精度设计与精度分析
机器精度设计
第四篇机器精度设计一、概述精度是精确度的简称，是评价精密仪器和精密机械设备的性能和质量的最主要的指标之一。
精密机械和仪器设计是以精度为核心来考虑的，比如：机械系统的精度不高，则任何先进的技术系统就难以发挥其应有的作用。
(如:火控系统)精度设计的质量不仅直接影响机器的精度，还将影响工艺和检测方法，经济成本等。
因此精度设计是精密设备机械系统与结构设计的中心环节，是保证精密机械设备精度最重要的技术措施。
而机械精度设计是一门综合性应用技术基础科学,它与机械要理。
质量管理与控制,材料学，机械制造工艺,检测学等许多学科有密切联系，又以信息技术，光电技术为支撑的，是一项综合性技术性要求很高的综合技术问题。
目前，设备仪器精度不断提高是科学研究和现代生产技术应用追求的永恒目标。
随着科学技术发展的不同历史时期对精度要求的水平有所不同，近20年来科学技术迅速发展，对机器设备和仪器精度要求出现了数量级的变化。
从精密测量三个阶段发展到极高的纳米精度测量。
中等精度：直线位置误差1~10μm,主轴回转误差1~10μm圆分度度误差1”~10”高精度：直线位置误差,0.1~1μm主轴回转误差0.1~1μm,圆分度误差0.2”~1”以内.超高精度：直线位置误差,0.1μm以内,主轴回转误差0.01~0.1μm圆度误差0.2”以内。
（有的还高至0.5~0.005μm)最近又提出有纳米精度测量(5~0.05nm)精密机械设备的精度无论多高总是存在误差，因此:精度的高低用误差的数值来表示，在设备机械系统与结构设计制造中，必须使误差限制在技术条件规定的精度范围内。
进行精度分析的目的是要找出产生误差的根源和规律，分析误差对设备精度的影响以及合理地选择方案，结构设计确定技术参数和设置必须的补偿环节，在保证经济性的基础上达到高的精度。
二、精度误差1.误差：由于科学技术水平的限制和认识的局限，对测量对象进行测量时所测得的数值与真实值不会完全相等，这种差异即称为误差。
测绘技术中常见的误差和精度分析方法
测绘技术中常见的误差和精度分析方法随着科技的发展与普及，测绘技术在各个领域的应用越来越广泛。
无论是地理信息系统、土地利用规划还是城市规划设计，测绘技术都发挥着重要的作用。
然而，在实际应用中，我们往往会遇到各种误差和精确度问题，影响着测绘成果的真实性和可靠性。
因此，对误差和精度进行详细的分析和研究，是保证测绘成果准确性的重要环节。
首先，我们来了解一下常见的误差类型。
在测绘过程中，系统性误差和随机误差是两种主要的误差类型。
系统性误差是由于测量系统本身的缺陷、不完善或漂移引起的。
这种误差在每次测量中都有固定的偏差，且偏差方向始终保持一致。
系统性误差的存在会导致测绘结果的整体偏离真实值。
随机误差则是由于各种随机因素的干扰造成的。
随机误差的特点是在不同的测量过程中，每次的误差大小和方向都是随机分布的，没有固定的规律。
由于随机误差的随机性，可以通过多次测量取平均值的方法来消除。
了解误差类型后，我们需要通过精度分析来评估测绘成果的准确性。
精度分析是通过对测量结果的误差幅度和分布进行统计，从而确定测绘成果的精度水平。
在精度分析中，常用的方法包括绝对精度评定和相对精度评定两种。
绝对精度评定是通过与实际控制点或参考数据进行比较，确定测绘成果的误差范围。
这种方法适用于绝对位置精度的要求较高的测绘任务，如航空摄影测量和全球定位系统。
相对精度评定则是通过对测量数据的内部误差进行统计，得到测绘成果相对于自身的精度水平。
这种方法适用于相对位置精度要求较高的测绘任务，如地形图绘制和道路测量。
除了绝对精度评定和相对精度评定，还有一种常用的精度评定方法是检核点比例估计。
这种方法通过在整个测绘区域选取一定数量的检核点，分析其测量结果与真实值之间的差异，推断整个测绘区域的误差范围和精度水平。
在进行精度分析时，我们还需要根据具体的误差特点选择合适的统计方法。
常见的统计方法包括均值、标准差和方差分析等。
均值可以用来表示测量数据的集中程度，即数据的平均水平。
几何量精度设计与精密测量高端技能型人才培养分析
几何量精度设计与精密测量高端技能型人才培养分析几何量精度设计与精密测量是现代制造业中非常重要的技能，对于产品的质量和性能起着至关重要的作用。
培养具备这方面专业技能的高端人才显得尤为重要。
本文将从几何量精度设计与精密测量的重要性、人才培养现状和未来发展趋势等方面进行分析。
一、几何量精度设计与精密测量的重要性几何量精度设计与精密测量是指在产品设计、制造和检测过程中，对产品的几何形状和尺寸进行精确测量和分析的技术和方法。
这一领域的技能要求非常高，因为产品的几何量精度直接关系到产品的性能、稳定性和可靠性。
在制造业中，尤其是汽车、航空航天、船舶、轨道交通等领域，产品的几何量精度设计与精密测量是至关重要的。
