ISO 25178-600:2019
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 600: Metrological characteristics for areal topography measuring methods
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 600: Metrological characteristics for areal topography measuring methods
This document specifies the metrological characteristics of areal instruments for measuring surface topography. Because surface profiles can be extracted from surface topography images, most of the terms defined in this document can also be applied to profiling measurements.
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 600: Caractéristiques métrologiques pour les méthodes de mesure par topographie surfacique
Le présent document spécifie les caractéristiques métrologiques des instruments de mesure des surfaces par topologie surfacique. Comme les profils de surface peuvent être extraits des images par topographie de surface, la plupart des termes définis dans le présent document peuvent également être appliqués aux mesures de profilage.
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25178-600
First edition
2019-02
Geometrical product specifications
(GPS) — Surface texture: Areal —
Part 600:
Metrological characteristics for areal
topography measuring methods
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 600: Caractéristiques métrologiques pour les méthodes de
mesure par topographie surfacique
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Published in Switzerland
ii © ISO 2019 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 All areal topography measuring methods . 1
3.2 x- and y-scanning systems . 10
3.3 Optical systems .11
3.4 Optical properties of the workpiece .14
4 Standard metrological characteristics for surface texture measurement .15
Annex A (informative) Maximum measurable local slope vs. A .16
N
Annex B (informative) Relation to the GPS matrix model .19
Bibliography .20
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.
This document 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 2019 – All rights reserved
Introduction
This document is a geometrical product specification 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 B.
This document describes the metrological characteristics of areal topography methods designed for
the measurement of surface topography maps. Several standards (ISO 25178-601, ISO 25178-602,
ISO 25178-603, ISO 25178-604, ISO 25178-605 and ISO 25178-606) have already been developed
to define terms and metrological characteristics for individual methods. Although we have striven
for consistency throughout the series, some slight differences can appear between them. Therefore
Technical Committee ISO/TC 213 decided in 2012 to concentrate all common aspects into one standard
– this document – and to describe in ISO 25178-601 to ISO 25178-606 only the terms relevant to each
individual method. For the existing standards of ISO 25178-601 to ISO 25178-606 it will be necessary
to adapt this decision within the next revision. Until then it will be possible to have different definitions
for a single term. Further, if any differences between the current ISO 25178-601 to ISO 25178-606 are
discovered that give rise to conflict, then parties involved in the conflict should agree how to handle the
differences.
NOTE Portions of this document describe patented systems and methods. This information is provided
only to assist users in understanding basic principles of areal surface topography measuring instruments. This
document is not intended to establish priority for any intellectual property, nor does it imply a license to any
proprietary technologies described herein.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 25178-600:2019(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 600:
Metrological characteristics for areal topography
measuring methods
1 Scope
This document specifies the metrological characteristics of areal instruments for measuring surface
topography. Because surface profiles can be extracted from surface topography images, most of the
terms defined in this document can also be applied to profiling measurements.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions 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 All areal topography measuring methods
3.1.1
areal reference
component of the instrument that generates a reference surface with respect to which the surface
topography is measured
3.1.2
coordinate system of the instrument
right handed orthogonal system of axes (x,y,z) consisting of:
— the z-axis oriented nominally parallel to the z-scan axis (for optical systems with z-scan), the
optical axis (for non-scanning optical systems) or the stylus trajectory (for stylus or scanning probe
instruments);
— an (x,y) plane perpendicular to the z-axis.
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: Normally, the x-axis is the tracing axis and the y-axis is the stepping axis. (Valid for instruments
that scan in the horizontal plane.)
Note 3 to entry: See also specification coordinate system [ISO 25178-2:2012, 3.1.2] and measurement coordinate
system [ISO 25178-6:2010, 3.1.1].
Note 4 to entry: Certain types of optical instruments do not possess a physical areal guide.
Note 5 to entry: The z-axis is sometimes referred to as the vertical axis, and the x- and y-axes are sometimes
referred to as the horizontal axes.
