專利名稱：車身制造尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車身制造尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)處理方法，用于車身裝配尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)和汽車裝配生產(chǎn)線的工藝能力評(píng)價(jià)，屬于汽車車身制造質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域。
汽車是中國(guó)機(jī)械產(chǎn)業(yè)的主干行業(yè)，1999年我國(guó)汽車工業(yè)共完成產(chǎn)值2300億元，2000年預(yù)期完成產(chǎn)值2500億。當(dāng)前汽車市場(chǎng)的國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，質(zhì)量成為企業(yè)的生命，這就迫使汽車企業(yè)提高汽車的制造質(zhì)量來(lái)提高企業(yè)自身的競(jìng)爭(zhēng)力。
質(zhì)量的控制與提高首先要有一個(gè)準(zhǔn)確、迅速的質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。對(duì)于車身而言，裝配的尺寸精度是主要的裝配質(zhì)量要求，而目前國(guó)內(nèi)的主要整車廠均沒(méi)有一套系統(tǒng)的分析評(píng)價(jià)方法。車身裝配過(guò)程是一個(gè)大批量生產(chǎn)的過(guò)程，由于目前在大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè)難以做到100％的檢測(cè)，尺寸質(zhì)量的評(píng)價(jià)只能采用離線小樣本抽檢的方法。因此，通過(guò)對(duì)采樣的規(guī)范和測(cè)量數(shù)據(jù)的數(shù)學(xué)分析來(lái)準(zhǔn)確地對(duì)車身裝配尺寸質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，并發(fā)掘出有用的信息以進(jìn)行故障的診斷是一個(gè)必然趨勢(shì)，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。同時(shí)也對(duì)采樣理論和數(shù)據(jù)的發(fā)掘技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。
車身裝配尺寸質(zhì)量的評(píng)價(jià)主要是客觀地對(duì)生產(chǎn)線的不穩(wěn)定性給出一個(gè)指標(biāo)。這種不穩(wěn)定性是一種隨機(jī)的數(shù)據(jù)波動(dòng)。對(duì)于這種隨機(jī)變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)是統(tǒng)計(jì)方法，而統(tǒng)計(jì)方法的應(yīng)用要求樣本的總體為平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，且往往需要30臺(tái)以上的樣本來(lái)保證統(tǒng)計(jì)的有效性。對(duì)于每天只有1-2個(gè)樣本的小樣本情況，積累到合適的樣本容量要近一個(gè)月的時(shí)間。在如此長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，通常會(huì)有工裝夾具的調(diào)整和其它確定性影響因素，這些都會(huì)在數(shù)據(jù)上反映出一定的趨勢(shì)，這種確定性的趨勢(shì)與穩(wěn)定生產(chǎn)過(guò)程中的一些干擾因素，如定位銷的磨損、夾具的松動(dòng)等造成的呈隨機(jī)狀態(tài)的波動(dòng)混在一起，難以區(qū)分。直接影響到尺寸波動(dòng)變差的評(píng)價(jià)和故障根本原因的確定。
傳統(tǒng)的質(zhì)量控制方法用統(tǒng)計(jì)控制技術(shù)，監(jiān)控產(chǎn)品的制造過(guò)程，分析生產(chǎn)過(guò)程中存在的特殊原因變差和普通原因變差，幫助消除特殊原因，使過(guò)程處于受控狀態(tài)，所有工序都達(dá)到穩(wěn)態(tài)。但是這種技術(shù)僅適用于單變量控制，對(duì)于車身一類的大型裝配結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，其尺寸質(zhì)量往往通過(guò)布置的上百個(gè)測(cè)點(diǎn)的偏差來(lái)反映。對(duì)于這一類具有多個(gè)參數(shù)的多變量情況，需要有更科學(xué)的方法來(lái)對(duì)整體的尺寸狀況進(jìn)行有效地評(píng)價(jià)，并且發(fā)掘出其中的偏差規(guī)律，提供故障診斷的依據(jù)。
