ISO 10360-5:2010
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) — Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing systems
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 10360-5:2010 specifies acceptance and periodic reverification tests of CMM performance with contacting probing systems and is only applicable to CMMs using any type of contacting probing system, a discrete point probing mode, and spherical or hemispherical stylus tip(s). It complements ISO 10360-7, which is the module for CMMs with video probing systems, and ISO 10360-2, which is universal, i.e. not probe-type specific. ISO 10360-5:2010 applies to CMMs supplied with any of the following: single-stylus probing system; multi-stylus probing systems with fixed multiple styli attached to a single probe (e.g. “star” stylus); multiple probing systems such as those with a stylus for each of their probes; systems with articulating probing; stylus and probe changing systems; manual (non-driven) CMMs. ISO 10360-5:2010 is not applicable to non-contacting probing systems, which require different testing procedures.
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
L'ISO 10360-5:2010 spécifie les essais de réception et de vérification périodique des performances des MMT à l'aide de systèmes de palpage à contact. Elle n'est applicable qu'aux MMT utilisant un système de palpage à contact, quel qu'il soit, un mode de palpage discret, et des touches de stylets sphériques ou hémisphériques. Elle complète l'ISO 10360‑7, qui traite des MMT utilisant des systèmes de palpage vidéo, et l'ISO 10360‑2, qui est universelle, c'est-à-dire qu'elle n'est spécifique à aucun type de palpeur. L'ISO 10360-5:2010 s'applique aux MMT fournis avec l'un des éléments suivants: systèmes de palpage à stylet simple; systèmes de palpage à stylets multiples munis de plusieurs stylets fixes attachés à un seul palpeur (par exemple stylets «en étoile»); systèmes à palpeurs multiples, tels que ceux dans lesquels chaque palpeur est muni d'un stylet; systèmes utilisant le palpage articulé; systèmes de changement de stylet et de palpeur; MMT manuelles (non entraînées). L'ISO 10360-5:2010 n'est pas applicable aux systèmes de palpage sans contact, qui nécessitent des procédures d'essai différentes.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10360-5
Second edition
2010-09-15
Geometrical product specifications
(GPS) — Acceptance and reverification
tests for coordinate measuring machines
(CMM) —
Part 5:
CMMs using single and multiple stylus
contacting probing systems
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 et à
stylets multiples
Reference number
ISO 10360-5:2010(E)
©
ISO 2010
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ISO 10360-5:2010(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 10360-5:2010(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction.vi
1 Scope.1
2 Normative references.2
3 Terms and definitions .2
4 Symbols.6
5 Requirements for metrological characteristics.7
5.1 Single-stylus probing error .7
5.2 Single-stylus probing configuration.8
5.3 Multi-stylus probing errors and values .8
5.4 Multi-stylus probing configurations .9
5.5 Styli .9
5.6 Environmental conditions .9
5.7 Operating conditions .9
6 Acceptance tests and reverification tests .10
6.1 General .10
6.2 Single-stylus probing configuration.10
6.2.1 Application .10
6.2.2 Principle.10
6.2.3 Measuring equipment .10
6.2.4 Procedure.11
6.2.5 Derivation of test results .12
6.3 Fixed multi-probe and multi-stylus probing systems.12
6.3.1 Principle.12
6.3.2 Measuring equipment .13
6.3.3 Procedure.14
6.3.4 Data analysis.15
6.4 Articulating probing systems.16
6.4.1 Principle.16
6.4.2 Measuring equipment .17
6.4.3 Procedure.17
6.4.4 Data analysis.19
7 Compliance with specification.19
7.1 Acceptance tests .19
7.2 Reverification tests .20
8 Applications .20
8.1 Acceptance tests .20
8.2 Reverification tests .20
8.3 Interim checks .20
9 Indication in product documentation and data sheets.21
Annex A (informative) Symbols and subscripts .23
Annex B (informative) Checking the probing system prior to the ISO 10360-2 test .24
Annex C (informative) Interpretation of multi-stylus test results.25
Annex D (normative) Maximum permissible error/limit figures.27
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ISO 10360-5:2010(E)
Annex E (informative) Relation to the GPS matrix model .28
Bibliography .30
iv © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 10360-5:2010(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
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.
ISO 10360-5 was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10360-5:2000), which has been technically
revised, and ISO/PAS 12868:2009.
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 Gaussian associated features
⎯ Part 7: CMMs equipped with video probing systems
⎯ Part 9: CMMs with multiple probing systems
The following parts are under preparation:
⎯ Part 8: CMMs with optical distance sensors
⎯ Part 10: Laser trackers for measuring point-to-point distances
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ISO 10360-5:2010(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 chain link 5 of the chains of standards of size,
distance, radius, angle, form, orientation, location, run-out and datums.
