Две зоны плоскостности — два противоположных вердикта на одной детали

«Половина этой детали проходит, половина не проходит» — тот результат по плоскостности, который порождает самые долгие совещания. Производство подозревает машину или то, как её расположили. Качество утверждает, что один отказ означает отказ детали. Затем обе стороны тратят немало времени на спор об одном числе, не решив более базового вопроса: описывают ли эти два значения плоскостности вообще одно и то же?

Эта статья использует реальные данные измерений, чтобы решить тот вопрос. Данные ничем не примечательны — именно поэтому они так чисто демонстрируют суть.

Сначала — структура данных

Данные получены из одного прогона оценки для каждой из двух деталей, левой и правой. Внутри каждой измерительной программы заданы две независимые зоны плоскостности, обозначенные как зона 001 и зона 002, и каждая деталь измерена шесть раз.

Одно уточнение важно с самого начала. Зона — это не точка. В области статистики файла каждый столбец — результат по зоне, а не показание в отдельной позиции; в области деталей каждая метка времени несёт значения, полученные в этом цикле для каждой зоны. Поэтому данные допускают обсуждение различий между зонами, но не допускают реконструкцию вплоть до утверждения «эта конкретная точка сместилась настолько-то». Этот предел определяет всё, сказанное ниже.

Насколько велико расхождение

В таблице ниже приведены среднее, размах и вердикт для всех четырёх результатов по зонам, в миллиметрах, дословно из области статистики.

Все четыре зоны имеют одну и ту же верхнюю границу поля допуска 0.05 mm и одинаковую логику оценки. При этом едином согласованном правиле зона 001 не проходит шесть раз из шести на обеих деталях, а зона 002 проходит шесть раз из шести на обеих.

Примечание к чтению: приведённые выше значения Cpk вычислены ПО по этим шести выборкам. Они характеризуют только эту выборку, и их нельзя читать как долгосрочную воспроизводимость процесса или превращать в выход годных продукции.

Почему вердикты расходятся

Потому что зоны изначально не были соизмеримы

Разные участки литой детали деформируются по разным причинам и на разные величины. Участки вблизи литникового впуска, переходы толщины стенки, большие неподдерживаемые пролёты и поверхности, которые должны уплотняться относительно другой компоненты, усаживаются и коробятся неодинаково. Свёртка всего этого в единое среднее скрывает различия: действительно дефектный локальный участок может размыться до состояния соответствия, а локальная особенность — усилиться до отказа всей детали.

Потому что выбор правила аппроксимации меняет ответ

Результат по плоскостности зависит от того, какие точки взяты и как через них проведена базовая плоскость. Минимальная зона, наименьшие квадраты и другие подходы дают разные числа для одного и того же множества точек. Когда у детали есть явно разделённые функциональные участки, разбиение её на плоскости с явным функциональным смыслом обычно разрешает больше споров, чем любые рассуждения об алгоритмах аппроксимации.

Потому что это не проблема стабильности

Чтобы судить о стабильности измерения, смотрите на разброс между повторными показаниями по одной зоне. В этих данных зона 001 имеет размах 0.0088 mm на правой детали и 0.006 mm на левой — немного относительно собственного среднего. Зона 002 ещё теснее. Показания сходятся, а значит, схема даёт согласованные ответы для одного и того же участка.

Меняется различие между участками. Это свойство заготовки, а не дрожание измерения. Разделение этих двух вещей и делает разговор продуктивным.

Когда стоит разделять оценку на несколько зон

Решайте исходя из функции, а не из эстетики чертежа. Следующие случаи обычно требуют независимых зон.

Верно и обратное. Если поверхность действительно представляет собой одну непрерывную однородную плоскость без функционального разделения и без сопряжения, описывать её одной зоной правильно. Дальнейшее дробление лишь добавляет субъективности и затрат.

Превращение вывода в схему

Четыре шага по порядку. Первый: вместе с инженерами по изделию и по процессу нанесите функциональные зоны на поверхность; результатом должен быть аннотированный чертёж, а не абзац текста. Второй: задайте метод и плотность выборки для каждой зоны — плотность должна следовать за площадью и шириной поля допуска этой зоны, а не быть одинаковой везде. Третий: зафиксируйте правило аппроксимации и базу вердикта для каждой зоны и запишите их в измерительную программу. Четвёртый: проверьте схему повторными измерениями и убедитесь, что рассеяние внутри каждой зоны приемлемо.