3.1.3
z-scan axis
instrument axis used to scan in the z-direction to measure the surface
topography
Note 1 to entry: The z-scan axis is nominally but not necessarily parallel to the z-axis of the coordinate system of
the instrument.
3.1.4
measurement area
area that is measured by a surface topography instrument
Note 1 to entry: For point optical sensors and stylus methods, the measurement area is typically the scan area of
the lateral translation stage(s). For topography microscopes the measurement area can be a single field of view
as determined by the objective or a larger area realized by stitching or only part of a field of view as specified by
the operator.
Note 2 to entry: For related concepts, evaluation area and definition area, see ISO 25178-2:2012, 3.1.9 and 3.1.10.
Key
1 coordinate system of the instrument
2 measurement loop
3 z-scan axis
Figure 1 — Coordinate system and measurement loop of the instrument
2 © ISO 2019 – All rights reserved
3.1.5
measurement loop
closed chain which comprises all components connecting the workpiece and the probe, for example the
means of positioning, the work holding fixture, the measuring stand, the drive unit and the probing system
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: The measurement loop will be subjected to external and internal disturbances that influence the
measurement uncertainty.
3.1.6
real surface
set of features which physically exist and separate the entire workpiece from the
surrounding medium
Note 1 to entry: The real surface is a mathematical representation of the surface that is independent of the
measurement process.
Note 2 to entry: See also mechanical surface [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.1 or ISO 14406:2010, 3.1.1] and
electromagnetic surface [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.2 or ISO 14406:2010, 3.1.2].
Note 3 to entry: The electro-magnetic surface determined with different optical methods can be different.
Examples of optical methods are found in ISO 25178-602 to ISO 25178-607.
[SOURCE: ISO 17450-1:2011, 3.1, modified — Notes to entry added.]
3.1.7
surface probe
device that converts the surface height into a signal during measurement
Note 1 to entry: In earlier standards this was termed transducer.
3.1.8
measuring volume
range of the instrument stated in terms of the limits on all three coordinates measurable by the
instrument
Note 1 to entry: For areal surface texture measuring instruments, the measuring volume is defined by:
— the measuring range of the x- and y- drive units;
— the measuring range of the z-probing system.
3.1.9
response function
F , F , F
x y z
function that describes the relation between the actual quantity and the measured quantity
Note 1 to entry: The response curve is the graphical representation of the response function. See Figure 2.
Note 2 to entry: An actual quantity in x (respectively y or z) corresponds to a measured quantity x (respectively
M
y or z ).
M M
Note 3 to entry: The response function can be used for adjustments and error corrections.
3.1.10
amplification coefficient
α , α , α
x y z
slope of the linear regression line obtained from the response function
Note 1 to entry: See Figure 2.
Note 2 to entry: There will be amplification coefficients applicable to the x, y and z quantities.
Note 3 to entry: The ideal response is a straight line with a slope equal to 1, which means that the values of the
measurand are equal to the values of the input quantities.
[10]
Note 4 to entry: See also sensitivity of a measuring system (VIM, 4.12 ).
Note 5 to entry: This quantity is also termed scaling factor.
3.1.11
linearity deviation
l , l , l
x y z
maximum local difference between the line from which the amplification coefficient is derived and the
response function
Note 1 to entry: For example, see element 4 in Figure 2.
Key
a actual input quantities
b measured quantities
0 coordinate origin
1 ideal response curve
2 actual response curve of the instrument
3 line from which the amplification coefficient α (slope) is calculated
4 local linearity deviation (l)
Figure 2 — Example of linearity deviation of a response curve
3.1.12
flatness deviation
z
FLT
deviation of the measured topography of an ideally flat object from a plane
Note 1 to entry: Flatness deviation can be caused by residual flatness of an imperfect areal reference or by
imperfection in the optical setup of an instrument.
4 © ISO 2019 – All rights reserved
3.1.13
x-y mapping deviation
Δ (x,y), Δ (x,y)
x y
gridded image of x- and y-deviations of actual coordinate positions on a surface from their nominal
positions
Note 1 to entry: The mapping deviations can be used to calculate the x- and y- linearity deviations, and x-y axis
perpendicularity.