For more detailed information on the relation of this part of ISO 10360 to other standards and the GPS matrix
model, see Annex E.
The acceptance and reverification tests described in this part of ISO 10360 are applicable to coordinate
measuring machines (CMMs) that use contacting probes, with or without multiple styli or multiple articulated-
probe positions, when measuring a workpiece.
Experience has shown that the multi-stylus errors calculated using this part of ISO 10360 are significant and,
at times, the dominant errors in the CMM. Owing to the virtually infinite variety of modern CMM probing
system configurations, the tests specified by this part of ISO 10360 have been limited to providing a testing
format only. The tests are intended to provide information on the ability of a CMM to measure a feature or
features, using a contacting probe and, when relevant, using multiple styli, multiple probes or multiple
articulated-probe positions.
The situations to which they are applicable include
⎯ single-stylus probing systems,
⎯ multiple styli connected to the CMM probe (e.g. a star),
⎯ installations using an articulating probing system (motorized or manual) that can be prequalified,
⎯ installations using a repeatable probe-changing system,
⎯ installations using a repeatable stylus-changing system, and
⎯ multi-probe installations.
It is believed that the procedures given in this part of ISO 10360 will be helpful in identifying CMM system
uncertainty components for specific measurement tasks, and that the user will be able to reduce errors by
removing contributing elements such as long probe extensions and styli, then retesting the new configuration
set.
The tests in this part of ISO 10360 are sensitive to many errors attributable to both the CMM and the probing
system, and are to be performed in addition to the length-measuring tests given in ISO 10360-2.
The primary objective is to determine the practical performance of the complete CMM and probing system.
Therefore, the tests are designed to reveal measuring errors which are likely to occur when such a combined
system is used on real workpieces, e.g. errors generated by the interaction between large probe-tip-offset
lengths and uncorrected CMM rotation errors. The errors found here differ from those found in the E tests in
L
ISO 10360-2:2009, 6.5, because with multiple styli the net CMM travel may be very different from the
measured length. See Annex C for more information.
vi © ISO 2010 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10360-5:2010(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring machines
(CMM) —
Part 5:
CMMs using single and multiple stylus contacting probing
systems
1 Scope
This part of ISO 10360 specifies acceptance and periodic reverification tests of CMM performance with
contacting probing systems and is only applicable to CMMs using
⎯ any type of contacting probing system,
⎯ a discrete point probing mode, and
⎯ spherical or hemispherical stylus tip(s).
It complements ISO 10360-7, which is the module for CMMs with video probing systems, and ISO 10360-2,
which is universal, i.e. not probe-type specific.
NOTE It is the CMM probing performance tests which are specified by the maximum permissible errors (MPEs), due
to the impracticality of isolating the performance of the probing system from that of the CMM, even on a small artefact
such as a test sphere.
This part of ISO 10360 applies to CMMs supplied with any of the following:
a) single-stylus probing system;
b) multi-stylus probing systems with fixed multiple styli attached to a single probe (e.g. “star” stylus);
c) multiple probing systems such as those with a stylus for each of their probes;
d) systems with articulating probing;
e) stylus and probe changing systems;
f) manual (non-driven) CMMs.
This part of ISO 10360 is not applicable to non-contacting probing systems, which require different testing
procedures.
The terms “multi-stylus size error”, etc., should strictly be written “combined CMM and multi-stylus probing-
system size error”, etc. For convenience, the wording has been truncated.
If it is desired to isolate the probing-system performance as far as is practical, the influence of the CMM can
be minimized. See Annex C for more information.
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ISO 10360-5:2010(E)
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 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 14253-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and
measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with
specifications
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 document, the terms and definitions given in ISO 10360-1, ISO 14253-1,
ISO/IEC Guide 99 and the following apply.
NOTE This clause contains eight definitions (3.6 to 3.13) which supersede fourteen similar definitions in Clause 9 of
ISO 10360-1:2000. Some of these revised definitions are required to avoid ambiguities which would otherwise have been
introduced with this edition of ISO 10360-5. Others effectively supersede identical definitions in ISO 10360-1, because the
symbols used have been revised and expanded for clarification. The superseded definitions are 9.3, 9.4 and 9.15 to 9.26.
