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

ISO 10360-12:2016 specifies the acceptance tests for verifying the performance of an articulated arm CMM by measuring calibrated test lengths as stated by the manufacturer. It also specifies the reverification tests that enable the user to periodically reverify the performance of the articulated arm CMM. It applies to articulated arm CMMs using tactile probes and optionally optical distance sensors (also referred to as laser line scanners or laser line probes). Details on tests for scanner accessories are given in Annex E. ISO 10360-12:2016 does not specify how often or when testing is performed, if at all, nor does it specify which party should bear the cost of testing. This part of ISO 10360 specifies - performance requirements that can be assigned by the manufacturer or the user of the articulated arm CMM, - the manner of execution of the acceptance and reverification tests to demonstrate the stated requirements, - rules for proving 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)

ISO 10360-12:2016 spécifie les essais de réception visant ŕ vérifier que les performances d'une MMT ŕ bras articulés en mesurant des longueurs d'essai étalonnées soient conformes aux indications du fabricant. Elle spécifie également les essais de vérification périodique permettant ŕ l'utilisateur de vérifier périodiquement les performances de la MMT ŕ bras articulés. Elle s'applique aux MMT ŕ bras articulés utilisant des palpeurs tactiles et optionnellement des détecteurs optiques sans contact. Des informations supplémentaires sur les essais pour accessoires de scanning sont données ŕ l'Annexe E. ISO 10360-12:2016 ne spécifie pas la fréquence ou le moment oů l'essai est réalisé, le cas échéant, et ne précise pas la partie qui doit supporter le coűt de l'essai. ISO 10360-12:2016 spécifie: - les exigences de performance qui peuvent ętre fixées par le fabricant ou l'utilisateur de la MMT ŕ bras articulés; - la façon d'exécuter les essais de réception et de vérification périodique pour démontrer les exigences spécifiées; - les rčgles pour prouver la conformité; et - les applications pour lesquelles les essais de réception et de vérification périodique peuvent ętre utilisés.

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Published
Publication Date
29-Sep-2016
Current Stage
9020 - International Standard under periodical review
Start Date
15-Jul-2021
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10360-12
First edition
2016-10-01
Geometrical product specifications
(GPS) — Acceptance and reverification
tests for coordinate measuring
systems (CMS) —
Part 12:
Articulated arm coordinate
measurement machines (CMM)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de
réception et de vérification périodique des systèmes de mesure
tridimensionnels (SMT) —
Partie 12: Machines à mesurer tridimensionnelles à bras articulés
(MMT)
Reference number
ISO 10360-12:2016(E)
ISO 2016
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10360-12:2016(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2016, Published in Switzerland

All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized otherwise in any form

or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting 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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www.iso.org
ii © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 10360-12:2016(E)
Contents Page

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

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

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

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

3 Terms and definitions ..................................................................................................................................................................................... 1

4 Symbols .......................................................................................................................................................................................................................... 6

5 Rated operating conditions ....................................................................................................................................................................... 7

5.1 Environmental conditions ............................................................................................................................................................. 7

5.2 Operating conditions ......................................................................................................................................................................... 8

6 Acceptance tests and reverification tests ................................................................................................................................... 8

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 8

6.2 Probing size and form errors ...................................................................................................................................................... 8

6.2.1 Principle .................................................................................................................................................................................. 8

6.2.2 Measuring equipment ................................................................................................................................................. 8

6.2.3 Procedure ............................................................................................................................................................................... 8

6.2.4 Derivation of test results ........................................................................................................................................10

6.3 Articulated location errors ........................................................................................................................................................10

6.3.1 Principle ...............................................................................................................................................................................10

6.3.2 Measuring equipment ..............................................................................................................................................10

6.3.3 Procedure ............................................................................................................................................................................10

6.3.4 Derivation of test results ........................................................................................................................................11

6.4 Length measurement errors ....................................................................................................................................................11

6.4.1 Principle ...............................................................................................................................................................................11

6.4.2 Measuring equipment ..............................................................................................................................................12

6.4.3 Procedure ............................................................................................................................................................................12

7 Compliance with specification ............................................................................................................................................................16

7.1 Acceptance tests .................................................................................................................................................................................16

7.1.1 Acceptance criteria .....................................................................................................................................................16

7.1.2 Data rejection and repeated measurements .........................................................................................16

7.2 Reverification tests ...........................................................................................................................................................................17

8 Applications ............................................................................................................................................................................................................17

8.1 Acceptance test ....................................................................................................................................................................................17

8.2 Reverification test .............................................................................................................................................................................17

8.3 Interim check .........................................................................................................................................................................................18

9 Indication in product documentation and data sheets .............................................................................................19

Annex A (informative) Forms ....................................................................................................................................................................................20

Annex B (normative) Artefacts that represent a calibrated test length........................................................................22

Annex C (informative) Alignment of artefacts .........................................................................................................................................28

Annex D (informative) Interim testing ............................................................................................................................................................29

Annex E (normative) Testing a scanning probing system of an articulated arm CMM ..................................31

Annex F (normative) Length error measurement by concatenating test lengths ..............................................32

Annex G (informative) Optional probing articulated size and forms errors ...........................................................37

Annex H (informative) Optional repeatability range of the length measurement error ............................38

Annex I (informative) Relation to the GPS matrix model .............................................................................................................39

Bibliography .............................................................................................................................................................................................................................40

© ISO 2016 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 10360-12:2016(E)
Foreword

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

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

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

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

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

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

electrotechnical standardization.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

constitute an endorsement.

