關(guān)節(jié)臂測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）

黎武成

（東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司，廣西柳州545000）

關(guān)節(jié)臂測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）

黎武成

（東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司，廣西柳州545000）

關(guān)節(jié)臂作為現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的重要工具，其測(cè)量結(jié)果對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量分析和控制有重要影響。通過(guò)做測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA），保證測(cè)量過(guò)程處于受控狀態(tài)，判定測(cè)量系統(tǒng)是否滿足測(cè)量要求。

便攜式三坐標(biāo)；關(guān)節(jié)臂；測(cè)量系統(tǒng)分析；MSA

便攜式三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)又稱關(guān)節(jié)臂，是測(cè)量形位誤差、空間坐標(biāo)尺寸、角度尺寸等參數(shù)的主要測(cè)量設(shè)備，其特點(diǎn)是體積小、量程大、重量輕，方便用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量[1]，為保證其測(cè)量過(guò)程處于受控狀態(tài)，有必要對(duì)其進(jìn)行測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）。

對(duì)關(guān)節(jié)臂測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA），可以明確設(shè)備精度是否滿足要求，判定該測(cè)量系統(tǒng)能否適用于關(guān)鍵特性的分析和控制，并確定測(cè)量系統(tǒng)變差在產(chǎn)品制造總變差中的占比。通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)分析，可得到測(cè)量過(guò)程中的隱含信息，發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品質(zhì)量的因素（如工裝、測(cè)量方法、操作等），并通過(guò)相應(yīng)手段盡可能糾正或改善。

1 測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）

測(cè)量系統(tǒng)包括所有用來(lái)對(duì)被測(cè)特性定量測(cè)量或定性評(píng)價(jià)的人、機(jī)、料、法、環(huán)的集合，是用來(lái)獲得測(cè)量結(jié)果的整個(gè)過(guò)程。一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的質(zhì)量可通過(guò)其測(cè)量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)特性來(lái)評(píng)價(jià)[2]。

測(cè)量系統(tǒng)分析（MSA）是ISO/TS16949質(zhì)量管理體系中重要的測(cè)量過(guò)程控制技術(shù)，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的方法，對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)特性（偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復(fù)性和再現(xiàn)性等）進(jìn)行分析，判定測(cè)量系統(tǒng)是否滿足關(guān)鍵參數(shù)的檢驗(yàn)，是否滿足關(guān)鍵過(guò)程的分析和控制，并確定測(cè)量系統(tǒng)變差占制造總變差的比例。

2 MSA接收準(zhǔn)則

（1）位置誤差[2]

位置誤差通常是通過(guò)分析偏倚和線性來(lái)確定。一般地，一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的偏倚或線性的誤差若是與零誤差差別比較明顯或是超出量具校準(zhǔn)程序確立的最大允許誤差，那么它是不可接受的。在這種情況下，應(yīng)對(duì)測(cè)量系統(tǒng)重新進(jìn)行校準(zhǔn)或偏差校正以盡可能地減少該誤差。

（2）寬度誤差[2]

測(cè)量系統(tǒng)變異性是否令人滿意的準(zhǔn)則取決于被測(cè)量系統(tǒng)變差所掩蓋掉的生產(chǎn)制造過(guò)程變異性的百分比或零件公差的百分比。對(duì)特定的測(cè)量系統(tǒng)最終的接受準(zhǔn)則取決于測(cè)量系統(tǒng)的環(huán)境和目的，而且應(yīng)該取得顧客的同意。對(duì)于以分析過(guò)程為目的的測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)量系統(tǒng)的可接受性的經(jīng)驗(yàn)準(zhǔn)則如下：

1）%R&R（重復(fù)性和再現(xiàn)性的誤差百分比）低于10%的誤差，通常認(rèn)為測(cè)量系統(tǒng)是可接受的。

2）%R&R在10%到30%之間的誤差，基于應(yīng)用的重要性、測(cè)量裝置的成本、維修的成本等方面的考慮，可能是可接受的。

3）%R&R超過(guò)30%，認(rèn)為是不可接受的，測(cè)量系統(tǒng)需要改善，識(shí)別出原因并糾正它們。

此外，數(shù)據(jù)分級(jí)數(shù)NDC應(yīng)大于或等于5.

