ISO/TS 15530-1:2013
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Coordinate measuring machines (CMM): Technique for determining the uncertainty of measurement — Part 1: Overview and metrological characteristics
Geometrical product specifications (GPS) — Coordinate measuring machines (CMM): Technique for determining the uncertainty of measurement — Part 1: Overview and metrological characteristics
ISO/TS 15530-1:2013 provides an overview of the ISO 15530 series. It discusses the metrological characteristics of coordinate measuring machines (CMMs), the sources of task-specific uncertainty, and the relationship between the ISO 10360 and ISO 15530 series.
Spécification géométrique des produits (GPS) — Machines à mesurer tridimentionnelles (MMT): Technique pour la détermination de l'incertitude de mesure — Partie 1: Vue d'ensemble et caractéristiques métrologiques
L'ISO/TS 15530-1:2013 fournit une vue d'ensemble de la série ISO 15530. Elle traite des caractéristiques métrologiques des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT), des sources d'incertitude de mesure spécifiques d'une tâche et de la relation entre les séries de l'ISO 10360 et l'ISO 15530.
General Information
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TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 15530-1
First edition
2013-09-01
Geometrical product specifications
(GPS) — Coordinate measuring
machines (CMM): Technique for
determining the uncertainty of
measurement —
Part 1:
Overview and metrological
characteristics
Spécification géométrique des produits (GPS) — Machines à mesurer
tridimentionnelles (MMT): Technique pour la détermination de
l’incertitude de mesure —
Partie 1: Vue d’ensemble et caractéristiques métrologiques
Reference number
ISO/TS 15530-1:2013(E)
©
ISO 2013
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ISO/TS 15530-1:2013(E)
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Published in Switzerland
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ISO/TS 15530-1:2013(E)
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Metrological characteristics . 2
4.1 General . 2
4.2 Commerce . 2
4.3 Internal use in an organization . 2
4.4 Identification, definition, and choice of metrological characteristics . 2
4.5 Calibration of metrological characteristics . 3
5 Task-specific uncertainty. 3
5.1 General . 3
5.2 Instrumentation factors . 4
5.3 Measurement plan factors . 4
5.4 Extrinsic factors . 4
6 Techniques to determine task-specific measurement uncertainty components .4
6.1 General issues . 4
6.2 Sensitivity analysis . 4
6.3 Use of calibrated workpieces or standards (ISO 15530-3) . 5
6.4 Use of computer simulation (ISO/TS 15530-4) . 5
Annex A (informative) Relationship between CMM metrological characteristics,the ISO 10360
series of standards and the ISO 15530 series of standards .6
Annex B (informative) Sources of error and uncertainty of measurement when using a CMM.7
Annex C (informative) Relation to the GPS matrix model .12
Bibliography .14
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ISO/TS 15530-1:2013(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. 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. 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.
The committee responsible for this document is ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
ISO 15530 consists of the following parts, under the general title Geometrical product specifications
(GPS) — Coordinate measuring machines (CMM): Technique for determining the uncertainty of measurement:
— Part 1: Overview and metrological characteristics [Technical Specification]
— Part 3: Use of calibrated workpieces or measurement standards
— Part 4: Evaluating task-specific measurement uncertainty using simulation [Technical Specification]
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ISO/TS 15530-1:2013(E)
Introduction
This part of ISO 15530 is a general GPS document which influences chain link 6 of the chain of standards
on size, distance, radius, angle, form, orientation, location, run-out and datums in the general GPS matrix.
The ISO/GPS masterplan given in ISO/TR 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 specifications made in accordance with this
document, unless otherwise indicated.
For more detailed information on the relation of this part of ISO 15530 to other standards and the GPS
matrix model, see Annex C.
It is the purpose of the ISO 15530 series to provide terminology, techniques and guidelines for estimating
task-specific measurement uncertainty when using coordinate measuring machines (CMMs). These
techniques allow for the evaluation of sources of uncertainty that affect a stated measurement, including
the influence of the coordinate measuring system, the sampling strategy, environmental effects, operator
variability and any other factors affecting the actual measurement result.
CMMs are considered to be complex GPS measuring equipment, and the estimation of the uncertainty
of CMM measurements often involves more advanced techniques than those described in ISO 14253-2.
