Geometrical product specifications (GPS) -- Acceptance and reverification tests for coordinate measuring systems (CMS)

ISO 10360-8:2013 specifies the acceptance tests for verifying the performance of a CMM (coordinate measuring machine) when measuring lengths as stated by the manufacturer. It also specifies the reverification tests that enable the user to periodically reverify the performance of the CMM. The acceptance and reverification tests are applicable only to Cartesian CMMs with optical distance sensors. While it does not explicitly apply to non-Cartesian CMMs, the parties may apply ISO 10360-8:2013 to non-Cartesian CMMs by mutual agreement. It is not intended to be applicable to CMMs whose measuring volume is significantly smaller than the size of the test sphere. However, the principle, artefacts and procedure of the test described are useful for the acceptance and reverification tests of those CMMs ? either as it is or with modifying the parameters such as the size of the test artefacts and the number of measurements. ISO 10360-8:2013 specifies performance requirements that can be assigned by the manufacturer or the user of the CMM, the manner of execution of the acceptance and reverification tests to demonstrate the stated requirements, rules for verifying conformance, and applications for which the acceptance and reverification tests can be used.

Spécification géométrique des produits (GPS) -- Essais de réception et de vérification périodique des systèmes de mesure tridimensionnels (SMT)

L'ISO 10360-8:2013 spécifie les essais de réception pour vérifier que les performances d'une MMT utilisée pour mesurer des longueurs sont telles que spécifiées par le fabricant. Elle spécifie également les essais de vérification périodique permettant ŕ l'utilisateur de vérifier périodiquement les performances de la MMT. Les essais de réception et de vérification périodique décrits dans l'ISO 10360-8:2013 s'appliquent uniquement aux MMT cartésiennes avec détecteurs optiques sans contact. L'ISO 10360-8:2013 ne s'applique pas explicitement aux MMT non cartésiennes, cependant, les parties concernées peuvent mutuellement convenir d'appliquer l'ISO 10360-8:2013 aux MMT non cartésiennes. L'ISO 10360-8:2013 spécifie les exigences de performance qui peuvent ętre fixées par le fabricant ou l'utilisateur d'une MMT, l'exécution des essais de réception et de vérification périodique pour démontrer les exigences spécifiées, les rčgles pour vérifier la conformité, et les applications pour lesquelles les essais de réception et de vérification périodique peuvent ętre utilisés.

General Information

Status
Published
Publication Date
20-Nov-2013
Current Stage
6060 - International Standard published
Start Date
25-Oct-2013
Completion Date
21-Nov-2013
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ISO 10360-8:2013 - Geometrical product specifications (GPS) -- Acceptance and reverification tests for coordinate measuring systems (CMS)
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10360-8
First edition
2013-12-01
Geometrical product specifications
(GPS) — Acceptance and reverification
tests for coordinate measuring
systems (CMS) —
Part 8:
CMMs with optical distance sensors
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de
réception et de vérification périodique des systèmes de mesure
tridimensionnels (SMT) —
Partie 8: MMT avec détecteurs optiques sans contact
Reference number
ISO 10360-8:2013(E)
ISO 2013
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ISO 10360-8:2013(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2013

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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of

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Published in Switzerland
ii © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO 10360-8:2013(E)
Contents Page

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

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

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

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

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

4 Symbols .......................................................................................................................................................................................................................... 9

5 Requirements for metrological characteristics ................................................................................................................10

5.1 Environmental conditions ..........................................................................................................................................................10

5.2 Operating conditions ......................................................................................................................................................................10

5.3 Probing form error ...........................................................................................................................................................................11

5.4 Probing dispersion value ............................................................................................................................................................11

5.5 Probing size error ..............................................................................................................................................................................11

5.6 Probing size error All .....................................................................................................................................................................11

5.7 Length measurement error .......................................................................................................................................................12

5.8 Flat form measurement error .................................................................................................................................................12

5.9 Workpiece loading effects ..........................................................................................................................................................12

6 Acceptance tests and reverification tests ................................................................................................................................13

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................13

6.2 Probing characteristics .................................................................................................................................................................13

6.3 Length measurement error .......................................................................................................................................................20

6.4 Flat form measurement error .................................................................................................................................................23

7 Compliance with specifications .........................................................................................................................................................26

7.1 Acceptance test ....................................................................................................................................................................................26

7.2 Reverification test .............................................................................................................................................................................27

8 Applications ............................................................................................................................................................................................................28

8.1 Acceptance test ....................................................................................................................................................................................28

8.2 Reverification test .............................................................................................................................................................................28

8.3 Interim check .........................................................................................................................................................................................28

9 Indication in product documentation and data sheets .............................................................................................28

Annex A (informative) Structural resolution test ................................................................................................................................29

Annex B (normative) Artefacts that represent a calibrated test length........................................................................34

Annex C (informative) Alignment of artefacts .........................................................................................................................................44

Annex D (normative) Articulated location value of CMMs with articulating probing system for

optical distance sensors.............................................................................................................................................................................46

Annex E (informative) Relation to the GPS matrix model............................................................................................................49

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................51

© ISO 2013 – All rights reserved iii
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ISO 10360-8:2013(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.

For an explanation on the meaning of ISO specific terms and expressions related to conformity

assessment, as well as information about ISO’s adherence to the WTO principles in the Technical

Barriers to Trade (TBT) see the following URL: Foreword - Supplementary information

The committee responsible for this document is ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product

specifications and verification.

