ISO/DIS 25178-700

Geometrical product specifications (GPS) -- Surface texture: Areal

Spécification géométrique des produits (GPS) -- État de surface: Surfacique

Standards Content (sample)

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 25178-700
ISO/TC 213 Secretariat: BSI
Voting begins on: Voting terminates on:
2020-10-26 2021-01-18
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 700:
Calibration, adjustment and verification of areal
topography measuring instruments
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique —

Partie 700: Étalonnage, réglage et vérification d'instruments de mesure de topographie de surface

ICS: 17.040.40; 17.040.20
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BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
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STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)
Contents Page

Foreword ........................................................................................................................................................................................................................................iv

Introduction ..................................................................................................................................................................................................................................v

1 Scope ................................................................................................................................................................................................................................. 1

2 Normative references ...................................................................................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 2

3.1 General metrological definitions ............................................................................................................................................. 3

3.2 Measurement related terms and definitions ................................................................................................................. 4

4 Symbols and abbreviated terms ........................................................................................................................................................... 4

5 Calibration, adjustment and verification of an instrument ..................................................................................... 4

5.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 4

5.2 Use of the methods for calibration, adjustment and verification ................................................................ 5

5.3 Instrument calibration procedure ......................................................................................................................................... 6

5.3.1 Calibration by measurement standards ...................................................................................................... 6

5.3.2 Measurement procedures for calibration with measurement standards ....................... 6

5.3.3 Calibration by other methods ............................................................................................................................... 6

5.4 Calibration conditions ...................................................................................................................................................................... 6

5.5 Adjustment and Verification........................................................................................................................................................ 7

5.5.1 General...................................................................................................................................................................................... 7

5.5.2 Adjustment of systematic deviations ............................................................................................................. 7

5.5.3 Verification (Calibration after adjustment) .............................................................................................. 7

5.5.4 Validation ............................................................................................................................................................................... 7

6 Determination of the metrological characteristics of an instrument ...........................................................7

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 7

6.2 Reporting of the measurement conditions ..................................................................................................................... 8

6.3 Handling of non-measured points ......... ................................................................................................................................. 8

6.4 Handling of spurious points and outliers ........................................................................................................................ 8

6.5 Metrological characteristics ........................................................................................................................................................ 8

6.5.1 Measurement noise and instrument noise ................................................................................................ 8

6.5.2 Flatness deviation ........................................................................................................................................................12

6.5.3 Amplification coefficient (α ) of the z-axis ............................................................................................14

6.5.4 Determination of z-linearity deviation l ...................................................................................................

z 19
6.5.5 Determination of the amplification coefficient α and α in x- and y-
x y

direction and mapping deviation Δ (x,y) and Δ (x,y) ................................................................21

x y
6.5.6 Perpendicularity of the instrument z-axis with respect to the x-y areal

reference ..............................................................................................................................................................................25

6.6 Topography induced influences on measurement uncertainty .................................................................25

6.6.1 Topographic spatial resolution .........................................................................................................................25

6.6.2 Topography fidelity.....................................................................................................................................................26

6.6.3 Instrument transfer function (ITF) curve f ........................................................................................

ITF 27

6.7 Slope-dependent effects ...............................................................................................................................................................27

Annex A (informative) Relation to the GPS matrix model ...........................................................................................................28

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................29

© ISO 2020 – All rights reserved iii
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)
Foreword

ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards

bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out

through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical

committee has been established has the right to be represented on that committee. International

organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.

ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of

electrotechnical standardization.

The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are

described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the

different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the

editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of

patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of

any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or

on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).

Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not

constitute an endorsement.

For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and

expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the

World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/

iso/ foreword .html.

ISO 25178-700 was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product

specifications and verification.
A list of all parts in the ISO 25178 series can be found on the ISO website.

Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A

complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
iv © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)
Introduction

This document is a geometrical product specification (GPS) standard and is to be regarded as a general

GPS standard (see ISO 14638). It influences the chain link F of the chains of standards on areal surface

texture and profile surface texture.

The ISO/GPS matrix model given in ISO 14638 gives an overview of the ISO/GPS system of which this

document is a part. The fundamental rules of ISO/GPS given in ISO 8015 apply to this document and

the default decision rules given in ISO 14253-1 apply to the specifications made in accordance with this

document, unless otherwise indicated.