The techniques presented in the ISO 15530 series are compliant with both ISO 14253-2 and
ISO/IEC Guide 98-3 (GUM). The techniques are developed specifically for CMMs but could be applied to
other GPS measuring equipment.
CMMs are specified by acceptance tests in the ISO 10360 series, which typically involve their ability
to measure calibrated lengths (e.g. volumetric tests using calibrated gauge blocks or step gauges) and
form (e.g. probing tests using a calibrated sphere). It is recognized that although these test results may
be used to determine an uncertainty for the specific types of length and form measurements involved
in these procedures, without further analysis or testing, these results are insufficient to determine the
task-specific measurement uncertainty of most workpiece measurements.
The goal of determining the measurement uncertainty can be achieved through many different
techniques; however, all methods must be consistent with ISO/IEC Guide 98-3, which yields a combined
standard uncertainty. The expanded uncertainty is connected to the combined standard uncertainty
via the coverage factor, which is selected to produce the desired level of confidence. The default value
for the coverage factor is two, i.e. k = 2, which yields a level of confidence of approximately 95 % if the
uncertainty is associated with a Gaussian distribution. It is the purpose of this document to provide
guidance on recognized techniques for the estimation of uncertainty of CMM measurements.
© ISO 2013 – All rights reserved v
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TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 15530-1:2013(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Coordinate
measuring machines (CMM): Technique for determining
the uncertainty of measurement —
Part 1:
Overview and metrological characteristics
1 Scope
This part of ISO 15530 provides an overview of the ISO 15530 series. It discusses the metrological
characteristics of coordinate measuring machines (CMMs), the sources of task-specific uncertainty, and
the relationship between the ISO 10360 and ISO 15530 series.
2 Normative references
The following documents, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. For dated references, only the edition cited applies. For undated
references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 10360-1:2000, Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for
coordinate measuring machines (CMM) — Part 1: Vocabulary
1)
ISO 14253-1:— , Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and
measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformity or nonconformity with specifications
ISO 14253-2:2011, Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces
and measuring equipment — Part 2: Guidance for the estimation of uncertainty in GPS measurement, in
calibration of measuring equipment and in product verification
ISO 14978:2006, Geometrical product specifications (GPS) — General concepts and requirements for GPS
measuring equipment
ISO/IEC Guide 98-3, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM:1995)
ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated
terms (VIM)
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions given in ISO 10360-1, ISO 14253-1,
ISO 14253-2, ISO 14978, ISO/IEC Guide 98-3, ISO/IEC Guide 99 and the following apply.
3.1
task-specific measurement uncertainty
expanded uncertainty using a coverage factor of two (k = 2), evaluated according to ISO/IEC Guide 98-3,
of a specific measurement result
Note 1 to entry: Task-specific measurement uncertainty takes into account all uncertainty sources associated
with the details of the measurement process, including the CMM, probing system, sampling strategy, workpiece
location and orientation, fixturing, contamination, thermal environment.
1) To be published. (Revision of ISO 14253-1:1998)
© ISO 2013 – All rights reserved 1
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ISO/TS 15530-1:2013(E)
Note 2 to entry: Different parameters of a feature, in general, have different uncertainties, e.g. the X and Y ordinates
of the centre of a circle could have different uncertainties.
Note 3 to entry: Changing any influence quantity, e.g. the workpiece location in the CMM work zone, may change
the task-specific measurement uncertainty.
3.2
sampling strategy
number and spatial distribution of probing points used to measure a geometric feature
4 Metrological characteristics
4.1 General
Metrological characteristics of CMMs are of interest for the control of errors and uncertainty contributors
originating from the CMM and for the evaluation of uncertainty of measurement when using the CMM.
The influence of the individual metrological characteristics on the uncertainty of measurement is
dependent on the measurement process. The knowledge of the existence of the actual metrological
characteristics and the magnitude of their values may be the basis for the design of the measurement
process and the choice of the CMM.
4.2 Commerce
All metrological characteristics and their MPE (maximum permissible error) or MPL (maximum
permissible limit) values apply to the defined operating conditions of the specific CMM, e.g. probe
system qualification, speed of travel, etc. Operating conditions for CMMs are generally found in the
manufacturer’s operating manuals and specification data sheets and not normally in ISO standards.
