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，隨著中國制造業勞工成本的逐步增加，許多企業為了解決勞工問題，正在逐步地提高自動化程度，讓機器人代替人工，實現生產自動化，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測量系統來評估其檢測能力和穩定性的具體過程。

1 CCD機臺的準確性評估

準確性是指量測數據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過專業認可的實驗室量測得到的數據，CCD標準塊的真值為0.12 mm。

b)收集測量數據

用CCD重復取放測量標準塊16次，記錄16次的數據 (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%信賴區間表示統計上沒有顯著的差異；

2)真值不在95%信賴區間表示統計上有顯著的差異；

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來分析量測數據，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%信賴區間 (0.118 6，0.120 69)，故統計上無顯著的差異；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，重復量測同一參數產生的變異。定義在量測設備固有的變異是否可接受而且在此短期內的量測數值是穩定的。CCD機臺重復性評估的步驟如下所述[3-4]。

a)量測數據的收集

收集對同一個真實樣品進行重復取放30次所量得的數據，結果如表3所示。

表3 同一個真實樣品30次測量數據

b)計算標準差

根據數值，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格區間的百分比，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再現性評估

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

a)收集數據

共收集4個不同條件下的180個數據。

b)根據數值利用Minitab計算P/T

再現性判定標準為：

1)若P/T≤30%，則量測系統為Capable；

2)若P/T＞30%，則量測系統不為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，每個樣品量測數據各自集中，從圖4中可得：

由此可得，CCD機臺再現性評估PASS。

4 結束語

根據上述分析，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)再現性評估結果顯示P/T=15%＜30%，表明機臺的再現性為OK。

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

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