在實(shí)際生產(chǎn)質(zhì)量評(píng)價(jià)中，汽車裝配生產(chǎn)線工藝能力的評(píng)價(jià)是另一個(gè)難題，目前沒(méi)有一個(gè)合理的指標(biāo)來(lái)切合實(shí)際地反映整個(gè)生產(chǎn)線的尺寸工藝水平，也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足和實(shí)際應(yīng)用的需要，提供一種科學(xué)有效的車身制造尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)處理方法，能夠?qū)嚿碇圃斐叽缳|(zhì)量精度給出即時(shí)及階段的評(píng)價(jià)，并且給出生產(chǎn)線裝配尺寸質(zhì)量的整體工藝能力評(píng)價(jià)方法，為生產(chǎn)質(zhì)量的控制與提高提供依據(jù)。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案中采用面向大批量生產(chǎn)的小樣本采樣技術(shù)，利用先驗(yàn)貝葉斯方法估計(jì)當(dāng)天的即時(shí)通過(guò)率，利用Daubichies小波濾波法和指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均方法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)項(xiàng)與波動(dòng)項(xiàng)的分離，建立尺寸波動(dòng)質(zhì)量的即時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和階段評(píng)價(jià)指標(biāo)，并給出生產(chǎn)線尺寸控制工藝能力的多元滑動(dòng)6σ指標(biāo)，對(duì)生產(chǎn)線尺寸控制工藝能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。
本方法面向整個(gè)測(cè)量－分析－評(píng)價(jià)過(guò)程，解決小樣本采樣頻次與樣本容量規(guī)范、測(cè)量數(shù)據(jù)的波動(dòng)偏差分離提取技術(shù)、尺寸質(zhì)量的動(dòng)態(tài)即時(shí)評(píng)價(jià)與階段評(píng)價(jià)方法、生產(chǎn)線整體工藝能力評(píng)價(jià)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)對(duì)采樣方法、數(shù)據(jù)誤差分離、數(shù)據(jù)多維統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià)技術(shù)有機(jī)集成，建立起尺寸質(zhì)量系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)方法。
測(cè)量采樣時(shí)，白車身的尺寸通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量，主要分總成的尺寸通過(guò)專用的檢測(cè)夾具和便攜式測(cè)量?jī)x進(jìn)行測(cè)量，這些測(cè)量的數(shù)據(jù)送入中央計(jì)算機(jī)進(jìn)行存貯和處理，處理后的結(jié)果通過(guò)打印、繪圖設(shè)備進(jìn)行輸出。本方法通過(guò)中央計(jì)算機(jī)的分析軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和質(zhì)量評(píng)價(jià)。
本發(fā)明的具體操作步驟如下1、測(cè)量采樣在離線測(cè)量的情況下，采樣的時(shí)間及樣本的大小對(duì)于質(zhì)量的評(píng)估是非常重要的。本方法針對(duì)常用的測(cè)量條件，提出了適合于汽車車身生產(chǎn)廠離線測(cè)量質(zhì)量評(píng)估的采樣方法，根據(jù)不同的評(píng)價(jià)要求進(jìn)行采樣。
樣本大小的確定對(duì)于即時(shí)評(píng)價(jià)，根據(jù)當(dāng)天的測(cè)量樣本進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，白車身樣本數(shù)為1-2，分總成樣本數(shù)為3-5；對(duì)于階段評(píng)價(jià)，統(tǒng)計(jì)樣本應(yīng)在17臺(tái)以上，推薦為30臺(tái)；對(duì)于生產(chǎn)線尺寸工藝能力評(píng)價(jià)，取測(cè)量數(shù)據(jù)的整體作為樣本，即從量產(chǎn)開始的所有數(shù)據(jù)。
采樣時(shí)間的確定1)每天在固定的時(shí)間抽樣；2)分總成采樣可以連續(xù)完成，一般取3～5臺(tái)/天，白車身采樣頻率1～2臺(tái)/天；3)特殊需求的裝配關(guān)系采樣為不定期采樣，且要保證準(zhǔn)確的裝配關(guān)系；2、測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差分離本發(fā)明對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分離處理，采取兩種方式，對(duì)于分總成檢測(cè)數(shù)據(jù)，采用指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均(EWMA)方法進(jìn)行誤差分離的計(jì)算，對(duì)于白車身的檢測(cè)數(shù)據(jù)的誤差分離，采用Daubechies離散形式的小波濾波方法處理。