All metrological characteristics and their MPE or MPL values apply to all possible orientations in
space, unless specific restrictions to the orientation are stated in the specific ISO standard or by the
manufacturer.
MPE or MPL values or functions for metrological characteristics for acceptance tests shall be supplied
by the manufacturer/supplier. The manufacturer may add additional information about metrological
characteristics and their MPE or MPL values.
4.3 Internal use in an organization
The customer shall identify and understand the major metrological characteristics by means of
uncertainty budgeting (for examples, see ISO 14253-2). Expert judgment and prior knowledge can be
used in the uncertainty estimation procedure. Calibration procedures can also be chosen based on
uncertainty budgets using expert judgment and prior knowledge.
MPE or MPL values or functions for metrological characteristics for internal calibrations and for
reverification tests shall be supplied by the user.
4.4 Identification, definition, and choice of metrological characteristics
4.4.1 Choice of metrological characteristics
Metrological characteristics of the CMM may be chosen and defined in several ways. Metrological
characteristics of the requirements (MPE and MPL) for these characteristics should preferably be chosen
and defined, including the necessary conditions, with respect to:
— common intended use of the CMM;
— independence of other metrological characteristics;
— the use in control of uncertainty contributors that relate to the CMM;
2 © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO/TS 15530-1:2013(E)
— relevance to the physical principles inherent in the CMM;
— the use in maintenance activities and error identification;
— relation to specific parts or functions, or both, in the CMM;
— measuring principle;
— relevance of magnitude compared to other metrological characteristics.
It may be beneficial for a user of a CMM to define metrological characteristics other than those given in
the standards to better fit the needs and intended use of the CMM.
4.4.2 Metrological characteristics in ISO 10360
The metrological characteristics defined in various parts of ISO 10360, as specified by the MPE or MPL
values, could be considered in the choice of metrological characteristics for a CMM.
4.4.3 Machine geometry errors and residual error motion
The geometric error motions of the moving elements of a CMM, e.g. straightness, squareness, roll, pitch,
and yaw, can often be measured. CMMs often utilize some type of software compensation for these
geometric error motions; however, residual errors may exist and these errors could also be considered
in the choice for metrological characteristics for a CMM.
4.4.4 Organization-specific requirements
Organizations may have specific or unique measurement requirements that can result in the selection
of specific metrological characteristics to meet those requirements.
4.4.5 Other metrological characteristics
A list of possible metrological characteristics to consider for a CMM is included in Annex B. This list is
not exhaustive, though it can be considered rather complete.
4.5 Calibration of metrological characteristics
The necessary metrological characteristics for the intended use of the CMM should be chosen and verified
by calibration (or reverification tests.) The calibrated values of the metrological characteristics should
be stated with the related measurement uncertainty, and, where appropriate, the calibrated values of
the metrological characteristic should be proven to be in conformance with MPE values.
NOTE In the normal use of measuring instruments, it is often possible and proper to limit the number of
requirements (different MPEs) and the extent of resources used to prove that the measuring instrument is
functioning according to the setup requirements (MPLs and MPEs).
5 Task-specific uncertainty
5.1 General
Modern coordinate measurement systems, typically involving multi-axis CMMs, are affected by an
extraordinary range of uncertainty sources. Thus, a complete assessment of the uncertainty sources
and how they influence a specific measurement result can be a formidable task. For purposes of this
part of ISO 15530, three general uncertainty categories are described that encompass not only the CMM
itself but also the entire measurement process. An extensive list of potential uncertainty sources can be
found in Annex B.
