Vaak krijgen wij de vraag van onze klant “Hoe nauwkeurig kunnen jullie meten?”. Via deze blog trachten wij wat meer verduidelijking te geven omtrent dit topic. Er is namelijk een verschil tussen nauwkeurigheid en resolutie.
Nauwkeurigheid = Hoe dicht een meting de werkelijke waarde benadert.
Precisie= Hoe dicht meerdere identieke metingen bij elkaar liggen.
Resolutie = Kleinste verandering in waarde die gedetecteerd kan worden.
Algemeen
Hogere resolutie betekent dat je meer details gaat waarnemen, maar dit wil niet zeggen dat je ook nauwkeuriger gaat meten.
Dankzij een hoge resolutie worden de kleinste details zichtbaar. Net om die reden denken mensen vaak dat de meting ook nauwkeuriger is. Echter, je moet je wel bewust zijn dat je hierdoor ook eventuele ruis kan waarnemen in de scandata, zoals vuil of stofpartikels, die anders niet zichtbaar zouden zijn.
De nauwkeurigheid van de scanner heeft te maken met hoe de scanner de projectie kan waarnemen, en die vervolgens kan omzetten naar 3D data. Dit alles wordt bepaald door een achterliggend algoritme dat vastlegt hoe nauwkeurig deze omzetting precies gebeurt. Deze ligt dus vast, maar kan wel positief of negatief beïnvloed worden met hoeveel resolutie je dit alles gaat waarnemen.
Aangezien “het waarnemen van” niet altijd op exact dezelfde manier gebeurt, moet je rekening houden met hoe je de waarneming doet, en of het te scannen product volledig waarneembaar is zonder extra zaken toe te voegen (vb. scanningspray voor doorzichtige stukken).
Net om die reden moet je telkens kritisch naar de te meten objecten kijken en een inschatting maken welke set-up je moet gebruiken om tot een goed/gewenst meet resultaat te komen.
Nauwkeurigheid & Precisie
Nauwkeurigheid en precisie staan los van elkaar. Precisie verwijst naar de mate waarin de resultaten van meerdere metingen met hetzelfde instrument overeenkomen.
Nauwkeurigheid slaat terug op de mate waarin de gemeten waarde een standaard of werkelijke waarde benadert. Deze kan beïnvloed worden door externe factoren zoals o.m. wijzigingen in kalibratie, temperatuur of andere omgevingsfactoren. Vaak wordt nauwkeurigheid onderverdeeld in herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid.
- Bij de herhaalbaarheid wordt gekeken naar de variatie die optreedt wanneer identieke omstandigheden worden gehandhaafd, en herhaalde metingen worden uitgevoerd binnen en korte tijdsperiode.
- Reproduceerbaarheid slaat dan weer op de variatie die optreedt wanneer dezelfde meetprocedure wordt gebruikt door verschillende operators, en dit over een langere tijdsspanne.
Resolutie
Wanneer we bij CT-scanning over resolutie spreken, bedoelen we meestal “spatial resolution”. Deze resolutie is een indicatie voor het vermogen van een systeem om kleine structuren te onderscheiden. Deze term wordt vaak verward met de voxelgrootte.
Een voxel kan gezien worden als een driedimensionale pixel. Bij CT-scanning vormen deze als het ware de bouwstenen van het scanvolume. Elke voxel heeft bekende X-, Y- en Z-dimensies en krijgt een zekere grijswaarde toegekend (= Hounsfield unit) die overeenkomt met de gemiddelde verzwakking van alle materialen in de voxel.
De voxelgrootte wordt gedefinieerd als de werkelijke afstand die elke voxel vertegenwoordigt binnen een CT dataset. De meeste CT-scans worden gemaakt met isotrope voxels. Een kleinere voxelgrootte is vaak gecorreleerd met een hogere resolutie, maar er zijn nog een aantal andere factoren die mede bepalend zijn, nl.:
- De grootte en het aantal detectoren/detector-elementen
- Het brandpunt van de röntgenstraal
- De afstand tussen de bron, het object en de detector
De voxelgrootte is niet gerelateerd aan de haalbare ruimtelijke resolutie van het CT-systeem. Wanneer bijvoorbeeld de röntgenspot groter wordt dan de gekozen voxelgrootte, wordt de ruimtelijke resolutie van het systeem slechter.
Wanneer we bij een mesh (zowel uit een CT scanner als een optische scanner) over resolutie spreken, dan hebben we het vooral over de hoeveelheid meetpunten of driehoeken op een bepaald oppervlak. Hoe dichter deze meetpunten bij elkaar liggen, hoe groter de resolutie.
Wat heb je nu juist nodig?
Nauwkeurigheid (en ook een stuk precisie) heb je nodig als je een bepaalde maat of afmeting wil gaan controleren t.o.v. een nominale maat met een bijhorende tolerantie. Het is met andere woorden de onzekerheid op je gemeten waarde. Deze gemeten waarde kan dus in werkelijkheid wat groter of wat kleiner zijn. De grootte van de band waarin de waarde kan liggen is de onzekerheid. Als deze band groter is dan de tolerantie die je wil gaan controleren, dan is je meetsysteem niet nauwkeurig genoeg omdat je die maat kan afkeuren terwijl ze in werkelijkheid toch goed zou zijn. Je wil dus dat je onzekerheidsband een stuk kleiner is dan de tolerantie die je gaat controleren.
Over het algemeen wordt er in de industrie gewerkt met een factor 1/3 tot 1/10. Dit zegt hoe groot je onzekerheidsband mag zijn t.o.v. je tolerantieband. Onder onze ISO17025 accreditatie werken wij standaard met een factor 1/3.
Precisie of herhaalbaarheid heb je vooral nodig wanneer je twee of meer metingen met elkaar wil gaan vergelijken.
Zo kan je bijvoorbeeld een bepaald product verschillende keren gaan meten over een bepaalde periode. Hiermee kan je het gedrag en de dimensionele veranderingen in het product gaan waarnemen.
Je zou ook bijvoorbeeld twee samples van hetzelfde product met elkaar kunnen gaan vergelijken. Stel dat het ene sample perfect werkt en het andere helemaal niet, maar je weet niet waar je moet gaan zoeken en ze lijken op het eerste zicht perfect hetzelfde.
In beide situaties heb je natuurlijk een bepaalde nauwkeurigheid nodig, maar je wil vooral een zeer goede precisie of herhaalbaarheid. Hiervoor zal je de metingen onder dezelfde omstandigheden moeten uitvoeren. Zaken waar je dan rekening mee moet houden zijn bijvoorbeeld: opstelling, spray, dezelfde operator, dezelfde scan-settings, dezelfde omgevingstemperatuur etc.
Resolutie heb je nodig om bepaalde features te kunnen vangen of meten.
Stel dat je op jouw product ergens een kleine rib hebt van 1mm groot. Om deze rib op een correcte manier te kunnen meten zal je bijvoorbeeld een vlak doorheen de data willen fitten. Wanneer je een lage resolutie hebt en maar 1 of 2 meetpunten bovenop de rib dan zal je hier onmogelijk een vlak door kunnen fitten. Je hebt dus een veel grotere resolutie nodig om dit te kunnen doen.
Bij een typische kwaliteitscontrole gaan we steeds op zoek naar het kleinste feature dat nog gemeten moet worden. We stellen dan dat we 5 tot 10 meetpunten nodig hebben op deze feature. In het geval van de rib zouden we dan een meetpunt moeten hebben om de 0,1mm en dus ook een resolutie van 0,1mm.