随着科技的飞速发展，产品的设计和制造越来越复杂，对产品的几何量精度设计与精密测量的要求也越来越高。
只有具备这方面专业技能的高端人才，才能够胜任这一领域的工作，保证产品的质量和性能。
二、人才培养现状目前，我国在几何量精度设计与精密测量高端技能型人才培养方面还存在一些不足。
相关专业的培训机构和课程相对不足，很多大学和职业教育机构在这方面的教学资源和师资力量都比较匮乏。
学生对这一领域的了解和认识也比较模糊，很多学生并不知道几何量精度设计与精密测量的重要性和发展前景。
行业需求和学校培养之间的脱节也比较严重，毕业生的实际能力与企业的需求之间存在一定的差距。
也有一些积极的企业和学校开始意识到几何量精度设计与精密测量这一领域的重要性，一些高校和培训机构开始加强相关专业的建设和师资力量，以满足市场需求。
一些企业也开始与相关专业的学校合作，开展双向沟通和合作，帮助学生更好地了解行业需求，提高实际能力。
三、未来发展趋势未来，随着制造业的转型升级和科技的不断进步，几何量精度设计与精密测量这一领域的重要性将会更加凸显。
几何量精度设计与精密测量高端技能型人才的需求也将会持续增加。
相关专业的课程和培训资源也将会得到更多的关注和投资，以满足市场需求。
数据的误差与精度分析
数据的误差与精度分析数据的准确性对于各行各业都是至关重要的。
在科学研究、工程设计、经济分析等领域，我们需要确保所采集和使用的数据具有高度的精确性和可靠性。
然而，由于各种因素的影响，数据往往会存在一定的误差。
因此，对数据的误差和精度进行分析和评估就变得尤为重要。
一、数据的误差来源数据的误差来源主要包括系统误差和随机误差。
系统误差是由于系统的固有缺陷或不完善而引起的，例如仪器的漂移、环境的影响、操作者的技术水平等。
随机误差则是由一系列不可控因素引起的，例如测量仪器的精度限制、测量结果的波动等。
二、误差的分类与描述误差可以根据其产生的原因和性质进行分类。
常见的误差分类包括绝对误差、相对误差和百分比误差。
绝对误差是指测量结果与真实值之间的差别，用来描述测量结果的准确度。
相对误差是指绝对误差与真实值之比，可以反映测量结果的精度。
百分比误差是指相对误差乘以100%得到的值，常用于表示误差的百分比。
三、误差分析方法误差分析是对数据误差和精度进行评估和分析的过程。
常用的误差分析方法包括：1. 误差传递分析：通过分析每个测量步骤中的误差来源和传递关系，确定整个测量过程中的误差产生机制，并计算其累积误差。
这种方法适用于复杂的测量系统和多步骤的测量过程。
2. 统计分析：通过对多次重复测量数据的统计处理，得到数据的平均值、标准差和置信区间等指标，从而评估测量数据的精度和可靠性。
统计分析方法可以有效地抑制随机误差对测量结果的影响。
3. 标准曲线法：通过制备一系列已知浓度的标准溶液，测量其吸光度或其他性质，构建标准曲线，从而通过测量样品的吸光度或其他性质，确定其浓度。
这种方法适用于分析化学和生物化学等领域。
四、提高数据精度的方法为了提高数据的精度，我们可以采取以下措施：1. 使用优质仪器和设备：选择具有较高精度和准确度的仪器设备，减小系统误差的影响。
2. 校正和校准：定期进行仪器的校正和校准，确保其工作状态良好，并减小测量结果的偏差。
工程施工设计深度和精度
工程施工设计深度和精度近年来，随着科技的发展和社会的进步，工程施工设计在建筑、交通、水利等领域扮演着越来越重要的角色。
而对于工程施工设计来说，深度和精度则是至关重要的两个方面。
本文将从深度和精度两个方面详细探讨工程施工设计的重要性及应当如何提高工程施工设计的深度和精度。
一、工程施工设计的深度1.定义工程施工设计的深度是指在设计过程中对工程的各个环节进行全面、细致的考量和规划。
深度设计需要针对工程的实际情况，对设计方案进行充分的论证和分析，确保设计的合理性和可行性。
2.重要性工程施工设计的深度决定了工程施工的质量和效率。
深度设计可以充分考虑到工程的各个方面，避免设计中出现漏洞和疏忽，提高工程的可靠性和稳定性。
深度设计还可以为工程的实施提供科学依据，减少施工过程中的风险和问题，保障工程的顺利完成。
3.实施方法为提高工程施工设计的深度，可以采取以下方法：（1）充分了解工程的需求和要求，做到对工程的整体把握，确保设计方案符合实际情况。
（2）对设计方案进行多方面的论证和比较，分析不同方案的优缺点，选择最为合理和可行的设计方案。
（3）加强与相关专业人员的沟通和协作，充分利用各方的专业知识和经验，提高设计的准确性和全面性。
4.实例分析以一栋高层建筑的设计为例，工程施工设计的深度需要考虑建筑的结构、材料、设备、环境等多个方面。
设计师需要仔细分析建筑的承载力、抗震能力、防火性能等关键指标，选择合适的材料和设备，保证建筑的安全性和耐久性。
同时，还需要考虑建筑周围的环境因素，设计合理的采光、通风、排水系统，提高建筑的舒适性和环保性。
