基于MSA的CCD檢測機臺的評估

蒙津

(TCL通訊科技控股有限公司，廣東深圳 518055)

0 引言

近年來，隨著中國制造業(yè)勞工成本的逐步增加，許多企業(yè)為了解決勞工問題，正在逐步地提高自動化程度，讓機器人代替人工，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化，在此背景下，電荷耦合器件 (CCD：Charge Coupled Device)自動尺寸檢測機臺應運而生[1]。

本文以量測BTB連接器PIN腳高度 (Spec：0.12 mm±0.02 mm)的CCD自動尺寸檢測機臺為例，闡述了在其上機前，如何利用MSA測量系統(tǒng)來評估其檢測能力和穩(wěn)定性的具體過程。

1 CCD機臺的準確性評估

準確性是指量測數(shù)據(jù)的平均值與真值之間的差異程度。CCD機臺準確性評估的目的是確認CCD自動尺寸檢測機臺是否準確及是否需要校正或者調(diào)整，步驟如下所述[2]。

a)確定標準塊真值 (True value)和機臺的誤差為0.02

真值是指一個標準件經(jīng)過專業(yè)認可的實驗室量測得到的數(shù)據(jù)，CCD標準塊的真值為0.12 mm。

b)收集測量數(shù)據(jù)

用CCD重復取放測量標準塊16次，記錄16次的數(shù)據(jù) (結果如表1所示)，并計算出平均值 (Mean)為0.120 mm。

表1 標準塊16次測量結果

c)計算偏差 (Bias)

d)判斷準確性

CCD機臺準確性的判斷標準為：

1)真值位于95%信賴區(qū)間表示統(tǒng)計上沒有顯著的差異；

2)真值不在95%信賴區(qū)間表示統(tǒng)計上有顯著的差異；

3)Bias大于機臺誤差表示技術上顯著；

4)Bias小于機臺誤差表示技術上不顯著。

利用Minitab來分析量測數(shù)據(jù)，結果如圖1所示。從圖1中可以看出真值落在量測平均值95%信賴區(qū)間 (0.118 6，0.120 69)，故統(tǒng)計上無顯著的差異；Bias=0＜機臺誤差，故技術上不顯著。因此，按照如表2所示的處理標準可得，CCD準確性評估結果為：量測機臺不需要校正或調(diào)整。

圖1 Minitab分析結果

表2 處理標準

2 CCD機臺的重復性評估

重復性是指在相同的測試條件下，重復量測同一參數(shù)產(chǎn)生的變異。定義在量測設備固有的變異是否可接受而且在此短期內(nèi)的量測數(shù)值是穩(wěn)定的。CCD機臺重復性評估的步驟如下所述[3-4]。

a)量測數(shù)據(jù)的收集

收集對同一個真實樣品進行重復取放30次所量得的數(shù)據(jù)，結果如表3所示。

表3 同一個真實樣品30次測量數(shù)據(jù)

b)計算標準差

根據(jù)數(shù)值，利用Minitab計算標準差可得，σRPT=0.001 17，如圖2所示。

圖2 Minitab計算結果

c)P/T的判定及計算

量測能力的指標可以量化為P/T(Precision-Tolerance)，其表示量測誤差相對于規(guī)格區(qū)間的百分比，P/T值越小越好。

判定成功的準則為：

1)手動量測設備為P/T≤10%；

2)自動量測設備為P/T≤20%。

P/T的計算公式為：

對于有上下限規(guī)格 (同時有USL及LSL)的P/T， P/T=

本案例中，CCD的P/T=6×0.001 17/(0.14-0.1)=17.6%＜20%，因此可判定其重復性為OK。

3 CCD再現(xiàn)性評估

再現(xiàn)性是評估在不同的條件下量測同一參數(shù)所產(chǎn)生的變異[5]。不同的條件是指不同量測員、不同一次的設定、不同位置、不同環(huán)境條件和不同時間。定義整個量測系統(tǒng)量測誤差及來源。CCD再現(xiàn)性評估的步驟如下所述。

a)收集數(shù)據(jù)

共收集4個不同條件下的180個數(shù)據(jù)。

b)根據(jù)數(shù)值利用Minitab計算P/T

再現(xiàn)性判定標準為：

1)若P/T≤30%，則量測系統(tǒng)為Capable；

2)若P/T＞30%，則量測系統(tǒng)不為Capable。

Minitab測量結果如圖3-4所示。

圖3 Minitab測量結果

圖4 Minitab測量結果

從圖3中可以看出，每個樣品量測數(shù)據(jù)各自集中，從圖4中可得：

由此可得，CCD機臺再現(xiàn)性評估PASS。

4 結束語

根據(jù)上述分析，可以得到以下幾點結論：

a)準確性評估結果表明機臺不需要矯正或調(diào)整；

b)重復性評估結果顯示機臺的P/T=17.6%＜20%，表明機臺的重復性為OK。

c)再現(xiàn)性評估結果顯示P/T=15%＜30%，表明機臺的再現(xiàn)性為OK。

因此，CCD自動尺寸檢測機臺的評估結果為OK，量測能力和穩(wěn)定性也為OK，可以上線使用。

隨著生產(chǎn)自動化程度的提高，自動檢測設備的普及，利用測量系統(tǒng)對檢測設備進行評估，是品質(zhì)工程師越來越不可或缺的工具。