3.1.14
instrument noise
N
I
internal noise added to the output signal caused by the instrument if ideally placed in a noise-free
environment
Note 1 to entry: Internal noise can be due to electronic noise, such as that arising in amplifiers, or optical noise,
such as that arising from stray light.
Note 2 to entry: The S-filter according to ISO 25178-3 can reduce the high spatial frequency components of
this noise.
Note 3 to entry: For some instruments, instrument noise cannot be completely separated from other types of
measurement noise because the instrument only takes data while moving. If so, any measured noise includes a
dynamic component. See also static noise (3.2.6) and dynamic noise (3.2.7).
Note 4 to entry: Because noise is a bandwidth-related quantity, its magnitude depends on the time over which it
is measured or averaged.
3.1.15
measurement noise
N
M
noise added to the output signal occurring during the normal use of the instrument
Note 1 to entry: 3.1.14 Notes to entry 2 and 4 also apply to this definition.
Note 2 to entry: Measurement noise includes the instrument noise as well as components arising from the
environment (thermal, vibration, air turbulence) and other sources.
Note 3 to entry: Figure 3 provides an illustration of typical sources of noise and shows the contrast between
laboratory conditions producing instrument noise and measurement noise.
3.1.16
surface topography repeatability
closeness of agreement between successive measurements of the same surface topography under the
same conditions of measurement
Note 1 to entry: Surface topography repeatability provides a measure of the likely agreement between repeated
measurements normally expressed as a standard deviation.
[10]
Note 2 to entry: See VIM , 2.15 and 2.21, for a general discussion of repeatability and related concepts.
Note 3 to entry: Evaluation of surface topography repeatability is a common method for estimating measurement
noise and other time-varying errors, such as drift.
3.1.17
x-sampling interval
D
x
distance between two adjacent measured points along the x-axis
Note 1 to entry: In many microscopy systems the sampling interval is determined by the distance between
[11]
sensor elements in a camera, called pixels , and by the magnification of the optical setup. For such systems, the
terms ‘pixel pitch’ and ‘pixel spacing’ are often used interchangeably with the term ‘sampling interval’. Another
term, ‘pixel width’, indicates a length associated with one side (x or y) of the sensitive area of a single pixel and is
always smaller than the pixel spacing.
Note 2 to entry: Another term, ‘sampling zone’, is sometimes used to indicate the length or region over which a
height sample is determined. This quantity can be different from the sampling interval.
Note 3 to entry: x is replaced by y in the term and the symbol when referring to the y-axis.
a) Conditions under which the instrument noise might be assessed for some types of
instruments
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b) Conditions under which the measurement noise might be assessed for some types of
instruments
Key
A instrument D signal
B sample E environmental vibration
B′ sample plus interaction F external light sources
C data processing G thermal changes
Figure 3 — Typical sources of instrument noise and measurement noise
3.1.18
digitisation step in z
D
z
smallest height variation along the z-axis between two ordinates of the extracted surface
Note 1 to entry: The term extracted surface is defined in ISO 12180-1:2011, 3.2.1.
3.1.19
instrument transfer function
ITF
f
ITF
curve describing an instrument’s height response as a function of the spatial frequency of the surface
topography
Note 1 to entry: Ideally, the ITF tells us what the measured height of a sinusoidal grating of a specified spatial
frequency ν would be relative to the true height of the grating.
Note 2 to entry: For several types of optical instruments, the ITF can be a nonlinear function of height except for
heights much smaller than the optical wavelength.
Note 3 to entry: A number of methods can be used to characterize properties of the instrument transfer function
with a single parameter. See 3.1.20 for an introduction.
Note 4 to entry: See also References [12] and [13].