3.1
inferred probing-system qualification
probing-system qualification method where the parameters for each probing system attached to an articulation
system are inferred by interpolation, extrapolation, or other relevant model, for significantly different angular
position(s) from parameters acquired by empirical probing-system qualification (3.3) at a few angular
positions
3.2
angular positioning device qualification
establishment of the parameters of the angular positioning device in an articulating probing system necessary
for subsequent inferred probing-system qualification (3.1)
3.3
empirical probing-system qualification
probing-system qualification method where the parameters for each probing system attached to an articulation
system must be acquired by measurement of the reference sphere at each angular position used
3.4
effective stylus tip diameter
diameter used for the tip correction vector, for compensating measured feature size, etc.
NOTE 1 For the position of the tip correction vector, see ISO 10360-1:2000, Figure 4.
NOTE 2 The effective stylus tip diameter may be a parameter established by a probing-system qualification.
3.5
probing-system pre-qualification
probing-system qualification which is separated from subsequent measurement by probe or stylus change(s),
and/or articulating probing-system re-orientation(s)
2 © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 10360-5:2010(E)
3.6
multi-stylus form (measurement) error
P
FTj
error of indication within which the range of Gaussian radial distances can be determined by a least-squares
fit of points measured on a test sphere, the measurements being taken with five different styli on the one test
sphere located anywhere in the measuring volume by a CMM using the discrete-point probing mode
See ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 The character P in P indicates that the error is associated with the probing-system performance, and the
FTj
subscript F indicates that it is a form error. The subscript T indicates that the probing system conforms to Clause 1 of this
part of ISO 10360 (i.e. tactile), thus enabling any alternative probing system to be clearly identified by the use of a different
character at * in P .
F*j
NOTE 2 There are four multi-stylus form errors based on different probing systems and methods of operation. These
are designated as follows:
j = E, an articulating probing system using empirical qualification;
j = I, an articulating probing system using inferred qualification;
j = M, a fixed multi-stylus probing system;
j = N, a fixed multi-probe system.
NOTE 3 All the symbols used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
3.7
multi-stylus size error
P
STj
error of indication within which the diameter of a test sphere can be determined by a least-squares fit of points,
the measurements being taken with five different styli on the one test sphere located anywhere in the
measuring volume by a CMM using the discrete-point probing mode
NOTE 1 The subscript S in P indicates that it is a size error.
STj
NOTE 2 All the symbols used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
3.8
multi-stylus location value
P
LTj
maximum of the ranges of the X, Y and Z coordinates within which the location of a test sphere can be
determined by a least-squares fit of points, the measurements being taken with five different styli on the one
test sphere located anywhere in the measuring volume by a CMM using the discrete-point probing mode
NOTE 1 The subscript L in P indicates that it is a location value.
LTj
NOTE 2 All the symbols used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
NOTE 3 All values are absolute.
3.9
single-stylus form error
P
FTU
error of indication within which the range of radii can be determined by a least-squares fit of points measured
on a test sphere, the measurements being performed by a CMM with a single stylus, using the discrete-point
probing mode, with points taken on the test sphere located anywhere in the measuring volume
See ISO 10360-1:2000, Figure 15.
© ISO 2010 – All rights reserved 3
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ISO 10360-5:2010(E)
NOTE 1 The character P in P indicates that the error is related primarily to the probing-system performance. The
FTU
subscript U indicates use of a single (unique) stylus.
NOTE 2 See 3.6 for information on F and T.
NOTE 3 All such characters used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
NOTE 4 P is identical to P in ISO 10360-2:2001.
FTU
3.10
single-stylus size error
P
STU
error of indication of the difference between the diameter of a least-squares fit of points measured on a test
sphere and its calibrated diameter, the measurements being performed by a CMM with a single stylus, using
the discrete-point probing mode, with points taken on the test sphere located anywhere in the measuring
volume
NOTE 1 The character P in P indicates that the error is related primarily to the probing-system performance. The
STU
subscript U indicates use of a single (unique) stylus. The subscript S in P indicates that it is a size error.
STj
NOTE 2 All such characters used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
3.11
maximum permissible multi-stylus form error
P
FTj, MPE
extreme value of the multi-stylus form error (3.6), P , permitted by specifications, regulations, etc. for a
FTj
CMM
NOTE 1 The maximum permissible value of the multi-stylus form error, P , can be expressed in one of three
FTj, MPE
forms:
a) P = minimum of (A + L /K) and B; or
FTj, MPE P
b) P = (A + L /K); or
FTj, MPE P
c) P = B
FTj, 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, in millimetres;
P
B is the maximum permissible error P , in micrometres, as stated by the manufacturer.
FTj, MPE
These forms are shown in Figures D.1, D.2 and D.3.
NOTE 2 A maximum permissible error (MPE) as opposed to a maximum permissible limit (MPL) specification is used
when the test measurements determine errors; hence, testing an MPE specification requires the use of calibrated artefacts.