ISO 10360 consists of the following parts, under the general title Geometrical product specifications

(GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM):

— Part 1: Vocabulary
— Part 2: CMMs used for measuring linear dimensions
— Part 3: CMMs with the axis of a rotary table as the fourth axis
— Part 4: CMMs used in scanning measuring mode
— Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing systems
— Part 6: Estimation of errors in computing of Gaussian associated features
— Part 7: CMMs equipped with imaging probing systems

ISO 10360 also consists of the following parts, under the general title Geometrical product specifications

(GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring systems (CMS):

— Part 8: CMMs with optical distance sensors
— Part 9: CMMs with multiple probing systems
— Part 10: Laser trackers for measuring point-to-point distances
The following parts are under preparation:
— Part 12: Articulated-arm CMMs
Computed tomography is to form the subject of a future part 11.
iv © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO 10360-8:2013(E)
Introduction

This part of ISO 10360 is a geometrical product specification (GPS) standard and is to be regarded

as a general GPS standard (see ISO/TR 14638). It influences link 5 of the chains of standards on size,

distance, radius, angle, form, orientation, location, run-out and datums. For more detailed information

of the relation of this part of ISO 10360 to other standards and the GPS matrix model, see Annex E.

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.
The tests of this part of ISO 10360 have two technical objectives:

a) to test the error of indication of a calibrated test length using an optical distance sensor and

b) to test the errors of the optical distance sensor.
Optical distance sensors treated in this standard are classified into two types,
— point measuring sensors, and

— area measuring sensors (e.g. laser point scan, laser line scan, fringe projection)

The benefits of these tests are that the measured result has a direct traceability to the unit length, the

metre, and that it gives information on how the CMM (coordinate measuring machine) will perform on

similar length measurements.

This part of ISO 10360 parallels that of ISO 10360-2 and ISO 10360-5, which is for CMMs equipped with

contact probing systems. The testing methodology between these three parts of ISO 10360 is designed

to be intentionally similar. The differences that exist may be eliminated in future revisions of this part

or in ISO 10360-2.
© ISO 2013 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10360-8:2013(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance
and reverification tests for coordinate measuring
systems (CMS) —
Part 8:
CMMs with optical distance sensors
1 Scope

This part of ISO 10360 specifies the acceptance tests for verifying the performance of a CMM (coordinate

measuring machine) when measuring lengths as stated by the manufacturer. It also specifies the

reverification tests that enable the user to periodically reverify the performance of the CMM. The

acceptance and reverification tests given in this part of ISO 10360 are applicable only to Cartesian CMMs

with optical distance sensors. This standard does not explicitly apply to non-Cartesian CMMs, however,

the parties may apply this part of 10360 to non-Cartesian CMMs by mutual agreement.

NOTE This part of ISO 10360 is not intended to apply for CMMs whose measuring volume is significantly

smaller than the size of the test sphere, however, the principle, artefacts, and procedure of the test described in

this part of ISO 10360 are useful for the acceptance and reverification tests of those CMMs either as it is or with

modifying the parameters such as the size of the test artefacts and the number of the measurements.

This part of ISO 10360 specifies:

— performance requirements that can be assigned by the manufacturer or the user of the CMM,

— the manner of execution of the acceptance and reverification tests to demonstrate the stated

requirements,
— rules for verifying conformance, and
— applications for which the acceptance and reverification tests can be used.
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

ISO 10360-2:2009, Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for

coordinate measuring machines (CMM) — Part 2: CMMs used for measuring linear dimensions

ISO 10360-5:2010, Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate

measuring machines (CMM) — Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing systems

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/TS 23165:2006, Geometrical product specifications (GPS) — Guidelines for the evaluation of coordinate

measuring machine (CMM) test uncertainty
© ISO 2013 – All rights reserved 1
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ISO 10360-8:2013(E)

ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated

terms (VIM)
3 Terms and definitions

For the purposes of this part of ISO 10360, the terms and definitions given in ISO 10360-1, ISO 14253-1

and ISO/IEC Guide 99 and the following apply.
3.1
optical distance sensor

non-contacting probing system which determines a corrected measured point by means of optical

distance measurement principle

Note 1 to entry: Typical measurement principles are triangulation and coaxial distance measurement. The

former includes structured line projection, Moiré, slit light projection, point scanning, etc., and the latter includes

interferometry and confocal systems.
3.2
local test flat

flat form standard used for evaluating the probing form error when testing the probing performance

Note 1 to entry: A local test flat is used in addition to the test sphere which is used for evaluating both the probing

form and probing size errors.

Note 2 to entry: A local test flat is useful for testing probing performance when a calibrated test sphere with

larger size suitable for an optical distance sensor with larger sensor area is practically difficult to obtain. Figure 5

shows a flow chart for material standard selection.
3.3
global test flat
flat form standard used when testing the flat form measurement error

Note 1 to entry: Global test flat is intended and encouraged to test form measuring performance of a CMM equipped

with an optical distance sensor when the system is used for measuring a larger area than the sensor area.

3.4
sensor area

area illuminated by the optical distance sensor when a two-dimensional image-projection-type

sensor is used

Note 1 to entry: The sensor area is determined not only by the length of the projection line of the sensor but also

by the length of the sensor movement realized by the CMM when line scan or point scan sensors are used.