二、工程施工设计的精度1.定义工程施工设计的精度是指设计方案和施工图纸的准确性和精细程度。
精度设计需要对设计方案和图纸进行严格的规范和审核，确保设计的每一个细节和数据都是准确无误的。
2.重要性工程施工设计的精度直接影响到施工的质量和效率。
精度设计可以避免设计过程中的错误和失误，保证施工的顺利进行。
《测控仪器设计》(第2章)《测控仪器设计(第3版)》
(t) M[ y(t)] x(t)
图2—3a、b分别表示一阶和二阶动态仪器的单位阶跃响应的动态偏
移误差。
一阶系统 图2—3 仪器动态偏移误差
二阶系统
2)动态重复性误差 在规定的使用条件下，用同一动态输入信号进
行多次重复激励，所测得的各个输出信号在任意时刻 tk 量值的变化范围，
2.动态偏移误差和动态重复性误差
1)动态偏移误差 输出信号 y(t)与输入信号x(t) 之差 (t) y(t) x(t)
反映仪器的瞬态响应品质。
如果已知仪器的数学模型，可以由传递函数与输入信号拉氏变换
的乘积的拉氏反变换获得对特定激励 x(t) 的响应 y(t) 。
也可用实验测试的方法得到输出信号 y(t)的样本集合Y(t) ，将均
通常用三倍或二倍的动态输出标准差
s来(t表k )示：
当输出信号是确定性信号与随机的组合时，动态输出的标准差可用下
式估计，即
s(tk )
1 n
n 1 i1
yi (tk ) y(tk ) 2
在动态仪器中，必须考虑弹性、惯性和阻尼对仪器特性的影响，仪器输 出信号不仅与输入信号有关，而且还与输入信号变化的速度、加速度等 有关。由于仪器的基本功能在于输出不失真地再现输入，因此用线性定 常系数微分方程来描述仪器的动态特性 。
根据分析方法的不同，有不同描述方式：
1) 传递函数：是动态仪器的数学模型，在复域中描述，与系
（一）仪器的静态特性与线性度
静态特性 :当输入量不随时间变化或变化 十分缓慢时，输出与输入量之间的关系
y f (x)
线性静态特性：希望仪器的输入与输
出为一种规定的线性关系
北斗高精度定位系统设计及其差分定位精度分析
2020.02科学技术创新许多物料厂普遍存在物料成堆存放，货车进出料场采用刷卡有一定监管过程，铲车向货车堆货缺乏监管，造成货车与铲车司机串通对物料厂造成巨大损失，物料厂24小时作业，采用人工监管手段需耗费大量人力，采用定位方式识别记录铲车的位移，可以把控物料的管理。
技术的关键是定位方式，目前市面上通用定位技术有卫星定位，WiFi 定位等，卫星定位应用最普遍，GPS 对民用领域限制，精度仅达到10m 左右，北斗定位系统可达到2.5m 的精度，配合地面基站增强定位，选用北斗可以很好的监测铲车轨迹。
1卫星定位导航原理卫星定位采用无线电测距方式，光速量级很大需要测得时延精确，卫星原子钟误差可达到每2000万光年1秒，但原子钟价格昂贵，一般用户采用石英晶振，但误差比原子钟大1万倍。
定位要指导用户经纬度与时钟，每颗卫星可测一次距离，需同时收到四颗卫星发射信号。
卫星原子钟每日通过地面校准，传播时延收到天气等多种因素影响[1]。
采用单纯卫星定位精度只能到米级，卫星定位收到多种因素影响产生误差，卫星轨道误差的影响对定位精度影响最大。
可采用差分定位技术，在已知精确坐标点建立地面观测基站，通过卫星坐标得到坐标数据，与已知数据插值作修正值发送终端用户，可通过修正值修正自身位置信息，使精度达到亚米级。
铲车轨迹识别系统框架RTK 差分定位技术得到广泛应用，RTK 是实时动态差分测量技术，可以测得观测站指定坐标系中三维定位结果，最早应用于GPS 高精度定位，在北斗高精度定位中得到快速推广。
基准站将测得载波相位值通过广播发送终端用户，采用动态差分算法求得与基准站相对位置，根据坐标值求得用户瞬时坐标位置，可以通过无线电台进行数据的广播。
RTK 技术的优点是误差可达厘米级，具有超高的作业效率，采用RTK 技术可达到全天候测量，其缺点是受电离层影响，卫星状况限制，基站覆盖范围受到无线通信距离影响。
实际工作中要对使用仪器设备有充分的了解，合理规划作业流程。
高精度数据采集系统的设计及性能分析
高精度数据采集系统的设计及性能分析现代工业生产过程中往往需要涉及大量的监测和控制，而高精度数据采集系统的设计和性能分析就是为了满足这种需求而诞生的。
本文将介绍高精度数据采集系统的设计和性能分析的相关技术及应用，同时分析这些技术的应用场景和性能优劣，希望能够对读者有所帮助。
一、高精度数据采集系统的组成高精度数据采集系统是由多个部件组成的复杂系统，其中主要包括传感器、信号调理器、数据采集卡、数据处理软件等。
下面详细介绍这些部件的作用及原理：1. 传感器传感器是高精度数据采集系统中最核心的组成部分之一。
它的作用是将测量对象的物理量转换为电信号输出，常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、角度传感器、力传感器等。
