臺灣博碩士論文加值系統

本研究主要在探討規矩塊比測儀之量測系統的能力分析，其目的在提升校正儀器設備的品質的要求，以確保在進行校正時的品質系統穩固。儀器設備在量測時所產生的總變異量涵蓋：量測環境的變化、量測設備的精度、量測人員的訓練、經驗與受測工件的規格，這些變異來源所產生的變異量需加以數據化及圖表化，才能明顯表示量測系統的量測能力。
量測系統分析主要分析的項目為：穩定性、偏倚、線性、重複性與再現性5種品質特性。依照不同的品質特性設計出不同實驗模式，在實驗數據完成後應用統計手法：假設檢定、單一樣本t檢定、兩組樣本t檢定以及線性迴歸分析、變異數分析法（F檢定）做評估；再使用MINITAB統計軟體執行各項性度分析，並列出分析圖表。

最後判定儀器的量測能力表現是否合格，可提供儀器校正人員及品保工作者做參考，此分析法有助於查核儀器在品質系統內的異常與否，應用此分析法判定量測系統，也更能明確地表示對品質系統的保證。


關鍵字：長度校正、規矩塊比測儀、量測系統分析

The study is to discuss the measurement system capacity analysis of Gauge Block Comparator. The purpose is improving the quality requirement of calibration instruments to ensure the stability of quality system while calibrating. The total variance arisen from measuring instruments includes: the variety of measuring environment, the precision of measuring equipment, the experience of measuring staff and the specifications of the workpiece under test. The variance arisen from these sources of variation must be made into data and chart to show the measuring capability of measurement system.

The main items in measurement system analysis are: stability, bias, linearity, repeatability and reproducibility. Different experimental models are designed according to different characteristics. After running the data, we can estimate these data with some statistical methods which include: hypothesis test, one-sample t test, two-sample t-test, linear regression analysis, analysis of variance (F test). Then we use statistical software (MINITAB) to do the reliability analysis and to list the analysis charts.

Finally, we determine if the measuring capability of instrument is qualified to provide a reference for instrument calibration personnel and quality assurance workers. This analysis method helps us check if instruments are abnormal in quality system. Using the analysis method to determine the measurement system can more clearly show the assurance in quality system.



Key word：Length correction, Gauge Block Comparator, Measurement system analysis

目錄
謝誌 I
中文摘要 II
ABSTRACT III
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機 1
1.3 論文的架構 2
1.4 文獻回顧 3
第二章 長度校正簡介 5
2.1 長度單位的定義 5
2.2 長度校正之標準追溯 8
2.2.1 長度校正之國際標準 9
2.2.2 長度校正之國家標準與一級標準 10
2.1.3 長度校正之二級標準 11
2.3 長度之校正週期 14
2.3.1 儀器規定校正週期的目的 14
2.3.2 選定校正週期 14
2.3.3 校正週期檢視方法 15
第三章 量測系統之環境與設備介紹 18
3.1 長度校正實驗室環境條件 18
3.2 規矩塊介紹 20
3.2.1 規矩塊的發展歷史 20
3.2.2 規矩塊之等級與精度 21
3.2.3 規矩塊的等級與用途 26
3.2.4 規矩塊之材質 27
3.3 規矩塊量測系統原理與應用 28
3.3.1 規矩塊雷射干涉儀原理與應用 28
3.3.2 規矩塊比測儀原理與應用 31
3.3.3 規矩塊比測儀量測系統設備介紹 32
第四章 規矩塊比測儀量測特性及研究方法 38
4.1 規矩塊比測儀之穩定性分析 38
4.1.1 穩定性（Stability）的定義 38
4.1.2 穩定性（Stability）分析的計算方法 39
4.1.3 製作量測過程管制圖 40
4.2 規矩塊比測儀之偏倚（BIAS）分析 41
4.2.1 偏倚（Bias）的定義 41
4.2.2 偏倚（Bias）分析的計算方法 42
4.3 規矩塊比測儀之線性（LINEARITY）分析 44
4.3.1 線性（Linearity）的定義 44
4.3.2 建立線性迴歸模式求線性度 45
4.3.3 檢定迴規線是否成線性 46
4.4 規矩塊比測儀之重複性與再現性（R&R）分析 49
4.4.1 重複性與再現性的定義 49
4.4.2 重複性與再現性（R&R）分析的計算方法 51
第五章 實驗結果與分析 55
5.1 塊規比測儀之穩定性實驗分析 55
5.1.1 穩定性（Stability）分析 57
5.1.2 應用MINITAB分析穩定性 59
5.2 塊規比測儀之偏倚性實驗分析 64
5.2.1 偏倚性（Bias）分析 65
5.2.2 應用MINITAB分析偏倚性 69
5.3 塊規比測儀之線性實驗分析 73
5.3.1 線性（Linearity）分析 79
5.3.2. 檢定迴歸之線性 80
5.3.3 線性評估 84
5.4 塊規比測儀之重複性與再現性實驗分析 88
5.4.1 方法一：變異數%GR&R分析 89
5.4.2 方法二：修改式變異數%GR&R分析 91
第六章 結論 98
6.1 研究結果 98
6.2 研究效益 100
參考文獻資料 102
附錄 106
附錄A F分配表 106
附錄B T分配機率表 107
附錄C 校正因子D2與D2*表 108
附錄D 校正因子D2與D3表 109

