DGM Arbeitskreis Quantitative Gefügeanalyse

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1 DGM Arbeitskreis Quantitative Gefügeanalyse VI. Treffen 10/ (Hochschule Aalen) Messgerätefähigkeit, Stabilitätsüberwachung von Messprozessen Lars Thieme PixelFerber, Berlin 2016 PixelFerber 1 Motivation: Hallo Herr Sonntag, Sie haben doch sicher auch Akkreditierte Labore als Kunden! Nach der DIN EN ISO müssen Messgerätefähigkeitsuntersuchungen durchgeführt werden. Haben Sie Informationen, wie dort ein Messgerätefähigkeitsnachweis erbracht wird (klass. Längenmessung, Phasenanteile etc.)? Bieten Sie dazu etwas an? mit freundlichen Grüßen und bestem Dank Aila Deichgräber 2016 PixelFerber 2 1

2 Voraussetzung: Reproduzierbarkeit Wiederholbarkeit von empirisch-wissenschaftlichen Forschungsmethoden Grundanforderung an Experimente, Messungen und Analysen: Unter gleichen Versuchsbedingungen müssen (im Rahmen des einzukalkulierenden Messfehlers) gleiche Ergebnisse erzielt werden 2016 PixelFerber 3 Statistische Fehler Dieser Typ von Abweichungen kann vermindert werden, indem man unter gleichen Bedingungen die Messung wiederholt. Die Abweichung ist nicht durch einen dauerhaften falschen Zustand des Messgerätes, z.b. eine falsche Eichung, hervor gerufen, sondern durch eine im aktuellen Messvorgang begründete sich zeitlich verändernde Abweichung PixelFerber 4 2

3 Systematische Fehler Diese Art von Abweichung verringert sich nicht, sooft man auch die Messung wiederholt. Eine zumindest über den Zeitraum der Wiederholungen gleichbleibende abweichende Anzeige des Messgerätes liegt vor. Detaillierte Kenntnisse der Messbedingungen und des Messgerätes erlauben manchmal ein Ersetzen der Abweichung durch eine Korrektur PixelFerber 5 Kategorien für Messabweichungen Genauigkeit Wiederholpräzision Vergleichspräzision Linearität Stabilität 2016 PixelFerber 6 3

4 Genauigkeit Die Genauigkeit oder Richtigkeit wird durch wiederholtes Messen ein und desselben Prüflings ermittelt. Hierzu vergleicht man den Mittelwert der erfassten Messwerte mit dem wahren Merkmalswert des Prüflings PixelFerber 7 Wiederholpräzision Zur Ermittlung der Wiederholpräzision wird derselbe Prüfling vom selben Bediener und mit demselben Messmittel am selben Ort mehrmals in rascher Folge gemessen. Der Prüfling wird zwischen den einzelnen Messungen jedoch immer wieder zurückgelegt. Die Standardabweichung der Messwerte ist dann ein Maß für die Wiederhol-präzision PixelFerber 8 4

5 Vergleichspräzision Zur Ermittlung der Vergleichspräzision werden an denselben Prüflingen gemäß einem festgelegten Messverfahren Messungen durch verschiedene Bediener, an verschiedenen Orten oder mit mehreren Geräten desselben Typs durchgeführt PixelFerber 9 Linearität Zur Untersuchung der Linearität werden vom selben Bediener und mit demselben Messmittel am selben Ort und nach einem fest-gelegten Verfahren Messungen an mehreren Prüflingen durchgeführt, deren Merkmalswerte den gesamten in der Praxis zu erwartenden Wertebereich abdecken. Jeder Prüfling wird mehrmals gemessen PixelFerber 10 5

6 Stabilität Zur Untersuchung der Stabilität werden gemäß einem festgelegten Messverfahren mit derselben Geräteausrüstung am selben Ort und vom selben Bediener in festgelegten Zeitabständen mehrere Messungen ein und desselben Prüflings vorgenommen PixelFerber 11 Global Validierung einer Prüfaufgabe Bestätigen aufgrund einer Untersuchung und durch Bereitstellung eines Nachweises, dass die besonderen Forderungen für einen speziellen, beabsichtigten Gebrauch erfüllt worden sind. 1. Charakterisierung des Prüfverfahrens 2. Vergleich mit Qualitätsforderungen 3. Nachweis der Erfüllung 2016 PixelFerber 12 6

7 Global Vergleichsprüfungen zwischen Laboratorien Ein oder mehrere gleiche bzw. gleichwertige Prüfobjekte werden von mehreren Laboratorien mit dem zu charakterisierenden Prüfverfahren untersucht. Die Auswertung erfolgt mittels statistischer Methoden PixelFerber 13 Lokal Messsystemanalyse (MSA) Kalibriermaßstab Partikelnormale Synthetische Normbilder 2016 PixelFerber 14 7

8 Messfähigkeitsindizes Cg und Cgk Übernommen aus der Qualitätskontrolle von Produktionsprozessen, wird das Prozessfähigkeitsverhältnis (process capability ratio/pcr) C g und C gk auch zur Beurteilung der Messmittelfähigkeit eines Messgeräts verwendet. Bei der Bestimmung der PCRs werden in der Praxis Messungen an einem Normal (auch Einstellmeister genannt), also eines Objekts bei dem der wahre Wert der zu messende Größe bekannt ist, verwendet PixelFerber 15 Messfähigkeitsindizes Cg und Cgk C g > 1 = Toleranzgrenzen innerhalb des gesamten Toleranzbereiches C g = 1 = nutzt den gesamten Toleranzbereich C g < 1 = streut über dem Toleranzbereich C gk - Hinweis auf systematischen Fehler C gk = C g = kein systematischer Fehler C gk < C g = der mittlere gemessene Wert weicht vom wahren Wert des Normals ab Je weiter C gk von C g abweicht desto wahrscheinlicher ist, dass ein systematischer Fehler am Messgerät vorliegt PixelFerber 16 8

9 Beispiele MSA Stabilitätsüberwachung 2016 PixelFerber 17 Literaturtips Leitfaden zum "Fähigkeitsnachweis von Messsystemen" VDA Bd. 5 - Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie Prüfprozesseignung Optische Inspektion Mikroskopische Mess- und Analyseverfahren in der Industrie Verlag Moderne Industrie Statistische Verfahren zur Maschinen- und Prozessqualifikation. Hanser Verlag, PixelFerber 18 9