分辨率并非精度 根据不同条件解读4个指标

分辨率、重复精度、线性度和精度是测量条件各不相同的不同指标。本文将梳理仅将数值并列比较无法进行有效对比的原因,以及区分解读的思路。

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读错规格表会发生的3件事

相比数值本身,该数值是在什么条件下测得的才是选型的关键。

将分辨率误认为精度而导致选型错误

分辨率是能够识别变化的最小量。显示或输出的刻度精细,与在实际中能否以该刻度单位读取变化是两码事,而与真实值的接近程度更是另一回事。如果仅根据分辨率的数值进行选择,在实际测量中,由于线性度和温度漂移的影响,可能会无法满足预期的控制范围。针对想要达到的控制范围,先确定哪个指标起作用,然后再查看产品目录,这是选型的出发点。

将测量条件不同的数值进行并排对比

重复精度是指在相同条件下重复测量时的波动。但是,该数值会根据平均次数的设置、是用σ表示还是用±的全宽表示、以及在哪个测量距离下的值而有所不同。如果仅通过数值来比较条件说明不同的产品目录,可能会得出与实际能力相反的结论。前提是必须在相同条件下进行解读。

现场条件偏离了规格的前提

产品目录中的数值是在标准目标物、安装距离和温度条件下测得的。在实际现场中,还会增加目标物表面粗糙、镜面、倾斜、环境温度波动等条件。特别是温度漂移,在长时间连续测量中会逐渐表现为测量值的偏差。不能直接将规格值视为现场的保证值,需要将如何弥补条件差异也一并纳入考虑范围。

阅读规格表的4个步骤

在掌握指标含义的基础上,统一条件后再进行比较。

  1. 1 先确定想要控制的值 – 步骤①。先确定是想抑制波动,还是需要绝对值的正确性。如果是前者,重复精度是起作用的指标;如果是后者,线性度和精度则是起作用的指标。
  2. 2 确认“±% of F.S.”的基准值 – 步骤②。线性度用“±◯% of F.S.”表示。由于 F.S.(满量程)是指测量范围的全宽,因此即使百分比相同,F.S. 越大,误差的实际尺寸就越大。
  3. 3 阅读重复精度的测量条件 – 步骤③。确认平均次数、是用σ表示还是全宽表示,以及在哪个测量距离下的值。未写明条件的数值无法直接与其他公司的数值进行比较。
  4. 4 弥补与现场条件之间的差异 – 步骤④。确认目标物的表面状态、倾斜度以及环境温度的波动。如果条件与规格前提不同,可通过选择探头或安装方法来弥补差异。

整理4个指标的区别

分开理解这些指标代表什么、起什么作用以及在什么条件下会发生变化。

维度 分辨率 重复精度 线性度 精度(准确度)
代表什么
分辨率
能够识别变化的最小量
重复精度
在相同条件下重复测量时的波动
线性度
偏离基准直线的偏差
精度(准确度)
综合接近真值的程度
发挥作用的场景
分辨率
想要检测微小变化时
重复精度
想要管理合格与否的波动时
线性度
想要用绝对值管理尺寸时
精度(准确度)
与其他测量仪核对数值时
表示示例
分辨率
µm、nm单位的值
重复精度
±值或σ表示
线性度
±% of F.S.
精度(准确度)
多为单独规定
查看时的注意事项
分辨率
精细不等于准确/不要与显示刻度混淆
重复精度
确认平均次数与σ/全宽的区别
线性度
确认 F.S.(=测量范围的全宽)
精度(准确度)
确认该综合值包含哪些内容
随测量距离而变化
分辨率
随探头和距离而变化
重复精度
随距离而变化
线性度
确认规定的量程范围
精度(准确度)
随条件而变化
平均次数的影响
分辨率
增加平均次数后,可读取的变化会变小
重复精度
数值随平均次数而变化
线性度
几乎没有影响
精度(准确度)
随条件而变化
目标物表面状态的影响
分辨率
受光量减少时会变差
重复精度
受光量减少时会变差
线性度
随目标物而变化
精度(准确度)
随目标物而变化
温度变化的影响
分辨率
不易受短时间变化的影响
重复精度
短时间内不易出现
线性度
规定为恒定温度。温度影响为其他项目
精度(准确度)
需要结合温度特性进行考虑

在对比数值之前,先统一条件

分辨率、重复精度、线性度和精度,即使是同一款产品,如果测量条件不同,其数值也会有所不同。由于各制造商设定的平均次数、测量距离和目标物各不相同,因此仅凭目录上的数值进行简单对比,并不能反映出实际性能的优劣。基本阅读顺序是:首先确定要管理的值,然后统一条件,最后填补与现场的差距。

