在測量系統(tǒng)分析中，為什么計量器具的分辨率是首先要考慮的因素?
問：為什么計量器具的分辨率如此重要?
答：計量器具的分辨率是儀器設計時的固有特性，做為測量過程的重要組成部份，如果儀器的分辨率都不滿足要求，后續(xù)測量過程的能力(GRR%)通常是不會滿足要求的。
1、什么是分辨率以及對分辨有什么樣的要求?
在AIAG出版的MSA手冊中提到，測量的問題主要是三個方面：1 測量系統(tǒng)是否具有足夠的分辨率?2 測量過程的誤差隨時間是否具有統(tǒng)計穩(wěn)定性?3 測量過程的誤差(統(tǒng)計特性)相對于用途是否滿足要求?
對于第一個問題，測量系統(tǒng)是否具有足夠的分辨率?分為兩步研究，首先，測量儀器的顯示分辨率是否滿足1/10的原則，其次，考慮到整個測量過程的變差，能把制造過程的零件波動分成幾個等份，可以用ndc來表達，通常也稱為測量系統(tǒng)的有效分辨率。
在通用計量術語及定義(JJF1001-2011)中，對顯示裝置分辨率的定義為“能有效辨別的顯示示值間的最小差值”。通常它就是指量具的最小刻度，如處圖所示。
對于這種定義的理解，不能被理解為是測量設備測量值的最后一位讀數(shù)，比如，測量設備測量某個特征得以的測量值為12.305mm，不能認為顯示裝置的分辨率就是0.001mm，它也有可能是0.005mm，那么如何較好的從測量值的角度去理解分辨率的概念呢，我們可以在數(shù)值離散圖上去看，如下圖所示，相鄰最近的兩個不同值之間的差值即為量具的分辨率。
?在AIAG的MSA手冊中，對于顯示分辨率的要求，通常用1/10法則，即量具的分辨率是公差和過程變差較小者的1/10.以前的質量管理活動側重在產(chǎn)品控制時，按公差的1/10選擇量具即可，當前的質量管理活動強調過程控制，需要按過程變差的1/10來選擇。通常在量具選購階段，實際加工過程的過程變差是不知道的，很多企業(yè)在選購量具時直接按照公差的1/10來選擇，這樣的量具選購方式必然會導致后期測量系統(tǒng)分析時不能滿足要求。
2、為什么顯示分辨率為公差的1/10. GRR%不能滿足小于10%的要求?
?前面提到能有效辨別的顯示示值間的最小差值稱為顯示裝置的分辨力(Resolution)，考慮到整個測量過程的變差，測量過程能有效識別測量值的波動范圍，即測量過程的隨機變差范圍通常也稱為GRR,通常Resolution<=GRR。
如果在懸著量具時，僅僅滿足Resolution/T(公差)=1/10.因為Resolution<=GRR，而T>PV(過程差)，此時要求GRR%(GRR/PV)<=1/10通常不現(xiàn)實，例如，數(shù)顯游標卡尺的分辨率為0.01mm，使用這把卡尺區(qū)測量產(chǎn)品特性(公差為0.1mm)的測量系統(tǒng)的隨機誤差，除了包含量具分辨率的影響，還包括人與人的不同的差別，測量系統(tǒng)本身的重復性誤差，故GRR通常是大于0.01mm的，此時用GRR/0.1應該是大于10%，更何況過程變差比公差小，如計算占過程變差的百分比，則GRR%會更大。
AIAG的MSA手冊中提到在進行spc控制時，不合適的分辨率的最佳象征，可由極差圖看出來，尤其是，當極差圖中只有一、二、三種可能的極差值在控制限內(nèi)時，或者極差圖顯示有4種可能的極差值在控制限值內(nèi)且超過四分之一以上的極差值為0.則該測量是在分辨率不足的情況下進行的，如下圖所示，上面為分辨率為0.001的情況，下圖為0.01的情況。
?當然，當測量系統(tǒng)的分辨率不足時，通過樣本數(shù)據(jù)沒有辦法對過程的分布模型進行合理的推斷，如下圖所示：
如果顯示裝置的分辨率不按公差的1/10來選擇，而是按過程變差的1/10來選擇的話，通常在進行設備能力研究時，要求設備能力指數(shù)為2.0.即過程變差為公差的1/2.要求量具的分辨為過程變差的1/10.即公差的1/20.在ISO22514-7國際標準，包括Bosch, VW, BMW, GM等汽車公司標準中，通常規(guī)定量具的分辨率需要小于公差的5%，基于這樣的標準來選擇量具，是后期進行測量過程驗收的前提條件。
當然，對于使用光柵尺的測量設備而言，其測量的重復精度在它生產(chǎn)出來后是固定的，但可以通過軟件的設置顯示位數(shù)不一樣，從而使得它的最小顯示分辨差值發(fā)生改變，通常對這類量具的選購會按最大允許誤差(MPE)有選購，MPE在通用計量術語及定義(JJF1001-2011)中定義為：對給定的測量、測量儀器或測量系統(tǒng)，由規(guī)范或規(guī)程所允許的，相對于已知參考量的值的測量誤差的極限值。通常這類測量設備的選購要求MPE小于公差的1/10.
3、總結
在這篇短文中，我們介紹了測量儀器顯示分辨率定義，強調在進行測量系統(tǒng)分析時，首先要考慮的是量具的顯示分辨率，也說明了如果顯示分辨率不滿足時，對后期測量過程能力研究，生產(chǎn)過程控制的影響。結合一些公司標準，建議企業(yè)在選購量具時，按公差的1/20來選購量具， 同時對于使用光柵尺的測量設備，建議按相關技術規(guī)范中的MPE來選購測量設備，當然，對于標準量具，因為其生產(chǎn)和檢定都有相關的技術規(guī)范，通常除了分辨率滿足公差的1/20.其MPE也應滿足公差1/10的要求。
我們認為，測量系統(tǒng)分析的工作開始于測量設備的采購需求提出，測量過程的前期策劃開發(fā)活動可以參照APQP的流程，量化的驗活動必要時，可以在量具供應商預驗收階段開展，在終驗收階段，最終確認測量過程的能力，量產(chǎn)后， 主要是控制測量過程的穩(wěn)定性。
小伙伴們，量具的分辨率的選擇是測量系統(tǒng)分析的重要內(nèi)容，我想大家再也不會接受量具的分辨率為公差的1/10.而計算出來的GRR%<10%的MSA報告了吧。
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