For more detailed information of the relation of this document to other standards and the GPS matrix

model, see Annex A.

In the GPS concept the design values of geometric parameters on workpieces and their tolerances are

compared with the measurement of those parameters on the corresponding manufactured workpieces

and their associated measurement uncertainties. For a reliable result it is therefore necessary to

calibrate the measurement instrument involved in this process. Calibration realizes an unbroken

traceability chain of the concerned values to worldwide accepted common reference unit values. In this

standard calibration strictly means the determination of the measurement deviation from the reference

value. In common language calibration is often used for the combination of the operations "calibration"

and "adjustment".

This standard describes the calibration, see ISO/IEC Guide 99:2007, 2.39, adjustment, see

ISO/IEC Guide 99:2007, 3.11 and verification, see ISO/IEC Guide 99:2007, 2.44, in general for topography

measuring instruments.

Metrological characteristics defined in ISO 25178-600 are connected with results of measurement

executed with topography measuring instruments. So, it is necessary to have the instrument in a

calibrated state, which guarantees the traceability of the measurement results. The calibration is the

basis for possible correction by adjustment of the instrument and the verification after the adjustment.

The residual deviation after verification can be used as a contribution to the measurement uncertainty,

which enables one to quantify the characteristics in a traceable way.

The metrological characteristics capture all of the factors that can influence a measurement result

(influence quantities) and can be propagated appropriately through a specific measurement model to

estimate measurement uncertainty. Also, in ISO 25178 parts 60X, influence quantities are defined for

each instrument type. These influence quantities are given to show how they affect the metrological

characteristics and are not needed for uncertainty estimation if the metrological characteristics are

properly used in the measurement model.

This document describes default procedures for instrument calibration, adjustment, and verification

when using material measures traceable to the meter through a national metrology institute or

qualified laboratory, see ISO/IEC Guide 99:2007, 2.41. Default methods are recommended when no

other calibration procedures have been clearly defined.

Alternative calibration techniques with clear traceability path are equally acceptable, depending on the

capabilities of the instrumentation, see 5.1 and 5.3.3. Example techniques include those based on an

independent realization of the meter using a natural emission wavelength, the value for which has been

established with a known uncertainty.

Specific influences caused for example by environmental conditions are not considered. However, these

must be considered by the user working under such environmental conditions.
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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 25178-700:2020(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 700:
Calibration, adjustment and verification of areal
topography measuring instruments
1 Scope

This part of ISO 25178 specifies generic procedures for the calibration, adjustment and verification

of areal topography measuring instruments defined in ISO 25178-6, and for the determination of

their metrological characteristics. This part of ISO 25178 considers metrological characteristics that

topography measuring instruments have in common, notably those described in ISO 25178, Parts 601

to 607. Collectively, those standards encompass both microscope based instruments and point sensing

instruments with lateral scanning devices.

This document presents a method to estimate uncertainty for a large range of surfaces, but not all. The

range of surfaces will be dependent on the instrument used, see Clause 6.6.2 describing the topography

fidelity.

For instrument specific principles, other parts may be developed in the 700 series of ISO 25178.

For example, this document covers only instruments without additional arcuate motion, which may be

described in a future revision of the ISO 25178-701.

This document does not include procedures for area-integrating methods, although those are also

defined in ISO 25178-6. For example, light scattering belongs to a class of techniques known as area-

integrating methods for measuring surface topography.
2 Normative references

The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content

constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For

undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.

ISO 230-10, Test code for machine tools — Part 10: Determination of the measuring performance of probing

systems of numerically controlled machine tools

ISO 3274:1996, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Nominal

characteristics of contact (stylus) instruments

ISO 4287:1997, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Terms,

definitions and surface texture parameters

ISO 5436-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method; Measurement

standards — Part 1: Material measures

ISO 5436-2, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Profile method; Measurement

standards — Part 2: Software measurement standards

ISO 8015, Geometrical product specifications (GPS) — Fundamentals — Concepts, principles and rules

ISO 10360-7, Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate

measuring machines (CMM) — Part 7: CMMs equipped with imaging probing systems
© ISO 2020 – All rights reserved 1
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)