See Figure 1.
2 © ISO 2013 – All rights reserved
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ISO 10360-8:2013(E)

a) Example of line scan or point scan sensor b) Example of two dimensional image projec-

tion sensor
Key
L length of the projection line
L length of the sensor movement
a line scan or point scan sensor
b two dimensional image projection sensor
c sensor axis
d sensor area
e sensor motion
Figure 1 — Definition of the sensor area
3.5
probing form error
Form.Sph.1×25:j:ODS

error of indication within which the range of either the radial distances that can be determined by a

least-squares fit (Gaussian associated feature) of points measured on a spherical material standard of

size or those supplemented with the normal distances that can be determined by a least-squares fit of

points measured on a local test flat

Note 1 to entry: The symbol “P” in P indicates that the error is associated with the probing system

Form.Sph.1×25:j:ODS

performance, the qualifier “Form.Sph” indicates that it is associated with the probing form error and the qualifier

“ODS” indicates that it is associated with the optical distance sensor. The qualifier “j” identifies the measuring

conditions of the CMM. P is the optical probing form error translatory, which is given when the

Form.Sph.1×25:Tr:ODS

sensor is moved by the CMM and measurements are taken at several positions. P is the optical

Form.Sph.1×25:Art:ODS

probing form error articulating, which is given when the alignment of the sensor is additionally modified by

means of an articulating system. P is the optical probing form error stationary, which is given

Form.Sph.1×25:St:ODS
when the sensor is not moved by the CMM during measurements (see Figure 3).

Note 2 to entry: The probing form error is determined by the errors of the sensors (such as noise, digitizing errors,

image distortion, optical interaction with the surface of the material standard, calibration errors of the sensor,

faulty algorithms in measured data processing) and those of the CMM.
See Figure 2.
© ISO 2013 – All rights reserved 3
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ISO 10360-8:2013(E)
P D
Key
D calibrated diameter of test sphere GS Gaussian associated sphere
cal
D measured diameter of test sphere MP measured point
meas
Figure 2 — Illustration of P and P
Form.Sph.1×25:j:ODS Size.Sph.1×25:j:ODS
a) Translatory b) Articulating c) Stationary
Key
ods optical distance sensor x_art articulation
s test sphere x_tr translation
Figure 3 — Illustration of Tr, Art and St
4 © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 10360-8:2013(E)
3.6
probing dispersion value
Form.Sph.D95%:j:ODS

smallest width of a spherical shell or smallest separation of two parallel planes that encompasses 95 %

of all the data points

Note 1 to entry: The symbol “P” in P indicates that the error is associated with the probing

Form.Sph.D95%:j:ODS

system performance, the qualifier “Form.Sph” indicates that it is associated with the probing form error, the

qualifier “D95%” indicates that it is associated with the dispersion of the probing points with 95 % population and

the qualifier “ODS” indicates that it is associated with the optical distance sensor. The qualifier “j” identifies the

measuring conditions of the CMM. P is the probing dispersion value translatory, which is given

Form.Sph.D95%:Tr:ODS

when the sensor is moved by the CMM and measurements are taken at several positions. P is

Form.Sph.D95%:Art:ODS

the probing dispersion value articulating, which is given when the alignment of the sensor is additionally modified

by means of an articulating system. P is the probing dispersion value stationary, which is given

Form.Sph.D95%:St:ODS
when the sensor is not moved by the CMM during measurements (see Figure 3).

Note 2 to entry: The dispersion of the probing system is also called the range or thickness of the probing (point) cloud.

Note 3 to entry: 5 % of the measured points are eliminated to determine P . Outlier data points

Form.Sph.D95%:j:ODS

that might be present in the measurement data may also be eliminated by this operation.

Note 4 to entry: For this particular definition, the plane is thought of as a sphere of infinite radius.

3.7
probing size error
Size.Sph.1×25:j:ODS

error of indication of the difference between the diameter of a least-squares fit of 25 representative

points on a test sphere and its calibrated diameter

Note 1 to entry: The symbol “P” in P indicates that the error is associated with the probing system

Size.Sph.1×25:j:ODS

performance, the qualifier “Size.Sph” indicates that it is associated with the probing size error and the qualifier

“ODS” indicates that it is associated with the optical distance sensor. The qualifier “j” identifies the measuring

conditions of the CMM. P is the optical probing size error translatory, which is given when the

Size.Sph.1×25:Tr:ODS

sensor is moved by the CMM and measurements are taken at several positions. P is the optical

Size.Sph.1×25:Art:ODS

probing size error articulating, which is given when the alignment of the sensor is additionally modified by means

of an articulating system. P is the optical probing size error stationary, which is given when the

Size.Sph.1×25:St:ODS
sensor is not moved by the CMM during measurements (see Figure 3).

Note 2 to entry: Probing size error is determined by the errors of the sensors (such as noise, digitizing errors,

image distortion, optical interaction with the surface of the material standard, calibration errors of the sensor,

faulty algorithms in measured data processing) and those of the CMM.
See Figure 2.
3.8
probing size error All
Size.Sph.All:j:ODS

error of indication of the difference between the diameter of a least-squares fit of all points measured on

a test sphere and its calibrated diameter

Note 1 to entry: The symbol “P” in P indicates that the error is associated with the probing system

Size.Sph.All:j:ODS

performance, the qualifier “Size.Sph” indicates that it is associated with the probing size error, the qualifier

“All” indicates that all measuring points are used for the calculation and the qualifier “ODS” indicates that it is

associated with the optical distance sensor. The qualifier “j” identifies the measuring conditions of the CMM. P

Size.

is the optical probing size error translatory, which is given when the sensor is moved by the CMM and

Sph.All:Tr:ODS

measurements are taken at several positions. P is the optical probing size error articulating,

Size.Sph.All:Art:ODS

which is given when the alignment of the sensor is additionally modified by means of an articulating system. P

Size.

is the optical probing size error stationary, which is given when the sensor is not moved by the CMM

Sph.All:St:ODS
during measurements (see Figure 3).

