關節(jié)臂測量系統(tǒng)分析（MSA）

黎武成

（東風柳州汽車有限公司，廣西柳州545000）

關節(jié)臂測量系統(tǒng)分析（MSA）

黎武成

（東風柳州汽車有限公司，廣西柳州545000）

關節(jié)臂作為現(xiàn)場測量的重要工具，其測量結果對產品質量分析和控制有重要影響。通過做測量系統(tǒng)分析（MSA），保證測量過程處于受控狀態(tài)，判定測量系統(tǒng)是否滿足測量要求。

便攜式三坐標；關節(jié)臂；測量系統(tǒng)分析；MSA

便攜式三坐標測量機又稱關節(jié)臂，是測量形位誤差、空間坐標尺寸、角度尺寸等參數的主要測量設備，其特點是體積小、量程大、重量輕，方便用于現(xiàn)場測量[1]，為保證其測量過程處于受控狀態(tài)，有必要對其進行測量系統(tǒng)分析（MSA）。

對關節(jié)臂測量系統(tǒng)分析（MSA），可以明確設備精度是否滿足要求，判定該測量系統(tǒng)能否適用于關鍵特性的分析和控制，并確定測量系統(tǒng)變差在產品制造總變差中的占比。通過測量數據分析，可得到測量過程中的隱含信息，發(fā)現(xiàn)影響產品質量的因素（如工裝、測量方法、操作等），并通過相應手段盡可能糾正或改善。

1 測量系統(tǒng)分析（MSA）

測量系統(tǒng)包括所有用來對被測特性定量測量或定性評價的人、機、料、法、環(huán)的集合，是用來獲得測量結果的整個過程。一個測量系統(tǒng)的質量可通過其測量數據的統(tǒng)計特性來評價[2]。

測量系統(tǒng)分析（MSA）是ISO/TS16949質量管理體系中重要的測量過程控制技術，通過數據統(tǒng)計分析的方法，對測量系統(tǒng)的統(tǒng)計特性（偏倚、線性、穩(wěn)定性、重復性和再現(xiàn)性等）進行分析，判定測量系統(tǒng)是否滿足關鍵參數的檢驗，是否滿足關鍵過程的分析和控制，并確定測量系統(tǒng)變差占制造總變差的比例。

2 MSA接收準則

（1）位置誤差[2]

位置誤差通常是通過分析偏倚和線性來確定。一般地，一個測量系統(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，應對測量系統(tǒng)重新進行校準或偏差校正以盡可能地減少該誤差。

（2）寬度誤差[2]

測量系統(tǒng)變異性是否令人滿意的準則取決于被測量系統(tǒng)變差所掩蓋掉的生產制造過程變異性的百分比或零件公差的百分比。對特定的測量系統(tǒng)最終的接受準則取決于測量系統(tǒng)的環(huán)境和目的，而且應該取得顧客的同意。對于以分析過程為目的的測量系統(tǒng)，測量系統(tǒng)的可接受性的經驗準則如下：

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

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

3）%R&R超過30%，認為是不可接受的，測量系統(tǒng)需要改善，識別出原因并糾正它們。

此外，數據分級數NDC應大于或等于5.

3 MSA步驟和結論

以法如關節(jié)臂（Faro Arm）測量M車型白車身一個關鍵長度尺寸（336.50 mm）為例，分析其測量系統(tǒng)的重復性和再現(xiàn)性（R&R）。

（1）取樣：隨機抽取樣本10臺白車身，并編號1到10；

（2）測量方法：確定3名評價人，并在不知樣本編號情況下分別對每臺白車身重復測量三次，共采集90個數據，即“盲測”方法，并將測量結果記錄到圖1表格中。

圖1 重復性和再現(xiàn)性數據表

（3）計算均值和極差值：計算均值、極差均值及其上下限，計算公式見圖1，并描點作圖，得出均值圖和極差圖，見圖2.

圖2 均值圖和極差圖

（4）測量系統(tǒng)分析報告：計算設備變異EV、人員差異AV、R&R百分比，零件變差PV、總變差TV，得出重復性和再現(xiàn)性分析報告，見圖3.

圖3 重復性和再現(xiàn)性分析報告

根據圖2和圖3得出結論：

（1）極差圖中所有的測量點都在控制限內，說明測量過程處于受控狀態(tài)，并且每個評價人重復測量的重復性是一致的；

（2）均值圖中所有的測量點都落在控制限以外，說明測量系統(tǒng)有效分辨率非常高，分級數NDC=10＞5，滿足測量精度要求，可用于過程控制，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，測量系統(tǒng)尚可接受；

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

4 結束語

通過測量系統(tǒng)分析，說明法如關節(jié)臂（Faro Arm）精度高，穩(wěn)定性好，可用于M白車身骨骼精度分析和過程控制，以提高零件制造水平。

[1]張國雄.坐標測量技術發(fā)展方向[M].天津：紅外與激光工程，2008.

[2]Plexus China Co.測量系統(tǒng)分析參考手冊[M].4版.北京：中國標準出版社，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：1

1672-545X（2017）05-0184-02

2017-02-04

黎武成（1986-），男，廣西人，助理工程師，學士，主要研究方向：精密計量和三坐標測量技術。