ISO 10360-8, Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate

measuring systems (CMS) — Part 8: CMMs with optical distance sensors

ISO 11952, Surface chemical analysis — Scanning-probe microscopy — Determination of geometric

quantities using SPM: Calibration of measuring systems

ISO 14253-1, Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and

measuring equipment — Part 1: Decision rules for verifying conformity or nonconformity with specifications

ISO 14253-5, Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and

measuring equipment — Part 5: Uncertainty in verification testing of indicating measuring instruments

ISO 14406:2010, Geometrical product specifications (GPS) — Extraction
ISO 14638, Geometrical product specifications (GPS) — Matrix model

ISO 14978:2006, Geometrical product specifications (GPS) — General concepts and requirements for GPS

measuring equipment

ISO 17025, General requirements for the competence of testing and calibration laboratories

ISO 17450-1:2011, Geometrical product specifications (GPS) — General concepts — Part 1: Model for

geometrical specification and verification

ISO 25178-2:2012, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 2: Terms,

definitions and surface texture parameters

ISO 25178-3:2012, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 3:

Specification operators

ISO 25178-6:2010, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 6:

Classification of methods for measuring surface texture

ISO 25178-70:2013, Geometrical product specification (GPS) -- Surface texture: Areal -- Material measures

ISO 25178-71, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 71: Software

measurement standards

ISO 25178-72, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 72: XML file

format x3p

ISO 25178-73:2020, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 73: Terms

and definitions for surface defects on material measures

ISO 25178-600:2020, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 600:

Metrological characteristics for areal topography measuring methods

ISO 25178-601:2010, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 601:

Nominal characteristics of contact (stylus) instruments

ISO 25178-603, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 603: Nominal

characteristics of non-contact (phase-shifting interferometric microscopy) instruments

ISO 25178-604:2013, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 604:

Nominal characteristics of non-contact (coherence scanning interferometry) instruments

3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 3274, ISO 4287, ISO 5436-2,

ISO 10360-1, ISO 14406, ISO 14638, ISO 14978, ISO 17450-1, ISO 25178-2, ISO 25178-6, ISO 25178-70,

ISO 25178-71, ISO 25178-72, ISO 25178-73 and ISO 25178-600, ISO 25178-601, ISO 25178-603,

2 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)

ISO 25178-604 and the following terms and definitions related to the calibration, verification and

uncertainty calculation of all areal surface topography measurement principles apply.

ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:

— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org
3.1 General metrological definitions
3.1.1
calibration

operation that, under specified conditions, in a first step, establishes a relation between the quantity

values with measurement uncertainties provided by measurement standards and corresponding

indications with associated measurement uncertainties and, in a second step, uses this information to

establish a relation for obtaining a measurement result from an indication

Note 1 to entry: A calibration may be expressed by a statement, calibration function, calibration diagram,

calibration curve, or calibration table. In some cases, it may consist of an additive or multiplicative correction of

the indication with associated measurement uncertainty.

Note 2 to entry: Calibration is not to be confused with adjustment of a measuring system, often mistakenly called

“self-calibration”, nor with verification of calibration.

Note 3 to entry: For the overall calibration of a topography measuring instrument, individual evaluations of the

individual metrological characteristics, each with a result and an assigned uncertainty, are needed.

Note 4 to entry: Calibration is performed to establish traceability of a measurement.

3.1.2
adjustment

set of operations carried out on a measuring system so that it provides prescribed indications

corresponding to given values of a quantity to be measured

Note 1 to entry: Adjustment of a measuring system is not to be confused with calibration, which is a prerequisite

for adjustment.

Note 2 to entry: Adjustment is principle specific and typically performed by the instrument manufacturers and

therefore no binding rules are given in ISO 25178-700.

Note 3 to entry: After an adjustment of a measuring system, the measuring system is usually recalibrated.

3.1.3
verification

provision of objective evidence that a metrological characteristic

fulfils stated specifications

Note 1 to entry: Verification procedures are used to demonstrate the validity of the calibration after adjustment.

Note 2 to entry: However, in ISO 17450 (GPS-General Concepts) verification is associated with the measurement

results of a manufactured part in relation to its requirement.
3.1.4
performance specification

explicit set of requirements to be satisfied by a topography

measuring instruments

Note 1 to entry: The emphasis here is on a set of characteristics that describe the requested, agreed or claimed

behaviour of a topography measuring instrument. Each characteristic is associated with a measurand.