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

as well as information about ISO’s adherence to the World Trade Organization (WTO) principles in the

Technical Barriers to Trade (TBT) see the following URL: www.iso.org/iso/foreword.html.

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 systems (CMS):

— 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 system
— Part 6: Estimation of errors in computing of Gaussian associated features
— Part 7: CMMs equipped with imaging probing systems
— Part 8: CMMs with optical distance sensors
— Part 9: CMMs with multiple probing systems
— Part 10: Laser trackers for measuring point-to-point distances
— Part 12: Articulated arm coordinate measuring machines (CMM)
iv © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 10360-12:2016(E)
Introduction

This part of ISO 10360 is a general GPS standard (see ISO 14638). For more detailed information about

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

This part of ISO 10360 is included in the ISO/GPS Masterplan given in ISO 14638, which gives an

overview of the ISO/GPS system. The fundamental rules of ISO/GPS given in ISO 8015 apply to this

part of ISO 10360 and the default decision rules given in ISO 14253-1 apply to specifications made in

accordance with this part of ISO 10360, unless otherwise indicated.

The objective of this part of ISO 10360 is to provide a well-defined testing procedure to

— enable manufacturers of articulated arm CMMs to provide specification MPEs, and

— enable users to test articulated arm CMMs to manufacturer specifications using calibrated traceable

reference artefacts.

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

metre, and that they give information on how the articulated arm CMM will perform on similar length

measurements.
© ISO 2016 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10360-12:2016(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance
and reverification tests for coordinate measuring
systems (CMS) —
Part 12:
Articulated arm coordinate measurement machines (CMM)
1 Scope

This part of ISO 10360 specifies the acceptance tests for verifying the performance of an articulated

arm CMM by measuring calibrated test lengths as stated by the manufacturer. It also specifies the

reverification tests that enable the user to periodically reverify the performance of the articulated arm

CMM. It applies to articulated arm CMMs using tactile probes and optionally optical distance sensors

(also referred to as laser line scanners or laser line probes). Details on tests for scanner accessories are

given in Annex E.

This part of ISO 10360 does not specify how often or when testing is performed, if at all, nor does it

specify which party should bear the cost of testing.
This part of ISO 10360 specifies

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

arm CMM,

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

requirements,
— rules for proving 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 10360-8:2013, Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for

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

ISO 10360-9:2013, Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for

coordinate measuring systems (CMS) — Part 9: CMMs with multiple probing systems
3 Terms and definitions

For the purposes of this document, the following terms and definitions given in ISO 10360-1 and the

following apply.

NOTE The definitions in this section are intended to concisely state the meaning of terms. For metrological

characteristics that have numerical values, the complete description of the procedure and derivation of test

results in Clause 6 and Annex E are to be followed in determining values.
© ISO 2016 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 10360-12:2016(E)
3.1
articulated arm coordinate measuring machine
system that measures spatial coordinates and comprises
— an open chain of fixed-length segments,

— joint assemblies interconnecting the segments and the probing system and attaching them to the

stationary environment, and
— a probing system at the free end of the chain

Note 1 to entry: The probing system may comprise a rigid probe or a sensing system such as a scanner.

Note 2 to entry: Rotary joint assemblies connected to the fixed-length segments are equipped with angular

encoders. Cartesian coordinates of each measuring point are calculated from the measured angles and segment

lengths.
3.2
joint

connection between adjacent elements of an articulated arm CMM that allows a single rotational degree

of freedom between these elements

Note 1 to entry: There are two types of joints: hinge joints, which cause a hinging movement between adjacent

arm segments, and swivel joints, which cause a rotary movement around the axis of the connected arm segment.

Note 2 to entry: Each joint ordinarily includes an angle measuring device (rotary encoder).

3.3
joint assembly

assembly of two or more joints between two adjacent elements of an articulated arm CMM

Note 1 to entry: Usually, a joint assembly includes at least a hinge joint and a swivel joint.

Note 2 to entry: In analogy to the human arm, the three main joint assemblies are designated the shoulder, elbow,

and wrist.

Note 3 to entry: Current machines have 2 or 3 degrees of freedom each for shoulder (a, b), elbow (c, d), and wrist

(e, f, g), as shown in Figure 1. Consequently, articulated arm CMMs are referred to as either six or seven axis

machines.
a) With six rotary axes
2 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 10360-12:2016(E)
b) With seven rotary axes
Figure 1 — Articulated arm CMM
3.4
measuring range

diameter of the spherical volume within which an articulated arm CMM is capable of measuring

Note 1 to entry: The measuring range is specified by the manufacturer.

Note 2 to entry: The measuring range is twice the reach of the articulated arm. However, some of the regions that

can be reached by the articulated arm may not be within the measuring volume.
3.5
measuring volume

region in space over which the manufacturer specifies the performance of the articulated arm CMM

Note 1 to entry: The measuring volume is restricted by inaccessible zones specified by the manufacturer. For

example, there may be an inaccessible zone close to the vertical main axis.

Note 2 to entry: Manufacturers may specify more than one measuring volume for a machine, each measuring

volume having a separate performance specification.

Note 3 to entry: Because of the possibility of binding up a joint when adjacent arm segments are brought close

together, the size of the measuring volume may depend on the direction of the probe stylus in relation to the

outside of the measuring volume or inaccessible zones within the measuring volume. The manufacturer may

specify one or more measuring volumes according to the direction of the probe stylus.

