什麼是測量？

測量是確定目標物體的可量化屬性。這些屬性的例子包括：

  • 長度
  • 重量
  • 距離
  • 厚度
  • 位置
  • 容量
  • 尺寸

以下部分將進一步解釋什麼是測量——以及什麼不是。

 

為什麼測量常被誤解？

有時，人們會用"測量"這個詞來代替"計算"或"量化"。這些術語都是相關的，但並不完全相同。為了清晰起見，可以將測量視為使用儀器執行的單一動作。總的來說，"儀器"描述了可以測量、指示，有時還能記錄數值的設備。

如今，存在許多不同類型的專業測量儀器。烘焙師使用的測量工具與電工不同，而電工和木匠使用的測量系統也各不相同。就本文而言，測量被理解為用於製造產品的設計、檢查和生產過程。

 

檢查和測量之間有什麼不同？

檢查是關於確定一個物理屬性（例如大小），並將其與參考標準進行比較，以決定被測量的物體是否足夠接近標準而可被接受。測量是關於找出或確定這個物理屬性，但不一定要將其與標準進行比較或對產品的可接受性做出決定。

這是另一種理解這種差異的方式。當你使用尺子測量物體的長度時，你可能會說測量結果是太長或太短。你可能不會根據尺子上的數值說測量結果比預期的測量值長或短。第一種說法當然更簡單，而且通常也更容易被理解。

 

測量系統有哪兩種類型？

有兩種主要的測量系統：直接和間接。

直接測量系統不會將被測量的內容轉換成其他特徵。簡單來說，它們直接測量你想要知道的內容。例如用捲尺測量你的身高、用溫度計測量烤箱的溫度，或用碼錶測量早晨跑步的速度。

間接測量將被測量的內容轉換成另一種特徵。這在日常生活中較少見，但在製造業中很重要。例如，Accumeasure技術測量電容，即電荷變化與其對應電位（即電壓）變化的比率，以確定探針和目標之間的距離。

 

線上/離線量測 (Inline/Offline)

線上和離線量測是指兩種不同類型的量測。線上量測通常是指在製程中進行的自動量測。另一方面，離線量測通常是指手動量測。兩者之間的差異發生在量測製程（線）中。如果量測包含在線中，則該製程被視為「線上」。如果它與線分開，則被視為「離線」。對於離線量測，產品會從生產中移除，進行檢查並返回生產，丟棄或保存為檢查樣本

線上量測

線上量測表示儀器或感測器位於流通系統中。一個很好的例子是連接到生產線的感測器，它持續監控從下方經過的產品。在掃描時，系統應該能夠確定以下資訊：

  • 在判斷產品的可接受性時，能夠記錄形狀和尺寸。
  • 當產品從感測器下方經過時，能夠執行量測。
  • 在確定可接受性時，能夠做出正確的判斷。
  • 當產品未被接受時，輸出 NG 判斷

無需操作員技能即可進行的線上量測可以對大量產品重複進行。當人類參與其中時，技能問題總是會成為一個問題。然而，當製程自動化時，犯錯的機會就會減少。此外，持續的自動監控有助於識別何時出現不可接受的產品。這有助於追蹤可追溯性。

在生產領域，工作條件可能相當嚴苛。量測結果起著核心作用。精確度是關鍵。只有在生產製程中的公差測試足夠精確，才能可靠地篩選出所有被認為低於公差水平的產品，才能在線上找到不合格的產品。

無論處於何種工作環境，線上系統都應該準確。例如，即使發生溫度漂移，線上量測也應該精確。溫度漂移可能是由周圍溫度本身引起的，例如線上系統所在的倉庫溫度，或由電路板本身引起的。為了確保溫度漂移不是問題，最好只在系統上使用高品質的元件。此外，您應該密切注意電路板的佈局。例如，已知在使用過程中會發熱的元件應放置在不會不必要地加熱系統其他元件的區域。

還要記住，一個好的線上系統可以透過抗干擾來保持其精確度。工作場所可能會發生各種干擾：

  • 機械 – 衝擊、振動
  • 氣候 – 化學品、油、潤滑劑、水、溫度、濕度
  • 電磁 – 短路、接地迴路、EMC 輻射、過電壓、電流峰值

最終，在使用線上量測時，無論工作場所的條件如何，透過自動化實現精確度都是關鍵。

 