Note 2 to entry: Probing size error All is determined by the errors of the sensors (such as noise, digitizing errors,

image distortion, optical interaction with the surface of the material standard, calibration errors of the sensor,

faulty algorithms in measured data processing) and those of the CMM.
© ISO 2013 – All rights reserved 5
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ISO 10360-8:2013(E)
3.9
length measurement error
Bi:j:ODS
Uni:j:ODS
error of indication when measuring a calibrated test length

Note 1 to entry: The symbol “E” in E or E indicates that the error is associated with the measurement

Bi:j:ODS Uni:j:ODS

error, the qualifier “Bi” or “Uni” indicates that it is associated with the bidirectional or unidirectional length

measurement error and the qualifier “ODS” indicates that it is associated with the optical distance sensor. The

qualifier “j” identifies the measuring conditions of the CMM. E or E is the length measurement

Bi:Tr:ODS Uni:Tr:ODS

error using optical probe translatory, which is given when the sensor is moved by the CMM and measurements

are taken at several positions. E or E is the length measurement error using optical probe

Bi:Art:ODS Uni:Art:ODS

articulating, which is given when the alignment of the sensor is additionally modified by means of an articulating

system. E or E is the length measurement error using optical probe stationary, which is given

Bi:St:ODS Uni:St:ODS
when the sensor is not moved by the CMM during measurements.

Note 2 to entry: A calibrated test length may be either bidirectionally calibrated or unidirectionally calibrated.

See Annex B for detail.
3.10
flat form measurement error
Form.Pla.D95%:j:ODS

smallest distance between two parallel planes that envelope 95 % of the points measured on a global test flat

Note 1 to entry: The symbol “E” in E indicates that the error is associated with the measurement

Form.Pla.D95%:j:ODS

error, the qualifier “Form.Pla” indicates that it is associated with the flat form measurement error, the qualifier

“D95%” indicates that it is associated with the dispersion of the measuring points with 95 % population and

the qualifier “ODS” indicates that it is associated with the optical distance sensor. The qualifier “j” identifies

the measuring conditions of the CMM. E is the optical probing flat form measurement error

Form.Pla.D95%:Tr:ODS

translatory, which is given when the sensor is moved by the CMM and measurements are taken at several positions.

E is the optical probing flat form measurement error articulating, which is given when the

Form.Pla.D95%:Art:ODS

alignment of the sensor is additionally modified by means of an articulating system.

3.11
maximum permissible probing form error
Form.Sph.1×25:j:ODS,MPE
extreme value of P permitted by specifications as maximum permissible error
Form.Sph.1×25:j:ODS

Note 1 to entry: The maximum permissible error of the probing form error P may be

Form.Sph.1×25:j:ODS,MPE
expressed in one of three forms:
a) P = minimum of (A+L /K) and B, or
Form.Sph.1×25:j:ODS,MPE P
b) P = (A+L /K), or
Form.Sph.1×25:j:ODS,MPE P
c) P = B
Form.Sph.1×25:j:ODS,MPE
where

A is a positive constant, expressed in micrometres and supplied by the manufacturer;

K is a dimensionless positive constant supplied by the manufacturer;

L is the distance in 3D between the centres of the reference sphere and the test sphere (or flat),

in millimetres;
B is the maximum permissible error P , in micrometres, as stated by the
Form.Sph.1×25:j:ODS,MPE
manufacturer.
6 © ISO 2013 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 10360-8:2013(E)
3.12
maximum permissible limit of probing dispersion
Form.Sph.D95%:j:ODS,MPL
extreme value of P permitted by specifications as maximum permissible limit
Form.Sph.D95%:j:ODS

Note 1 to entry: The maximum permissible limit of the probing dispersion value P may be expressed

Form, 95%, X, MPL
in one of three forms:
a) P = minimum of (A+L /K) and B, or
Form.Sph.D95%:j:ODS,MPL P
b) P = (A+L /K), or
Form.Sph.D95%:j:ODS,MPL P
c) P = B
Form.Sph.D95%:j:ODS,MPL
where

A is a positive constant, expressed in micrometres and supplied by the manufacturer;

K is a dimensionless positive constant supplied by the manufacturer;

L is the distance in 3D between the centres of the reference sphere and the test sphere (or flat),

in millimetres;
B is the maximum permissible limit P , in micrometres, as stated by the
Form.Sph.D95%:j:ODS,MPL
manufacturer.
3.13
maximum permissible probing size error
Size.Sph.1×25:j:ODS,MPE
extreme value of P permitted by specifications as maximum permissible error
Size.Sph.1×25:j:ODS

Note 1 to entry: The maximum permissible probing size error P may be expressed in one