3.6
useful arm length
half the measuring range
3.7
coefficient of thermal expansion
CTE
linear thermal expansion coefficient of a material at 20 °C

Note 1 to entry: The above definition for CTE does not imply that a user is required to make measurements at 20 °C.

© ISO 2016 – All rights reserved 3
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ISO 10360-12:2016(E)
3.8
normal CTE material
−6 −6
material with a CTE between 8 × 10 /°C and 13 × 10 /°C

Note 1 to entry: Some documents may express CTE in units 1/K, which is equivalent to 1/°C.

[SOURCE: ISO 10360-2]
3.9
kinematic seat

mechanical seat (nest) that repeatably holds the centre of a spherical surface in a fixed position in space

Note 1 to entry: An example of a kinematic seat is a trihedral seat that includes three hardened spheres, each

sphere placed on a circle and separated from the other spheres by nominally 120°. Each of the three spheres

contacts the surface of a larger sphere (or spherical surface) so as to permit repeatable positioning of the centre

of the larger sphere in space.

Note 2 to entry: As used in this part of ISO 10360, a kinematic seat provides constraint for 3 degrees of freedom

rather than 6 degrees of freedom.
3.10
single-point articulation test

test in which articulated arm CMM probe is held within a kinematic seat while the elbow location is

rotated by 180°

Note 1 to entry: The single-point articulation test is an interim test described in Annex D.

3.11
articulated location error, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm

diameter of the minimum circumscribed sphere encompassing the points that are the centres of the

five spheres obtained from performing the articulated location test when using a tactile probe

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation L is used.

Dia.5x5:Art
3.12
length measurement error, bidirectional
Bi:0:Tact.AArm

error of indication when performing a bidirectional point-to-point distance measurement

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation E is used.

Note 2 to entry: The subscript 0 indicates that there is no tip offset. There may be an offset in some other parts of

ISO 10360.
3.13
length measurement error, unidirectional
Uni:0:Tact.AArm

error of indication when performing a unidirectional point-to-point distance measurement

Note 1 to entry: Annex B discusses unidirectional and bidirectional measurements.

Note 2 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation E is used.

Uni
3.14
probing form error, tactile
Form.Sph.1x25::Tact.AArm

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

(least-squares) fit of 25 points measured by a tactile probe on a test sphere

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation P is used.

Form.Sph.1x25
4 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 10360-12:2016(E)
3.15
probing size error, tactile
Size.Sph.1x25::Tact.AArm

error of indication of the diameter of a spherical material standard of size as determined by a Gaussian

(least-squares) fit of 25 points measured by a tactile probe

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation P is used.

Size.Sph.1x25
3.16
maximum permissible error of articulated location error, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm,MPE

extreme value of the articulated location error, tactile, L , permitted by specifications

Dia.5x5:Art:Tact.AArm

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation L is used.

Dia.5x5:Art,MPE
3.17
maximum permissible error of bidirectional length measurement
Bi:0:Tact.AArm,MPE

extreme value of the bidirectional length measurement error, E , permitted by specifications

Bi:0:Tact.AArm

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation E is used.

Bi,MPE
3.18
maximum permissible error of unidirectional length measurement
Uni:0:Tact.AArm,MPE
extreme value of the unidirectional length measurement error, E , permitted by
Uni:0:Tact.AArm
specifications

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation E is used.

Uni,MPE
3.19
maximum permissible error of probing form, tactile
Form.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE
extreme value of the probing form error for tactile probe, P , permitted by
Form.Sph.1x25::Tact.AArm
specifications

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation P is used.

Form.Sph.1x25,MPE
3.20
maximum permissible error of probing size, tactile
Size.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE
extreme value of the probing size error for a tactile probe, P , permitted by
Size.Sph.1x25::Tact.AArm
specifications

Note 1 to entry: In the context of this part of ISO 10360, the local abbreviation P is used.

Size.Sph.1x25,MPE
3.21
rated operating condition

operating condition that must be fulfilled during measurement in order that a measuring instrument or

measuring system performs as designed

Note 1 to entry: Rated operating conditions generally specify intervals of values for a quantity being measured

and for any influence quantity.
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 4.9]

Note 2 to entry: Within the ISO 10360 series, the term “as designed” means as specified by MPEs.

Note 3 to entry: If an MPE specification is thought of as a function (where different MPE values could be given for

different conditions), then the rated operating conditions define the domain of that function.