可根据条件选择规格的产品

可根据目标物的表面状态和安装距离选择传感器探头,因此在设计阶段即可填补规格与现场条件之间的差距。

可根据目标物和距离选择的 20 多种探头 - LK-G5000系列

超高速/高精度CMOS激光位移传感器

这是一款采用备受信赖且拥有丰富应用业绩的三角测距方式的超高速/高精度CMOS激光位移传感器。备有 20 多种可根据目标物的表面状态和安装距离进行选择的传感器探头,可根据测量对象选择微细测量型(光点型)、粗糙面测量型(宽光束型)、透明/镜面测量型(镜面目标物型)等。由于规格上的数值会因测量条件而异,因此选择适合目标物的探头是在现场发挥出目录中标示的性能的捷径。

最快 392 kHz 的超高速采样不仅能切实捕捉移动、旋转工件的位移,还能有效通过平均化降低波动。通过光量自动控制功能 ABLE II,即使目标物的反射条件发生变化,测量值也能保持稳定。具备平均功能、滤波功能、自动归零功能、校准功能,可在明确测量条件的情况下进行管理。通过相互干涉防止功能,还支持多个探头的近距离安装,测量值可通过数据存储功能进行保存,从而可实现保留条件和结果的管理。

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因测量条件不同而起作用的指标发生变化的示例

即使是同一张规格表,如果目标物和条件发生变化,起作用的指标和适合的探头也会发生变化。

超声波焊接机的振动测量

测量高速振动的对象时,如果采样周期不足,则会漏掉波形本身。在这种情况下,需要先确认采样和平均次数的条件,然后再确认分辨率。

镜面/透明体的测量

镜面和透明体的反射方式与漫反射不同,使用普通探头无法确保受光量。首先需要选择满足作为规格值前提的目标物条件的探头。

室外、长距离的车高测量

在长距离且室外的环境下,环境光和温度变化的影响会表现为测量值的波动。在这种情况下,需要观察长期的稳定性,而不是短期的波动。

关于精度、重复精度、分辨率差异的常见问题

Q 分辨率和精度有什么区别?

A

分辨率是指能够识别变化的最小量,而精度是指与真实值的接近程度。即使分辨率很精细,如果受到线性度或温度漂移的影响,也会偏离真实值。分辨率并不等同于精度的保证。此外,显示器的“最小显示单位”是显示的步进,与分辨率是不同的项目。即使步进很细,也不一定能以该单位读取变化。

Q 重复精度表示什么?

A

是在相同条件下重复测量时测量值的波动。但是,由于数值会根据平均次数、是σ表示还是±的全宽、以及在哪个测量距离下的值而变化,因此需要结合条件一起阅读。在本公司的LK-G5000系列中,记载的是在参考距离下以16384次的平均次数测量本公司标准目标物所得的值。

Q ±% of F.S. 中的 F.S. 是指什么?

A

F.S.(满量程)是指该传感头的测量范围全宽。例如,如果是测量范围为20±3 mm的传感头,则F.S.为6 mm。即使同样是±0.02% of F.S.,F.S.越大的传感头,误差的实际尺寸就越大。不能只看百分比,还要同时确认该传感头的F.S.规定为多少毫米。

Q 可以仅凭数值来比较不同制造商的产品吗?

A

不能。因为每个制造商所设定的平均次数、测量距离和目标物条件都不同。最可靠的方法是统一在明确写有条件的项下进行比较,或者在实际设备上创造相同的条件进行评估。

Q 温度漂移包含在哪个指标中?

A

不包含在四个指标中的任何一个。在许多产品目录中,它作为一个单独的项目“温度特性”进行规定,例如○% of F.S./℃。这是因为它不会表现在像重复精度那样的短时间波动中,而是表现在长时间连续测量中测量值缓慢变化的形式。如果要进行长时间的管理,需要将该温度特性的值与现场的温度波动幅度相乘来进行估算。

Q 在我的用途中应该看哪个指标?

A

如果想抑制合格/不合格的波动,则以重复精度为主;如果想用绝对值管理尺寸,则以线性度和精度为主;如果想检测微小的变化,则以分辨率为主。先确定想要管理的值,然后再阅读产品目录是捷径。

Q 您是否在为如何阅读规格而烦恼?

A

只要您告诉我们目标物和想要管理的值,我们就会为您说明符合条件的传感头以及规格的思考方式。请通过产品目录或咨询表单与我们联系。

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