(1)．分總成檢測(cè)數(shù)據(jù)的誤差分離對(duì)于分總成的檢測(cè)數(shù)據(jù)，本發(fā)明采用指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均(EWMA)方法進(jìn)行誤差分離的計(jì)算。該方法將過(guò)去的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)加權(quán)的形式引入對(duì)當(dāng)前測(cè)量數(shù)據(jù)的估計(jì)中來(lái)，從而減弱測(cè)量數(shù)據(jù)中的隨機(jī)信號(hào)的影響，獲得數(shù)據(jù)變化的主要趨勢(shì)及純波動(dòng)狀況。
具體按以下步驟1)分組平均以每天的測(cè)量樣本為一組，從第一次測(cè)量開始，對(duì)每天新的一組數(shù)據(jù)計(jì)算平均值Xi；2)遞推計(jì)算EWMA方法具有以下的的遞推運(yùn)算型式來(lái)獲得數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)項(xiàng)X′i=X′i-1+w(Xi-X′i-1)遞推運(yùn)算適合于隨數(shù)據(jù)的增加而及時(shí)地完成數(shù)據(jù)的分離工作，具有一定的實(shí)時(shí)性。第一個(gè)數(shù)據(jù)的獲得根據(jù)EWMA的基本公式X‾i′=Σj=0s-1wjXi-j]]>(0＜w＜1)得到，此后就用遞推公式進(jìn)行快速計(jì)算。
3)指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均的關(guān)鍵參數(shù)在進(jìn)行EWMA計(jì)算時(shí)，有兩個(gè)關(guān)鍵的參數(shù)要給出，這兩個(gè)參數(shù)是a)引入的歷史數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)S；本方法中，S取為4；b)加權(quán)系數(shù)W本方法中，加權(quán)系數(shù)的選擇對(duì)于處理的準(zhǔn)確度有很大的影響，當(dāng)w→0時(shí)，權(quán)系數(shù)(1-w)wj→w，表示所有的數(shù)據(jù)具有相同的權(quán)，相當(dāng)于簡(jiǎn)單平均。當(dāng)w→1時(shí)，權(quán)系數(shù)(1-w)wj隨j的增長(zhǎng)迅速衰減，表示只考慮了最近數(shù)據(jù)對(duì)X′i的影響。對(duì)于汽車車身裝配，本發(fā)明取0.2-0.4。
4)波動(dòng)提取計(jì)算的趨勢(shì)序列中的每一點(diǎn)的值代表了數(shù)據(jù)變化的趨勢(shì)，本方法通過(guò)計(jì)算原始數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)之差的方法來(lái)獲得一個(gè)點(diǎn)的高頻波動(dòng)數(shù)據(jù)。這種數(shù)據(jù)反映了在沒(méi)有調(diào)整情況下，工裝的偏差和零件的偏差對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。
(2)．白車身檢測(cè)數(shù)據(jù)的誤差分離由于白車身采用三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量樣本更少，使得測(cè)量的數(shù)據(jù)中反映出更加明顯的趨勢(shì)性變化。對(duì)于白車身而言，測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)變化所引進(jìn)的漂移并不影響最終產(chǎn)品的尺寸功能。因此，對(duì)于白車身的尺寸評(píng)價(jià)重點(diǎn)在于給出波動(dòng)水平的指標(biāo)。
為了對(duì)白車身尺寸的波動(dòng)給出一個(gè)準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)，需要從大量的測(cè)量數(shù)據(jù)中，將波動(dòng)信息提取出來(lái)，作為評(píng)價(jià)的依據(jù)。由于車身測(cè)量原始信號(hào)的非平穩(wěn)性，使得傳統(tǒng)的將信號(hào)變換到頻域進(jìn)行濾波處理的方法不能奏效。為此，引入了變尺度加窗處理的小波濾波方法。
本方法中采用了Daubechies離散形式的小波濾波法進(jìn)行濾波處理。
3、階段6σ評(píng)價(jià)對(duì)于某一尺寸的波動(dòng)，在正負(fù)三倍標(biāo)準(zhǔn)差的范圍內(nèi)的可能性為99.73％，可以認(rèn)為6σ就是尺寸變化的范圍，所有的尺寸都是在這一范圍內(nèi)變化的。階段6σ反映的是一段時(shí)間內(nèi)去除人為調(diào)整等因素造成的尺寸突變后所得到的高頻波動(dòng)的強(qiáng)度。高的6σ說(shuō)明生產(chǎn)狀態(tài)不穩(wěn)定，需要采取措施進(jìn)行控制。進(jìn)行階段6σ計(jì)算時(shí)應(yīng)用數(shù)據(jù)分離以后的波動(dòng)項(xiàng)。