NOTE 3 P can be specified by probe-tip-offset length or by the stylus system description.
FTj, MPE
3.12
maximum permissible multi-stylus size error
P
STj, MPE
extreme value of the multi-stylus size error (3.7), P , permitted by specifications, regulations, etc. for a
STj
CMM
4 © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 10360-5:2010(E)
NOTE 1 The maximum permissible value of the multi-stylus size error, P , can be expressed in one of three
STj, MPE
forms:
a) P = minimum of (A + L /K) and B; or
STj, MPE P
b) P = (A + L /K); or
STj, MPE P
c) P = B
STj, 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, in millimetres;
P
B is the maximum permissible error P , in micrometres, as stated by the manufacturer.
STj, MPE
These forms are shown in Figures D.1, D.2 and D.3.
NOTE 2 A maximum permissible error (MPE) as opposed to a maximum permissible limit (MPL) specification is used
when the test measurements determine errors; hence, testing an MPE specification requires the use of calibrated artefacts.
NOTE 3 P can be specified by probe-tip-offset length or by the stylus system description.
STj, MPE
3.13
maximum permissible limit of the multi-stylus location value
P
LTj, MPL
extreme value of the multi-stylus location value (3.8), P , permitted by specifications, regulations, etc. for
LTj
a CMM
NOTE 1 The maximum permissible limit of the multi-stylus location value, P , can be expressed in one of three
LTj, MPL
forms:
a) P = minimum of (A + L /K) and B; or
LTj, MPL P
b) P = (A + L /K); or
LTj, MPL P
c) P = B
LTj, 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, in millimetres;
P
B is the maximum permissible limit P , in micrometres, as stated by the manufacturer.
LTj, MPL
These forms are shown in Figures D.1, D.2 and D.3.
NOTE 2 A maximum permissible limit (MPL) as opposed to a maximum permissible error (MPE) specification is used
when the test measurements are not errors; hence, testing an MPL specification does not require the use of artefacts with
a relevant calibration.
NOTE 3 P can be specified by the probe-tip-offset length or by the stylus system description.
LTj, MPL
© ISO 2010 – All rights reserved 5
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ISO 10360-5:2010(E)
3.14
maximum permissible single-stylus form error
P
FTU, MPE
extreme value of the single-stylus form error (3.9), P , permitted by specifications, regulations, etc. for a
FTU
CMM
See ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 P can be specified by probe-tip-offset length or by the stylus system description.
FTU, MPE
NOTE 2 P is identical to MPE in ISO 10360-2:2001.
FTU, MPE P
4 Symbols
For the purpose of this document, the symbols of Table 1 apply.
Table 1 — Symbols
Symbol Meaning
A Positive constant, expressed in micrometres and supplied by the manufacturer, used to express a maximum
permissible limit or error
K Dimensionless positive constant supplied by the manufacturer, used to express a maximum permissible limit
or error
L Distance in 3D between the centres of the reference sphere and the test sphere, in millimetres
P
B Maximum permissible error (e.g. P ) or limit (e.g. P ), in micrometres, as stated by the
FTj, MPE LTj, MPL
manufacturer
R Gaussian radial distance
l Fixed multi-stylus probing-system stylus length
l Single-stylus length
U
l Fixed multi-probe-tip-offset length
O
l Articulating probing-system probe-tip-offset length
A
X, Y, Z Centre coordinates
E Length measurement error with minimal probe-tip-offset length
0
E Maximum permissible error of length measurement with minimal probe-tip-offset length
0, MPE
E Length measurement error with probe-tip-offset length L
L
E Maximum permissible error of length measurement
L, MPE
j = E Articulating probing system using empirical qualification
j = I Articulating probing system using inferred qualification
j = M Fixed multi-stylus probing system
j = N Fixed multi-probe system
P
FTE
P
FTI
Multi-stylus form error, P
FTj
P
FTM
P
FTN
6 © ISO 2010 – All rights reserved
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ISO 10360-5:2010(E)
Table 1 (continued)
Symbol Meaning
P
STE
P
STI
Multi-stylus size error, P
STj
P
STM
P
STN
P
LTE
P
LTI
Multi-stylus location value, P
j
LT
P
LTM
P
LTN
P Single-stylus form error
FTU
P Single-stylus size error
STU
P
FTE, MPE
P
FTI, MPE
Maximum permissible multi-stylus form error, P
FTj, MPE
P
FTM, MPE
P
FTN, MPE
P
STE, MPE
P
STI, MPE
Maximum permissible multi-stylus size error, P
STj, MPE
P
STM, MPE
P
STN, MPE
P
LTE, MPL
P
LTI, MPL
Maximum permissible limit of the multi-stylus location value, P
LTj, MPL
P
LTM, MPL
P
LTN, MPL
P Maximum permissible single-stylus form error
FTU, MPE
5 Requirements for metrological characteristics
5.1 Single-stylus probing error
The single-stylus form error, P , shall not exceed the maximum permissible single-stylus form error,
FTU