Note 2 to entry: However, in other GPS-documents (e.g. ISO 17450-1, ISO 14638) specifications are associated

with requirements on manufactured work-pieces.
© ISO 2020 – All rights reserved 3
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)
3.1.5
validation

provision of objective evidence that instruments with specified

requirements are adequate for an intended use

EXAMPLE 1 Validation may refer to a modified measurement process to demonstrate that one type of

instrument can be used in place of another type of instrument for a particular type of topography measurement.

EXAMPLE 2 Repeatability and reproducibility tests are often used as elements of a validation test.

Note 1 to entry: See also ISO/IEC Guide 99:2007, International vocabulary of metrology — Basic and general

[1]
concepts and associated terms (VIM), 2.45 .
3.2 Measurement related terms and definitions
3.2.1
correction factor
factor used to correct the scaling of a measurement axis

Note 1 to entry: The correction factor is the inverse of the amplification coefficient (see ISO 25178-600, 2020) .

3.2.2
non-measured points
data for which no measured values exist
3.2.3
spurious data

points that have been qualified as measurable by the measurement principle, but deviate significantly

from the value, which is the most likely value based on a priori knowledge. Spurious data maybe

single points or a small group of points that have been classified as measurable by the measurement

instrument. They are identified as spurious data by a priori knowledge about the expected surface with

their difference between the expected surface and the measured surface
Note 1 to entry: For example, spurious data can be outliers or spikes.

Note 2 to entry: Spurious data can be caused by environmental conditions, for example by vibration, sun light, or

by interaction of surface and instrument.
4 Symbols and abbreviated terms

The metrological characteristics are defined in ISO 25178-600. The metrological characteristics may

show interdependencies.
5 Calibration, adjustment and verification of an instrument
5.1 General

In practice calibration of the instrument refers to a series of operations required to establish the

contribution of the metrological characteristics to the measurement uncertainty associated with the

instrument measurements. Table 1 contains the full list of metrological characteristics.

4 © ISO 2020 – All rights reserved
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ISO/DIS 25178-700:2020(E)

Table 1 — List of metrological characteristics for surface topography measurement principles

Main potential
Metrological characteristic Symbol Reference in ISO 25178-600:2018
error along
Amplification coefficient α , α , α 3.1.10 (see Figure 2) x, y, z
x y z
Linearity deviation l , l , l 3.1.11 (see Figure 2) x, y, z
x y z
Flatness deviation z 3.1.12 z
FLT
Measurement noise N 3.1.15 z
Topographic spatial resolution W 3.1.20 z
x-y mapping deviations Δ (x,y), Δ (x,y) 3.1.13 x, y
x y
Topography fidelity T 3.1.26 x, y, z

NOTE The maximum measurable slope is an important limitation to be specified for a topography measuring

instruments. However, a user does not need to measure this parameter unless it is part of a measurement model according

ISO/IEC Guide 98-3:2008, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in measurement

[2]
(GUM: 1995): 2008, Clause 4.1 .

Depending on the measurement application, other axis motion errors (see ISO 230-10 and ISO 10360-7 and ISO 10360-8)

may also be significant but are not listed here for topography measurements classified as measurable by the measurement

instrument. They are identified as spurious point by a priori knowledge about the expected surface with their difference

between the expected surface and the measured surface.

This document defines default methods for calibration. It also describes the general principle for

adjustment, verification and performance specification, see Figure 1. Other methods used for calibration

shall meet the requirements given in the relevant part of ISO 10360 and shall be noted and validated.

NOTE 1 Determination of the metrological characteristics is not intended to assess the errors due to the

calibration and computational algorithms. These algorithms can be verified using software measurement

standards, see ISO 5436-2, ISO 25178-71 and ISO 25178-72.

NOTE 2 Performance specifications are typically provided by instrument manufacturers.

NOTE 1 If no adjustment is necessary, the initial calibration constitutes the verification. In this case the

calibration result contributes to the measurement uncertainty calculation.

NOTE 2 If adjustment is done, verification can be done by a subsequent calibration after adjustment. In this

case the new result contributes to the measurement uncertainty calculation.
Figure 1 — Flow chart of calibration, adjustment and verification procedure
5.2 Use of the methods for calibration, adjustment and verification
Methods are defined
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 25178-700
ISO/TC 213 Secrétariat: BSI
Début de vote: Vote clos le:
2020-10-26 2021-01-18
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 700:
Étalonnage, ajustage et vérification d'instruments de
mesure de la topographie des surfaces
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal —

Part 700: Calibration, adjustment and verification of areal topography measuring instruments

ICS: 17.040.40; 17.040.20
CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR
OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC
SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT

Le présent document est distribué tel qu’il est parvenu du secrétariat du comité.

ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
ISO/DIS 25178-700:2020(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE. ISO 2020
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ISO/DIS 25178-700:2020(F)
ISO/DIS 25178-700:2020(F)
Sommaire Page

Avant-propos ............................................................................................................................................... 4

Introduction..................................................................................................................................................................... 5

1 Domaine d’application .................................................................................................................................. 1

2 Références normatives .................................................................................................................................. 1

3 Termes et définitions ..................................................................................................................................... 3

3.1 Définitions métrologiques générales ....................................................................................................... 3

3.2 Termes et définitions relatifs au mesurage ........................................................................................... 4

4 Symboles et abréviations ............................................................................................................................. 5

5 Étalonnage, ajustage et vérification d’un instrument ........................................................................ 5

5.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 5

5.2 Utilisation des méthodes d’étalonnage, d’ajustage et de vérification .......................................... 6

5.3 Mode opératoire d’étalonnage de l’instrument.................................................................................... 6

5.3.1 Étalonnage par des étalons .......................................................................................................................... 6

5.3.2 Modes opératoires de mesure pour l’étalonnage avec des étalons .............................................. 7

5.3.3 Étalonnage par d’autres méthodes ........................................................................................................... 7

5.4 Conditions d’étalonnage ............................................................................................................................... 7

5.5 Ajustage et vérification ................................................................................................................................. 7

5.5.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 7

5.5.2 Ajustage des écarts systématiques............................................................................................................ 7

5.5.3 Vérification (étalonnage après ajustage) ............................................................................................... 7

5.5.4 Validation ........................................................................................................................................................... 8

6 Détermination des caractéristiques métrologiques d’un instrument ......................................... 8

6.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 8

6.2 Consignation des conditions de mesure ................................................................................................. 8

6.3 Traitement des points non mesurés ......................................................................................................... 8

6.4 Traitement des points erronés et des points aberrants ................................................................... 9

6.5 Caractéristiques métrologiques ................................................................................................................. 9

6.5.1 Bruit de mesure et bruit de l’instrument ................................................................................................ 9

6.5.2 Écart de planéité ........................................................................................................................................... 13

6.5.3 Coefficient d’amplification (α ) de l’axe z ............................................................................................ 15

6.5.4 Détermination de l’écart de linéarité de z, l ...................................................................................... 20

6.5.5 Détermination des coefficients d’amplification αx et αy dans les directions x et y et

des écarts de cartographie Δ (x,y) et Δ (x,y) ....................................................................................... 22

x y

6.5.6 Perpendicularité de l’axe z de l’instrument par rapport à la référence surfacique x-y ...... 25

6.6 Influences induites par la topographie sur l’incertitude de mesure ......................................... 25

6.6.1 Résolution spatiale topographique ....................................................................................................... 25

6.6.2 Fidélité de topographie .............................................................................................................................. 26

6.6.3 Courbe de la fonction de transfert de l’instrument (ITF) f ........................................................ 27

ITF

6.7 Effets dépendant de la pente .................................................................................................................... 28

DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT

Annexe A (informative) Relation avec le modèle de matrice GPS .............................................................. 29

© ISO 2020

A.1 Généralités ...................................................................................................................................................... 29

Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de cette

A.2 Informations sur le présent document et son utilisation .............................................................. 29

publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,

y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut

A.3 Situation dans le modèle de matrice GPS ............................................................................................ 29

être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.