在進(jìn)行階段6σ評(píng)價(jià)中，本方法依據(jù)以下的步驟進(jìn)行1)根據(jù)前面的樣本大小的規(guī)定，并結(jié)合具體的時(shí)間(如按月統(tǒng)計(jì))，確定樣本的統(tǒng)計(jì)容量。
2)計(jì)算該測(cè)點(diǎn)的6σ值；4、總成整體6σ評(píng)價(jià)總成整體6σ評(píng)價(jià)是對(duì)總成在一定時(shí)期內(nèi)全部數(shù)據(jù)波動(dòng)水平進(jìn)行整體的評(píng)價(jià)。為了將一些偶然的因素去除掉，本方法取95百分位的6σ值作為總成整體6σ評(píng)價(jià)指標(biāo)。
5、即時(shí)通過(guò)率評(píng)價(jià)通過(guò)率的評(píng)價(jià)所使用的數(shù)據(jù)為不經(jīng)過(guò)分離的原始數(shù)據(jù)。即時(shí)通過(guò)率評(píng)價(jià)反映的是一個(gè)一天某一總成上某個(gè)測(cè)點(diǎn)所有測(cè)量值的通過(guò)率水平。為了對(duì)小樣本情況下每天的尺寸通過(guò)率進(jìn)行即時(shí)評(píng)價(jià)，本方法采用了經(jīng)驗(yàn)貝葉斯Bayes方法，通過(guò)將過(guò)去已知的通過(guò)率的信息作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)造成通過(guò)率的先驗(yàn)分布，再用當(dāng)天的樣本狀況進(jìn)行修正，得到當(dāng)天通過(guò)率分布的估計(jì)值。由于引入了穩(wěn)定生產(chǎn)過(guò)程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，使小樣本下的通過(guò)率估計(jì)更為精確。
在進(jìn)行EB處理過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)為1)先驗(yàn)分布的確定本方法中取先驗(yàn)分布為β分布，取一段穩(wěn)定的歷史測(cè)量數(shù)據(jù)，每10個(gè)一組計(jì)算其通過(guò)率，用矩法求得先驗(yàn)分布的參數(shù)a，b。
2)動(dòng)態(tài)遞推即時(shí)通過(guò)率估計(jì)以每次的后驗(yàn)分布作為下一次估計(jì)的先驗(yàn)分布。
6、階段通過(guò)率評(píng)價(jià)階段通過(guò)率評(píng)價(jià)反映的是每個(gè)測(cè)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)率的平均水平。評(píng)價(jià)的時(shí)間長(zhǎng)度根據(jù)企業(yè)的具體情況而定。一般可按周，按月進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體計(jì)算為這一段時(shí)間在公差帶內(nèi)的測(cè)點(diǎn)占全部測(cè)點(diǎn)的比例。
7、生產(chǎn)線工藝能力評(píng)價(jià)生產(chǎn)線的工藝能力評(píng)價(jià)是對(duì)一條裝配線的整個(gè)尺寸控制能力進(jìn)行評(píng)估。本方法以白車身的測(cè)量數(shù)據(jù)為依據(jù)，將進(jìn)入量產(chǎn)后的全部測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到以6σ為指標(biāo)的生產(chǎn)線的工藝能力評(píng)價(jià)指標(biāo)。具體如下1)取整個(gè)的測(cè)量序列作為分析對(duì)象；2)對(duì)6σ進(jìn)行滑動(dòng)計(jì)算，得到6σ的動(dòng)態(tài)變化序列；3)對(duì)該序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定95％的置信區(qū)間；4)該置信區(qū)間即反映了生產(chǎn)線所能達(dá)到的尺寸控制水平；為更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，以下通過(guò)附圖和實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的硬件設(shè)備連接框圖。
