Anfängerleitfaden 2025: Messunsicherheit verstehen

Jede Messung unterliegt einer Unsicherheit. Verschiedene Faktoren wie das Messgerät, das zu messende Objekt, die Umgebung und der Bediener können zu Messunsicherheiten beitragen. Solche Unsicherheiten können durch statistische Analysen einer Messreihe und andere relevante Informationen geschätzt werden.

Die Unsicherheit ist ein entscheidender Faktor, der die Genauigkeit von Messergebnissen in verschiedenen Bereichen beeinflusst, von der Ingenieurplanung über die Produktentwicklung bis hin zur wissenschaftlichen Forschung.

Dieser Artikel, bereitgestellt von einem 3D-Messexperten von SCANOLOGY, hat das Ziel, die Messunsicherheit zu erklären und für Personen verständlich zu machen, die wenig darüber wissen, aber sich damit vertraut machen müssen.

01 Was ist Messunsicherheit?

In der Messtechnik ist die Messunsicherheit der Ausdruck der statistischen Streuung der einer Messgröße zugeordneten Werte. Vereinfacht ausgedrückt, drücken wir die Unsicherheit als Bereich aus, in dem der wahre Wert unserer Meinung nach wahrscheinlich liegt.

 Wenn Sie beispielsweise die Länge eines Blattes Papier mit einem Lineal messen, kann die tatsächliche Länge 10 mm betragen. Aufgrund der begrenzten Genauigkeit des Lineals kann Ihr Messwert jedoch 9,8 mm oder 10,2 mm anstelle der exakten 10 mm betragen.

 In diesem Beispiel ergibt sich die Messunsicherheit aus Faktoren wie der Präzision des Lineals und Ihrem visuellen Schätzvermögen. Daher können wir nicht einfach angeben, dass die Länge dieses Papiers 10 mm beträgt. Stattdessen müssen wir eine Unsicherheit einbeziehen, z. B. (10 ± 0,2) mm. Dies bedeutet, dass das Messergebnis innerhalb des Bereichs von 10 mm mit einer Toleranz von ± 0,2 mm liegt.

 Die Messunsicherheit ist ein wichtiger Indikator, der uns Einblicke in die Zuverlässigkeit und Genauigkeit unserer Messergebnisse gibt und uns bei der Interpretation experimenteller oder gemessener Daten hilft.

02 Wie man Messunsicherheit ausdrückt

Die Quantifizierung von Messunsicherheit umfasst zwei Schlüsselelemente: die Definition des Fehlerbereichs, die Darstellung der oberen und unteren Grenzen der Messergebnisse, und die Bestimmung der Konfidenzwahrscheinlichkeit, die angibt, wie sicher wir sind, dass der „wahre Wert“ innerhalb dieses Bereichs liegt.

 Üblicherweise verwenden wir einen Bereich mit einem Abdeckungsfaktor von k=2, um den Gesamtmessfehler abzuschätzen, was ein Konfidenzniveau von ca. 95 % ergibt. Dieser Ansatz ermöglicht es uns, die Unsicherheit von Messergebnissen mit minimalem Fehlerbereich und hohem Konfidenzniveau zu beschreiben. Dies trägt zu einem besseren Verständnis der Messergebnisse und der Beurteilung ihrer Zuverlässigkeit bei.

Das SCANOLOGY Kalibrierzentrum hat die Akkreditierungen nach ISO 17025:2017 und CNAS erhalten, welche weltweit anerkannte Standards für Qualitätsmanagement in Prüf- und Kalibrierlaboratorien sind. Dies bescheinigt, dass SCANOLOGY über die technische Fähigkeit verfügt, rückverfolgbare metrologische Kalibrierungen im Bereich optischer 3D-Messsysteme gemäß internationalen Standards durchzuführen.

Im Folgenden finden Sie das Zertifikat für den 3D-Scanner, das nach der Kalibrierung im SCANOLOGY Kalibrierzentrum ausgestellt wurde. Der 3D-Scanner führte zahlreiche Wiederholungsmessungen an einem Kugelartefakt durch. Zusätzlich wurden Details wie das Zertifikat des Kugelartefakts und die Kalibrierumgebungsbedingungen berücksichtigt. Die daraus resultierende erweiterte Messunsicherheit wurde mit U = 0,010 mm berechnet, wobei ein Abdeckungsfaktor von k = 2 zugrunde gelegt wurde.