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ISO/TS 15530-1:2013(E)
5.2 Instrumentation factors
Instrumentation factors include all errors that cause the measuring instrument, e.g. the CMM, to
inaccurately measure points in space. This may be due to geomet
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 15530-1
Première édition
2013-09-01
Spécification géométrique des
produits (GPS) — Machines à
mesurer tridimentionnelles (MMT):
Technique pour la détermination de
l’incertitude de mesure —
Partie 1:
Vue d’ensemble et caractéristiques
métrologiques
Geometrical product specifications (GPS) — Coordinate measuring
machines (CMM): Technique for determining the uncertainty of
measurement —
Part 1: Overview and metrological characteristics
Numéro de référence
ISO/TS 15530-1:2013(F)
©
ISO 2013
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ISO/TS 15530-1:2013(F)
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sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur
l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Tel. + 41 22 749 01 11
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Publié en Suisse
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ISO/TS 15530-1:2013(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions .1
4 Caractéristiques métrologiques . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Commerce . 2
4.3 Utilisation en interne dans un organisme . 2
4.4 Identification, définition et choix des caractéristiques métrologiques . 3
4.5 Étalonnage des caractéristiques métrologiques . 3
5 Incertitude spécifique d’une tâche .4
5.1 Généralités . 4
5.2 Facteurs propres aux instruments . 4
5.3 Facteurs propres au plan de mesurage . 4
5.4 Facteurs extrinsèques . 4
6 Techniques de détermination des composantes de l’incertitude de mesure spécifique
d’une tâche .5
6.1 Problèmes généraux . 5
6.2 Analyse de sensibilité . 5
6.3 Utilisation de pièces étalonnées ou d’étalons (ISO 15530-3). 5
6.4 Utilisation d’une simulation informatique (ISO/TS 15530-4). 5
Annexe A (informative) Relation entre les caractéristiques métrologiques d’une MMT, la série de
l’ISO 10360 et la série de l’ISO 15530 .7
Annexe B (informative) Sources d’erreur et incertitude de mesure lors de l’utilisation
d’une MMT .8
Annexe C (informative) Relation avec la matrice GPS .13
Bibliographie .15
© ISO 2013 – Tous droits réservés iii
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ISO/TS 15530-1:2013(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 (CEI) 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/CEI, 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/CEI, Partie 2, www.iso.
org/directives.
L’attention est appelée 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 sur la liste ISO des déclarations de brevets reçues,
www.iso.org/patents.
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
L’ISO 15530 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Spécification géométrique
des produits (GPS) — Machines à mesurer tridimensionnelles (MMT): Technique pour la détermination de
l’incertitude de mesure:
— Partie 1: Vue d’ensemble et caractéristiques métrologiques [Spécification technique]
— Partie 3: Utilisation de pièces étalonnées ou d’étalons
— Partie 4: Évaluation de l’incertitude de mesure spécifique d’une tâche à l’aide de simulations
[Spécification technique]
iv © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO/TS 15530-1:2013(F)
Introduction
La présente partie de l’ISO 15530 traite de la spécification géométrique des produits (GPS) et est à
considérer comme une norme GPS générale. Elle influence le maillon 6 des chaînes de normes relatives
à la taille, la distance, le rayon, l’angle, la forme, l’orientation, la position, le battement et les références
dans la matrice GPS générale.
Le schéma directeur ISO/GPS de l’ISO/TR 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 de la présente partie de l’ISO 15530 avec d’autres
normes et la matrice GPS, voir l’Annexe C.
L’objet de la série ISO 15530 est de fournir la terminologie, les techniques et les directives pour
l’estimation de l’incertitude de mesure spécifique d’une tâche pour l’utilisation des machines à
mesurer tridimensionnelles (MMT). Ces techniques permettent l’évaluation des sources d’incertitude
qui affectent un mesurage établi, dont l’influence du système de mesure des coordonnées, la stratégie
d’échantillonnage, les effets de l’environnement, la variabilité de l’opérateur et tout autre facteur
affectant le résultat réel du mesurage.
Les MMT sont considérées comme des appareils de mesure GPS complexes et l’estimation de
l’incertitude des mesures des MMT implique souvent des techniques plus avancées que celles décrites
dans l’ISO 14253-2. Les techniques présentées dans la série ISO 15530 sont conformes à l’ISO 14253-2
et au Guide ISO/CEI 98-3. Ces techniques sont développées spécifiquement pour les MMT, mais peuvent
s’appliquer à d’autres appareils de mesure GPS.
Les MMT sont spécifiées par des essais de réception de la série ISO 10360, qui impliquent généralement
leur capacité à mesurer des longueurs (par exemple des essais volumétriques sur des cales étalons ou des
calibres à gradin) et une forme (par exemple des essais de palpage sur une sphère étalonnée) étalonnées.
Il est reconnu que, sans analyse ou essai complémentaire, ces résultats d’essai sont insuffisants pour
déterminer l’incertitude de mesure spécifique d’une tâche pour la plupart des mesurages de pièce, bien
qu’ils puissent être utilisés pour déterminer une incertitude pour les types spécifiques de mesurage de
longueurs et de forme impliqués dans ces modes opératoires.