© ISO 2016 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 10360-12:2016(E)
4 Symbols
For the purpose of this part of ISO 10360, the symbols of Table 1 apply.
Table 1 — Symbols
Global symbols Local abbreviations Term
L L Articulated location error, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm Dia.5x5:Art
E E Length measurement error, unidirectional
Uni:0:Tact.AArm Uni
E E Length measurement error, bidirectional
Bi:0:Tact.AArm Bi
P P Probing form error, tactile
Form.Sph.1x25::Tact.AArm Form.Sph.1x25
P P Probing size error, tactile
Size.Sph.1x25::Tact.AArm Size.Sph.1x25
E E Maximum permissible error of unidirectional length
Uni:0:Tact.AArm,MPE Uni,MPE
measurement
E E Maximum permissible error of bidirectional length
Bi:0:Tact.AArm,MPE Bi,MPE
measurement
P P Maximum permissible error for probing form, tactile
Form.Sph.1x25::Tact. Form.Sph.1x25,MPE
AArm,MPE
P P Maximum permissible error of probing size, tactile
Size.Sph.1x25::Tact. Size.Sph.1x25,MPE
AArm,MPE
L L Maximum permissible error of articulated location
Dia.5x5:Art:Tact.AArm,MPE Dia.5x5:Art,MPE
error, tactile
P P Probing form error, ODS
Form.Sph.1x25::ODS.AArm Form.Sph.1x25::ODS
(based on ISO 10360-8)
P P Probing dispersion error
Form.Sph.D95%::ODS.AArm Form.Sph.D95%::ODS
(based on ISO 10360-8)
P P Probing size error, ODS
Size.Sph.1x25::ODS.AArm Size.Sph.1x25::ODS
(based on ISO 10360-8)
P P Probing size error All
Size.Sph.All::ODS.AArm Size.Sph.All::ODS
(based on ISO 10360-8)
P P Maximum permissible error for probing form, ODS
Form.Sph.1x25::ODS. Form.Sph.1x25::ODS,MPE
(based on ISO 10360-8)
AArm,MPE
P P Maximum permissible error for probing dispersion
Form.Sph.D95%::ODS. Form.Sph.D95%::ODS,MPE
(based on ISO 10360-8)
AArm,MPE
P P Maximum permissible error for probing size, ODS
Size.Sph.1x25::ODS. Size.Sph.1x25::ODS,MPE
(based on ISO 10360-8)
AArm,MPE
P P Maximum permissible error for probing size All
Size.Sph.All::ODS.AArm,MPE Size.Sph.All::ODS,MPE
(based on ISO 10360-8)
P P Probing flat form error
Form.Pla.D95%::ODS.AArm Form.Pla.D95%::ODS
(based on ISO 10360-8)
P P Maximum permissible error for probing flat form error
Form.Pla.D95%::ODS. Form.Pla.D95%::ODS,MPE
(based on ISO 10360-8)
AArm,MPE
P P Multiple system probing form error
Form.Sph.1x25::MPS.AArm Form.Sph.1x25::MPS
(based on ISO 10360-9)
P P Multiple system probing size error
Size.Sph.1x25::MPS.AArm Size.Sph.1x25::MPS
(based on ISO 10360-9)
L L Multiple system probing location error
Dia.1x25::MPS.AArm Dia.1x25::MPS
(based on ISO 10360-9)
P P Maximum permissible error for multiple system prob-
Form.Sph.1x25::MPS. Form.Sph.1x25::MPS,MPE
ing form error (based on ISO 10360-9)
AArm,MPE

The trailing qualifier, “.AArm”, indicates that this metrological characteristic as defined in the relevant ISO 10360 part

is tested with an articulating arm CMM.

These symbols relate to metrological characteristics for which specification and testing are optional (not normative).

6 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 10360-12:2016(E)
Table 1 (continued)
Global symbols Local abbreviations Term
P P Maximum permissible error for multiple system prob-
Size.Sph.1x25::MPS. Size.Sph.1x25::MPS,MPE
ing size error (based on ISO 10360-9)
AArm,MPE
L L Maximum permissible error for multiple system prob-
Dia.1x25::MPS.AArm,MPE Dia.1x25::MPS,MPE
ing location error (based on ISO 10360-9)
R R Repeatability range of the bidirectional length meas-
Uni.0::Tact.AArm Uni.0::Tact
a, b
urement errors
R R Repeatability range of the unidirectional length meas-
Bi.0::Tact.AArm Bi.0::Tact
a, b
urement errors
a, b
P P Probing articulated size error
Size.5x5:Art:Tact.AArm Size.5x5:Art:Tact
a, b
P P Probing articulated form error
Form.5x5:Art:Tact.AArm Form.5x5:Art:Tact
R R Maximum permissible error for the repeatability range
Uni.0::Tact.AArm,MPE Uni.0::Tact,MPE
a, b
of unidirectional length measurement errors
R R Maximum permissible error for the repeatability range
Bi.0::Tact.AArm,MPE Bi.0::Tact,MPE
a, b
of bidirectional length measurement errors
P P Maximum permissible error for probing articulated size
Size.5x5:Art:Tact.AArm,MPE Size.5x5:Art:Tact,MPE
a, b
error
P P Maximum permissible error for probing articulated
Form.5x5:Art:Tact.AArm,MPE Form.5x5:Art:Tact,MPE
a, b
form error

The trailing qualifier, “.AArm”, indicates that this metrological characteristic as defined in the relevant ISO 10360 part

is tested with an articulating arm CMM.

These symbols relate to metrological characteristics for which specification and testing are optional (not normative).

Local abbreviations are used in this part of ISO 10360 for the sake of simplicity; however, local

abbreviations used in different pa
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD
ISO/DIS 10360-12
ISO/TC 213 Secretariat: DS
Voting begins on: Voting terminates on:
2014-08-21 2015-01-21
Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance
and reverification tests for coordinate measuring systems
(CMS) —
Part 12:
Articulated arm coordinate measurement machines (CMM)

Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification périodique des

machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) —
Partie 12: MMT à bras articulés
ICS: 17.040.30
ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This draft has been developed within the International Organization for
Standardization (ISO), and processed under the ISO lead mode of collaboration
as defined in the Vienna Agreement.
This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member
bodies for a parallel five month enquiry.

Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments

received, will be submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and
THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED
formal vote in CEN.
FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS
THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY
NOT BE REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL
STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
committee secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL,
composition will be undertaken at publication stage.
TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND
USER PURPOSES, DRAFT INTERNATIONAL
STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO
BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR
POTENTIAL TO BECOME STANDARDS TO
WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
Reference number
NATIONAL REGULATIONS.
ISO/DIS 10360-12:2014(E)
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED
TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS,
NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT
RIGHTS OF WHICH THEY ARE AWARE AND TO
PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION. ISO 2014
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/DIS 10360-12:2014(E)
Copyright notice

This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as

permitted under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract

from it may be reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means,

electronic, photocopying, recording or otherwise, without prior written permission being secured.