圖中，白車身及主要分總成檢具1連接到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2，白車身的尺寸通過(guò)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2進(jìn)行測(cè)量，分總成檢測(cè)夾具3連接到便攜式測(cè)量?jī)x4，主要分總成的尺寸通過(guò)專用的檢測(cè)夾具3和便攜式測(cè)量?jī)x4進(jìn)行測(cè)量，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2和便攜式測(cè)量?jī)x4的輸出連接到數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)5，白車身及主要分總成三坐標(biāo)測(cè)量數(shù)據(jù)由專用線路送入計(jì)算機(jī)5進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，分總成測(cè)量數(shù)據(jù)人工下載至計(jì)算機(jī)5進(jìn)行存儲(chǔ)和處理，數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)5的輸出連接企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)7和輸出設(shè)備6，計(jì)算機(jī)處理后的結(jié)果可通過(guò)輸出設(shè)備6打印、繪圖進(jìn)行輸出。
圖2為本發(fā)明數(shù)據(jù)分析流程示意圖。
圖中，首先根據(jù)本發(fā)明的采樣方法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，然后進(jìn)行波動(dòng)質(zhì)量的評(píng)價(jià)、趨勢(shì)狀態(tài)圖的繪制，以及通過(guò)率的評(píng)價(jià)。采樣后的數(shù)據(jù)進(jìn)行高頻信號(hào)與低頻信號(hào)的分離，得到趨勢(shì)數(shù)據(jù)與波動(dòng)數(shù)據(jù)。將趨勢(shì)數(shù)據(jù)繪制成趨勢(shì)圖，作為工裝調(diào)整狀況的監(jiān)控依據(jù)。波動(dòng)信號(hào)為進(jìn)一步進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)的依據(jù)。主要給出單個(gè)測(cè)點(diǎn)的階段波動(dòng)指標(biāo)、總成整體的階段波動(dòng)指標(biāo)及生產(chǎn)線尺寸波動(dòng)控制的工藝能力指標(biāo)。通過(guò)率的評(píng)價(jià)采用的是未經(jīng)分離的數(shù)據(jù)，主要給出反映當(dāng)天通過(guò)率水平的即時(shí)通過(guò)率和反映一段時(shí)間內(nèi)通過(guò)率水平的階段通過(guò)率。
圖3為本發(fā)明的工作流程框圖。
圖3給出如圖2所示的數(shù)據(jù)流程中的具體實(shí)現(xiàn)流程。根據(jù)本發(fā)明的采樣方法對(duì)分總成和白車身進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)率的計(jì)算中，采用本發(fā)明給出的Bayes動(dòng)態(tài)通過(guò)率估計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算，得到每天的通過(guò)率指標(biāo)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，將所有測(cè)量的數(shù)據(jù)用階段通過(guò)率計(jì)算方法進(jìn)行處理，得到階段通過(guò)率指標(biāo)。此后，將分總成的測(cè)量數(shù)據(jù)和白車身的測(cè)量數(shù)據(jù)分別用指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均方法和小波濾波的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分離，得到波動(dòng)數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)。其中，小波濾波的方法每間隔一定的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，如每月計(jì)算一次或二次，視企業(yè)的實(shí)際要求而定。由于指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均的算法為遞推算法，則每天進(jìn)行一次處理。當(dāng)達(dá)到規(guī)定的時(shí)間間隔時(shí)，就截取這期間分離后的波動(dòng)數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行6σ的計(jì)算，得到反映單個(gè)測(cè)點(diǎn)波動(dòng)水平的階段6σ值。將該分總成或白車身上所有測(cè)點(diǎn)的6σ由大到小進(jìn)行排序，位于95百分位的測(cè)點(diǎn)的6σ就是反映總成尺寸波動(dòng)質(zhì)量的總成階段6σ值。將分析時(shí)間段擴(kuò)大為自量產(chǎn)開始至統(tǒng)計(jì)時(shí)止，然后再對(duì)白車身測(cè)點(diǎn)波動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)6σ計(jì)算，取每天的95百分位的值為分析對(duì)象，將所有的分析對(duì)象進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，其統(tǒng)計(jì)分布的95％置信區(qū)間即為生產(chǎn)線尺寸波動(dòng)控制的工藝能力指標(biāo)。數(shù)據(jù)分離后得到的分總成和白車身測(cè)量的趨勢(shì)數(shù)據(jù)作為進(jìn)行工裝調(diào)整狀態(tài)監(jiān)控的依據(jù)。