L’objectif de la détermination de l’incertitude de mesure peut être atteint par de nombreuses techniques
différentes; cependant, toutes les méthodes doivent être cohérentes avec le Guide ISO/CEI 98-3, qui
fournit une incertitude-type combinée. L’incertitude étendue est liée à l’incertitude-type combinée par
le facteur de couverture, qui est sélectionné pour produire le niveau de confiance souhaité. La valeur par
défaut du facteur de couverture est de deux, c’est-à-dire k = 2, qui fournit une confiance d’environ 95 %
si l’incertitude est associée à une distribution gaussienne. L’objet du présent document est de servir de
guide des techniques reconnues pour l’estimation de l’incertitude des mesures par MMT.
© ISO 2013 – Tous droits réservés v
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SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 15530-1:2013(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Machines
à mesurer tridimentionnelles (MMT): Technique pour la
détermination de l’incertitude de mesure —
Partie 1:
Vue d’ensemble et caractéristiques métrologiques
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 15530 fournit une vue d’ensemble de la série ISO 15530. Elle traite des
caractéristiques métrologiques des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT), des sources
d’incertitude de mesure spécifiques d’une tâche et de la relation entre les séries de l’ISO 10360 et l’ISO 15530.
2 Références normatives
Les documents suivants, en totalité ou en partie, sont référencés de manière normative dans le présent
document et sont indispensables pour son application. 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 10360-1:2000, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification
périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 1: Vocabulaire
1)
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 14253-2:2011, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et
des équipements de mesure — Partie 2: Lignes directrices pour l’estimation de l’incertitude dans les mesures
GPS, dans l’étalonnage des équipements de mesure et dans la vérification des produits
ISO 14978:2006, Spécification géométrique des produits (GPS) - Concepts et exigences généraux pour les
équipements de mesure GPS
Guide ISO/CEI 98-3, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l’expression de l’incertitude de
mesure (GUM:1995)
Guide ISO/CEI 99, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et termes
associés (VIM)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 10360-1, l’ISO 14253-1,
l’ISO 14253-2, l’ISO 14978, le Guide ISO/CEI 98-3, le Guide ISO/CEI 99 ainsi que les suivants s’appliquent.
1) À publier. (Révision de l’ISO 14253-1:1998)
© ISO 2013 – Tous droits réservés 1
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ISO/TS 15530-1:2013(F)
3.1
incertitude de mesure spécifique d’une tâche
incertitude étendue utilisant un facteur de couverture de deux (k = 2), évaluée conformément au
Guide ISO/CEI 98-3, d’un résultat de mesurage spécifique
Note 1 à l’article: L’incertitude de mesure spécifique d’une tâche tient compte de toutes les sources d’incertitude
associées aux détails du processus de mesurage, dont la MMT, le système de palpage, la stratégie d’échantillonnage,
la position et l’orientation de la pièce, la fixation, la contamination, l’environnement thermique.
Note 2 à l’article: Des paramètres différents d’un élément ont, en général, des incertitudes différentes; par exemple,
les coordonnées en X et Y du centre d’un cercle ont des incertitudes différentes.
Note 3 à l’article: La modification de toute grandeur porteuse d’influence, telle que le positionnement de la pièce
dans la zone de travail de la MMT, peut modifier l’incertitude de mesure spécifique d’une tâche.
3.2
stratégie d’échantillonnage
nombre et distribution spatiale des points de palpage utilisés pour le mesurage d’un élément géométrique
4 Caractéristiques métrologiques
4.1 Généralités
Les caractéristiques métrologiques des MMT présentent un intérêt pour le contrôle des facteurs
contribuant aux erreurs et à l’incertitude provenant de la MMT et pour l’évaluation de l’incertitude de
mesure lors de l’utilisation de la MMT. L’influence des caractéristiques métrologiques individuelles
sur l’incertitude de mesure dépend du processus de mesurage. La connaissance de l’existence des
caractéristiques métrologiques réelles et de l’amplitude de leurs valeurs peut être la base de la conception
du processus de mesurage et du choix de la MMT.