Когда эти четыре шага выполнены, различия величин между зонами перестают быть предметом спора и становятся структурированными результатами, которые могут использовать производство, качество и конструкторское подразделение.

Дополнительные материалы

Полный контекст исходных данных — в первой статье кейса; последовательность действий после расходящихся вердиктов — в статье о поиске причин; а интерпретация сводных показателей вроде доли NG разобрана отдельно.

Связанные продукты и примечания по конфигурации

• POMEAS MX Автоматическая измерительная машина машинного зрения - Многосенсорная платформа, пригодная для работы с несколькими независимо оцениваемыми зонами на одной детали
• POMEAS IMAGE 3 Система мгновенного измерения машинным зрением - Задокументировано до 300 параметров, измеряемых одновременно; полезно, когда одна программа должна охватывать много участков
• Компактный хроматический конфокальный датчик SFS-D606 - Корпус диаметром 20 mm, масса около 73 g; позиционируется для датчиковых решёток и измерения копланарности или ступеней

Читайте также

• Контроль плоскостности прозрачной пластиковой детали: что на самом деле показывают два набора данных
• Плоскостность вне допуска: путь поиска причин, который действительно работает
• Что на самом деле означает плоскостность и с чем её чаще всего путают
• Методы измерения плоскостности в сравнении: плита, координатно-измерительная машина, машинное зрение, конфокальный датчик
• Повторяемость — это не точность: как честно читать размах, сигму и Cpk
• Как выбрать оборудование для контроля плоскостности: метод пяти шагов наоборот
• Точечно-спектральный конфокальный метод для прозрачных пластиков: преимущества, ограничения и четыре ошибки
• Многоточечная или одиночная плоскостность: выбираем способ сбора точек
• Откуда берётся коробление литых деталей
• Превращение данных контроля в решения: четыре ступени обработки

Часто задаваемые вопросы

Двадцатикратное различие — не ошибочно ли одно из значений?

Ничто в этих данных не указывает на ошибку. Шесть показаний внутри одной зоны сходятся; зона 001 на правой детали охватывает всего 0.0088 mm. Показания внутренне согласованы. Различается величина по участкам, а это характеристика детали, а не шум измерения. Чтобы корректно исключить влияние оборудования, на этой же установке пришлось бы измерить стандартные образцы.

Можно ли сослаться на проходящую зону и игнорировать не проходящую?

Нет. Зоны разделены именно потому, что разные участки выполняют разную работу и деформируются на разные величины. Позволить хорошему участку скомпенсировать плохой — значит обесценить сам смысл раздельной оценки. Правильный шаг — установить, что должен обеспечивать каждый участок, а затем выдавать раздельные вердикты и раздельные решения.

Больше зон — всегда лучше?

Нет. Зоны должны определяться функцией, а не количеством. Чрезмерное дробление уменьшает выборку, стоящую за каждой аппроксимацией, повышает субъективность, усложняет чтение отчётов и затрудняет сравнение партий между собой. Разумная степень детализации — одна зона на функциональный участок.

Когда следует принимать решение о правиле аппроксимации?

В момент построения измерительной программы, и оно должно быть зафиксировано в документации рядом с требованием. Решение о правиле аппроксимации позже, уже после возникновения спора, лишает всё измеренное ранее ценности прослеживаемости.

Говорят ли данные, какой участок поднят?

Нет. Файл даёт только результаты по зонам, без детализации по точкам. Чтобы получить пространственное распределение, нужно сохранять записи по каждой точке в схеме измерения либо выполнить по участку отдельную процедуру выборки.

Какое самое ближайшее действие?

Подтвердите физический участок, стоящий за каждой зоной, и его функциональную роль в изделии — совместно с конструкторами, технологами и службой качества. После этого установите, можно ли отнести превышение в не проходящей области к конкретному этапу литья или сборки. И только потом вернитесь к выборке и аппроксимации.