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10360-5
Deuxième édition
2010-09-15
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 et à stylets multiples
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) —
Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing
systems
Numéro de référence
ISO 10360-5:2010(F)
©
ISO 2010
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ISO 10360-5:2010(F)
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ISO 10360-5:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes et définitions .2
4 Symboles.6
5 Exigences relatives aux caractéristiques métrologiques .8
5.1 Erreur de palpage du système à stylet simple .8
5.2 Configuration du système de palpage à stylet simple .8
5.3 Erreurs et valeurs du système de palpage à stylets multiples.8
5.4 Configuration du système de palpage à stylets multiples.9
5.5 Stylets.9
5.6 Conditions d'environnement.9
5.7 Conditions de fonctionnement .10
6 Essais de réception et essais de vérification périodique .10
6.1 Généralités .10
6.2 Configuration du système de palpage à stylet simple .10
6.2.1 Application .10
6.2.2 Principe.11
6.2.3 Équipement de mesure.11
6.2.4 Mode opératoire.11
6.2.5 Dérivation des résultats d'essai.13
6.3 Systèmes de palpage à stylets multiples et à palpeurs multiples fixes .13
6.3.1 Principe.13
6.3.2 Équipement de mesure.14
6.3.3 Mode opératoire.14
6.3.4 Analyse de données.16
6.4 Systèmes de palpage articulés .17
6.4.1 Principe.17
6.4.2 Équipement de mesure.18
6.4.3 Mode opératoire.18
6.4.4 Analyse de données.20
7 Conformité avec la spécification .20
7.1 Essais de réception.20
7.2 Essais de vérification périodique .21
8 Applications .21
8.1 Essais de réception.21
8.2 Essais de vérification périodique .22
8.3 Vérifications intermédiaires .22
9 Indication sur documentation du produit et fiches techniques .22
Annexe A (informative) Symboles et indices .24
Annexe B (informative) Vérification du système de palpage avant l'essai de l'ISO 10360-2 .25
Annexe C (informative) Interprétation des résultats d'essai du système à stylets multiples.26
Annexe D (normative) Représentations graphiques de l'erreur maximale tolérée et de la limite
maximale tolérée .28
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Annexe E (informative) Relation avec la matrice GPS.29
Bibliographie .31
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ISO 10360-5:2010(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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
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.
L'ISO 10360-5 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10360-5:2000), qui a fait l'objet d'une
révision technique, ainsi que l'ISO/PAS 12868:2009.
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 vidéo
⎯ Partie 9: MMT avec systèmes de palpage multiples
Les parties suivantes sont en cours d'élaboration:
⎯ Partie 8: MMT avec détecteurs optiques à distance
⎯ Partie 10: Suiveurs à laser pour mesurer les distances de point à point
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ISO 10360-5:2010(F)
Introduction
La présente partie de l'ISO 10360 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits (GPS)
et est à considérer 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 spécifiées.
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.
Les essais de réception et de vérification périodique décrits dans la présente partie de l'ISO 10360
s'appliquent aux machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) utilisant des palpeurs à contact, avec ou sans
stylets multiples ou positions multiples d'un système de palpage articulé, lors de la mesure des pièces.
L'expérience a montré que les erreurs dues aux stylets multiples calculées en utilisant la présente partie de
l'ISO 10360 sont significatives et représentent parfois les erreurs principales de la MMT. En raison du nombre
presque illimité de configurations possibles du système de palpage sur les MMT modernes, les essais
spécifiés dans la présente partie de l'ISO 10360 se limitent à ne fournir qu'un format d'essai. Ces essais ne
sont prévus que pour donner des informations sur la capacité de la MMT à mesurer un ou plusieurs
élément(s) en utilisant un palpeur à contact et, lorsque cela est pertinent, des stylets multiples, des palpeurs
multiples ou des positions multiples d'un système de palpage articulé.
Les situations dans lesquelles ces essais sont applicables comprennent
⎯ les systèmes de palpage à stylet simple,
⎯ les stylets multiples connectés au palpeur de la MMT (par exemple stylet «en étoile»),
⎯ les installations utilisant un système de palpage articulé (motorisé ou manuel) qui peut être préqualifié,
⎯ les installations utilisant un système de changement de palpeur répétable,
⎯ les installations utilisant un système de changement de stylet répétable, et
⎯ les installations à palpeurs multiples.