Requests for permission to reproduce should be addressed to either ISO at the address below or ISO’s

member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
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Violators may be prosecuted.
ii © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
Page

Foreword ............................................................................................................................................................. 5

Introduction ......................................................................................................................................................... 6

1 Scope ...................................................................................................................................................... 7

2 Normative References ........................................................................................................................... 7

3 Terms and Definitions ........................................................................................................................... 8

4 Symbols ................................................................................................................................................ 11

5 Environmental and operating conditions ......................................................................................... 12

5.1 Environmental conditions .................................................................................................................. 12

5.2 Operating conditions .......................................................................................................................... 12

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

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

6.2 Probing size and form errors ............................................................................................................. 13

6.2.1 Principle................................................................................................................................................ 13

6.2.2 Measuring equipment ......................................................................................................................... 13

6.2.3 Procedure ............................................................................................................................................. 13

6.2.4 Derivation of test results .................................................................................................................... 14

6.3 Articulated location errors.................................................................................................................. 15

6.3.1 Principle................................................................................................................................................ 15

6.3.2 Measuring equipment ......................................................................................................................... 15

6.3.3 Procedure ............................................................................................................................................. 15

6.3.4 Derivation of test results .................................................................................................................... 16

6.4 Length errors ....................................................................................................................................... 16

6.4.1 Principle................................................................................................................................................ 16

6.4.2 Measuring equipment ......................................................................................................................... 17

6.4.3 Procedure ............................................................................................................................................. 17

6.4.4 Derivation of test results .................................................................................................................... 21

7 Compliance with specification ........................................................................................................... 21

7.1 Acceptance tests ................................................................................................................................. 21

7.1.1 Acceptance criteria ............................................................................................................................. 21

7.1.2 Data rejection and repeated measurements ..................................................................................... 22

7.2 Reverification tests ............................................................................................................................. 22

8 Applications ......................................................................................................................................... 22

8.1 Acceptance test ................................................................................................................................... 22

8.2 Reverification test ............................................................................................................................... 23

8.3 Interim check ....................................................................................................................................... 23

9 Indication in product documentation and data sheets .................................................................... 23

Annex A (informative) Forms .......................................................................................................................... 24

Annex B (normative) Artefacts that represent a calibrated test length ..................................................... 25

Annex C (informative) Alignment of artefacts .............................................................................................. 30

Annex D (informative) Interim testing ........................................................................................................... 32

Annex E (normative) Testing a scanning probing system of an articulated arm CMM............................ 34

Annex F (normative) Length error measurement by concatenating test lengths ..................................... 35

Annex G (informative) Optional probing articulated size and form errors ................................................ 39

Annex H (informative) Optional repeatability range of the length measurement error ........................... 40

Annex I (informative) Relation to the GPS matrix model ............................................................................. 41

Bibliography ...................................................................................................................................................... 42

© ISO 2014 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 3 ----------------------
4 © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
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 10360-12 was prepared by Technical Committee 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 systems (CMS):
Part 1: Vocabulary
Part 2: CMMs used for measuring size
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 probing performance with contacting probing system
Part 6: Estimation of errors in computing of Gaussian associated features
Part 7: CMMs equipped with video probing systems
Part 8: CMMs with optical distance sensors
Part 9: CMMs with multiple probing systems
Part 10: Laser Trackers used for measuring point-to-point distances
Part 12: Articulated arm coordinate measuring machines
© ISO 2014 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 5 ----------------------
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 I.

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 objective of this part of ISO 10360 is to provide a well-defined testing procedure to (1) enable

manufacturers of articulated arm CMMs to provide specification MPEs and (2) to enable users to test

articulated arm CMMs to manufacturer specifications using calibrated traceable reference artefacts. The

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

that they give information on how the articulated arm CMM will perform on similar length measurements.

6 © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring systems (CMS) —
Part 12: Articulated arm coordinate measurement machines
(CMM)
1 Scope

This part of ISO 10360 specifies the acceptance tests for verifying the performance of an articulated arm CMM

used for measuring calibrated test lengths as stated by the manufacturer. It also specifies the reverification

tests that enable the user to periodically reverify the performance of the articulated arm CMM. It applies to

articulated arm CMMs using tactile probes, scanner probes, or both. Details on tests for scanner accessories

are given in Annex E.
This International Standard specifies:

performance requirements that can be assigned by the manufacturer or the user of the articulated arm

CMM,

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

requirements,
rules for proving conformance, and
applications for which the acceptance and reverification tests can be used.
2 Normative References

The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated

references, only the cited editions apply. 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 test for

coordinate measuring machines (CMM) — Part 1: Vocabulary

ISO 10360-8:2014, Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for

coordinate measuring machines (CMM) — Part 8: CMMs with optical distance sensors

ISO 10360-9:2013, Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for

coordinate measuring machines (CMM) — Part 9: CMMs with multiple probing systems

ISO 14253-1:1998, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces

and measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformance or nonconformance with

specifications

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

measuring machine (CMM) test uncertainty
© ISO 2014 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 7 ----------------------
3 Terms and Definitions

The definitions in this section are intended to concisely state the meaning of terms. For metrological

characteristics that have numerical values, the complete description of the procedure and derivation of test

results in Clause 6 shall be followed in determining values.
3.1
articulated arm coordinate measuring machine

system that measures spatial coordinates and comprises (1) open chain of fixed-length segments, (2) joint

assemblies interconnecting the segments and attaching them to the stationary environment, and (3) probing

system at the free end of the chain

Note 1 to entry The probing system may comprise a rigid probe or a sensing system such as a scanner.

