором в качестве результата. Разумеется, этот разброс может быть обнаружен на определенном уровне чувствительности прибора и после нескольких замеров одной и той же детали. Есть вероятность не увидеть этого разброса, так как округленные единицы измерения результатов скрывают его (вес в килограммах, а разброс в граммах).

Заменить на определения Из ГОСТа. Добавить материал про важность МСА, дать ссылки на рис., проверить нумерацию. рисункам дать название.

1 Измерение: присвоение чисел (значений) материальным вещам

2 Прибор: любой механизм для получения измерений, включает устройства типа   «проходит / не проходит».

3 Измерительная система: совокупность приборов, стандартов, операций, методов, персонала, компьютерных программ, окружающей среды, используемых для придания количественных значений измеряемым величинам.

4 Стандарт: известное значение с заявленными границами неопределенности, принимаемое как правильное значение, принятая база для сравнения.

5 Резолюция, распознавательная способность: наименьшая читаемая единица, самая маленькая единица шкалы измерений.

6 Правило один к десяти: эмпирическое правило, заявляющее, что отличительная способность ИС должна различать как минимум десятую часть допуска измеряемой продукции или дисперсии процесса.

7 Чувствительность  ИС: наименьший вход (изменение), который будет замечен измерительной системой.

Чувствительность прибора должна быть минимум 10 % от диапазона измерений.

8 Смещение: разница между опорным и наблюдаемым значением измерения.

9 Аккуратность измерения: Близость к опорному значению измеряемого значения.

 

Рисунок 1.1

 

Измерительная система измеряет диапазоном с разной вероятностью показа точечного результата из диапазона.

10 Стабильность: изменение в смещении с течением времени.

Измерив, деталь ещё 25 раз. Записав результаты, через день / неделю измерив еще раз. Обычно результаты будут выглядеть так:

 

 

Рисунок 1.2

 

11 Линейность: изменение в смещении на протяжении всего рабочего диапазона  (низ шкалы, середина измерительной шкалы и верх шкалы)

Рисунок 1.3

 

12 Точность: близость значений повторяемых измерений друг к другу.

13 Сходимость: дисперсия в измерениях, полученных одним  инструментом, одним оператором в нескольких последовательных измерениях на одном о том же измеряемом элементе. Обычно к ней относятся как к дисперсии прибора:

Рисунок 1.4

 

 14 Воспроизводимость: дисперсия в средних значениях измерений, сделанных различными операторами на том же приборе, измеряющими ту же характеристику одной и той же детали. Обычно к ней относятся как к  дисперсии оператора.

Всё вместе (сходимость плюс воспроизводимость) дает дисперсию (изменчивость, разброс) измерительной системы. На «рисунке 1.1.5» видно сумму дисперсий для 3-х операторов (А, В и С). Это и есть сходимость и воспроизводимость измерительной системы, которая на английском называется , «Gage Repeatability and Reproducibility» - GRR.

Рисунок 1.5 – Сходимость и воспроизводимость измерительной системы GRR

GRR, Gage Repeatability and Reproducibility - Сходимость и Воспроизводимость измерительной системы: объединенная оценка сходимости и воспроизводимости измерительной системы.

15 Прослеживаемость стандартов: свойство измерения или значение стандарта, которые можно отнести к заявленным опорным значениям, обычно национальным или международным, путем использования непрерывной цепочки сравнений:

 

 

 

 

 

 

 

 

заменить Рисунок 1.6 – Пример цепи прослеживаемости для измерения длины

 

16 Относительное значение: значение с известными операционными значениями характеристик, использующее результаты измерительной системы с более высокой чувствительностью и входящее в систему прослеживаемости.