Il est estimé que les modes opératoires donnés dans la présente partie de l'ISO 10360 seront utiles pour
identifier les composantes d'incertitude du système pour des tâches de mesurage spécifiques, et que
l'utilisateur pourra réduire les erreurs en enlevant des éléments d'influence, tels que de grandes rallonges et
de grands stylets, et en répétant l'essai avec une nouvelle configuration.
Les essais décrits dans la présente partie de l'ISO 10360 sont sensibles à de nombreuses erreurs provenant
de la MMT et du système de palpage, et sont à réaliser en plus des essais de mesure de longueur donnés
dans l'ISO 10360-2.
L'objectif principal est de déterminer les performances empiriques de l'ensemble de la MMT et du système de
palpage. Les essais sont donc conçus pour trouver les erreurs de mesure pouvant apparaître lorsqu'un tel
système est utilisé sur des pièces réelles, par exemple les erreurs provoquées par l'interaction entre les
grandes constantes de palpage et les erreurs de rotation non corrigées de la MMT. Les erreurs trouvées
grâce à la présente partie de l'ISO 10360 sont différentes de celles trouvées grâce à l'essai E de
L
l'ISO 10360-2:2009, 6.5, car avec des stylets multiples le déplacement net de la MMT peut être très différent
de la longueur mesurée. Voir l'Annexe C pour plus d'informations.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10360-5:2010(F)
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 et à
stylets multiples
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10360 spécifie les essais de réception et de vérification périodique des
performances des MMT à l'aide de systèmes de palpage à contact. Elle n'est applicable qu'aux MMT utilisant
⎯ un système de palpage à contact, quel qu'il soit,
⎯ un mode de palpage discret, et
⎯ des touches de stylets sphériques ou hémisphériques.
Elle complète l'ISO 10360-7, qui traite des MMT utilisant des systèmes de palpage vidéo, et l'ISO 10360-2,
qui est universelle, c'est-à-dire qu'elle n'est spécifique à aucun type de palpeur.
NOTE Ce sont les essais de performance de palpage de la MMT qui sont spécifiés par les erreurs maximales
tolérées (MPE), puisqu'il est difficile d'isoler les performances du système de palpage de celles de la MMT, même sur de
petits étalons tels qu'une sphère d'essai.
La présente partie de l'ISO 10360 s'applique aux MMT fournies avec l'un des éléments suivants:
a) systèmes de palpage à stylet simple;
b) systèmes de palpage à stylets multiples munis de plusieurs stylets fixes attachés à un seul palpeur
(par exemple stylets «en étoile»);
c) systèmes à palpeurs multiples, tels que ceux dans lesquels chaque palpeur est muni d'un stylet;
d) systèmes utilisant le palpage articulé;
e) systèmes de changement de stylet et de palpeur;
f) MMT manuelles (non entraînées).
La présente partie de l'ISO 10360 n'est pas applicable aux systèmes de palpage sans contact, qui nécessitent
des modes opératoires d'essai différents.
Il convient de comprendre l'expression «erreur de taille du système à stylets multiples», etc., au sens strict
d'«erreur de taille de l'ensemble composé de la MMT et du système de palpage à stylets multiples», etc. Par
commodité, cette expression a été simplifiée.
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ISO 10360-5:2010(F)
S'il est jugé souhaitable d'isoler les performances du système de palpage autant que possible, l'influence de
la MMT peut être réduite. Voir l'Annexe C pour plus d'informations.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 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 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
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, le
Guide ISO/CEI 99 ainsi que les suivants s'appliquent.
NOTE Le présent article contient huit définitions (3.6 à 3.13) qui remplacent 14 définitions similaires dans
l'ISO 10360-1:2000, Article 9. Certaines de ces définitions révisées sont nécessaires pour éviter les ambiguïtés qui
auraient autrement été introduites avec la présente édition de l'ISO 10360-5. D'autres définitions remplacent des
définitions identiques de l'ISO 10360-1 parce que les symboles utilisés ont été révisés et développés pour plus de clarté.
Les définitions remplacées sont les définitions 9.3 et 9.4 et celles allant de 9.15 à 9.26.
