Verständnis von Messwahrheit, Genauigkeit und Präzision

Im Bereich der wissenschaftlichen Forschung, des Ingenieurwesens und sogar im Alltag sind präzise und genaue Messungen entscheidend, um verlässliche Ergebnisse zu erzielen. Welche Eigenschaften machen eine Waage hochpräzise? Was versteht man unter einer genauen Messung? Ist Wahrheitsgetreue dasselbe wie Genauigkeit? In diesem Blog werden wir die Konzepte der Messwahrheit, Genauigkeit und Präzision untersuchen und ihre Bedeutung beim 3D-Laserscannen verstehen.

Messgenauigkeit

Hohe Richtigkeit Geringe Präzision Geringe Genauigkeit

Messwahrheit bezeichnet die Nähe des Mittelwerts einer großen Anzahl von Wiederholungsmessungen zu einem bekannten Referenzwert. Angenommen, wir haben mehrere Messungen durchgeführt und den Mittelwert dieser Messungen berechnet. Wenn dieser Mittelwert nahe am Referenzwert liegt, kann man sagen, dass die Messwahrheit hoch ist. Weicht der Mittelwert hingegen vom Referenzwert ab, ist die Messwahrheit niedrig. Die Messwahrheit steht im Zusammenhang mit systematischen Messfehlern und nicht mit zufälligen Messfehlern. Im Gegensatz zur Genauigkeit, die einzelne Messungen mit einem Referenzwert vergleicht, konzentriert sich die Messwahrheit auf die Gesamtübereinstimmung der durchschnittlichen Ergebnisse.

Messpräzision

Geringe Richtigkeit Hohe Präzision Geringe Genauigkeit

Präzision bezieht sich auf den Grad der Konsistenz und Wiederholbarkeit von Ergebnissen, die bei wiederholten Messungen desselben oder eines ähnlichen Objekts unter bestimmten Bedingungen erzielt werden. Werden mehrere Messungen unter den gleichen Bedingungen durchgeführt und liegen die Ergebnisse nah beieinander, so ist die Messpräzision hoch. Je stärker hingegen die Messergebnisse streuen, desto geringer ist die Messpräzision. Die Präzision kann durch statistische Kennzahlen wie Standardabweichung, Varianz oder Variationskoeffizient ausgedrückt werden, wobei dies unter bestimmten Bedingungen erfolgt, darunter Wiederholbarkeitsbedingungen, Zwischenpräzisionsbedingungen und Reproduzierbarkeitsbedingungen.

Messgenauigkeit

Hohe Genauigkeit Hohe Präzision Hohe Genauigkeit

Messgenauigkeit, oder einfach Genauigkeit, beschreibt, wie nah ein gemessener Wert am wahren Wert liegt. Wenn ein Messergebnis sehr nahe am Referenzwert liegt und eine hohe Konsistenz aufweist, deutet dies auf eine hohe Messgenauigkeit hin; weicht das Ergebnis hingegen vom Referenzwert ab, ist die Genauigkeit niedrig. Genauigkeit ist ein qualitatives Konzept, das keinen numerischen Wert besitzt und nicht berechnet werden kann.

Mittlere Messpräzision

Die Zwischenpräzision der Messung bezeichnet die Präzision unter einer definierten Menge von Zwischenpräzisionsbedingungen. Zwischenpräzisionsbedingungen sind Bedingungen, die sich über einen längeren Zeitraum verändern können, während das gleiche Messverfahren, der gleiche Messort sowie die wiederholte Messung desselben oder eines ähnlichen Objekts beibehalten werden. Zu den variierenden Bedingungen können neue Kalibrierungen, Änderungen der Messnormale, unterschiedliche Bediener sowie Veränderungen im Messsystem gehören. Beim Bericht über die Zwischenpräzision sollten die Bedingungen genau angegeben werden, einschließlich der sich veränderten und unveränderten Bedingungen sowie des tatsächlichen Ausmaßes der Veränderungen.

Zusammenspiel von Präzision, Genauigkeit und Richtigkeit

Präzision, Richtigkeit und Wahrhaftigkeit sind verwandte, aber unterschiedliche Konzepte in der Messtechnik. Präzision bewertet die Streuung und Wiederholbarkeit der Messungen, während Wahrhaftigkeit die Nähe der Durchschnittswerte zum wahren Wert angibt und Genauigkeit die systematischen und zufälligen Fehler widerspiegelt.

 Eine Messmethode kann präzise, ​​aber nicht genau sein, wenn sie eine konstante Abweichung vom wahren Wert aufweist, oder genau, aber nicht präzise, ​​wenn die Ergebnisse zufällig um den wahren Wert streuen. Die beste Messmethode sollte sowohl präzise als auch genau sein, wobei die Wahrhaftigkeit die Validität der Mittelwerte gewährleistet.

Präzision und Genauigkeit beim 3D-Scannen
Mithilfe des optischen 3D-Messsystems TrackScan-Sharp haben wir ein 1000 mm langes Standardisiertes Endmaß im Abstand von 4,5 m zum i-Tracker zehnmal vermessen und dabei folgende Ergebnisse erzielt.

Laut den offiziellen Parametern weist das Gerät bei einer Messung in einer Entfernung von 4,5 m vom i-Tracker eine Volumengenauigkeit von 0,067 mm auf. Wie in der Tabelle gezeigt, erfüllen alle zehn Messungen diese Anforderung, was auf eine hohe Messgenauigkeit hinweist. Die Standardabweichung der zehn Messungen beträgt 0,0086 und die Spannweite liegt bei 0,028, was eine gute Messpräzision zeigt.

Fazit

Richtigkeit, Präzision und Genauigkeit sind entscheidende Aspekte der Messung, die die Zuverlässigkeit und Aussagekraft der Ergebnisse in verschiedenen Bereichen beeinflussen. Um hochwertige Messergebnisse zu erzielen, streben Wissenschaftler, Ingenieure und Forscher an, alle drei Aspekte zu verbessern. Durch geeignete Kalibrierung, sorgfältige Versuchsgestaltung und die Auswahl passender Messmethoden können Messungen erreicht werden, die sowohl präzise als auch genau sind und somit Fortschritte in unterschiedlichen Bereichen ermöglichen.