Рисунок 1.7 - Функционирование  измерительного процесса

 

 

1.1.1 Фундаментальные принципы измерительной системы

 

1) Соблюдение правила 1:10 (правило один к десяти)

2) Измерительная Система должна быть в состоянии статистического контроля (стабильна). То есть, изменения в значениях измерений (дисперсия) в повторяемых условиях должны происходить случайным образом (нормальное распределение значений) по обычным причинам. В состоянии статистического контроля в процессе измерений отсутствует системная вариация.

3)  Для контроля продукции, дисперсия измерительной системы сравнивается с допусками на продукцию.

4)  Для контроля процесса, дисперсия измерительной системы сравнивается с дисперсией процесса производства.

Источники дисперсии (вариации) в измерительной системе: являются: ….., ……, ……

1) Эталон

2) Измеряемая деталь

3) Прибор / инструмент

4) Персонал

5) Процедура \ методика

6) Окружающая среда

 

1.1.2 Задачи измерительного процесса

 

Две основные задачи измерительного процесса это выяснить:

- контроль продукции (находится  ли измеряемая деталь / изделие  в определенной категории)

- контроль процесса (является  ли изменчивость / вариация процесса  стабильной и приемлемой для  нас)

Итак, прибор меряет не точкой, а интервалом, каждое из значений которого имеет разные шансы быть показанным в качестве результата. Поэтому возможны два вида неправильного измерения:

 Соответствующая измеряемая  величина признается прибором  несоответствующей, так как часть возможных показаний прибора (часть дисперсии прибора) находится  в серой несоответствующей зоне ниже и выше норм.

Рисунок 1.8 название

 

Несоответствующая измеряемая величина признается прибором соответствующей, так  как часть возможных показаний прибора (часть дисперсии прибора) находится  в белой  соответствующей зоне ниже и выше норм.

Рисунок 1.9

 

1.1.3 Ошибки в измерении изделий

      

Для большей наглядности рассмотрим «Рисунок 1.10», на которой серый прямоугольник отмечает дисперсию измерительной системы в контроле изделий:

 

Рисунок 1.10

 

I – Плохие детали всегда будут оценены как плохие (негодные)

II – Потенциально неправильное  решение может быть сделано

III – Хорошие детали  всегда будут названы хорошими

 Наглядно видно, что  чем шире прямоугольник (больше  дисперсия измерительной системы), тем значительней риск ошибки.

Ошибки в измерении процесса. Схожая проблема присутствует и в  измерении процесса. Наблюдаемая и реальная дисперсия процесса:

Наблюдаемая = реальная дисперсия + дисперсия измерительной системы. То есть, любое значение в системе контроля процесса содержит в себе некую величину дисперсии измерительной системы.

Для оценки годности измерительной  системы используют понятие числа категорий – делим измеряемый интервал или дисперсию измеряемого процесса на дисперсию измерительной системы.

 Одна категория информации  – измерительная система не  годится для оценки, только как  индикатор.

2-4 категории информации  – измерительная система годится  только для грубой оценки. 5 и выше – рекомендуется для использования.

 

1.1.4 Взаимосвязь смещения со сходимостью

 

 

1.1.5 Оценка измерительной системы

 

После всех определений и  объяснений пришло время заняться самим анализом измерительных систем.

В рамках проведения анализа оцениваем следующее:

1) смещение в рамках  калибровки.

2) линейность (смещение на  протяжении измеряемого диапазона).

3) сходимость и воспроизводимость измерительного процесса.

4) стабильность измерительного  процесса.

Оценка стабильности – периодически (раз в несколько дней / недель) проверяем контрольный образец  от 3 до 5 раз.

Значения измерений должны лежать в пределах плюс минус 3 сигма (стандартных отклонения) от среднего значения и форма распределения значений должна быть похожа на колокол (Гауссовское распределение).

Анализ измерительной системы  – оценка результатов:

1. соответствует, если смещение (линейность) близко к нулю, или находится в пределах, установленных требованиями калибровки;
2. дисперсия меньше заданного значения дисперсии измеряемого процесса или продукции. Обычно (GRR = сходимость и воспроизводимость):