Size.Sph.1×25:j:ODS,MPE
of three forms:
a) P = minimum of (A+L /K) and B, or
Size.Sph.1×25:j:ODS,MPE P
b) P = (A+L /K), or
Size.Sph.1×25:j:ODS,MPE
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10360-8
Première édition
2013-12-01
Spécification géométrique des produits
(GPS) — Essais de réception et de
vérification périodique des systèmes
de mesure tridimensionnels (SMT) —
Partie 8:
MMT avec détecteurs optiques sans
contact
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring systems (CMS) —
Part 8: CMMs with optical distance sensors
Numéro de référence
ISO 10360-8:2013(F)
ISO 2013
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10360-8:2013(F)
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ISO 10360-8:2013(F)
Sommaire Page

Avant-propos ..............................................................................................................................................................................................................................iv

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

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

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

3 Termes et définitions ....................................................................................................................................................................................... 2

4 Symboles ....................................................................................................................................................................................................................10

5 Exigences relatives aux caractéristiques métrologiques ........................................................................................11

5.1 Conditions d’environnement ...................................................................................................................................................11

5.2 Conditions de fonctionnement ...............................................................................................................................................12

5.3 Erreur de forme du système de palpage ........................................................................................................................12

5.4 Valeur de dispersion du système de palpage .............................................................................................................12

5.5 Erreur de taille du système de palpage ..........................................................................................................................12

5.6 Erreur de taille totale du système de palpage ...........................................................................................................13

5.7 Erreur de mesure de longueur ...............................................................................................................................................13

5.8 Erreur de mesure de forme de plan ...................................................................................................................................13

5.9 Effets du chargement de la pièce ..........................................................................................................................................13

6 Essais de réception et essais de vérification périodique .........................................................................................14

6.1 Généralités ...............................................................................................................................................................................................14

6.2 Caractéristiques du système de palpage........................................................................................................................14

6.3 Erreur de mesure de longueur ...............................................................................................................................................21

6.4 Erreur de mesure de forme de plan ...................................................................................................................................26

7 Conformité avec les spécifications ..................................................................................................................................................29

7.1 Essai de réception .............................................................................................................................................................................29

7.2 Essai de vérification périodique ...........................................................................................................................................31

8 Applications ............................................................................................................................................................................................................31

8.1 Essai de réception .............................................................................................................................................................................31

8.2 Essai de vérification périodique ...........................................................................................................................................31

8.3 Contrôle intermédiaire .................................................................................................................................................................31

9 Indication dans la documentation du produit et les fiches techniques ...................................................31

Annexe A (informative) Essai de résolution de structure ............................................................................................................33

Annexe B (normative) Étalons représentant une longueur d’essai étalonnée ......................................................38

Annexe C (informative) Alignement d’étalons .........................................................................................................................................48

Annexe D (normative) Valeur de position articulée de MMT ayant un système de palpage articulé

pour détecteurs optiques sans contact ......................................................................................................................................50

Annexe E (informative) Relation avec la matrice GPS ......................................................................................................................53

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................55

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ISO 10360-8:2013(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 10360 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Spécification géométrique

des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification périodique des machines à mesurer

tridimensionnelles (MMT):
— Partie 1: Vocabulaire
— Partie 2: MMT utilisées pour les mesures de dimensions linéaires

— Partie 3: MMT ayant l’axe de rotation d’un plateau tournant comme quatrième axe

— Partie 4: MMT utilisées en mode de mesure par scanning

— Partie 5: MMT utilisant des systèmes de palpage à stylet simple ou à stylets multiples

— Partie 6: Estimation des erreurs dans le calcul des éléments associés gaussiens

— Partie 7: MMT équipées de systèmes de palpage imageurs
— Partie 8: MMT avec détecteurs optiques sans contact
— Partie 9: MMT avec systèmes de palpage multiples
— Partie 10: Suiveurs à laser pour mesurer les distances de point à point
Les parties suivantes sont en préparation:
— Partie 12: MMT à bras articulés
La tomographie informatisée fera l’objet d’une future partie 11.
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ISO 10360-8:2013(F)
Introduction

La présente partie de l’ISO 10360 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits

(GPS) et doit être considérée comme une norme GPS générale (voir l’ISO/TR 14638). Elle influence le

maillon 5 des chaînes de normes sur la taille, la distance, le rayon, l’angle, la forme, l’orientation, la

position, le battement et les références. Pour de plus amples informations sur la relation de la présente

partie de l’ISO 10360 avec les autres normes et la matrice GPS, voir l’Annexe E.

Le schéma directeur ISO/GPS donné dans l’ISO/TR 14638 présente une vue générale du système ISO/GPS

auquel le présent document appartient. Les principes fondamentaux du système ISO/GPS donnés dans

l’ISO 8015 s’appliquent au présent document, et, sauf spécification contraire, les règles de décision par défaut

données dans l’ISO 14253-1 s’appliquent aux spécifications réalisées conformément au présent document.

Les essais décrits dans la présente partie de l’ISO 10360 ont deux objectifs techniques:

a) vérifier par essai l’erreur d’indication d’une longueur d’essai étalonnée mesurée au moyen d’un

détecteur optique sans contact et
b) vérifier par essai les erreurs dans le détecteur optique sans contact.

Les détecteurs optiques sans contact traités dans la présente norme sont classés en deux types:

— les détecteurs de mesure de point, et

— les détecteurs de mesure de surface (par exemple, balayage laser de points, balayage laser de lignes,

projection de franges).