3.1.20
topographic spatial resolution
W
R
metrological characteristic describing the ability of a surface topography
measuring instrument to distinguish closely spaced surface features
Note 1 to entry: The topographic spatial resolution designates an important property of a surface topography
measuring instrument, but several parameters and functions can be used to actually quantify the topographic
spatial resolution, depending on the application and the method of measurement. These include:
— lateral period limit D (see 3.1.21 and ISO 25178-3);
LIM
— stylus tip radius r (see ISO 25178-601);
TIP
— lateral resolution R (see 3.1.22);
l
— width limit for full height transmission W (see 3.1.23);
l
— small scale fidelity limit T (see 3.1.27);
FIL
— Rayleigh criterion (see 3.3.8);
— Sparrow criterion (see 3.3.9);
— Abbe resolution limit (see 3.3.10).
Note 2 to entry: Other quantities can also be defined for characterizing topographic spatial resolution.
Note 3 to entry: Another related term is structural resolution.
3.1.21
lateral period limit
D
LIM
spatial period of a sinusoidal profile at which the height response of the instrument transfer function
falls to 50 %
Note 1 to entry: The lateral period limit is one measure for describing spatial or lateral resolution of a surface
topography measuring instrument and its ability to distinguish and measure closely spaced surface features.
The value of the lateral period limit depends on the heights of surface features and on the method used to probe
the surface. Maximum values for this parameter are listed in ISO 25178-3:2012, Table 3, in comparison with
recommended values for short wavelength (s-) filters and sampling intervals.
Note 2 to entry: Spatial period is the same concept as spatial wavelength and is the inverse of spatial frequency.
Note 3 to entry: One factor related to the value of D for optical tools is the Rayleigh criterion (3.3.8). Another
LIM
is the degree of focus of the objective on the surface.
Note 4 to entry: One factor related to the value of D for contact tools is the stylus tip radius, r (see
LIM TIP
ISO 25178-601). For a discussion of spatial resolution issues involving stylus instruments, see Reference [14].
3.1.22
lateral resolution
R
l
smallest distance between two features which can be recognized
3.1.23
width limit for full height transmission
W
l
width of the narrowest rectangular groove whose step height is measured withi
...
NORME ISO
INTERNATIONALE25178-600
Première édition
2019-02
Spécification géométrique des
produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 600:
Caractéristiques métrologiques
pour les méthodes de mesure par
topographie surfacique
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal —
Part 600: Metrological characteristics for areal topography
measuring methods
Numéro de référence
©
ISO 2019
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y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
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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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2019 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions .1
3.1 Toutes les méthodes de mesure par topographie surfacique . 1
3.2 Systèmes de balayage x et y .11
3.3 Systèmes optiques .12
3.4 Propriétés optiques de la pièce .14
4 Caractéristiques métrologiques standard pour la mesure de l'état de surface .15
Annexe A (informative) Pente locale mesurable maximale en fonction de A .17
N
Annexe B (informative) Relation avec le modèle de matrice GPS.20
Bibliographie .21
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 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 dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/patents).
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 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 www .iso
.org/iso/foreword .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
Une liste de toutes les parties de la série de normes ISO 25178 peut être consultée sur le site de l'ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/members .html.
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés
Introduction
Le présent document est une norme traitant de la spécification géométrique des produits et doit être
considérée comme une norme GPS générale (voir l'ISO 14638). Elle 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 B.
Le présent document décrit les caractéristiques métrologiques des méthodes par topographie surfacique
conçues pour réaliser des mesurages sur des cartes topographiques de surfaces. Plusieurs normes
(ISO 25178-601, ISO 25178-602, ISO 25178-603, ISO 25178-604, ISO 25178-605, et ISO 25178-606) ont
déjà été développées pour définir des termes et des caractéristiques métrologiques pour des méthodes
individuelles. Bien que tous les efforts nécessaires aient été déployés pour assurer une certaine
cohérence entre les séries, de légères différences peuvent apparaître entre elles. C'est pour cela que
le comité ISO/TC 213 a décidé en 2012 de regrouper tous les aspects communs dans une norme, le
présent document, et de ne décrire dans l'ISO 25178-601 à ISO 25178-606 que les termes se rapportant
à chaque méthode individuelle. Pour les normes existantes de la série ISO 25178-601 à ISO 25178-606,
il sera nécessaire d'adapter cette décision dans la prochaine révision. En attendant, il est possible qu'il y
ait des références différentes pour un seul terme. En outre, si l'on constate qu'il existe, entre les normes
ISO 25178-601 à ISO 25178-606 actuelles, des différences donnant lieu à un litige, il convient que les
parties concernées s'entendent sur la manière de traiter ces différences.
