工业计量学:一文读懂其定义与应用

工业计量插图 ornemental strips ornemental strips

Last updated:

计量学是一门研究测量的科学学科,涵盖了所有获取测量数据的方法与理论。而工业计量学则是该学科在工业生产领域的具体应用分支。

在工业界,计量学的核心应用之一便是检验产品的尺寸合规性,这也是保障产品质量控制的关键一环。

工业计量学与科学计量学的区别

计量学最初主要服务于工业领域,旨在确保生产活动符合既定标准。

随着时间的推移,其应用已拓展至更多领域。工业计量学与科学计量学的主要区别在于:

  • 工业计量学通常由企业自主引入,旨在验证其生产流程及产品的合规性与可靠性。这一举措不仅顺应了国际标准,也帮助企业彰显其专业技术实力与卓越的产品质量。
  • 作为质量保证体系的有机组成部分,工业计量学的具体实践标准由企业自行决定,但其测量单位必须基于科学计量学所国际公认的体系。

相比之下,科学计量学则专注于测量单位的定义、开发与校准。

如同所有科学门类,其成果与标准的确立,有赖于国际科学界的广泛共识。

测量科学的范畴十分广博,欲深入了解,我们推荐您阅读相关的维基百科文章

工业计量学的应用范畴

产品的合规性验证贯穿其整个生命周期。

其中,工业计量学主要介入产品的生产与使用两大阶段,并发挥两种核心功能:

  • 产品合规性验证:在生产环节,检验人员需确保产品严格遵照设计图纸,并符合所有相关标准。这属于产品的验证流程
  • 产品磨损监控:在产品使用阶段,检验人员会进行定期检查,以确保产品的任何磨损或形变均未影响其合规性。这是一个风险预判的过程。

综上所述,测量的验证方法多种多样,通常由生产工艺和质量保证等部门的负责人主导。

而计量师的具体工作,则是依据公司制定的程序,执行并获取所需的测量数据。

工业计量中常见的测量难题

表面粗糙度仪正在测量工件

在实际操作中,检验人员时常会遇到测量难题。例如,某些工件的尺寸或形状无法适配公司现有的测量仪器,而求助于专业的计量实验室又意味着高昂的成本。

为此,质量控制领域发展出了多种变通方案,以应对无法直接测量工件的情况,其中包括破坏性测试与非现场间接检测。

取模技术便是一种理想的非现场间接检测方法,其理念与工业计量的核心原则不谋而合。

该技术无需破坏工件,而是通过制作柔性印模来精确复现待测的几何特征。随后,所有测量工作都可以在这个完美的复制品上轻松进行。

在Plastiform,我们深知中小企业在工业计量领域面临的挑战。

计量学虽然至关重要,但对成长中的企业而言,其成本可能令人望而却步。正是基于这一洞察,我们致力于开发能满足各类需求的创新产品。Plastiform复制胶泥既可用于确保产品的初始合规性,也能在后期用于检查其磨损状态,提供高性价比的解决方案。