L’avantage de ces essais est que le résultat mesuré a une traçabilité directe avec l’unité de longueur, le

mètre, et qu’il permet de connaître la façon dont la MMT fonctionnera lors de mesures similaires par

rapport à l’unité de longueur.

La présente partie de l’ISO 10360 s’apparente à l’ISO 10360-2 et à l’ISO 10360-5, qui concerne des MMT

équipées de systèmes de palpage à contact. La méthodologie d’essai appliquée à ces trois parties de

l’ISO 10360 est volontairement similaire. Les différences qui existent pourront être supprimées lors des

révisions ultérieures de la présente partie ou de l’ISO 10360-2.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10360-8:2013(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de
réception et de vérification périodique des systèmes de
mesure tridimensionnels (SMT) —
Partie 8:
MMT avec détecteurs optiques sans contact
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 10360 spécifie les essais de réception pour vérifier que les performances

d’une MMT utilisée pour mesurer des longueurs sont telles que spécifiées par le fabricant. Elle spécifie

également les essais de vérification périodique permettant à l’utilisateur de vérifier périodiquement les

performances de la MMT. Les essais de réception et de vérification périodique décrits dans la présente

partie de l’ISO 10360 s’appliquent uniquement aux MMT cartésiennes avec détecteurs optiques sans

contact. La présente partie de l’ISO 10360 ne s’applique pas explicitement aux MMT non cartésiennes,

cependant, les parties concernées peuvent mutuellement convenir d’appliquer la présente partie de

l’ISO 10360 aux MMT non cartésiennes.

NOTE La présente partie de l’ISO 10360 n’est pas destinée à s’appliquer aux MMT dont le volume de mesure

est nettement inférieur à la taille de la sphère d’essai; toutefois, le principe, les étalons et le mode opératoire

de l’essai décrit dans la présente partie de l’ISO 10360 sont utiles pour les essais de réception et de vérification

périodique de ces MMT, soit tels quels, soit avec une modification des paramètres tels que la taille des étalons

d’essai et le nombre de mesurages.
La présente partie de l’ISO 10360 spécifie

— les exigences de performance qui peuvent être fixées par le fabricant ou l’utilisateur d’une MMT,

— les modalités d’exécution des essais de réception et de vérification périodique pour démontrer les

exigences spécifiées,
— les règles pour vérifier la conformité, et

— les applications pour lesquelles les essais de réception et de vérification périodique peuvent être utilisés.

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

ISO 10360-2:2009, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification

périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 2: MMT utilisées pour les mesures

de dimensions linéaires

ISO 10360-5:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification

périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 5: MMT utilisant des systèmes de

palpage à stylet simple ou à stylets multiples
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ISO 10360-8:2013(F)

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/TS 23165:2006, Spécification géométrique des produits (GPS) — Lignes directrices pour l’estimation de

l’incertitude d’essai des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT)

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

et le Guide ISO/CEI 99 ainsi que les suivants s’appliquent.
3.1
détecteur optique sans contact

système de palpage sans contact qui détermine un point mesuré et corrigé en appliquant un principe de

mesure optique sans contact

Note 1 à l’article: Les principes de mesure types sont la mesure par triangulation et la mesure de distance coaxiale.

Le premier comprend la projection de lumière structurée, le moiré, la projection de lumière à fente, le balayage de

lumière ponctuelle, etc., et le second comprend l’interférométrie et les systèmes confocaux.

3.2
plan d’essai local

étalon de forme de plan utilisé pour évaluer l’erreur de forme du système de palpage lors de l’essai des

performances du système de palpage

Note 1 à l’article: Un plan d’essai local est utilisé en complément de la sphère d’essai utilisée pour évaluer à la fois

la forme du système de palpage et les erreurs de taille du système de palpage.

Note 2 à l’article: Un plan d’essai local est utile pour évaluer les performances d’un système de palpage lorsqu’une

sphère d’essai étalonnée de plus grande taille, adaptée à un détecteur optique sans contact ayant une plus grande

surface de détecteur, est difficile à obtenir dans la pratique. La Figure 5 montre un diagramme de flux pour la

sélection des étalons matérialisés.
3.3
plan d’essai global
étalon de forme de plan utilisé pour évaluer l’erreur de mesure de forme de plan

Note 1 à l’article: Le plan d’essai global est destiné à, et recommandé pour, évaluer les performances de mesurage

de forme d’une MMT équipée d’un détecteur optique sans contact lorsque le système est utilisé pour mesurer une

surface plus grande que la surface du détecteur.
3.4
surface du détecteur

surface éclairée par le détecteur optique sans contact dans le cas où un détecteur à projection

bidimensionnelle d’image est utilisé

Note 1 à l’article: La surface du détecteur est déterminée non seulement par la longueur de la ligne de projection

du détecteur, mais aussi par la longueur du déplacement du détecteur réalisé par la MMT en cas de détecteurs à

balayage de lignes ou à balayage de points.
Voir Figure 1.
2 © ISO 2013 – Tous droits réservés
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ISO 10360-8:2013(F)

a) Exemple de détecteur à balayage de lignes b) Exemple de détecteur à projection bidi-

ou à balayage de points mensionnelle d’image
Légende
L longueur de la ligne de projection
L longueur du déplacement du détecteur
Détecteur à balayage de lignes ou à balayage de points.
Détecteur à projection bidimensionnelle d’image.
Axe du détecteur.
Surface du détecteur.
Mouvement du détecteur.
Figure 1 — Définition de la surface du détecteur
3.5
erreur de forme du système de palpage
Forme.Sph.1×25:j:ODS

erreur d’indication à l’intérieur de laquelle l’étendue des distances radiales peut être déterminée par une

association des moindres carrés (élément associé gaussien) des points mesurés sur un étalon matérialisé

de taille sphérique ou l’étendue des distances radiales complétées par les distances normales peut être

déterminée par une association des moindres carrés des points mesurés sur un plan d’essai local