NOTE Certaines parties du présent document peuvent décrire des systèmes et des méthodes brevetés.
Cette information est donnée uniquement pour aider les utilisateurs à mieux comprendre les principes de base
des instruments de mesure des surfaces par topographie surfacique. Le présent document n'est ni destiné à
privilégier un quelconque droit de propriété intellectuelle, ni ne concède de licence d'utilisation de techniques
brevetées susceptibles d'y être décrites.
NORME INTERNATIONALE ISO 25178-600:2019(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 600:
Caractéristiques métrologiques pour les méthodes de
mesure par topographie surfacique
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les caractéristiques métrologiques des instruments de mesure des
surfaces par topologie surfacique. Comme les profils de surface peuvent être extraits des images par
topographie de surface, la plupart des termes définis dans le présent document peuvent également être
appliqués aux mesures de profilage.
2 Références normatives
Le présent document ne contient pas de références normatives.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes :
— ISO Online browsing platform : disponible à l’adresse http: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia : disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
3.1 Toutes les méthodes de mesure par topographie surfacique
3.1.1
référence surfacique
composant de l'instrument générant la surface de référence par rapport à laquelle la topographie de
surface est mesurée
3.1.2
système de coordonnées de l'instrument
système d'axes (x,y,z) de coordonnées orthogonales de sens direct comprenant :
— l'axe z orienté nominalement parallèle à l'axe de balayage vertical z (pour les systèmes optiques à
balayage vertical z), l'axe optique (pour les systèmes optiques sans balayage) ou la trajectoire du
stylet (pour les instruments à stylet ou à palpeur)
— un plan (x,y) perpendiculaire à l'axe z.
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
Note 2 à l'article: Normalement, l'axe x est l'axe d'avance et l'axe y celui de déplacement. (La présente Note à
l'article est valable pour les instruments à balayage dans le plan horizontal.)
Note 3 à l'article: Voir également système de coordonnées de spécification [ISO 25178-2:2012, 3.1.2] et système de
coordonnées du mesurage [ISO 25178-6:2010, 3.1.1].
Note 4 à l'article: Certain types d'instruments optiques ne possèdent pas de guide surfacique physique.
Note 5 à l'article: L'axe z est parfois appelé axe vertical, et les axes x et y sont parfois appelés axes horizontaux.
3.1.3
axe de balayage z
axe d'instrument utilisé pour balayer dans la direction z pour mesurer la
topographie de surface
Note 1 à l'article: L'axe de balayage z est nominalement mais pas nécessairement parallèle à l'axe z du système de
coordonnées de l'instrument.
3.1.4
aire de mesure
aire mesurée par un instrument de mesure de topographie de surface
Note 1 à l'article: Pour les méthodes utilisant des capteurs optiques de points et des stylets, l'aire de mesure est
en général l'aire de balayage de la ou des étapes de translation latérale. Pour les microscopes de caractérisation
de topographie de surface, l'aire de mesure peut être un champ de vision unique tel que déterminé par l'objectif,
une aire plus étendue réalisée par montage, ou seulement une partie d'un champ de vision telle que spécifiée par
l'opérateur.
Note 2 à l'article: Pour les concepts associés, aire d'évaluation et aire de définition, voir l'ISO 25178-2:2012, 3.1.9
et 3.1.10.
Légende
1 système de coordonnées de l'instrument
2 boucle de mesure
3 axe de balayage z
Figure 1 — Système de coordonnées et boucle de mesure de l'instrument
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3.1.5
boucle de mesure
chaine fermée comprenant tous les composants connectant la pièce et le palpeur, par exemple le
matériel de positionnement, le dispositif de serrage de la pièce, la table de mesure, les unités d'avance et
de déplacement transversal, le système de palpage
Note 1 à l'article: Voir Figure 1.
