建立视觉测量不确定度计算表

本测试要回答的问题

不确定度预算把所报告的尺寸与可能使它发生变化的各种影响联系起来。不要用像素分辨率或单独的重复性来代替总不确定度。

这是一份与厂商无关的现场调试方法。更改任何设置之前，请先查阅所用具体型号的相机、镜头、传感器或控制器手册。文中的数值示例表为假设数据，既不是 Deyi Vision 的测量结果，也不是产品规格。

前置条件

明确被测量、报告的是单个零件的结果还是平均结果、温度条件以及测量模型。先修正已知偏差，并保留该修正本身的不确定度；对参考件和比例进行表征。

先写明被测量：报告的是哪个尺寸，在什么条件下，经过哪些修正。针对单个报告结果的不确定度预算，与针对平均值的预算是不同的。要界定零件装载方式、高度和温度的变化是否属于预期总体。不要把这份计算表当作声称已获认可的依据，也不要当作通用的符合性规则；验收判定需要一项与应用相适应、并经各方约定的策略。

测试台与记录

准备重复观测数据、参考件证书、比例验证记录和环境记录。借助灵敏系数，把每一项分量都表示成结果所用的单位。

准备测量模型、未经修约的重复测量结果、参考件证书，以及标定、分辨率和相关环境或治具影响的记录。对每一项分量，记录其来源、单位、分布或评定方法、标准不确定度和灵敏系数。缺失的分量要明确列出，不要把它们记为零。记录各分量之间可能存在的共同原因，因为比例、参考件和修正项可能相关，而不是相互独立。

执行测试

1. 用至少 30 次有代表性的重复测量估计单次读数的重复性；除非报告的正是那个实际平均值，否则不要除以 √n。
2. 用证书上给出的包含因子，把证书的扩展不确定度换算为标准不确定度。
3. 对有依据的矩形界限，将半宽除以 √3，换算为标准不确定度。
4. 必要时连同协方差一起合成各分量；报告结果时一并说明包含因子和各项假设。

按量产中使用的同一种报告方式，采集有代表性的重复测量序列。估计适用的重复性分量，然后依各自有记录的依据，把证书上给出的扩展不确定度和假定的有界影响换算为标准不确定度。通过测量模型，把每个分量都表示成被测量的单位。偏差修正及其不确定度要单独复核。只有在检查了独立性假设，并确认所列分量涵盖了所声明的工作范围之后，才汇总出合成结果。

假设示例表

假设相互独立的标准不确定度分量为 0.004、0.003、0.002 mm，合成后为 0.005385 mm，k=2 时扩展不确定度为 0.01077 mm。在高度、温度、偏差修正等其他相关影响得到评估之前，该示例表是不完整的；k=2 并不自动等于有保证的置信水平。

u_c = sqrt(u_repeat^2 + u_reference^2 + u_scale^2)
= sqrt(0.004^2 + 0.003^2 + 0.002^2) = 0.005385 mm
U = k * u_c = 2 * 0.005385 = 0.01077 mm
Independent components assumed; covariance excluded only with justification.

本例的方和根合成，假定各分量相互独立，并采用所述的灵敏系数。其扩展值采用的是所述的包含因子；这本身并不能证明某个包含概率。证书分量和有界的比例分量采用了不同的换算方式，因为它们所含的信息不同。如果报告的量是单个结果，把它的重复性分量除以重复次数的平方根，会低估相关的波动。

测试流程

解读证据

借助分量图，把每个数字追溯到对应的记录，而不是只按大小给各分量排序。一个没有可信依据的小分量，同样可能破坏整份预算的可信度，就像遗漏一个很大的高度影响一样。要考虑零件重新装载或在视野的另一位置测量时，哪些量会发生变化。如果这一影响已经包含在有代表性的重复测量序列中，应记录两者的界线，以免重复计算。

故障排查

• 共用的标定数据会使各项相关；简单的方和根可能低估不确定度。
• 把证书的扩展值与标准值混在一起，会把它的因子重复计入；要检查单位和包含因子的定义。

如果合成值出现意外变化，应检查单位换算、灵敏系数，以及标准不确定度与扩展不确定度的区别。如果参考件证书中已包含在别处用到的某一项，要检查是否重复计算。如果两项共用同一份标定数据，应研究协方差，而不是硬把它们当作相互独立。遗漏了已知的温度、高度或偏差修正影响的预算，即使所列各项的算术都正确，仍然是不完整的。

验收与交接

只批准有书面记录的预算，且其中涵盖各项显著影响，并包含约定的符合性判定规则。在该规则下，把不确定度与公差相比较；不要凭空设定一个通用的验收比值，也不要声称已获认可。

将原始文件、设置、样品标识和判定限值一并归档。请参照下方相关的产品指南与准备指南，与 Deyi Vision 讨论已有文档记录的需求。

在把结果用于符合性判定之前，由指定的计量负责人评审模型、证据和判定策略；只有评审确实进行过，才记录评审情况。通过独立重新计算各分量并检查量纲来核对计算表。把报告值、单位、合成不确定度、包含因子和适用条件一并写明。归档对接近限值的结果所约定的处理方式；测量配方或适用总体发生变化时，重新审查预算。