Note 1 à l’article: Le symbole «P» dans P indique que l’erreur est associée aux performances

Forme.Sph.1×25:j:ODS

du système de palpage, le qualificateur Forme indique qu’elle est associée à l’erreur de forme du système de

palpage et le qualificateur «ODS» indique qu’elle est associée au détecteur optique sans contact. Le qualificateur

«j» identifie les conditions de mesure de la MMT. P est l’erreur de forme du système de palpage

Forme.Sph.1×25:Tr:ODS

optique de translation, indiquée lorsque le détecteur est déplacé par la MMT et que les mesures sont réalisées à

plusieurs positions. P est l’erreur de forme du système de palpage optique articulé, indiquée

Forme.Sph.1×25:Art:ODS

lorsque l’alignement du détecteur est également modifié au moyen d’un système articulé. P est

Forme.Sph.1×25:St:ODS

l’erreur de forme du système de palpage optique stationnaire, indiquée lorsque le détecteur n’est pas déplacé par

la MMT pendant les mesures (voir Figure 3).

Note 2 à l’article: L’erreur de forme du système de palpage est déterminée par les erreurs des détecteurs (telles que

bruit, erreurs de numérisation, distorsion d’image, interaction optique avec la surface de l’étalon matérialisé, erreurs

d’étalonnage du détecteur, algorithmes défaillants dans le traitement des données mesurées) et celles de la MMT.

Voir Figure 2.
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ISO 10360-8:2013(F)
étal
D P
P = D −
Forme.Sph.1×25:j:ODS
Taille.Sph.1×25:j:ODS mes étal
Légende
D diamètre étalonné de la sphère d’essai GS sphère associée gaussienne
cal
D diamètre mesuré de la sphère d’essai MP point mesuré
mes
Figure 2 — Illustration de P et P
Forme.Sph.1 × 25:j:ODS Taille.Sph.1 × 25:j:ODS
a) Translation b) Articulation c) Stationnaire
Légende
ods détecteur optique sans contact x_art articulation
s sphère d’essai x_tr translation
Figure 3 — Illustration de Tr, Art et St
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étal
mes
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ISO 10360-8:2013(F)
3.6
valeur de dispersion du système de palpage
Forme.Sph.D95 %:j:ODS

plus petite largeur d’une enveloppe sphérique ou plus petite séparation de deux plans parallèles qui

comprend 95 % de tous les points de données

Note 1 à l’article: Le symbole «P» dans P indique que l’erreur est associée aux performances

Forme.Sph.D95%:j:ODS

du système de palpage, le qualificateur Forme.Sph indique qu’elle est associée à l’erreur de forme du système

de palpage, le qualificateur «D95%» indique qu’elle est associée à la dispersion des points de palpage avec une

population de 95 % et le qualificateur «ODS» indique qu’elle est associée au détecteur optique sans contact. Le

qualificateur «j» identifie les conditions de mesure de la MMT. P est la valeur de dispersion du

Forme.Sph.D95%:Tr:ODS

système de palpage de translation, indiquée lorsque le détecteur est déplacé par la MMT et que les mesures sont

réalisées à plusieurs positions. P est la valeur de dispersion du système de palpage articulé,

Forme.Sph.D95%:Art:ODS

indiquée lorsque l’alignement du détecteur est également modifié au moyen d’un système articulé. P

Forme.Sph.

est la valeur de dispersion du système de palpage stationnaire, indiquée lorsque le détecteur n’est pas

D95%:St:ODS
déplacé par la MMT pendant les mesures (voir Figure 3).

Note 2 à l’article: La dispersion du système de palpage est également appelée étendue ou épaisseur du nuage (de

points) de palpage.

Note 3 à l’article: 5 % des points mesurés sont éliminés pour déterminer P . Les points de

Forme.Sph.D95%:j:ODS

données aberrants qui peuvent être présents dans les résultats de mesure peuvent également être éliminés par

cette opération.

Note 4 à l’article: Pour cette définition en particulier, le plan est imaginé comme une sphère à rayon infini.

3.7
erreur de taille du système de palpage
Taille.Sph.1×25:j:ODS

erreur d’indication de la différence entre le diamètre d’une association des moindres carrés de 25 points

représentatifs sur une sphère d’essai et son diamètre étalonné

Note 1 à l’article: Le symbole «P» dans P indique que l’erreur est associée aux performances

Taille.Sph.1×25:j:ODS

du système de palpage, le qualificateur Taille.Sph indique qu’elle est associée à l’erreur de taille du système de

palpage et le qualificateur «ODS» indique qu’elle est associée au détecteur optique sans contact. Le qualificateur

«j» identifie les conditions de mesure de la MMT. P est l’erreur de taille du système de palpage

Taille.Sph.1×25:Tr:ODS

optique de translation, indiquée lorsque le détecteur est déplacé par la MMT et que les mesures sont réalisées à

plusieurs positions. P est l’erreur de taille du système de palpage optique articulé, indiquée

Taille.Sph.1×25:Art:ODS

lorsque l’alignement du détecteur est également modifié au moyen d’un système articulé. P est

Taille.Sph.1×25:St:ODS

l’erreur de taille du système de palpage optique stationnaire, indiquée lorsque le détecteur n’est pas déplacé par la

MMT pendant les mesures (voir Figure 3).