4.2 Commerce
Toutes les caractéristiques métrologiques et leurs valeurs de MPE (erreur maximale tolérée) ou de MPL
(limite maximale tolérée) s’appliquent aux conditions de fonctionnement définies de la MMT spécifique;
par exemple, la qualification du système de palpage, la vitesse de déplacement, etc. Les conditions de
fonctionnement des MMT se trouvent généralement dans les manuels d’utilisation du fabricant et les
fiches de spécifications techniques, et normalement pas dans les normes ISO. Toutes les caractéristiques
métrologiques et leurs valeurs de MPE ou de MPL s’appliquent à toutes les orientations possibles dans
l’espace, à moins que des restrictions spécifiques à l’orientation ne soient fixées dans la norme ISO
spécifique ou par le fabricant.
Les valeurs ou les fonctions de MPE ou de MPL des caractéristiques métrologiques pour les essais de
réception doivent être fournies par le fabricant/fournisseur. Le fabricant peut ajouter des informations
supplémentaires au sujet des caractéristiques métrologiques et de leurs valeurs de MPE ou de MPL.
4.3 Utilisation en interne dans un organisme
Le client doit identifier et comprendre les caractéristiques métrologiques principales au moyen d’un
bilan d’incertitude (voir l’ISO 14253-2 pour des exemples). Un jugement expert et des connaissances
préalables peuvent être utilisés lors de l’estimation de l’incertitude. Des modes opératoires d’étalonnage
peuvent également être choisis sur la base des bilans d’incertitude en utilisant un jugement expert et des
connaissances préalables.
Les valeurs ou fonctions de MPE ou de MPL des caractéristiques métrologiques pour les étalonnages en
interne et pour les essais de vérification périodique doivent être fournis par l’utilisateur.
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ISO/TS 15530-1:2013(F)
4.4 Identification, définition et choix des caractéristiques métrologiques
4.4.1 Choix des caractéristiques métrologiques
Les caractéristiques métrologiques de la MMT peuvent être choisies et définies de plusieurs manières.
Il convient de choisir et de définir, de préférence, les caractéristiques métrologiques et la définition des
exigences (MPE et MPL) pour ces caractéristiques, y compris les conditions nécessaires, en fonction de:
— l’utilisation fréquente prévue de la MMT;
— l’indépendance des autres caractéristiques métrologiques;
— l’utilisation pour le contrôle des facteurs contribuant à l’incertitude liés à la MMT;
— la pertinence par rapport aux principes physiques sous-jacents de la MMT;
— l’utilisation lors des activités de maintenance et d’identification des erreurs;
— la relation aux pièces spécifiques ou aux fonctions de la MMT ou aux deux;
— le principe de mesurage;
— la pertinence de l’amplitude par rapport aux autres caractéristiques métrologiques.
Il peut être profitable pour l’utilisateur d’une MMT de définir des caractéristiques métrologiques différentes
de celles données dans les normes pour mieux s’adapter aux besoins et à l’utilisation prévue de la MMT.
4.4.2 Caractéristiques métrologiques dans l’ISO 10360
Les caractéristiques métrologiques définies dans diverses parties de l’ISO 10360, telles que spécifiées par
les valeurs de MPE ou de MPL, peuvent être considérées dans le choix des caractéristiques métrologiques
pour une MMT.
4.4.3 Erreurs géométriques et déplacement de l’erreur résiduelle de la machine
Les déplacements de l’erreur géométrique des éléments mobiles d’une MMT, tels que la rectitude,
l’équerrage, le roulis, le tangage et le lacet, peuvent souvent être mesurés. Les MMT utilisent souvent
un type de compensation logicielle pour ces déplacements de l’erreur géométrique, mais des erreurs
résiduelles peuvent exister et ces erreurs peuvent aussi être considérées lors du choix des caractéristiques
métrologiques d’une MMT.
4.4.4 Exigences propres à un organisme
Les organismes peuvent avoir des exigences spécifiques ou uniques qui peuvent entraîner la sélection de
caractéristiques métrologiques spécifiques pour y satisfaire.
4.4.5 Autres caractéristiques métrologiques
Une liste des caractéristiques métrologiques possibles à prendre en compte pour une MMT figure dans
l’Annexe B. Cette liste n’est pas exhaustive, bien qu’elle puisse être considérée assez complète.