3 MSA步驟和結(jié)論

以法如關(guān)節(jié)臂（Faro Arm）測(cè)量M車(chē)型白車(chē)身一個(gè)關(guān)鍵長(zhǎng)度尺寸（336.50 mm）為例，分析其測(cè)量系統(tǒng)的重復(fù)性和再現(xiàn)性（R&R）。

（1）取樣：隨機(jī)抽取樣本10臺(tái)白車(chē)身，并編號(hào)1到10；

（2）測(cè)量方法：確定3名評(píng)價(jià)人，并在不知樣本編號(hào)情況下分別對(duì)每臺(tái)白車(chē)身重復(fù)測(cè)量三次，共采集90個(gè)數(shù)據(jù)，即“盲測(cè)”方法，并將測(cè)量結(jié)果記錄到圖1表格中。

圖1 重復(fù)性和再現(xiàn)性數(shù)據(jù)表

（3）計(jì)算均值和極差值：計(jì)算均值、極差均值及其上下限，計(jì)算公式見(jiàn)圖1，并描點(diǎn)作圖，得出均值圖和極差圖，見(jiàn)圖2.

圖2 均值圖和極差圖

（4）測(cè)量系統(tǒng)分析報(bào)告：計(jì)算設(shè)備變異EV、人員差異AV、R&R百分比，零件變差PV、總變差TV，得出重復(fù)性和再現(xiàn)性分析報(bào)告，見(jiàn)圖3.

圖3 重復(fù)性和再現(xiàn)性分析報(bào)告

根據(jù)圖2和圖3得出結(jié)論：

（1）極差圖中所有的測(cè)量點(diǎn)都在控制限內(nèi)，說(shuō)明測(cè)量過(guò)程處于受控狀態(tài)，并且每個(gè)評(píng)價(jià)人重復(fù)測(cè)量的重復(fù)性是一致的；

（2）均值圖中所有的測(cè)量點(diǎn)都落在控制限以外，說(shuō)明測(cè)量系統(tǒng)有效分辨率非常高，分級(jí)數(shù)NDC=10＞5，滿足測(cè)量精度要求，可用于過(guò)程控制，而零件間的差異是制造系統(tǒng)造成的；

（3）%R&R=13.8%，處于10%到30%之間，測(cè)量系統(tǒng)尚可接受；

（4）重復(fù)性比再現(xiàn)性大，是由于零件內(nèi)的變差過(guò)大造成，需提高制造系統(tǒng)能力。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)分析，說(shuō)明法如關(guān)節(jié)臂（Faro Arm）精度高，穩(wěn)定性好，可用于M白車(chē)身骨骼精度分析和過(guò)程控制，以提高零件制造水平。

[1]張國(guó)雄.坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)發(fā)展方向[M].天津：紅外與激光工程，2008.

[2]Plexus China Co.測(cè)量系統(tǒng)分析參考手冊(cè)[M].4版.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2010.

Faro Arm Measurement Systems Analysis

LI Wu-cheng
（Dongfeng Liuzhou Motor Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545000，China）

Faro arm as an important tool of field measurement，and the measurement results play an important role on product quality analysis and control.By doing measurement system analysis（MSA）to ensure that the measurement process in a controlled state，to determine whether the measurement system satisfy the measurement requirements.

portable three coordinate；articulated arm；measurement system analysis；MSA

TH721

A < class="emphasis_bold">文章編號(hào)：1

1672-545X（2017）05-0184-02

2017-02-04

黎武成（1986-），男，廣西人，助理工程師，學(xué)士，主要研究方向：精密計(jì)量和三坐標(biāo)測(cè)量技術(shù)。