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A.4 Normes internationales associées ......................................................................................................... 29

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Bibliographie ................................................................................................................................................................ 30

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ISO/DIS 25178-700:2020(F)
Sommaire Page

Avant-propos ............................................................................................................................................... 4

Introduction..................................................................................................................................................................... 5

1 Domaine d’application .................................................................................................................................. 1

2 Références normatives .................................................................................................................................. 1

3 Termes et définitions ..................................................................................................................................... 3

3.1 Définitions métrologiques générales ....................................................................................................... 3

3.2 Termes et définitions relatifs au mesurage ........................................................................................... 4

4 Symboles et abréviations ............................................................................................................................. 5

5 Étalonnage, ajustage et vérification d’un instrument ........................................................................ 5

5.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 5

5.2 Utilisation des méthodes d’étalonnage, d’ajustage et de vérification .......................................... 6

5.3 Mode opératoire d’étalonnage de l’instrument.................................................................................... 6

5.3.1 Étalonnage par des étalons .......................................................................................................................... 6

5.3.2 Modes opératoires de mesure pour l’étalonnage avec des étalons .............................................. 7

5.3.3 Étalonnage par d’autres méthodes ........................................................................................................... 7

5.4 Conditions d’étalonnage ............................................................................................................................... 7

5.5 Ajustage et vérification ................................................................................................................................. 7

5.5.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 7

5.5.2 Ajustage des écarts systématiques............................................................................................................ 7

5.5.3 Vérification (étalonnage après ajustage) ............................................................................................... 7

5.5.4 Validation ........................................................................................................................................................... 8

6 Détermination des caractéristiques métrologiques d’un instrument ......................................... 8

6.1 Généralités ......................................................................................................................................................... 8

6.2 Consignation des conditions de mesure ................................................................................................. 8

6.3 Traitement des points non mesurés ......................................................................................................... 8

6.4 Traitement des points erronés et des points aberrants ................................................................... 9

6.5 Caractéristiques métrologiques ................................................................................................................. 9

6.5.1 Bruit de mesure et bruit de l’instrument ................................................................................................ 9

6.5.2 Écart de planéité ........................................................................................................................................... 13

6.5.3 Coefficient d’amplification (α ) de l’axe z ............................................................................................ 15

6.5.4 Détermination de l’écart de linéarité de z, l ...................................................................................... 20

6.5.5 Détermination des coefficients d’amplification α et α dans les directions x et y et

x y

des écarts de cartographie Δ (x,y) et Δ (x,y) ....................................................................................... 22

x y

6.5.6 Perpendicularité de l’axe z de l’instrument par rapport à la référence surfacique x-y ...... 25

6.6 Influences induites par la topographie sur l’incertitude de mesure ......................................... 25

6.6.1 Résolution spatiale topographique ....................................................................................................... 25

6.6.2 Fidélité de topographie .............................................................................................................................. 26

6.6.3 Courbe de la fonction de transfert de l’instrument (ITF) f ........................................................ 27

ITF

6.7 Effets dépendant de la pente .................................................................................................................... 28

Annexe A (informative) Relation avec le modèle de matrice GPS .............................................................. 29

A.1 Généralités ...................................................................................................................................................... 29

A.2 Informations sur le présent document et son utilisation .............................................................. 29

A.3 Situation dans le modèle de matrice GPS ............................................................................................ 29

A.4 Normes internationales associées ......................................................................................................... 29

Bibliographie ................................................................................................................................................................ 30

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ISO/DIS 25178-700:2020(F)
Avant-propos

L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes

nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est en

général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit

de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales

et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux. L’ISO collabore

étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui concerne la

normalisation électrotechnique.

Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont

décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents

critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été

rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir

www.iso.org/directives).

L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de

droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable de

ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant les

références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de l’élaboration

du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de brevets reçues par

l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un

engagement.

Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions

spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion

de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles

techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant : www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.

L’ISO 25178-700 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification

dimensionnelles et géométriques des produits.

Une liste de toutes les parties de la série ISO 25178 se trouve sur le site internet de l’ISO.

Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent

document à son organisme national de normalisation. Une liste exhaustive desdits organismes se trouve

à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
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ISO/DIS 25178-700:2020(F)
Introduction

Le présent document est une norme de spécification géométrique des produits (GPS) et doit être

considéré comme une norme GPS générale (voir l’ISO 14638). Il influence le maillon F de la chaîne de

normes concernant l’état de surface surfacique et l’état de surface du profil.

Le modèle de matrice ISO/GPS de l’ISO 14638 donne une vue d’ensemble du système ISO/GPS, dont le

présent document fait partie. Les principes fondamentaux du système ISO/GPS donnés dans

l’ISO 8015 s’appliquent au présent document et les règles de décision par défaut données dans

l’ISO 14253-1 s’appliquent aux spécifications faites conformément au présent document, sauf indication

contraire.