Note 2 à l'article: La boucle de mesure est soumise à des perturbations extérieures et intérieures qui influencent
l'incertitude de mesure.
3.1.6
surface réelle
ensemble des éléments géométriques qui existent physiquement et séparent la totalité de
la pièce de son environnement
Note 1 à l'article: La surface réelle est une représentation mathématique de la surface qui est indépendante du
processus de mesurage.
Note 2 à l'article: Voir aussi surface mécanique [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.1 ou ISO 14406:2010, 3.1.1] et surface
électromagnétique [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.2 ou ISO 14406:2010, 3.1.2].
Note 3 à l'article: La surface électromagnétique déterminée avec différentes méthodes optiques peut être
différente. Des exemples de méthodes optiques se trouvent dans l'ISO 25178-602 à ISO 25178-607.
[SOURCE: ISO 17450-1:2011, 3.1, modifié — Notes à l'article ajoutées.]
3.1.7
palpeur de surface
dispositif convertissant la hauteur de surface en un signal pendant le mesurage
Note 1 à l'article: Dans les normes antérieures, ce dispositif était appelé transducteur.
3.1.8
volume de mesure
étendue de l'instrument définie par les limites de l'ensemble des trois coordonnées mesurables par
l'instrument
Note 1 à l'article: Pour les instruments mesurant l'état de surface surfacique, le volume de mesure est défini par :
— l'étendue de mesure des unités d'avance x et de déplacement transversal y;
— l'étendue de mesure du système de palpage z.
3.1.9
fonction de réponse
F , F , F
x y z
fonction décrivant la relation entre la grandeur réelle et la grandeur mesurée
Note 1 à l'article: La courbe de réponse est la représentation graphique de la fonction de réponse. Voir la Figure 2.
Note 2 à l'article: Une grandeur réelle en x (respectivement y ou z) correspond à une grandeur mesurée x
M
(respectivement y ou z ).
M M
Note 3 à l'article: La fonction de réponse peut être utilisée pour l'ajustage et la correction des erreurs.
3.1.10
coefficient d'amplification
α , α , α pente de la droite de régression linéaire obtenue à partir de la fonction de réponse
x y z
Note 1 à l'article: Voir Figure 2.
Note 2 à l'article: Il y aura des coefficients d'amplification applicables aux grandeurs en x, y et z.
Note 3 à l'article: La réponse idéale est une droite de pente égale à 1, signifiant que les valeurs du mesurande sont
égales aux valeurs des grandeurs d'entrée.
[10]
Note 4 à l'article: Voir aussi sensibilité d'un système de mesure (VIM, 4.12 ).
Note 5 à l'article: Cette quantité est également appelée facteur d'échelle.
3.1.11
écart de linéarité
l , l , l
x y z
différence locale maximale entre la droite à partir de laquelle est calculé le coefficient d'amplification et
la fonction de réponse
Note 1 à l'article: Par exemple, voir l'élément 4 dans la Figure 2.
Légende
a grandeurs réelles d'entrée
b grandeurs mesurées
0 origine des coordonnées
1 courbe de réponse idéale
2 courbe de réponse réelle de l'instrument
3 ligne à partir de laquelle le coefficient d'amplification α (pente) est calculé
4 écart local de linéarité (l)
Figure 2 — Exemple d'écart de linéarité d'une courbe de réponse
3.1.12
écart de planéité
z
FLT
écart de la topographie mesurée par rapport à un plan idéal
Note 1 à l'article: L'écart de planéité peut être dû à une référence surfacique imparfaite, à des configurations
optiques dans l'instrument, ou à la planéité résiduelle.
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3.1.13
écart de cartographie x-y
Δ (x,y), Δ (x,y)
x y
image quadrillée des écarts x et y des positions de coordonnées réelles sur une surface par rapport à
leurs positions nominales
Note 1 à l'article: Les écarts de cartographie peuvent être utilisés pour calculer les écarts de linéarité x- et y- et la
perpendicularité de l'axe x-y.