離線量測

離線量測完全依賴人為因素。離線量測是指透過手動操作量測系統，以取得任何給定點或物件的量測值。

線上量測依賴機器的自動化和精確度，而離線量測則依賴操作員的技能。量測值可能因操作員的技能而異。由於人為因素，離線量測通常不如線上量測精確（這再次取決於操作員的技能及儀器的精度）。此外，由於未進行持續監控，因此很難追蹤何時開始出現不合格產品，因為缺乏統計數據。建立一致的準確量測排程被認為是發現穩定測試結果的重要因素。

 

公差 Tolerance

公差是指一個項目中允許的總誤差，具體用符號 +/- 表示。在製造過程中，生產線上的物品幾乎不可避免地會在某個時間點受損。產品可能以多種方式受損。例如，溫度和濕度的變化可能導致產品變形和走樣。如果過程控制設備的回饋不當，也可能發生變形。無論原因為何，在製造和檢驗過程中，考慮任何及所有誤差已變得必要。以這種方式使用時，在設定可接受的誤差範圍（即產品品質仍然完好的範圍）時，公差會被納入考量。假設在製造過程中的任何給定步驟都可能發生變異。

測量準確度 Accuracy

準確度是指測量的正確程度。當此過程應用於測量過程時，即稱為測量準確度。在試圖確定結果的準確程度時，測量準確度變得至關重要。具有較高測量準確度的測量系統能夠執行更準確的測量。

什麼是測量誤差 Error?

測量誤差是測量值與被測量真實值之間的差異。這可能是由於儀器不完善、環境條件甚至人為錯誤造成的。簡而言之，測量中的誤差反映了測量系統的局限性。

測量中的誤差主要有三種類型：

  • 粗大誤差：這些通常是由人為錯誤引起的，例如記錄錯誤的值或錯誤地讀取儀器。例如，讀錯刻度或使用錯誤的測量技術會導致粗大誤差。
  • 系統誤差：這些是可重複的誤差，由於測量系統的缺陷而發生，例如儀器校準問題或溫度或濕度等環境因素。系統測量誤差會持續地使結果偏向一個方向。
  • 隨機誤差：這些是不可預測的，由於未知或可變的影響而發生，例如環境中的微小波動或觀察的局限性。隨機誤差的一個例子可能是每次測量同一物體時，數字讀數的微小變化。

測量誤差的例子

  • 如果測量刻度本身校準錯誤，則可能會發生測量中的刻度誤差。
  • 測量中的人為錯誤包括視差誤差、讀錯儀器或數據輸入錯誤。
  • 儀器誤差來自磨損、維護不良或校準不正確的儀器。
  • 粗大誤差的一個例子是技術人員寫下「16.3 mm」而不是「13.6 mm」。

什麼導致測量誤差？

測量誤差可能來自：

  • 個人誤差 – 執行測量的人員的錯誤。
  • 儀器誤差 – 由於設備故障或校準不良。
  • 環境誤差 – 溫度、濕度或壓力的變化。
  • 觀察誤差 – 觀察者準確讀取儀器的能力有限。

如何減少測量中的誤差

  • 為了減少測量誤差：
  • 定期校準儀器。
  • 培訓人員以最大程度地減少人為錯誤。
  • 使用更精密的測量工具。
  • 盡可能控制環境變數。
  • 測量誤差的定義和重要性

在科學和工程中，測量中的誤差不僅僅是錯誤，它們代表了任何測量活動相關的不確定性。識別和分類它們有助於做出明智的決策並確保產品的安全性和準確性。

理解測量誤差對於在科學、工程和品質控制中獲得可靠和準確的結果至關重要。通過識別測量中的誤差類型——粗大誤差、系統誤差和隨機誤差——您可以追蹤測量誤差的來源並採取糾正措施。無論問題是由於儀器故障、環境條件還是測量中的人為錯誤，了解如何檢測和減少這些誤差有助於確保數據的一致性和可信度。

 

 

Reference : Vitrek LLC