03 Welche Faktoren beeinflussen die Messunsicherheit?
Während des Messprozesses können mehrere Faktoren zur Erhöhung der Messunsicherheit beitragen. Erstens spielt die Messfähigkeit des Messgeräts selbst in Bezug auf das zu messende Objekt eine Rolle, einschließlich Faktoren wie Auflösung, Genauigkeit, Stabilität und Kalibrierungszustand. Zweitens können Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Geräuschschwankungen die Messergebnisse beeinflussen. Schließlich können auch menschliche Faktoren, wie die Fähigkeiten des Bedieners und Einschränkungen im visuellen Urteilsvermögen, Fehler in die Messergebnisse einbringen.

04 Fehler versus Unsicherheit
Es ist wichtig, zwischen Fehler und Unsicherheit zu unterscheiden. Ein Fehler bezeichnet die Abweichung des gemessenen Werts vom wahren Wert des Messobjekts. Die Unsicherheit hingegen ist ein Maß für das Ausmaß des Zweifels, das mit einem Messergebnis verbunden ist. Wir bemühen uns, bekannte Fehler nach Möglichkeit zu korrigieren, beispielsweise durch die Anwendung von Korrekturen aus Kalibrierzertifikaten. Jeder Fehler, dessen Wert unbekannt bleibt, wird jedoch zur Quelle der Unsicherheit.

05 Wie man die Messunsicherheit reduziert
Auch wenn eine vollständige Beseitigung der Messunsicherheit unmöglich ist, gibt es Methoden, um sie zu minimieren:

• Geeignete Messmethode: Wählen Sie geeignete Instrumente und Methoden, die auf unterschiedliche Messzwecke und die Eigenschaften des Messobjekts zugeschnitten sind.
• Kalibrierung und Wartung von Instrumenten: Kalibrieren und warten Sie die Geräte regelmäßig, um eine optimale Leistung sicherzustellen.
• Effektive Softwarenutzung: Verwenden Sie hochwertige Datenverarbeitungs- und Analysesoftware, um Fehler bei der Datenverarbeitung zu minimieren.
• Verbesserung der Fähigkeiten: Schulen Sie Bediener, um ihre Fähigkeiten und Erfahrungen zu verbessern und so menschliche Fehler im Betrieb zu reduzieren.
• Umweltkontrolle: Verwalten Sie die Messumgebung, einschließlich Luftfeuchtigkeit und Temperatur, um zu verhindern, dass Umweltfaktoren die Ergebnisse beeinflussen.

06 Messunsicherheit reduzieren mit dem 3D-Scanner von SCANOLOGY
Der 3D-Scanner von SCANOLOGY überzeugt durch seine hohe Leistungsfähigkeit, die zur Minimierung der Messunsicherheit beiträgt:

• Hohe Präzision und Auflösung: Bereitstellung hochauflösender und genauer Daten zur Erfassung kleiner Details und Minimierung von Ergebnisfehlern.
• Berührungslose Messung: Durch die Verwendung berührungsloser Messmethoden werden Fehler durch physischen Kontakt mit leicht zu beschädigenden oder komplexen Oberflächen vermieden.
• Schnelle Datenerfassung: Schnelles Erfassen von Daten zur Oberfläche des Messobjekts, wodurch die Effizienz gesteigert und potenzielle Fehler reduziert werden.
• Erweiterte Datenverarbeitung: Ausgestattet mit erweiterter Datenverarbeitungssoftware für die automatisierte Datenanalyse, wodurch die durch die manuelle Verarbeitung entstehende Unsicherheit minimiert wird.
• Flexibilität und Anpassungsfähigkeit: Zeigt starke Materialanpassungsfähigkeit und Flexibilität zum Messen von Objekten unterschiedlicher Größe und aus verschiedenen Materialien.
  
  

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Messunsicherheit als quantitativer Indikator für die Genauigkeit die Bedeutung des Verständnisses und der Berücksichtigung potenzieller Fehlerquellen bei Messergebnissen hervorhebt. Der Einsatz geeigneter Messinstrumente, die Berücksichtigung von Umgebungsbedingungen und die Verbesserung der Bedienungstechniken tragen zu fortlaufenden Bemühungen bei, die Messunsicherheit zu reduzieren und somit die Messgenauigkeit und die Glaubwürdigkeit der Ergebnisse zu erhöhen.