Note 2 to entry Rotary joint assemblies connected to the fixed-length segments are equipped with angular encoders.

Cartesian coordinates of each measuring point are calculated from the measured angles and segment lengths.

3.2
joint
rotatable element of an articulated arm CMM

Note to entry There are two types of joints: hinge joints, which cause a hinging movement between adjacent arm

segments, and swivel joints, which cause a rotary movement along the direction of an arm segment.

3.3
joint assembly

assembly of elements that interconnect segments of an articulated arm CMM. Usually a joint assembly

includes at least a hinge joint and a swivel joint

Note 1 to entry Each joint assembly includes an angle measuring device (rotary encoder).

Note 2 to entry In analogy to the human arm, the three main joint assemblies are designated the shoulder, elbow, and

wrist.

Note 3 to entry Current machines have two or three degrees of freedom each for shoulder (a, b), elbow (c, d), and

wrist (e, f, g), as shown in Figure 1. Consequently, articulated arm CMMs are referred to as either six or seven axis

machines.
8 © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------

Figure 1 — Articulated arm CMM with six rotary axes (top) and seven rotary axes (bottom)

3.4
measuring range

diameter of the spherical volume within which an articulated arm CMM is capable of measuring

Note 1 to entry Measuring range is specified by the manufacturer.

Note 2 to entry Measuring range is twice the reach of the articulated arm. However, some of the regions that can be

reached by the articulated arm may not be within the measuring volume.
3.5
measuring volume

the region in space over which the manufacturer specifies the performance of the articulated arm CMM

Note 1 to entry Measuring volume is restricted by inaccessible zones specified by the manufacturer. For example,

there may be an inaccessible zone close to the vertical main axis.

Note 2 to entry Manufacturers may specify more than one measuring volume for a machine, each measuring volume

having a separate performance specification.

Note 3 to entry Because of the possibility of binding up a joint when adjacent arm segments are brought close

together, the size of the measuring volume may depend on the direction of the probe stylus in relation to the outside of the

measuring volume or inaccessible zones within the measuring volume. The manufacturer may specify one or more

measuring volumes according to the direction of the probe stylus.
3.6
useful arm length
half the measuring range
© ISO 2014 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 9 ----------------------
3.7
coefficient of thermal expansion (CTE)
linear thermal expansion coefficient of a material at 20 ºC

Note to entry The above definition for CTE does not imply that a user is required to make measurements at 20 C.

3.8
normal CTE material
-6 o -6 o
material with a CTE between 8 x 10 / C and 13 x 10 / C
(ISO 10360-2:2009)

Note to entry Some documents may express CTE in units 1/K, which is equivalent to 1/ C.

3.9
kinematic seat

a mechanical seat (nest) that repeatably holds the centre of a spherical surface in a fixed position in space

Note 1 to entry An example of a kinematic seat is a trihedral seat that includes three hardened spheres, each sphere

placed on a circle and separated from the other spheres by nominally 120 . Each of the three spheres contacts the surface

of a larger sphere (or spherical surface) so as to permit repeatable positioning of the centre of the larger sphere in space.

Note 2 to entry As used in this Standard, a kinematic seat provides constraint for three degrees of freedom rather

than six degrees of freedom.
3.10
single point articulation test

test in which articulated arm CMM probe is held within a kinematic seat while the elbow joint is rotated by 180

degrees

Note to entry The single point articulation test is an interim test described in Annex D.

3.11
articulated location error, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm

variation in the centres of the five spheres obtained from performing of the articulated location test when using

a tactile probe

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation LDia.5x5:Art is used.

3.12
length measurement error, bidirectional
EBi
:0:Tact.AArm

error of indication when performing a bidirectional point-to-point distance measurement

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation E is used.

3.13
length measurement error, unidirectional
Uni:0:Tact.AArm

error of indication when performing a unidirectional point-to-point distance measurement

Note 1 to entry Annex B discusses unidirectional and bidirectional measurements.

Note 2 to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation E is used.

Uni
3.14
probing form error, tactile
Form.Sph.1x25::Tact.AArm

error of indication of the range of radii of a spherical material standard of size as determined by a least-

squares fit of 25 points measured by a tactile probe

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation P is used.

Form.Sph.1x25
10 © ISO 2014 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
3.15
probing size error, tactile
Size.Sph.1x25::Tact.AArm

error of indication of the diameter of a spherical material standard of size as determined by a least-squares fit

of 25 points measured by a tactile probe

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation P is used.

Size.Sph.1x25
3.16
maximum permissible error of articulated location error, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm,MPE

extreme value of the articulated location error, tactile, L , permitted by specifications

Dia.5x5:Art:Tact.AArm

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation L is used.

Dia.5x5:Art,MPE
3.17
maximum permissible error of bidirectional length measurement
Bi:0:Tact.AArm,MPE

extreme value of the bidirectional length measurement error, E , permitted by specifications

Bi:0:Tact.AArm

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation E is used.

Bi,MPE
3.18
maximum permissible error of unidirectional length measurement
Uni:0:Tact.AArm,MPE

extreme value of the unidirectional length measurement error, EUni:0:Tact.AArm, permitted by specifications

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation E is used.