4.5 Étalonnage des caractéristiques métrologiques
Il convient de choisir et de vérifier par étalonnage (ou essais de vérification périodique) les
caractéristiques métrologiques nécessaires pour l’utilisation prévue de la MMT. Il convient d’établir
les valeurs étalonnées des caractéristiques métrologiques avec l’incertitude de mesure liée et, le cas
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ISO/TS 15530-1:2013(F)
échéant, il convient de prouver la conformité des valeurs étalonnées de la caractéristique métrologique
avec les valeurs de MPE.
NOTE Lors de l’utilisation normale des appareils de mesure, il est souvent possible et convenable de limiter le
nombre d’exigences (MPE différentes) et l’étendue des ressources utilisées pour prouver que l’appareil de mesure
fonctionne conformément aux exigences de configuration (MPL et MPE).
5 Incertitude spécifique d’une tâche
5.1 Généralités
Les systèmes de mesure de coordonnées modernes, impliquant généralement des MMT à plusieurs axes,
sont affectés par une extraordinaire variété de sources d’incertitude. Ainsi, l’évaluation complète des
sources d’incertitude et de la manière dont elles influencent un résultat de mesurage spécifique peut
être une tâche impressionnante. Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 15530, trois catégories
générales d’incertitude sont décrites; celles-ci tiennent compte non seulement de la MMT elle-même,
mais aussi du processus de mesurage complet. Une liste exhaustive des sources potentielles d’incertitude
peut être trouvée dans l’Annexe B.
5.2 Facteurs propres aux instruments
Les facteurs propres aux instruments comprennent toutes les erreurs qui entraînent une imprécision
de la mesure des points dans l’espace par l’appareil de mesure, par exemple la MMT. Cela peut provenir
d’erreurs géométriques dans la structure de la machine (inhérentes à la fabrication de la MMT et induites
par les effets dynamiques, le chargement de la pièce et l’environnement, à savoir la température, les
vibrations, etc.), d’erreurs dans le système de palpage et d’erreurs dans d’autres systèmes de capteurs
(capteurs de température, de pression, etc.). En outre, les erreurs des formules mathématiques et
de l’application des algorithmes d’adaptation aux éléments associés fournis par le fabricant pour la
manipulation des données appartiennent à cette catégorie. Ces facteurs relèvent généralement de la
responsabilité du fabricant et sont contrôlés par l’établissement de limites admissibles, telles que des
plages de températures, dans lesquelles la MMT peut être utilisée. Certaines de ces sources d’erreurs,
voire toutes, peuvent être évaluées lors des essais de réception et de vérification périodique de la MMT.
5.3 Facteurs propres au plan de mesurage
Les facteurs propres au plan de mesurage impliquent la méthode que l’utilisateur de la MMT décide
d’employer pour effectuer le mesurage. Cela comprend la position et l’orientation de la pièce, les palpeurs
et stylets sélectionnés pour le mesurage et la stratégie particulière d’échantillonnage des points de
mesurage. De plus, la grandeur mesurée, c’est-à-dire le mesurande, doit être spécifiée sans ambiguïté.
Par exemple, dans le cas du mesurage du diamètre d’un cylindre, l’utilisateur doit décider si le résultat
souhaité doit être obtenu par la méthode des moindres carrés, du cercle circonscrit minimal, du cercle
inscrit maximal ou de la zone minimale. Certains facteurs propres au plan de mesurage peuvent
également influencer les coefficients de sensibilité d’autres composants d’incertitude; par exemple
l’amplitude d’un décalage du palpeur amplifie les erreurs géométriques de la MMT.
5.4 Facteurs extrinsèques
Les facteurs extrinsèques sont souvent hors du contrôle du fabricant et de l’utilisateur de la MMT;
ils affectent néanmoins l’incertitude de mesure spécifique d’une tâche. Ils comprennent la géométrie
non idéale de la pièce (telle que la rugosité de la surface, les erreurs de forme, une rigidité finie et les
distorsions thermiques), la contamination, les problèmes de fixation de la pièce et les variations entre
les opérateurs.