圖4為采用離散小波變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行多層分析的示意圖。
圖中，采樣得到的原始數(shù)據(jù)通過(guò)小波濾波器進(jìn)行逐層的數(shù)據(jù)分離。第一層分離后得到一個(gè)高頻信號(hào)和一個(gè)低頻信號(hào)；得到的低頻信號(hào)作為第二級(jí)的輸入，進(jìn)行第二層分離，得到次一層的低頻信號(hào)和一個(gè)高頻信號(hào)；如此類推，每一層分離后的低頻信號(hào)都作為下一層的輸入信號(hào)，最后經(jīng)過(guò)多層的處理，得以理想的反映數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)的低頻信號(hào)，再將該信號(hào)與原始信號(hào)求差，結(jié)果即為反映數(shù)據(jù)波動(dòng)狀況的高頻波動(dòng)信號(hào)。
2．?dāng)?shù)據(jù)分離本實(shí)施例用小波濾波的方法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分離，取3層Daubichies小波濾波。原始信號(hào)中混有工裝調(diào)整造成的數(shù)據(jù)突變，如果用這種信號(hào)進(jìn)行6σ計(jì)算時(shí)，得到的數(shù)值與實(shí)際偏差很大。經(jīng)過(guò)小波濾波后，波動(dòng)項(xiàng)的6σ反映出數(shù)據(jù)的真正隨機(jī)波動(dòng)偏差。
圖5為小波濾波法進(jìn)行數(shù)據(jù)分離的曲線圖，其中，圖5a為原始測(cè)量數(shù)據(jù)曲線，圖5b為分離后的趨勢(shì)數(shù)據(jù)曲線，圖5c為分離后的波動(dòng)數(shù)據(jù)曲線。
3．階段6σ評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)取30-60共30個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算分離后波動(dòng)數(shù)據(jù)的6σ，得到階段6σ評(píng)價(jià)值為2.08。表明該點(diǎn)的尺寸波動(dòng)在±1.04mm以內(nèi)。
4．總成波動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)對(duì)于本例而言，總成即是白車身。計(jì)算所有測(cè)點(diǎn)的階段6σ值后，進(jìn)行從大到小的排序，去除最大的5％，其余6σ值中最大的作為白車身的波動(dòng)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)。在本例中該指標(biāo)為3.65，表明整個(gè)白車身的主要測(cè)點(diǎn)的波動(dòng)都在±1.8254mm以內(nèi)。
5．即時(shí)通過(guò)率選取某點(diǎn)近期已有的140個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)，每10個(gè)一組計(jì)算通過(guò)率如下θ=
a．計(jì)算經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的均值和方差θ‾=1nΣi=1nθ1---Sθ2=1n-1Σi=1n(θ1-θ‾)2]]>b．取先驗(yàn)分布為β分布，由矩法確定超參數(shù)a，b確定為a=2.8855，b=5.035，得到先驗(yàn)分布β(2.8855,5.035)。
c．后驗(yàn)分布樣本中通過(guò)的頻數(shù)服從二項(xiàng)式分布。樣本容量為2，有1臺(tái)合格，后驗(yàn)分布β(a+1,b+2-1)。
d．根據(jù)即時(shí)通過(guò)率公式E(θ|x)=a+1a+b+2]]>得到通過(guò)率為41.29％6．階段通過(guò)率對(duì)即時(shí)通過(guò)率進(jìn)行了一段時(shí)間的記錄后，以一定的時(shí)間間隔為準(zhǔn)，計(jì)算通過(guò)率的平均值作為階段通過(guò)率。對(duì)經(jīng)驗(yàn)Bayes的多個(gè)估計(jì)值取平均，得到階段通過(guò)率為66.95％7．生產(chǎn)線工藝能力指標(biāo)此例為某車身車間用滑動(dòng)6σ進(jìn)行生產(chǎn)線尺寸工藝能力評(píng)價(jià)的實(shí)例。對(duì)自量產(chǎn)以來(lái)的所有測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)6σ的計(jì)算，取其95百分位的值作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象，共有487天，因此有487個(gè)統(tǒng)計(jì)對(duì)象。將這487個(gè)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，得到統(tǒng)計(jì)分布，其95％置信區(qū)間為[3.1341,5.3723]；表明該生產(chǎn)線能夠有效地將尺寸的波動(dòng)控制在3.1341-5.3723。