间接测量

借助Plastiform这样的创新技术,操作人员能够高精度地复制工件的关键特征信息,如尺寸、表面光洁度、粗糙度等。

在工件的复制品上进行测量,意味着您无需破坏原件——当工件加工成本高昂或尺寸巨大时,这一点尤为重要。

通过在复制品这一“媒介”上进行测量,您便实现了对受检工件的间接质量控制。

如此一来,无论检测标准如何严苛,您都能轻松证明工件的合规性。

总结

工业计量学是现代制造业中不可或缺的一环。它不仅确保了新生产品的合规性,更在其整个生命周期中对产品的磨损状态进行持续监控。

在质量控制体系中,计量学是企业达到国际公认标准、获得相关认证的基石。因此,配备合适的测量设备以满足这些要求,显得尤为关键。

如果您的检测任务看似复杂、昂贵甚至无法实现,不妨考虑采用基于取模技术的间接检测方案。

Plastiform为您提供丰富多样的产品系列,能够胜任各类间接检测任务,尤其擅长尺寸检测表面质量检测

相关文章

过程稳定性——是什么以及为何重要

过程稳定性是指一个过程在确定的限制范围内能够持续、可预测地运行的能力。这就像是一个像可靠时钟一样运行的过程与一个像轮盘赌一样运行的过程之间的区别。 您是否体会过那种下沉的感觉:周五还完美运行的机器,到了周一早上却制造出了一堆废品? 这绝对是最糟糕的情况。 您没有更改设置,原材料看起来也是一样的,但结果突然变得乱七八糟。 在质量保证领域,这就是一个稳定性问题。 以前我也误解了一件事:我以为解决质量问题就是立即收紧公差或升级设备。 但事实证明,稳定性是其他一切乏味但必要的基础。 如果您的过程不稳定(由于“特殊原因”变异产生不可预测的结果),试图提高其能力就像试图在沼泽上盖房子。在盖房子之前,您需要坚实的地基。 在本文中,我们将分解通常令人困惑的概念,如普通原因变异与特殊原因变异,并向您展示它们如何决定您的质量策略。我们还将了解 统计过程控制(SPC) 中使用的工具如何帮助您可视化这种稳定性(或缺乏稳定性)。 让我们看看它是如何工作的。 什么是过程稳定性? 当我们谈论过程稳定性时,您会发现我们谈论的不一定是产品的质量。这听起来可能有点反直觉,但稳定性实际上关乎可预测性。 把您的过程想象成汽车引擎的怠速。即使它运行完美,转速指针也不是完全静止不动的。 它会轻微上下摆动。这种摆动是自然的。 在计量学中,我们将此称为普通原因变异。当一个过程仅显示这些自然的、固有的波动,并且严格在定义的控制限内运行时,该过程被认为是稳定的。 如果过程操作随时间推移产生一致的输出,您就实现了稳定性。但这有一个棘手的区别,很多人都会在这里绊倒。 当特殊原因变异介入时,过程通常就不再稳定了。 这些是外部干扰(如工具断裂或原材料突然变化),迫使过程脱离其自然节奏。一旦发生这种情况,一切都乱套了,您再也无法预测输出。 普通原因变异 在质量保证中,我们常常痴迷于一致性。 但物理上不可能做到完美。 没有两个零件是完全相同的,因为重力、摩擦和物理规律总是会造成影响。我们将这种固有的、背景水平的不一致性称为普通原因变异。 我喜欢把这想象成您每天上班的通勤。即使您每天早上在完全相同的时间出发,您的到达时间也会相差几分钟。也许您会遇到红灯,也可能不会。 您不会因为这种差异而惊慌。它是随机的、预期的,只是“交通驾驶”系统的一部分。 在您的生产线上,这些变异来自于数十个微小的、不可避免的因素的综合影响。 它与所有事物相互作用,包括原材料的微小差异、刀尖的正常磨损、操作员的轻微变动,甚至是车间温度的小幅变化。 您无法通过调节旋钮或向操作员大喊大叫来消除普通原因变异。 由于这些波动已融入系统设计中,减少它们的唯一方法是彻底重新设计过程本身。 通常您必须升级机器或更换材料才能看到改变。 特殊原因变异 如果说普通原因变异像是过程的背景嗡嗡声,那么特殊原因变异(常被称为可归属原因)就是一声巨响。 它代表了将过程行为完全推离轨道的意外中断。 回到“日常通勤”的心智模型。 如果您开车上班通常需要 25 到 35 分钟(取决于红绿灯),这就是普通原因变异。但如果有一天因为爆胎花了 90 分钟,那就是特殊原因变异。 这不仅是“交通更拥堵一点”。这是一个改变了系统的特定的、可识别的事件。 在制造环境中,这些“爆胎”通常来自我们可以查明的来源: 当特殊原因袭来时,您的过程变得不可预测。… <a href="https://www.plastiform.info/zh/blog/jiliangxue/%E8%BF%87%E7%A8%8B%E7%A8%B3%E5%AE%9A%E6%80%A7-%E6%98%AF%E4%BB%80%E4%B9%88%E4%BB%A5%E5%8F%8A%E4%B8%BA%E4%BD%95%E9%87%8D%E8%A6%81/" class="read-more">Read More</a>

阅读文章
Button Decoration iconButton Decoration icon

如何进行量具 R&R 研究?

量具 R&R 研究(量具重复性与再现性分析)测量量具的总变异,并将其作为过程公差的百分比,从而帮助确定测量工具是否适合检测零件。这是测量系统评估和计量器具校验的核心方法。 我记得第一次拒收一批完全合格的零件的情景。我的数显卡尺显示它们超出了规格,但我的同事在五分钟后测量时,却发现它们完全在公差范围内。 这令人困惑。 我以为是工具坏了或者零件翘曲了,但我找错了方向。 事实证明,每次测量时,你不只是在捕捉零件的真实情况。你捕捉的是零件的实际尺寸加上工具引入的噪音(重复性)和持握工具的人引入的噪音(再现性)的组合。 这就是 量具 R&R(测量系统评估) 派上用场的地方。它就像是为数据降噪——过滤掉干扰信号,保留真实信息。 这是一种方法论,它能准确告诉你观察到的过程变异中有多少来自测量系统分析 (MSA) 本身,又有多少来自实际的零件变异。如果这把”尺子”是橡胶做的,无论数字看起来多精确,你都无法信任测量结果。 你会经常使用这个工具。它是验证闪亮的新设备、比较两种不同设备或在维修后验证三坐标测量机(CMM)的标准方法。如果你刚开始接触 QA 概念,可能需要先阅读有关质量控制的内容。 在本文中,我将分享如何设置并进行量具 R&R 研究,以便你开始信任你的数据。 让我们来看看吧! 什么是量具 R&R 研究? 我们通常认为数显卡尺和千分尺告诉我们的是真相。 但现实是:每一个测量系统都会给数据增加一层自身的噪音。量具 R&R 研究就是我们要用来测量这种噪音的工具。 量具 R&R(GR&R)中的两个 R 分别代表 重复性(Repeatability,测量设备变差) 和 再现性(Reproducibility,操作员变差),它是一种量化测量系统能力的定量方法。 它隔离了纯粹由测量过程(工具加上使用它的人)引起的变异,并将其与生产中看到的总变异进行比较。 就像听收音机一样。 音乐是你想捕捉的真实信号(零件变异)。静电嘶嘶声是测量误差。如果杂音太大,你就无法分辨歌曲。 量具 R&R 测量这种杂音的音量,以确定这台收音机是否值得保留。 这项研究是更大框架的核心支柱:测量系统分析(MSA,Measurement System Analysis)。这也是六西格玛管理、质量管理体系认证(如 ISO/TS 16949)和精益生产中的关键工具。当你运行它时,你会得到三个黑盒问题的答案:… <a href="https://www.plastiform.info/zh/blog/jiliangxue/ru-he-jin-xing-liang-ju-r-r-yan-jiu/" class="read-more">Read More</a>