不同类型的传感器在测量的物理量和范围上存在差异，同时也有不同的转换方式和输出形式。
2. 信号调理器信号调理器是传感器信号处理的核心，主要负责将传感器输出的信号进行放大、滤波、线性化等处理，使其适合于数据采集卡进行数字化转换。
信号调理器的设计将直接影响系统的稳定性和精度。
3. 数据采集卡数据采集卡是高精度数据采集系统中另一个重要的组成部分，它起到将模拟信号转换成数字信号的作用。
数据采集卡的数字化转换精度和采样率将直接影响采集系统的精度。
4. 数据处理软件数据处理软件是高精度数据采集系统中最后一道关键工序的组成部分。
它的作用是将数据从数据采集卡中读取，并将其经过校准、滤波、标定、控制等算法处理，最终输出给用户需要的数据。
数据处理软件应当具有友好的用户界面、高效的运算能力和稳定的运行性能。
二、高精度数据采集系统的应用场景高精度数据采集系统的应用场景十分广泛，主要包括以下几个领域：1. 工业控制众所周知，现代工厂生产过程需要各种各样的传感器和数据采集设备，以保证产品质量和生产效率。
高精度数据采集系统可以应用于无污染的检测、高速电机控制、发电温度观测、高分辨率精细控制等技术领域。
2. 航空雷达航空雷达数据采集系统需要在高速行动的飞机上进行复杂的数据采集和传输，并要求精度高、稳定性好、机动性强、重量轻等特点。
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11.1尺寸链的精度设计
11.1.1 尺寸链的概念 1 . 尺寸链 尺寸链是在机器装配或零件加工过程中，
由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组。
（a）装配图
（b）尺寸链图
11-1 装配尺寸链
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几何量精度设计与技术测量
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尺寸链的主要特征有两点：
一是封闭性，组成尺寸链的各个尺寸按一定顺序构 成一个封闭系统；
几何量精度设计与测量技术
第11章 精度设计与精度分析
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几何量精度设计与技术测量
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第11章 教学重点和难点
教学重点：
精度设计和精度分析的方法，完全互换法 和大数互换法的区别，尺寸链的分析和计 算计算方法。
教学难点：精度分析方法。 教学方法：讲授法，问题教学法。
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3) 补偿环——尺寸链中预先选定某一组成 环，可以通过改变其大小或位置，使封闭 环达到规定的要求，该组成环为补偿环。
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4. 尺寸链图 尺寸链图即是去除零件实体图，仅留尺寸标注。
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图11-3工艺尺寸链
图11-4 平面尺寸链
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6. 传递系数
所谓的传递系数是表示各组成环对封闭环 影响大小的系数，用 表示。如果是直线尺 寸链，其增环的传递系数 为+1，减环的传 递系数 为-1。如果是平面尺寸链和空间尺 寸链该传递系数表达了组成环与封闭环的 函数关系。例如图11-4所示，A1的传递系 数 为+COSα，而A2的传递系数 为+SINα。
3. 尺寸链组成
⑴ 封闭环：在装配过程或加工过程后自然 形成的一环，称为封闭环。封闭环的下角 标用“0”表示。
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⑵ 组成环：尺寸链中对封闭环有影响的环， 称为组成环。
1) 增环——增环的增大或减小会引起封闭 环的增大或减小。该类组成环称为增环。
2) 减环——增环的增大或减小会引起封闭 环的减小或增大，该类组成环为减环。
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如何学以致用？？？
通过前面章节的学习，掌握了有关精度设 计的基本理论知识，如何利用这些知识去 解决生产实际问题是本章节要解决的关键 问题。例如知道了装配要求如何规定各零 件的尺寸精度，知道了零件的精度要求， 如何了解其是否符合使用要求，这些都是 本章要阐述的内容。