圖6為白車身全部測(cè)量數(shù)據(jù)滑動(dòng)6σ計(jì)算結(jié)果。其中圖6a為得到的統(tǒng)計(jì)對(duì)象曲線，圖6b為統(tǒng)計(jì)對(duì)象分布圖。
本發(fā)明在車身尺寸離線小樣本測(cè)量的情況下，能及時(shí)有效地提取裝配尺寸質(zhì)量信息，進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。給出的評(píng)價(jià)指標(biāo)能夠?qū)φ麄€(gè)白車身尺寸質(zhì)量及生產(chǎn)線的工藝能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過(guò)評(píng)價(jià)，為試生產(chǎn)階段裝配線工裝狀態(tài)水平的評(píng)定給出依據(jù)。由于能夠及時(shí)準(zhǔn)確的反饋，可以有效地縮短工裝調(diào)整周期，加快新車型的上市速度。并且在正常生產(chǎn)期，能夠?qū)ιa(chǎn)線狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。
本發(fā)明針對(duì)汽車車身生產(chǎn)過(guò)程中的離線檢測(cè)，建立小樣本采樣－分析－評(píng)價(jià)流程，利用測(cè)量數(shù)據(jù)誤差分離技術(shù)，對(duì)車身制造尺寸質(zhì)量精度給出即時(shí)及階段的評(píng)價(jià)，并且給出生產(chǎn)線裝配尺寸質(zhì)量的整體工藝能力評(píng)價(jià)方法，為生產(chǎn)質(zhì)量的控制與提高提供依據(jù)，比傳統(tǒng)的方法精度有明顯的提高。
本發(fā)明也適用于其他大批量生產(chǎn)、小樣本檢測(cè)的機(jī)械產(chǎn)品裝配過(guò)程中尺寸質(zhì)量的檢測(cè)和評(píng)價(jià)。
權(quán)利要求
1.一種車身制造尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于采用面向大批量生產(chǎn)的小樣本采樣技術(shù)，利用先驗(yàn)貝葉斯方法估計(jì)當(dāng)天的即時(shí)通過(guò)率，利用小波濾波法和指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)項(xiàng)與波動(dòng)項(xiàng)的分離，建立尺寸波動(dòng)質(zhì)量的即時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和階段評(píng)價(jià)指標(biāo)，并給出生產(chǎn)線尺寸控制工藝能力的多元滑動(dòng)6σ指標(biāo)，對(duì)生產(chǎn)線尺寸控制工藝能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體操作步驟如下1)測(cè)量采樣采樣樣本大小的確定對(duì)于即時(shí)評(píng)價(jià)，白車身樣本數(shù)為1-2，分總成樣本數(shù)為3-5，對(duì)于階段評(píng)價(jià)，統(tǒng)計(jì)樣本在17-30臺(tái)，對(duì)于生產(chǎn)線尺寸工藝能力評(píng)價(jià)，取從量產(chǎn)開始的所有數(shù)據(jù)，采樣時(shí)間的確定可以為每天在固定的時(shí)間抽樣，分總成采樣可以連續(xù)完成，一般取3～5臺(tái)/天，白車身采樣頻率1～2臺(tái)/天，特殊需求的裝配關(guān)系采樣為不定期采樣。2)測(cè)量數(shù)據(jù)的誤差分離對(duì)于分總成檢測(cè)數(shù)據(jù)采用指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均法處理，對(duì)于白車身的檢測(cè)數(shù)據(jù)采用小波濾波法處理。3)階段6σ評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)樣本的確定同步驟1，計(jì)算時(shí)應(yīng)用數(shù)據(jù)分離以后的波動(dòng)項(xiàng)。