阅读文章
Button Decoration iconButton Decoration icon

涡流检测 – 操作指南

涡流是导电材料中因响应磁通量变化而自然产生的圆形电流,它们会产生反向磁场。 这项技术依赖于电磁感应原理。 这与无线充电电动牙刷或 iPhone 的物理原理相同,但被重新利用于极其精确地搜寻结构缺陷。 这种方法广泛应用于现代无损检测 (NDT)。 概念很复杂。我们使用线圈在导电材料中感应出微小的圆形电流。 如果这些电流流动顺畅,说明部件完好。但如果它们遇到裂纹或空隙等障碍,流动就会改变,仪器会立即发出警报。 为什么这很重要? 在航空航天和石油天然气管道等高风险行业中,肉眼看不见的缺陷可能会产生灾难性的后果。 我们需要一种在不改变部件的情况下”看到”这些缺陷的方法。涡流检测为我们提供了这种可视性,实现了其他方法无法比拟的快速表面裂纹检测和材料分选能力。 在本文中,我想帮助您建立一个关于其实际工作原理的坚实思维模型。 我们将深入探究其物理原理,探索设备,并确切了解为什么这种方法在验证质量方面如此有效。我们将研究从磁场行为到现场使用的特定探头类型的所有内容。 让我们开始吧。 什么是涡流? 当我们谈论无损检测时,我们常常使用这些神奇的工具,却不深究其背后的物理原理。你在部件上挥动探头,突然就知道下面是否隐藏着微小的裂纹。 但是金属内部实际上发生了什么?归根结底就是涡流。 这个名字给了我们关于其工作原理的巨大线索。想象一条向下游流动的河流。如果你把桨伸进水里,水流会绕过障碍物形成圆形的漩涡。 在流体动力学中,这些旋涡被称为”涡流”。 在我们的计量世界中,”河流”是导电材料(如铝或铜),而”桨”是变化的磁场。 当磁场撞击导体时,它会将电子推入闭合的圆形电流回路。 这些就是你的涡流。 然而,这些电流不仅仅是空转。它们会产生自己的磁场。 这个新磁场与产生它的原始磁场相对抗。这种行为被称为楞次定律。 正是这两个磁场之间的”推拉”作用使我们能够检测缺陷。 如果裂纹破坏了电流流动,反作用力就会改变,我们的仪器就能检测到这种差异。 要实现这一点,你需要两个要素。首先,材料必须导电。 其次,磁场必须随时间变化,这就是为什么我们通常在检测探头中使用交流电。 电磁感应原理 如果您曾经拿着探头对准金属部件并看着屏幕上的信号跳动,这感觉有点像魔术。 你没有接触表面,但你知道里面确切发生了什么。 这就是电磁感应原理在起作用。这是驱动整个检测过程的物理引擎。 当你将变化的磁场(如探头中的磁场)靠近导体时,那些看不见的磁力线会”切割”过材料。 这种变化产生了电动势,即 EMF。 把 EMF 想象成一种电压力,而不是固体物体。它推动金属中的自由电子,强制它们移动。 这种推动力的大小在很大程度上取决于导体的电阻率和磁导率。 如果材料导电性高,电子就容易流动。如果有电阻,它们就会受阻,产生热量而不是强电流。 洛伦兹力 让我们把镜头拉近到原子层面。 实际上控制这些电子的力被称为洛伦兹力。 当探头的磁场扫过材料时,它会物理地推动载流子(电子)。 由于… <a href="https://www.plastiform.info/zh/blog/jiliangxue/guo-liu-jian-ce-cao-zuo-zhi-nan/" class="read-more">Read More</a>

阅读文章
Button Decoration iconButton Decoration icon