Pour de plus amples informations sur la relation du présent document avec les autres normes et le

modèle de matrice GPS, voir l’Annexe A.

Selon le concept GPS, les valeurs théoriques des paramètres géométriques des pièces et leurs tolérances

sont comparées au mesurage de ces paramètres sur les pièces fabriquées correspondantes et à leurs

incertitudes de mesure associées. Pour que le résultat soit fiable, il est donc nécessaire d’étalonner

l’instrument de mesure utilisé lors de ce processus. L’étalonnage réalise une chaîne de traçabilité

ininterrompue des valeurs concernées par rapport à des valeurs de référence couramment acceptées au

niveau mondial. Dans la présente norme, le mot « étalonnage » signifie strictement la détermination de

l’écart de mesure par rapport à la valeur de référence. Dans le langage courant, ce terme est souvent

employé pour désigner la combinaison des opérations d’étalonnage et d’ajustage.

La présente norme décrit l’étalonnage (voir l’ISO/IEC Guide 99:2007, 2.39), l’ajustage (voir

l’ISO/IEC Guide 99:2007, 3.11) et la vérification (voir l’ISO/IEC Guide 99:2007, 2.44), d’une manière

générale, pour des instruments de mesure de la topographie.

Les caractéristiques métrologiques définies dans l’ISO 25178-600 sont raccordées aux résultats de

mesure obtenus avec des instruments de mesure de la topographie. Il est donc nécessaire de disposer

d’un instrument étalonné, garantissant la traçabilité des résultats de mesure. L’étalonnage est la base

pour permettre d’appliquer une correction par ajustage de l’instrument et la vérification après l’ajustage.

L’écart résiduel après vérification peut être utilisé comme contribution à l’incertitude de mesure, ce qui

permet de quantifier les caractéristiques de manière traçable.

Les caractéristiques métrologiques capturent tous les facteurs pouvant influencer un résultat de mesure

(grandeurs d’influence) et elles peuvent être propagées de manière appropriée par le biais d’un modèle

de mesure spécifique pour estimer l’incertitude de mesure. En outre, dans les Parties 60X de l’ISO 25178,

les grandeurs d’influence sont définies pour chaque type d’instrument. Ces grandeurs d’influence sont

fournies afin de montrer dans quelle mesure elles ont une incidence sur les caractéristiques

métrologiques, mais elles ne sont pas nécessaires pour estimer l’incertitude si les caractéristiques

métrologiques sont correctement utilisées dans le modèle de mesure.

Le présent document décrit les modes opératoires par défaut à utiliser pour l’étalonnage, l’ajustage et la

vérification de l’instrument en cas d’utilisation de mesures matérialisées traçables au mètre par un

institut de métrologie national ou un laboratoire qualifié (voir l’ISO/IEC Guide 99:2007, 2.41). Les

méthodes par défaut sont recommandées quand aucun autre mode opératoire d’étalonnage n’a été

clairement défini.

Des techniques d’étalonnage alternatives avec une chaîne de traçabilité claire sont également

acceptables, en fonction des capacités de l’instrumentation (voir 5.1 et 5.3.3). À titre d’exemple, on peut

citer les techniques reposant sur une réalisation indépendante du mètre à l’aide d’une longueur d’onde

d’émission naturelle, dont la valeur a été établie avec une incertitude connue.

Les influences spécifiques causées, par exemple, par les conditions environnementales ne sont pas prises

en considération. Cependant, l’utilisateur qui travaille dans ces conditions environnementales doit en

tenir compte.
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 25178-700:2020(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface:
Surfacique — Partie 700: Étalonnage, ajustage et vérification
d'instruments de mesure de la topographie des surfaces
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 25178 spécifie des modes opératoires génériques pour l’étalonnage, l’ajustage

et la vérification des instruments de mesure de la topographie des surfaces définis dans l’ISO 25178-6, et

pour la détermination de leurs caractéristiques métrologiques. La présente partie de l’ISO 25178

considère les caractéristiques métrologiques que les instruments de mesure de la topographie ont en

commun, notamment celles décrites dans les Parties 601 à 607 de l’ISO 25178. Collectivement, ces

normes englobent à la fois les instruments mettant en œuvre un microscope et les instruments de

détection de points avec des dispositifs de balayage latéral.

