重複精度、直線性與解析度的差異｜感測器規格表的判讀方式

誤差有「看得見的誤差」與「看不見的誤差」

量測值與真值之間的差，稱為誤差。把誤差分成性質不同的2種，就比較容易整理。

• 偏移誤差：在相同條件下，每次都朝相同方向偏移相同大小的誤差。例如，傾斜安裝的感測器，不論量測同一個工件幾次，都會輸出偏移相同大小的數值。
• 重複誤差：每次量測時大小與方向都會改變的誤差。由感測器內部的雜訊等產生，以數值的變異呈現。

重複誤差只要量測幾次就能立刻看出來。另一方面，偏移誤差不論測幾次都會得到相同的數值，光看數值是察覺不到的。數值穩定，並不能證明數值正確。 偏移誤差要與已知數值的基準比較，才能發現。

另外，「精度」一詞有時指這2者的合稱，有時只指其中一方。閱讀規格表時，與其看項目的名稱，不如看該數值代表的是哪一種誤差。

重複精度：不論測幾次，都得到相同的數值嗎

重複精度，是對靜止工件的同一點重複量測多次時，數值變異的寬度，也就是代表重複誤差的大小。

重點在於，這是不重新放置工件所測得的值。在μm（1mm的1/1000）的世界裡，每次重新放置，量測的位置與姿勢都會略有改變。因此，在一邊更換工件一邊量測的現場，變異會比規格表的值更大。

解析度：能分辨到多細微的變化

解析度，是感測器能分辨的最小變化量。數值越小，越能捕捉到細微的變化。另外，持續量測靜止的同一點時的變異，有些製造商稱為「重複精度」，也有些製造商稱為「解析度」。

重要的是，解析度代表的是「細緻程度」，而不是「正確性」。官方指南以一台虛構的雷射位移計（量測範圍±5mm、重複精度0.1μm、直線性±0.1% of F.S.）為例。這台位移計能捕捉到約0.1μm的變化。即便如此，從直線性計算，數值本身最大仍可能偏差10μm。

解析度能發揮作用的，是像連續量測相鄰2點並取差值的段差量測這類，量測變化或差異的場合。另一方面，在判定數值本身是否落在公差（判定為合格的範圍）內的檢驗中，只是看得細並不夠。

直線性：在量測範圍內的任何位置，數值都正確嗎

位移計的輸出，在理想情況下與工件的位置成正比，畫成圖表會是1條直線。實際的輸出，會從這條直線稍微彎曲。這個偏離的最大值，就是直線性。

直線性一般以相對於量測範圍全體（F.S.，滿刻度）的比例來標示。在前面的例子中，量測範圍為±5mm，所以F.S.是10mm。±0.1% of F.S.相當於±10μm。這代表「在範圍內的某處，最大可能偏離±10μm」，而不是在任何位置都一直偏差10μm。

直線性的偏離，在同一個位置每次都會以幾乎相同的大小出現，也就是偏移誤差的一種。即使增加平均次數也不會變小，要與已知尺寸的標準工件等基準比較，才能發現。

即使同樣是「% of F.S.」，量測範圍越大的感測器，換算成μm的誤差就越大。選擇感測器時，基本原則是配合實際使用的範圍。

規格表的數值，是在註記所寫條件下的值

將3個數值並列比較，如下表所示。

而且，每個數值都是在最佳條件下測得的。這些條件寫在表格下方的註記或腳註中。以官方指南中的例子來說，重複精度附帶以下條件。

• 標準對象物：量測的是能讓光充分擴散、表面平整的白色物體。像黑色工件這樣反射光較少時，變異會變大。
• 基準距離：在量測範圍的中心量測。變異會隨範圍中的位置而改變。
• 平均次數：取4096次量測值的平均。如果變異在每次量測時都是獨立產生的，平均次數為N次時，變異大約會變為1/√N。4096次的話，約為1/64。

使用規格表的數值之前，要依以下順序確認。

1. 從註記、腳註或使用說明書中，找出數值所附帶的條件
2. 將工件的顏色與大小、距離、溫度、速度，與這些條件比對
3. 如有差異，就保留餘裕來選型，或以實際的工件測試

規格表的數值，是選擇感測器時的出發點。要與自己現場的條件並列比較，數字才開始有意義。