3.1.14
bruit de l'instrument
N
I
bruit interne ajouté au signal de sortie, causé par l'instrument lorsqu'il est placé de façon idéale dans un
environnement non générateur de bruit
Note 1 à l'article: Le bruit interne peut être dû au bruit électronique, tel que celui des amplificateurs, ou au bruit
optique, tel que celui de la lumière parasite.
Note 2 à l'article: Le filtre S spécifié dans l'ISO 25178-3 peut réduire les composantes de fréquence spatiale élevée
de ce bruit.
Note 3 à l'article: Pour certains instruments, le bruit de l'instrument ne peut pas être totalement séparé des
autres types de bruit de mesure car l'instrument ne recueille des données que lorsqu'il se déplace. Dans ce cas,
tout bruit mesuré comprend une composante dynamique. Voir également bruit statique (3.2.6) et bruit dynamique
(3.2.7).
Note 4 à l'article: Étant donné que le bruit est une grandeur liée à la largeur de bande, son amplitude dépend de la
durée pendant laquelle elle est mesurée ou moyennée.
3.1.15
bruit de mesure
N
M
bruit ajouté au signal de sortie, survenant en cours d'utilisation normale de l'instrument
Note 1 à l'article: Les Notes 2 et 4 en 3.1.14 s'appliquent aussi à cette définition.
Note 2 à l'article: Le bruit de mesure inclut le bruit de l'instrument ainsi que les composantes issues du milieu
environnant (variations thermiques, vibrations ambiantes, turbulence de l'air) et d'autres sources.
Note 3 à l'article: La Figure 3 fournit une illustration des sources habituelles de bruit et montre le contraste entre
les conditions de laboratoire générant un bruit d'instrument et un bruit de mesure.
3.1.16
répétabilité de la topographie d'une surface
étroitesse de la correspondance entre les mesurages successifs de la même topographie de surface dans
les mêmes conditions de mesure
Note 1 à l'article: La répétabilité topographique de la surface fournit une mesure de la correspondance possible
entre les mesurages répétés, généralement décrits comme un écart-type.
[1]
Note 2 à l'article: Voir le VIM, 2.15 et 2.21, pour une discussion générale sur la répétabilité et les concepts sous-
jacents.
Note 3 à l'article: L'évaluation de la répétabilité de la topographie d'une surface est une méthode courante
d'estimation du bruit de mesure et d'autres erreurs variables telles que la dérive.
3.1.17
pas d’échantillonnage x
D
x
distance entre deux points adjacents mesurés suivant l'axe x
Note 1 à l'article: Pour de nombreux systèmes de microscopie, le pas d'échantillonnage est déterminé par la distance
[11]
entre les éléments de capteur dans une caméra, appelés pixels, et par le grossissement du dispositif optique. Pour
ces systèmes, les termes « pas de pixel » et « espacement entre les pixels » sont souvent employés indifféremment
avec le terme « pas d'échantillonnage ». Un autre terme, largeur de pixel, indique une longueur associée à un côté (x
ou y) de la zone sensible d'un seul pixel et est toujours plus petite que l'espacement entre les pixels.
Note 2 à l'article: 1 à l'article: Un autre terme, zone d'échantillonnage, peut être utilisé pour désigner la longueur
ou la zone dans laquelle un échantillon de hauteur est déterminé. Cette grandeur peut être supérieure ou
inférieure au pas d'échantillonnage.
Note 3 à l'article: x est remplacé par y dans le terme et le symbole lorsqu'il s'agit de l'axe y.
a) Conditions dans lesquelles le bruit de l'instrument peut être évalué pour certains types
d'instruments
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b) Conditions dans lesquelles le bruit de l'instrument peut être évalué pour certains types
d'instruments
Légende
A instrument D signal
B échantillon E vibrations ambiantes
B′ échantillon plus interaction F sources lumineuses externes
C traitement des données G variations thermiques
Figure 3 — Sources typiques du bruit des instruments et du bruit de mesure
3.1.18
pas de numérisation en z
D
z
plus petite variation de hauteur suivant l'axe z entre deux ordonnées de la surface extraite
Note 1 à l'article: Le terme surface extraite est défini dans l'ISO 12180-1:2011, 3.2.1.