3.1
qualification déductive du système de palpage
méthode de qualification du système de palpage par laquelle les paramètres de chaque système de palpage
fixé à un système d'orientation sont déduits par interpolation, extrapolation ou toute autre méthode adaptée,
pour une ou plusieurs position(s) angulaire(s) très différente(s) des paramètres acquis pour quelques
positions angulaires par la qualification empirique du système de palpage (3.3)
3.2
qualification du dispositif de positionnement angulaire
établissement des paramètres du dispositif de positionnement angulaire dans un système de palpage articulé
nécessaire à la qualification déductive du système de palpage (3.1) réalisée ultérieurement
3.3
qualification empirique du système de palpage
méthode de qualification du système de palpage par laquelle les paramètres de chaque système de palpage
fixé à un système d'orientation doivent être acquis par mesurage de la sphère de référence pour chaque
position angulaire utilisée
3.4
diamètre effectif de la touche du stylet
diamètre utilisé pour le vecteur de correction de touche, afin de compenser la taille de l'élément mesuré, etc.
NOTE 1 Concernant le vecteur de correction de touche, voir l'ISO 10360-1:2000, Figure 4.
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ISO 10360-5:2010(F)
NOTE 2 Le diamètre effectif de la touche du stylet peut être un paramètre établi par la qualification du système de
palpage.
3.5
pré-qualification du système de palpage
qualification du système de palpage séparée des mesurages suivants par un ou plusieurs changements de
palpeur ou de stylet, et/ou par une ou plusieurs réorientations du système de palpage
3.6
erreur de mesure de forme du système à stylets multiples
P
FTj
erreur d'indication à l'intérieur de laquelle l'étendue des distances radiales gaussiennes peut être déterminée
par une association des moindres carrés des points mesurés sur un étalon matérialisé de taille sphérique, les
mesurages étant effectués avec cinq stylets différents sur la sphère d'essai, située n'importe où dans le
volume de mesurage, par une MMT utilisant le mode de palpage discret
Voir l'ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 La lettre P dans P indique que l'erreur est associée aux performances du système de palpage, et l'indice F
j
FT
indique qu'il s'agit d'une erreur de forme. L'indice T indique que le système de palpage est tactile, comme décrit à
l'Article 1 de la présente partie de l'ISO 10360, permettant ainsi l'identification claire de tout autre système de palpage par
∗
l'utilisation d'une autre lettre à la place de dans P .
j
F∗
NOTE 2 Il existe quatre erreurs de forme du système à stylets multiples, fondés sur les différents systèmes de palpage
et les méthodes de fonctionnement suivants:
j = E, pour un système de palpage articulé utilisant la qualification empirique;
j = I, pour un système de palpage articulé utilisant la qualification déductive («inferred»);
j = M, pour un système de palpage à stylets multiples fixes;
j = N, pour un système à palpeurs multiples fixes.
NOTE 3 Une liste de tous les symboles utilisés dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée à l'Annexe A.
3.7
erreur de taille du système à stylets multiples
P
STj
erreur d'indication à l'intérieur de laquelle le diamètre d'une sphère d'essai peut être déterminé par une
association des moindres carrés des points mesurés, les mesurages étant effectués avec cinq stylets
différents sur la sphère d'essai, située n'importe où dans le volume de mesurage, par une MMT utilisant le
mode de palpage discret
NOTE 1 L'indice S dans P indique qu'il s'agit d'une erreur de taille («size»).
j
ST
NOTE 2 Une liste de tous les symboles utilisés dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée dans l'Annexe A.
3.8
valeur de position du système à stylets multiples
P
LTj
maximum de l'étendue des coordonnées X, Y et Z à l'intérieur de laquelle la position d'une sphère d'essai
peut être déterminée par une association des moindres carrés des points mesurés, les mesurages étant
effectués avec cinq stylets différents sur la sphère d'essai, située n'importe où dans le volume de mesurage,
par une MMT utilisant le mode de palpage discret
NOTE 1 L'indice L dans P indique qu'il s'agit d'une valeur de position («location»).
j
LT
NOTE 2 Une liste de tous les symboles utilisés dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée dans l'Annexe A.
NOTE 3 Toutes les valeurs sont absolues.
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ISO 10360-5:2010(F)
3.9
erreur de forme du système à stylet simple
P
FTU
erreur d'indication à l'intérieur de laquelle l'étendue des rayons peut être déterminée par une association des
moindres carrés des points mesurés sur une sphère d'essai, les mesurages étant effectués par une MMT
avec un seul stylet utilisant le mode de palpage discret, avec des points pris sur la sphère d'essai, située
n'importe où dans le volume de mesurage, par une MMT utilisant le mode de palpage discret
Voir l'ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 La lettre P dans P indique que l'erreur est principalement associée aux performances du système de
FTU
palpage. L'indice U indique l'utilisation d'un seul (unique) stylet.
NOTE 2 Voir 3.6 pour des informations sur F et T.
NOTE 3 Une liste de toutes les lettres de ce type utilisées dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée dans
l'Annexe A.
NOTE 4 P est identique à P dans l'ISO 10360-2:2001.