Uni,MPE
3.19
maximum permissible error of probing form, tactile
Form.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE

extreme value of the probing form error for tactile probe, P , permitted by specifications

Form.Sph.1x25::Tact.AArm

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation P is used.

Form.Sph.1x25,MPE
3.20
maximum permissible error of probing size, tactile
Size.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE

extreme value of the probing size error for a tactile probe, P , permitted by specifications

Size.Sph.1x25::Tact.AArm

Note to entry In the context of this part of the ISO standard, the local abbreviation P is used.

Size.Sph.1x25,MPE
3.21
rated operating conditions

operating condition that must be fulfilled during measurement in order that a measuring instrument or

measuring system perform as designed

Note 1 to entry Rated operating conditions generally specify intervals of values for a quantity being measured and for

any influence quantity.
[SOURCE: VIM 3:2008, 4.9]

Note 2 to entry Within the ISO 10360 series of standards, the term “as designed” means as specified by MPEs.

Note 3 to entry When the rated operating conditions are not met in a test according to the ISO 10360, neither

conformance nor non-conformance to specifications can be determined.
4 Symbols
For the purpose of this part of ISO 10360, the symbols of Table 1 apply.
© ISO 2014 – All rights reserved 11
---------------------- Page: 11 ----------------------
Table 1 – Symbols
Local
Global symbols Meaning
abbreviations
L L
Dia.5x5:Art:Tact.AArm Dia.5x5:Art Articulated location error, tactile
E E
Uni:0:Tact.AArm Uni Length measurement error, unidirectional
E E
Bi:0:Tact.AArm Bi Length measurement error, bidirectional
P P
Form.Sph.1x25::Tact.AArm Form.Sph.1x25 Probing form error, tactile
P P
Size.Sph.1x25::Tact.AArm Size.Sph.1x25 Probing size error, tactile
E E

Uni:0:Tact.AArm,MPE Uni,MPE Maximum permissible error of unidirectional length measurement

E E

Bi:0:Tact.AArm,MPE Bi,MPE Maximum permissible error of bidirectional length measurement

P P

Form.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE Form.Sph.1x25,MPE Maximum permissible error for probing form, tactile

P P

Size.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE Size.Sph.1x25,MPE Maximum permissible error of probing size, tactile

L L

Dia.5x5:Art:Tact.AArm,MPE Dia.5x5:Art,MPE Maximum permissible error of articulated location error, tactile

NOTE Local abbreviations are used in this part of the ISO 10360 for the sake of simplicity; however, local

abbreviations used in different Part(s) may clash; i.e., the same abbreviation may refer to different complete symbols. Use

of abbreviated symbols is not recommended outside the exclusive context of this Part.

5 Environmental and operating conditions
5.1 Environmental conditions

Limits for permissible environmental conditions such as temperature conditions, air pressure, humidity and

vibration at the site of installation that influence the measurements shall be specified by:

the manufacturer, in the case of acceptance tests;
the user, in the case of reverification tests.

In both cases, the user is free to choose the environmental conditions under which the testing will be

performed within the specified limits (Form 1 in Annex A shows an example method for specifying these

conditions). The manufacturer shall provide at a single location in published literature MPE values and

operating conditions under which the MPE values are valid.

NOTE If the user wishes to have testing performed under environmental conditions other than the ambient conditions

of the test site (e.g. at an elevated or lowered temperature), agreement between parties regarding who bears the cost of

environmental conditioning should be obtained.
5.2 Operating conditions

The articulated arm CMM shall be operated by an appropriately trained and skilled operator using the

procedures given in the manufacturer's operating manual when conducting the tests given in Clause 6.

Specific areas in the manufacturer's manual to be adhered to are, for example:
a) machine start-up/warm-up cycles,
b) machine compensation procedures,
c) location, type, and number of environmental sensors,
d) location, type, and number of thermal workpiece sensors,
e) mounting constraints.
12 © ISO 2014 – All rights reserved
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6 Acceptance tests and reverification tests
6.1 General
In the following:

acceptance tests are executed according to the manufacturer's specifications and procedures

reverification tests are executed according to the user's specifications and the manufacturer's procedures

NOTE 1 For an articulated arm CMM, it is often the case that a single MPE value is valid throughout the entire measuring

volume.

NOTE 2 Each error obtained in an acceptance test of this Standard shall be compared to the MPE value or values

specified by the manufacturer for the stylus configuration used in the test.

NOTE 3 Optionally, a test report may include a plot of the measurement errors and the corresponding MPE values.

6.2 Probing size and form errors
6.2.1 Principle

The principle of this test procedure is to measure the size and form of a test sphere by probing 25 points on

the surface of the sphere. A least-squares sphere fit of the 25 points is examined for the errors of indication for

form and size. This analysis yields the form error, P , and the size error, P .
Form.Sph.1x25
Size.Sph.1x25
6.2.2 Measuring equipment

The material standard of size, i.e., the test sphere, shall have a diameter not less than 10 mm and not greater

than 51 mm.

NOTE 1 The size error and form error of the test sphere contribute to the test value uncertainty.