3.1.19
fonction de transfert de l'instrument
ITF
f
ITF
courbe décrivant la réponse en hauteur d'un instrument en fonction de la fréquence spatiale de la
topographie de la surface
Note 1 à l'article: Idéalement, l'ITF indique quelle serait la hauteur mesurée d'un réseau sinusoïdal à une fréquence
spatiale spécifiée ν par rapport à la hauteur réelle du réseau.
Note 2 à l'article: Pour plusieurs types d'instruments optiques, l'ITF peut être une fonction non linéaire de la
hauteur, excepté lorsque les hauteurs sont beaucoup plus petites que la longueur d'onde optique.
Note 3 à l'article: Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour caractériser les propriétés de la fonction de
transfert de l'instrument avec un seul paramètre. Voir 3.1.20 ci-dessous pour une introduction.
Note 4 à l'article: Voir également les références [12] et [13].
3.1.20
résolution spatiale topographique
W
R
caractéristique métrologique décrivant la capacité d'un instrument de
mesure de topographie de surface à distinguer des éléments de surface proches
Note 1 à l'article: La résolution spatiale topographique désigne une importante propriété d'un instrument de
mesure de topographie de surface, mais plusieurs paramètres et fonctions peuvent être utilisés pour quantifier
réellement la résolution spatiale topographique, selon l'application et la méthode de mesure. Ces paramètres et
fonctions comprennent :
— la période latérale limite D (voir 3.1.21 et ISO 25178-3);
LIM
— le rayon de la touche du stylet r (voir ISO 25178-601);
TIP
— la résolution latérale R (voir 3.1.22);
l
— la largeur limite pour une transmission de la hauteur totale W (voir 3.1.23);
l
— la limite de fidélité à petite échelle T (voir 3.1.27);
FIL
— le critère de Rayleigh (voir 3.3.8);
— le critère de Sparrow (voir 3.3.9);
— la limite de résolution d'Abbe (voir 3.3.10).
Note 2 à l'article: D'autres grandeurs peuvent être également définies pour caractériser la résolution spatiale
topographique.
Note 3 à l'article: Un autre terme lié à la résolution spatiale topographique est la résolution structurelle.
3.1.21
période latérale limite
D
LIM
période spatiale d'un profil sinusoïdal à laquelle la réponse en hauteur de la fonction de transfert de
l'instrument chute à 50 %
Note 1 à l'article: La période latérale limite est une mesure permettant de décrire la résolution spatiale ou latérale
d'un instrument de mesure de la topographie d'une surface et ses capacités à distinguer et mesurer des éléments
de surface proches. La valeur de la période latérale limite dépend des hauteurs des éléments de surface et de la
méthode utilisée pour sonder la surface. Les valeurs maximales de ce paramètre sont données dans le Tableau 3
de l'ISO 25178-3, en comparaison avec les valeurs recommandées pour les filtres (s) à longueurs d'onde courtes et
les pas d'échantillonnage.
Note 2 à l'article: La période spatiale est le même concept que celui de longueur d'onde spatiale et est l’inverse de
la fréquence spatiale.
Note 3 à l'article: Un facteur lié à la valeur de D pour les outils optiques est le critère de Rayleigh (3.3.7). Un
LIM
autre facteur est le degré de focalisation de l'objectif sur la surface.
Note 4 à l'article: Un facteur lié à la valeur de D pour les palpeurs de contact est le rayon de la touche du
LIM
stylet, r (voir ISO 25178-601). Pour un examen des questions liées à la résolution spatiale et impliquant les
TIP
instruments à stylet, voir [14].
3.1.22
résolution latérale
R
l
plus petite distance pouvant être reconnue entre deux éléments de surface
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...
Questions, Comments and Discussion
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