FTU
3.10
erreur de taille du système à stylet simple
P
STU
erreur d'indication de la différence entre le diamètre de l'association des moindres-carrés des points mesurés
sur une sphère d'essai et son diamètre étalonné, les mesures étant effectuées par une MMT à stylet simple
utilisant le mode de palpage à point discret, avec des points pris sur la sphère d'essai localisée n'importe où
dans le volume de mesurage
NOTE 1 La lettre P dans P indique que l'erreur est principalement associée aux performances du système de
STU
palpage. L'indice U indique l'utilisation d'un seul (unique) stylet. L'indice S dans P indique qu'il s'agit d'une erreur de
j
ST
taille («size»).
NOTE 2 Une liste de toutes les lettres de ce type utilisées dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée dans
l'Annexe A.
3.11
erreur maximale tolérée de forme du système à stylets multiples
P
j
FT , MPE
valeur extrême de l'erreur de forme du système à stylets multiples (3.6), P , autorisée par les
j
FT
spécifications, les réglementations, etc. pour une MMT
NOTE 1 La valeur maximale tolérée de l'erreur de forme du système à stylets multiples, P , est donnée par l'une
j
FT , MPE
des trois formes suivantes:
a) P = minimum de (A + L /K) et B; ou
j
FT , MPE P
b) P = (A + L /K); ou
j
FT , MPE P
c) P = B;
j
FT , MPE
où
A est une constante positive, exprimée en micromètres, fournie par le fabricant;
K est une constante positive, sans dimension, fournie par le fabricant;
L est la distance en 3D entre les centres de la sphère de référence et la sphère d'essai, en millimètres;
P
B est l'erreur maximale tolérée P , en micromètres, spécifiée par le fabricant.
j
FT , MPE
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ISO 10360-5:2010(F)
Ces formes sont montrées aux Figures D.1, D.2 et D.3.
NOTE 2 Une erreur maximale tolérée (MPE) [par opposition à une limite maximale tolérée (MPL)] est spécifiée lorsque
les mesures d'essai mettent au jour des erreurs; tester une spécification de MPE nécessite donc l'utilisation d'étalons
calibrés.
NOTE 3 P peut être spécifiée par la longueur de la constante de palpage ou par le système de stylet.
j
FT , MPE
3.12
erreur maximale tolérée de taille du système à stylets multiples
P
STj, MPE
valeur extrême de l'erreur de taille du système à stylets multiples (3.7), P , autorisée par les
STj
spécifications, les réglementations, etc. pour une MMT
NOTE 1 La valeur maximale tolérée de l'erreur de taille du système à stylets multiples, P , peut être donnée par
j
ST , MPE
l'une des trois formes suivantes:
a) P = minimum de (A + L /K) et B; ou
j
ST , MPE P
b) P = (A + L /K); ou
j
ST , MPE P
c) P = B;
j
ST , MPE
où
A est une constante positive, exprimée en micromètres, fournie par le fabricant;
K est une constante positive, sans dimension, fournie par le fabricant;
L est la distance en 3D entre les centres de la sphère de référence et la sphère d'essai, en millimètres;
P
B est l'erreur maximale tolérée P , en micromètres, spécifiée par le fabricant.
j
ST , MPE
Ces formes sont montrées aux Figures D.1, D.2 et D.3.
NOTE 2 Une erreur maximale tolérée (MPE) [par opposition à une limite maximale tolérée (MPL)] est spécifiée lorsque
les mesures d'essai mettent au jour des erreurs; tester une spécification de MPE nécessite donc l'utilisation d'étalons
calibrés.
NOTE 3 P peut être spécifiée par la longueur de la constante de palpage ou par la description du système de
j
ST , MPE
stylet.
3.13
limite maximale tolérée de la valeur de position du système à stylets multiples
P
LTj, MPL
valeur extrême de la valeur de position du système à stylets multiples (3.8), P , autorisée par les
LTj
spécifications, les réglementations, etc. pour une MMT
NOTE 1 La limite maximale tolérée de la valeur de position du système à stylets multiples, P , peut être donnée
LTj
, MPL
par l'une des trois formes suivantes:
a) P = minimum de (A + L /K) et B; ou
LTj, MPL P
b) P = (A + L /K); ou
LTj
, MPL P
c) P = B;
LTj
, MPL
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ISO 10360-5:2010(F)
où
A est une constante positive, exprimée en micromètres et fournie par le fabricant;
K est une constante positive sans dimension fournie par le fabricant;
L est la distance en 3D entre les centres de la sphère de référence et la sphère d'essai, en millimètres;
P
B est l'erreur maximale t
...
Questions, Comments and Discussion
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