4)總成整體6σ評(píng)價(jià)應(yīng)用數(shù)據(jù)分離以后的波動(dòng)項(xiàng)，取95百分位的6σ值作為總成整體6σ評(píng)價(jià)指標(biāo)；5)即時(shí)通過(guò)率評(píng)價(jià)采用經(jīng)驗(yàn)貝葉斯方法，使用不經(jīng)過(guò)分離的原始數(shù)據(jù)，將過(guò)去已知通過(guò)率作為經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)構(gòu)造成通過(guò)率的先驗(yàn)β分布，再用當(dāng)天的樣本狀況進(jìn)行修正，得到當(dāng)天通過(guò)率分布的估計(jì)值；6)階段通過(guò)率評(píng)價(jià)可按周，按月進(jìn)行，具體計(jì)算為這一段時(shí)間在公差帶內(nèi)的測(cè)點(diǎn)占全部測(cè)點(diǎn)的比例；7)生產(chǎn)線工藝能力評(píng)價(jià)取整個(gè)的測(cè)量序列作為分析對(duì)象，對(duì)6σ進(jìn)行滑動(dòng)計(jì)算，得到6σ的動(dòng)態(tài)變化序列，對(duì)該序列進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以95％的置信區(qū)間作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所說(shuō)的車身制造尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于采用指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均法對(duì)分總成檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分離處理時(shí)，以每天的測(cè)量樣本為一組，從第一次測(cè)量開始，對(duì)每天新的一組數(shù)據(jù)計(jì)算平均值，以遞推運(yùn)算獲得數(shù)據(jù)中的趨勢(shì)項(xiàng)，引入的歷史數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)S取為4，加權(quán)系數(shù)W取0.2-0.4，通過(guò)原始數(shù)據(jù)與趨勢(shì)數(shù)據(jù)求差獲得高頻波動(dòng)數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所說(shuō)的車身制造尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)處理方法，其特征在于所說(shuō)的小波濾波法采用Daubechies小波的離散形式，在對(duì)白車身檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差分離處理時(shí)，取三層變換。
4.一種車身制造尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)測(cè)量設(shè)備，其特征在于白車身及主要分總成檢具1連接到三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2，分總成檢測(cè)夾具3連接到便攜式測(cè)量?jī)x4，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)2和便攜式測(cè)量?jī)x4的輸出連接到數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)5，數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)5的輸出連接企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)7和輸出設(shè)備6。
全文摘要
一種車身制造尺寸質(zhì)量評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)處理方法,采用面向大批量生產(chǎn)的小樣本采樣技術(shù),利用先驗(yàn)貝葉斯方法估計(jì)當(dāng)天的即時(shí)通過(guò)率,利用小波濾波法和指數(shù)加權(quán)滑動(dòng)平均法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢(shì)項(xiàng)與波動(dòng)項(xiàng)的分離,建立尺寸波動(dòng)質(zhì)量的即時(shí)評(píng)價(jià)指標(biāo)和階段評(píng)價(jià)指標(biāo),并給出生產(chǎn)線尺寸控制工藝能力的多元滑動(dòng)6σ指標(biāo),對(duì)生產(chǎn)線尺寸控制工藝能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。本發(fā)明為生產(chǎn)質(zhì)量的控制與提高提供依據(jù),比傳統(tǒng)的方法精度有明顯的提高,能夠?qū)ιa(chǎn)線狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)控。
文檔編號(hào)G01M17/00GK1297146SQ0013519
公開日2001年5月30日 申請(qǐng)日期2000年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月28日
發(fā)明者林忠欽, 來(lái)新民, 連軍, 朱平, 羅來(lái)軍, 陳關(guān)龍 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)