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正态分布
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问题？
为什么大数互换法对产品生产过程的建模 更接近于零件实际情况？
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（3）封闭环的极限偏差计算公式
尺寸的中间偏差计算公式：
尺寸的上偏差计算公式：
尺寸的下偏差计算公式：
EI 0 Δ0 T0 / 2 =+0.275-0.35/2=+0.1
二是关联性，其中一个尺寸变动将影响其它尺寸变 动，组成尺寸链的各个尺寸彼此间有确定的函数 关系。
(A）
（b）
（c）
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几何量图精11度-2 设角度计尺与寸技链术测量
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2. 环
列入尺寸链中的每一个尺寸称为环，图11-1 中的A0、A1、A2、A3…都是环。长度环用 大写斜体拉丁字母A、B、C……表示；角 度环用小写斜体希腊字母α、β等表示。例 如图11-2中的α0、α1和α2。
封闭环的中间偏差△0与个组成环中间偏差△关系：
封闭环的上偏差计算公式：
封闭环的下偏差计算公式：
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中间偏差与极限偏差的关系
T
EI
Δ
ES
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（a）装配图
（b）尺寸链图
11-1 装配尺寸链
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1.计算封闭环的极限偏差
首先计算Δ1尺 寸0.0的5、中Δ间2 偏Δ差5 ：Δ4 0.025 、 Δ3 0.15
l
m
Δ0 Δi Δj =+0.15-（-0.05+3×-0.025=+0.275
i 1
j1
按完全互换法计算：
ES 0 Δ0 T0 / 2 =+0.275+0.35/2=+0.45；
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11.1.2 尺寸链的计算 计算步骤：建立尺寸链， 画出尺寸链的
简图 确定封闭环 判别增环和减环 尺寸链的计算 求：封闭环和（或）组成环的公称尺寸及
极限偏差计算。
计算类型：正计算法、反计算法、中间计 算法。
5. 尺寸链的分类
⑴ 按几何特征可分为长度尺寸链和角度尺 寸链
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⑵ 按构成空间位置可分为直线尺寸链、平 面尺寸链和空间尺寸链
⑶ 按其用途可分为零件尺寸链、工艺尺寸 链、装配尺寸链
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图11-5 空间尺寸链图
图11-6 零件尺寸链
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解题步骤:
画尺寸链简图，确定增环和减环 计算封闭环的公称尺寸
计算封闭环的公差
按完全互换法计算封闭环公差：
l
m
T0 Ti Tj 0.1 3 0.05 0.1 0.35
i 1
i l 1
按大数互换法计算封闭环公差：
m
T0
Ti 2
=0.1658
i 1
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1.正计算： 1）封闭环的公称尺寸 计算公式为： 2）封闭环的公差 ⑴ 完全互换法计算公式为：
n1
T0 Ti
i 1
封闭环的极限尺寸计算公式：
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完全互换法（极值法）
完全互换法简单可靠、计算量小。 能保证装配成功率和零件互换性为100%。
加工成本会升高。 所以：这种分析方法往往用于单件小批量
生产的零件装配公差分析。
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（2）大数互换法的计算公式：
大数互换法（统计法、概率法）
封闭环的公差比完全互换法要小，提高了 封闭环的精度要求。大数互换法对产品生 产过程的建模更接近于零件实际情况，这 种分析方法往往用于大批量生产的零件装 配公差分析。