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ISO/TS 15530-1:2013(F)
6 Techniques de détermination des composantes de l’incertitude de mesure
spécifique d’une tâche
6.1 Problèmes généraux
Pour évaluer l’incertitude de mesure spécifique d’une tâche, les sources d’incertitude propres aux
instruments, au plan de mesurage et extrinsèques doivent être évaluées et associées de manière
cohérente avec le Guide ISO/CEI 98-3. En général, plusieurs techniques d’évaluation différentes peuvent
être nécessaires pour inclure toutes les sources. Les diverses sources d’incertitude sont alors combinées
à l’aide d’une loi de propagation de l’incertitude pour obtenir l’incertitude-type combinée. L’incertitude-
type combinée est ensuite multipliée par le facteur de couverture pour obtenir l’incertitude étendue.
L’établissement de la liste des sources d’incertitude, leur combinaison et l’expression de l’incertitude
étendue constituent ce qui est appelé le bilan d’incertitude.
6.2 Analyse de sensibilité
Cette technique est décrite dans le Guide ISO/CEI 98-3. L’ISO 14253-2 est une mise en œuvre itérative
simplifiée de celle-ci. Puisque les MMT sont des appareils de mesure complexes, la mise en œuvre directe
de cette technique peut n’être possible que pour un nombre limité de tâches de mesurage. La technique
est essentiellement constituée de quatre étapes:
a) Établir la liste des sources d’incertitude à inclure dans l’analyse de sensibilité.
NOTE Il existe différentes manières de séparer les sources d’incertitude; ainsi, deux bilans d’incertitudes
tout aussi valides l’un que l’autre peuvent avoir un nombre différent de sources.
b) Pour chaque source d’incertitude dans la liste, quantifier son amplitude par un écart-type (nommé
incertitude-type de la source).
c) Déterminer, pour chaque source d’incertitude, son coefficient de sensibilité et sa corrélation avec les
autres sources d’incertitude, c’est-à-dire son influence sur le mesurande.
d) Combiner le produit de chaque incertitude-type et son coefficient de sensibilité avec tout effet
d’incertitude corrélé en utilisant la loi de propagation de l’incertitude.
6.3 Utilisation de pièces étalonnées ou d’étalons (ISO 15530-3)
L’utilisation de pièces étalonnées ou d’étalons est une méthode très puissante du point de vue de la
capture des sources d’incertitude appropriées et de leurs interactions. Cette technique utilise une pièce
maîtresse étalonnée pour évaluer les instruments, le plan de mesurage et un bon nombre de sources
d’incertitude extrinsèques. Elle évalue la plupart des sources d’incertitude en examinant les mesurages
répétés sur la pièce étalonnée. Toutefois, cette technique requiert l’utilisation d’une pièce étalonnée,
qui coûte cher et réduit beaucoup la polyvalence de la MMT. En outre, certaines sources d’incertitude
(en particulier des facteurs extrinsèques) peuvent nécessiter une évaluation indépendante. Dans ce
cas, l’incertitude découlant de l’application de cette technique est combinée aux autres dans les bilans
d’incertitude globaux. Cette technique s’applique le plus facilement pour des éléments géométriques
simples pour lesquels des artéfacts d’étalonnage de géométrie similaire sont facilement disponibles et
les facteurs extrinsèques sont minimisés.
6.4 Utilisation d’une simulation informatique (ISO/TS 15530-4)
La simulation informatique peut être imaginée comme une technique de substitution virtuelle. La
méthode de simulation, comme l’analyse de sensibilité, quantifie chaque source d’incertitude avec une
distribution de valeurs qui peut être caractérisée par des propriétés statistiques, telles qu’un écart-
type. Cependant, à la différence de l’analyse de sensibilité, qui est limitée à la caractérisation des
interactions des incertitudes à l’aide de la sensibilité et des coefficients de corrélation, les techniques
de simulation peuvent capturer une interaction complexe entre des sources d’incertitude en utilisant
un modèle mathématique du processus de mesurage. Cela ressemble à la technique de substitution, qui
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ISO/TS 15530-1:2013(F)
inclut naturellement ces interactions avec la réalisation du mesurage réel. L’avantage de la simulation
informatique provient des simulations répétées de différents scénarios de mesurage, chaque scénario
impliquant un ensemble spécifique d’erreurs de mesure (par opposition aux incertitudes). L’utilisation
d’erreurs de mesure spécifiques, avec le modèle mathématique, permet souvent une description plus
complète des interactions, c’est-à-dire des corrélations, entre l
...
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