Le présent document fournit une méthode pour estimer l’incertitude d’une large gamme de surfaces, mais

pas toutes. La gamme de surfaces dépendra de l’instrument utilisé (voir 6.6.2, qui décrit la fidélité de

topographie).

Pour les principes spécifiques des instruments, d’autres parties peuvent être élaborées dans la série 700

de l’ISO 25178.

Par exemple, le présent document traite seulement des instruments sans mouvement arqué additionnel,

qui pourront être décrits dans une future révision de l’ISO 25178-701.

Le présent document n’inclut pas de modes opératoires pour les méthodes d’intégration des surfaces

bien que celles-ci soient aussi définies dans l’ISO 25178-6. Par exemple, la diffusion de la lumière

appartient à une classe de techniques connue sous le nom de méthodes d’intégration des surfaces servant

à mesurer la topographie des surfaces.
2 Références normatives

Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur

contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.

Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les

éventuels amendements).

ISO 230-10, Code d’essai des machines-outils— Partie 10: Détermination des performances de mesure des

systèmes de palpage des machines-outils à commande numérique

ISO 3274:1996, Spécification géométrique des produits (GPS) — Etat de surface : Méthode du profil -

Caractéristiques nominales des appareils à contacts (palpeur)

ISO 4287:1997, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : méthode du profil -

Termes, définitions et paramètres d'état de surface

ISO 5436-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil; Étalons —

Partie 1: Mesures matérialisées

ISO 5436-2, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil; Étalons —

Partie 2: Étalons logiciels

ISO 8015, Spécification géométrique des produits (GPS) — Principes fondamentaux — Concepts, principes

et règles
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ISO/DIS 25178-700:2020(F)

ISO 10360-7, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification

périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT)— Partie 7: MMT équipées de systèmes de

palpage imageurs

ISO 10360-8, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification

périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 8: MMT avec détecteurs optiques

sans contact

ISO 11952, Analyse chimique des surfaces — Microscopie à sonde à balayage — Détermination des

quantités géométriques en utilisant des microscopes à sonde à balayage: Étalonnage des systèmes de mesure

ISO 14253-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et des

équipements de mesure— Partie 1: Règles de décision pour prouver la conformité ou la non-conformité à la

spécification

ISO 14253-5, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et des

équipements de mesure— Partie 5: Incertitude liée aux essais de vérification des instruments de mesure

indicateurs
ISO 14406:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — Extraction
ISO 14638, Spécification géométrique des produits (GPS) — Modèle de matrice

ISO 14978:2006, Spécification géométrique des produits (GPS) — Concepts et exigences généraux pour les

équipements de mesure GPS

ISO 17025, Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d'étalonnages et d'essais

ISO 17450-1:2011, Spécification géométrique des produits (GPS) — Concepts généraux — Partie 1: Modèle

pour la spécification et la vérification géométriques

ISO 25178-2:2012, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique— Partie 2:

termes, définitions et paramètres d'états de surface

ISO 25178-3:2012, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique — Partie

3: Opérateurs de spécification

ISO 25178-6:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique— Partie 6:

Classification des méthodes de mesurage de l'état de surface

ISO 25178-70:2013, Spécification géométrique des produits (GPS) -- État de surface : surfacique — Partie

70 Mesures matérialisées

ISO 25178-71, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique — Partie 71:

Étalons logiciels

ISO 25178-72, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique — Partie 72:

Format de fichier XML x3p

ISO 25178-73:2020, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique — Partie

73: Termes et définitions pour les défauts de surface sur les mesures matérialisées

ISO 25178-600:2020, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface :

surfacique — Partie 600: Caractéristiques métrologiques pour les méthodes de mesure par topographie

surfacique
2 © ISO 2020 – Tous droits réservés
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ISO/DIS 25178-700:2020(F)

ISO 25178-601:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique — Partie

601: Caractéristiques nominales des instruments à contact (à palpeur)

ISO 25178-603, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique — Partie 603:

Caractéristiques nominales des instruments de mesure sans contact (microscopes interférométriques à

glissement de franges)

ISO 25178-604:2013, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique — Partie

604: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à interférométrie par balayage à cohérence)

3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 3274, l’ISO 4287,

l’ISO 5436-2, l’ISO 10360-1, l’ISO 14406, l’ISO 14638, l
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