參考文獻資料

〔1〕ISO,「General requirements for the competence of cali-bration and
testing laboratories」,ISO/IEC GUIDE 25,1990.
〔2〕TAF財團法人全國認證基金會，「ISO/IEC 17025：2005測試與校
正實驗室能力一般要求」，TAF-CNLA-R01（2），中華民國94年
7月。
〔3〕陳岳舟，「詳談精密工業尺寸之標準－塊規之規範應用及其校驗
方法」，品質管制月刊 20：8，第4 ~ 21頁，中華民國73年8月。
〔4〕張明偉，「尺寸精密量測技術研討會－塊規之使用與檢驗技術」，
工業技術研究院量測技術發展中心，中華民國98年3月。
〔5〕TATUNG CO.，「塊規之檢校方法與程序」，大同校正實驗室，中華
民國98年3月。
〔6〕Bhuyan,Samar K.,「Measurement error and quality cost」,ASQC
Quality Congress Transactions,Baltimore,504-512 , 1985.
〔7〕Conklin,Joseph D.,「Measurement variation : a nonmanufacturing
case」,ASQCQuality Congress Transactions,Nashville,pp.
419-425,1992.
〔8〕曾淑容，「計量量測系統評估模式之建構」，私立中原大學工業工
程學系研究所碩士論文，中華民國85年6月。
〔9〕Milliken,G.A. and D.E.Johnson,「Analysis of Messy Data,
Volumel:Designed Experiments」,Van Nostrand Reinhold,New
York,1984.
〔10〕江巧玉，「量測系統之重複性與再線性的分析研究」，國立成功大
學統計學研究所碩士論文，中華民國91年6月。
〔11〕鄭希龍，「量測系統分析(MSA-GR&R)應用實作訓練」，工業技術
研究院，中華民國99年3月。
〔12〕Shewhart, W. A.,「Economic Control of Quality of Manufactured
Product」, D. Van Nostrand,NY, 1931.
〔13〕R.A. Fisher,「Design of Experiments」, Olivelr & Boyd, 1951.
〔14〕彭定國、吳鴻錚、鄭大興，書名：「MINITAB統計分析與應用」，
新京文開發出版股份有限公司，中華民國96年12月。
〔15〕蔡惠言，「度量衡標準追溯體系之研究」，機械工程81期，第3~21
頁，中華民國68年11月。
〔16〕陳岳舟，「長度量測標準之沿革及其檢校追溯系統」，機械工程
182期，第14~24頁，中華民國80年8月。
〔17〕楊文玲，「線刻度標準尺比較校正法之簡介」，量測資訊26期，
第15~25頁，中華民國81年7月。
〔18〕TAF財團法人全國認證基金會，「量測儀器校正週期決定原則」，
TAF-CNLA-G20（1），中華民國100年2月。
〔19〕ILAC-G24：2007,「Guidelines for the determination of calibration
intervals of measuring」,2007.
〔20〕TATUNG CO.，「品保手冊」，大同校正實驗室，中華民國98年
3月。
〔21〕ISO 9001：2000,「Quality management systems-Requirements」,
2000.
〔22〕蔡惠言，「二級標準（校正）實驗室環境之探討」，機械月刊第9
卷第1期，第42~47頁，中華民國72年1月。
〔23〕中國國家標準CNS 8092，「B6058－規矩塊」，經濟部中央標準
局，中華民國70 年11月。
〔24〕Japanese Industrial Standard（JIS）,「B7506－Block Gauges」,日
本規格協會,日本昭和36年1月.
〔25〕International Organization for Standardization（ISO）,「ISO 3650：
1998」,1998.
〔26〕范光照，「光學儀器在精密量測上之應用」講義，國立台灣大學
精密量測實驗室，中華民國98 年12月。
〔27〕TATUNG CO.，「塊規之校驗方法及程序」，大同校正實驗室，中
華民國98 年3月。
〔28〕Montgomery,D. C. and Runger,G. C. (1993a),「Gauge Capability
Analysis and Designed Experiments. Part I：Basic Methods」,
Quality Engineering,Vol. 6,No. 1,pp. 115-135,1993.
〔29〕Montgomery,D. C. and Runger,G. C. (1993b),「Gauge Capability
Analysis and Designed Experiments. Part II：Experimental Design
Models and Variance Component Estimation」,QualityEngineering,
Vol. 6,No. 2,pp. 289-305,1993.
〔30〕AIAG Editing Group,「Measurement System Analysis-Reference
Manual」(MSA)3rd ed,Automotive Industries Action Group,
2002.