Note 2 à l’article: L’erreur de taille du système de palpage est déterminée par les erreurs des détecteurs (telles que

bruit, erreurs de numérisation, distorsion d’image, interaction optique avec la surface de l’étalon matérialisé, erreurs

d’étalonnage du détecteur, algorithmes défaillants dans le traitement des données mesurées) et celles de la MMT.

Voir Figure 2.
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ISO 10360-8:2013(F)
3.8
erreur de taille totale du système de palpage
Taille.Sph.Totale:j:ODS

erreur d’indication de la différence entre le diamètre d’une association des moindres carrés de tous les

points mesurés sur une sphère d’essai et son diamètre étalonné

Note 1 à l’article: Le symbole «P» dans P indique que l’erreur est associée aux performances

Taille.Sph.Totale:j:ODS

du système de palpage, le qualificateur Taille.Sph indique qu’elle est associée à l’erreur de taille du système de

palpage, le qualificateur Totale indique que tous les points de mesure sont utilisés pour le calcul et le qualificateur

«ODS» indique qu’elle est associée au détecteur optique sans contact. Le qualificateur «j» identifie les conditions

de mesure de la MMT. P est l’erreur de taille du système de palpage optique de translation,

Taille.Sph.Totale:Tr:ODS

indiquée lorsque le détecteur est déplacé par la MMT et que les mesures sont réalisées à plusieurs positions.

P est l’erreur de taille du système de palpage optique articulé, indiquée lorsque l’alignement

Taille.Sph.Totale:Art:ODS

du détecteur est également modifié au moyen d’un système articulé. P est l’erreur de taille du

Taille.Sph.Totale:St:ODS

système de palpage optique stationnaire, indiquée lorsque le détecteur n’est pas déplacé par la MMT pendant les

mesures (voir Figure 3).

Note 2 à l’article: L’erreur de taille totale du système de palpage est déterminée par les erreurs des détecteurs

(telles que bruit, erreurs de numérisation, distorsion d’image, interaction optique avec la surface de l’étalon

matérialisé, erreurs d’étalonnage du détecteur, algorithmes défaillants dans le traitement des données mesurées)

et celles de la MMT.
3.9
erreur de mesure de longueur
Bi:j:ODS
Uni:j:ODS
erreur d’indication lors de la mesure d’une longueur d’essai étalonnée

Note 1 à l’article: Le symbole «E» dans E ou E indique que l’erreur est associée à l’erreur de mesure,

Bi:j:ODS Uni:j:ODS

le qualificateur «Bi» ou «Uni» indique qu’elle est associée à l’erreur de mesure de longueur bidirectionnelle ou

unidirectionnelle et le qualificateur «ODS» indique qu’elle est associée au détecteur optique sans contact. Le

qualificateur «j» identifie les conditions de mesure de la MMT. E ou E est l’erreur de mesure de

Bi:Tr:ODS Uni:Tr:ODS

longueur utilisant une sonde optique de translation, indiquée lorsque le détecteur est déplacé par la MMT et que

les mesures sont réalisées à plusieurs positions. E ou E est l’erreur de mesure de longueur

Bi:Art:ODS Uni:Art:ODS

utilisant une sonde optique articulée, indiquée lorsque l’alignement du détecteur est également modifié au moyen

d’un système articulé. E ou E est l’erreur de mesure de longueur utilisant une sonde optique

Bi:St:ODS Uni:St:ODS

stationnaire, indiquée lorsque le détecteur n’est pas déplacé par la MMT pendant les mesures.

Note 2 à l’article: Une longueur d’essai étalonnée peut être étalonnée de façon bidirectionnelle ou unidirectionnelle.

Pour de plus amples détails, voir l’Annexe B.
3.10
erreur de mesure de forme de plan
Forme.Pla.D95%:j:ODS

plus petite distance entre deux plans parallèles qui enveloppent 95 % des points mesurés sur un plan

d’essai global

Note 1 à l’article: Le symbole «E» dans E indique que l’erreur est associée à l’erreur de mesure, le

Forme.Pla.D95 %:j:ODS

qualificateur Forme.Pla indique qu’elle est associée à l’erreur de mesure de forme de plan, le qualificateur «D95%»

indique qu’elle est associée à la dispersion des points de mesure avec une population de 95 % et le qualificateur

«ODS» indique qu’elle est associée au détecteur optique sans contact. Le qualificateur «j» identifie les conditions

de mesure de la MMT. E est l’erreur de mesure de forme de plan du système de palpage optique

Forme.Pla.D95%:Tr:ODS

de translation, indiquée lorsque le détecteur est déplacé par la MMT et que les mesures sont réalisées à plusieurs

positions. E est l’erreur de mesure de forme de plan du système de palpage optique articulé,

Forme.Pla.D95%:Art:ODS

indiquée lorsque l’alignement du détecteur est également modifié au moyen d’un système articulé.

3.11
erreur maximale tolérée de forme du système de palpage
Forme.Sph.
...

Questions, Comments and Discussion

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