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(dòng)化程度，讓機(jī)器人代替人工，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，在此背景下，電荷耦合器件 (CCD：Charge Coupled Device)自動(dòng)尺寸檢測(cè)機(jī)臺(tái)應(yīng)運(yùn)而生[1]。

本文以量測(cè)BTB連接器PIN腳高度 (Spec：0.12 mm±0.02 mm)的CCD自動(dòng)尺寸檢測(cè)機(jī)臺(tái)為例，闡述了在其上機(jī)前，如何利用MSA測(cè)量系統(tǒng)來評(píng)估其檢測(cè)能力和穩(wěn)定性的具體過程。

1 CCD機(jī)臺(tái)的準(zhǔn)確性評(píng)估

準(zhǔn)確性是指量測(cè)數(shù)據(jù)的平均值與真值之間的差異程度。CCD機(jī)臺(tái)準(zhǔn)確性評(píng)估的目的是確認(rèn)CCD自動(dòng)尺寸檢測(cè)機(jī)臺(tái)是否準(zhǔn)確及是否需要校正或者調(diào)整，步驟如下所述[2]。

a)確定標(biāo)準(zhǔn)塊真值 (True value)和機(jī)臺(tái)的誤差為0.02

真值是指一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)件經(jīng)過專業(yè)認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室量測(cè)得到的數(shù)據(jù)，CCD標(biāo)準(zhǔn)塊的真值為0.12 mm。

b)收集測(cè)量數(shù)據(jù)

用CCD重復(fù)取放測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)塊16次，記錄16次的數(shù)據(jù) (結(jié)果如表1所示)，并計(jì)算出平均值 (Mean)為0.120 mm。

表1 標(biāo)準(zhǔn)塊16次測(cè)量結(jié)果

c)計(jì)算偏差 (Bias)

d)判斷準(zhǔn)確性

CCD機(jī)臺(tái)準(zhǔn)確性的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：

1)真值位于95%信賴區(qū)間表示統(tǒng)計(jì)上沒有顯著的差異；

2)真值不在95%信賴區(qū)間表示統(tǒng)計(jì)上有顯著的差異；

3)Bias大于機(jī)臺(tái)誤差表示技術(shù)上顯著；

4)Bias小于機(jī)臺(tái)誤差表示技術(shù)上不顯著。

利用Minitab來分析量測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖1所示。從圖1中可以看出真值落在量測(cè)平均值95%信賴區(qū)間 (0.118 6，0.120 69)，故統(tǒng)計(jì)上無顯著的差異；Bias=0＜機(jī)臺(tái)誤差，故技術(shù)上不顯著。因此，按照如表2所示的處理標(biāo)準(zhǔn)可得，CCD準(zhǔn)確性評(píng)估結(jié)果為：量測(cè)機(jī)臺(tái)不需要校正或調(diào)整。

圖1 Minitab分析結(jié)果

表2 處理標(biāo)準(zhǔn)

2 CCD機(jī)臺(tái)的重復(fù)性評(píng)估

重復(fù)性是指在相同的測(cè)試條件下，重復(fù)量測(cè)同一參數(shù)產(chǎn)生的變異。定義在量測(cè)設(shè)備固有的變異是否可接受而且在此短期內(nèi)的量測(cè)數(shù)值是穩(wěn)定的。CCD機(jī)臺(tái)重復(fù)性評(píng)估的步驟如下所述[3-4]。

a)量測(cè)數(shù)據(jù)的收集

收集對(duì)同一個(gè)真實(shí)樣品進(jìn)行重復(fù)取放30次所量得的數(shù)據(jù)，結(jié)果如表3所示。

表3 同一個(gè)真實(shí)樣品30次測(cè)量數(shù)據(jù)

b)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差

根據(jù)數(shù)值，利用Minitab計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差可得，σRPT=0.001 17，如圖2所示。

圖2 Minitab計(jì)算結(jié)果

c)P/T的判定及計(jì)算

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

判定成功的準(zhǔn)則為：

1)手動(dòng)量測(cè)設(shè)備為P/T≤10%；

2)自動(dòng)量測(cè)設(shè)備為P/T≤20%。

P/T的計(jì)算公式為：

對(duì)于有上下限規(guī)格 (同時(shí)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(fù)性為OK。

3 CCD再現(xiàn)性評(píng)估

再現(xiàn)性是評(píng)估在不同的條件下量測(cè)同一參數(shù)所產(chǎn)生的變異[5]。不同的條件是指不同量測(cè)員、不同一次的設(shè)定、不同位置、不同環(huán)境條件和不同時(shí)間。定義整個(gè)量測(cè)系統(tǒng)量測(cè)誤差及來源。CCD再現(xiàn)性評(píng)估的步驟如下所述。

a)收集數(shù)據(jù)

共收集4個(gè)不同條件下的180個(gè)數(shù)據(jù)。

b)根據(jù)數(shù)值利用Minitab計(jì)算P/T

再現(xiàn)性判定標(biāo)準(zhǔn)為：

1)若P/T≤30%，則量測(cè)系統(tǒng)為Capable；

2)若P/T＞30%，則量測(cè)系統(tǒng)不為Capable。

Minitab測(cè)量結(jié)果如圖3-4所示。

圖3 Minitab測(cè)量結(jié)果

圖4 Minitab測(cè)量結(jié)果

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

由此可得，CCD機(jī)臺(tái)再現(xiàn)性評(píng)估PASS。

4 結(jié)束語

根據(jù)上述分析，可以得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

a)準(zhǔn)確性評(píng)估結(jié)果表明機(jī)臺(tái)不需要矯正或調(diào)整；

b)重復(fù)性評(píng)估結(jié)果顯示機(jī)臺(tái)的P/T=17.6%＜20%，表明機(jī)臺(tái)的重復(fù)性為OK。

c)再現(xiàn)性評(píng)估結(jié)果顯示P/T=15%＜30%，表明機(jī)臺(tái)的再現(xiàn)性為OK。

因此，CCD自動(dòng)尺寸檢測(cè)機(jī)臺(tái)的評(píng)估結(jié)果為OK，量測(cè)能力和穩(wěn)定性也為OK，可以上線使用。

隨著生產(chǎn)自動(dòng)化程度的提高，自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的普及，利用測(cè)量系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行評(píng)估，是品質(zhì)工程師越來越不可或缺的工具。