NOTE 2 A test sphere smaller than 20 mm may be difficult to probe without encountering interference problems from a

sphere support.
6.2.3 Procedure

Set up and qualify the probing system on the articulated arm CMM in accordance with the manufacturer’s

normal procedures. Choose two locations for the test sphere anywhere in the measuring volume taking into

consideration the direction of the stylus during the test (see NOTE 3 of 3.12). By default, the two locations for

the test sphere are (1) near the outside of the measuring volume and (2) near an inner exclusion region of the

measuring volume. The test sphere shall be placed within a range of heights specifi

...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10360-12
Première édition
2016-10-01
Spécification géométrique des produits
(GPS) — Essais de réception et de
vérification périodique des systèmes
de mesure tridimensionnels (SMT) —
Partie 12:
Machines à mesurer
tridimensionnelles à bras articulés
(MMT)
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring systems (CMS) —
Part 12: Articulated arm coordinate measurement machines (CMM)
Numéro de référence
ISO 10360-12:2016(F)
ISO 2016
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 10360-12:2016(F)
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à

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Tel. +41 22 749 01 11
Fax +41 22 749 09 47
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www.iso.org
ii © ISO 2016 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 10360-12:2016(F)
Sommaire Page

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

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

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

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

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

4 Symboles .......................................................................................................................................................................................................................6

5 Conditions assignées et de fonctionnement ............................................................................................................................8

5.1 Conditions environnementales ................................................................................................................................................. 8

5.2 Conditions de fonctionnement .................................................................................................................................................. 8

6 Essais de réception et essais de vérification périodique ............................................................................................9

6.1 Généralités .................................................................................................................................................................................................. 9

6.2 Erreurs de taille et de forme du système de palpage ............................................................................................. 9

6.2.1 Principe .................................................................................................................................................................................... 9

6.2.2 Équipement de mesurage ........................................................................................................................................ 9

6.2.3 Mode opératoire ............................................................................................................................................................... 9

6.2.4 Obtention des résultats d’essai ........................................................................................................................10

6.3 Erreurs de position articulées ................................................................................................................................................11

6.3.1 Principe .................................................................................................................................................................................11

6.3.2 Équipement de mesurage .....................................................................................................................................11

6.3.3 Mode opératoire ............................................................................................................................................................11

6.3.4 Obtention des résultats d’essai ........................................................................................................................12

6.4 Erreurs de mesurage de longueur .......................................................................................................................................12

6.4.1 Principe .................................................................................................................................................................................12

6.4.2 Équipement de mesurage .....................................................................................................................................13

6.4.3 Mode opératoire ............................................................................................................................................................13

7 Conformité à la spécification ................................................................................................................................................................17

7.1 Essais de réception ...........................................................................................................................................................................17

7.1.1 Critères d’acceptation ........................................................................................................................................... ....17

7.1.2 Rejets des données et mesurages répétés...............................................................................................18

7.2 Essais de vérification périodique .........................................................................................................................................18

8 Applications ............................................................................................................................................................................................................18

8.1 Essai de réception .............................................................................................................................................................................18

8.2 Essai de vérification périodique ...........................................................................................................................................19

8.3 Contrôle intermédiaire .................................................................................................................................................................19

9 Indication dans la documentation de produit et les fiches de données ..................................................20

Annexe A (informative) Formulaires .................................................................................................................................................................21

Annexe B (normative) Étalons représentant une longueur d’essai étalonnée ......................................................23

Annexe C (informative) Alignement des étalons ...................................................................................................................................29

Annexe D (informative) Essai intermédiaire ............................................................................................................................................31

Annexe E (normative) Essai d’un système de palpage par scanning d’une MMT à bras articulés .....33

Annexe F (normative) Mesurage d’erreur de longueur par concaténation de longueurs d’essai .....35

Annexe G (informative) Erreurs optionnelles de taille et de forme articulées du système

de palpage ................................................................................................................................................................................................................40

Annexe H (informative) Plage de répétabilité optionnelle de l’erreur de mesurage de longueur ...41

Annexe I (informative) Relation avec le modèle de matrice GPS .........................................................................................42

Bibliographie ...........................................................................................................................................................................................................................43

© ISO 2016 – Tous droits réservés iii
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ISO 10360-12:2016(F)
Avant-propos

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

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

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

a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,

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

L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui

concerne la normalisation électrotechnique.

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

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

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

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

iso.org/directives).

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

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

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

les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de

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

brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).

Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données

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

engagement.

Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à

l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion de l’ISO aux principes

de l’OMC concernant les obstacles techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: Avant-propos —

Informations supplémentaires.

Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 213, Spécifications et vérification

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 systèmes de mesure

tridimensionnels (SMT):
— Partie 1: Vocabulaire
— Partie 2: MMT utilisées pour les mesurages 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 mesurage 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: Lasers de poursuite pour mesurer les distances de point à point
— Partie 12: Machines à mesurer tridimensionnelles à bras articulés (MMT)
iv © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10360-12:2016(F)
Introduction

La présente partie de l’ISO 10360 est une norme GPS générale (voir ISO 14638). Pour de plus amples

informations sur la relation de la présente partie de l’ISO 10360 avec les autres normes et le modèle de

matrice GPS, voir l’Annexe I.

La présente partie de l’ISO 10360 est incluse dans le schéma directeur ISO/GPS donné dans l’ISO 14638

qui donne une vue d’ensemble du système ISO/GPS. Les principes fondamentaux du système ISO/GPS,

donnés dans l’ISO 8015, s’appliquent à la présente partie de l’ISO 10360 et les règles de décision par

défaut, données dans l’ISO 14253-1, s’appliquent aux spécifications faites conformément à la présente

partie de l’ISO 10360, sauf indication contraire.

L’objectif de la présente partie de l’ISO 10360 est de définir un mode opératoire d’essai clair pour:

— permettre aux fabricants de MMT à bras articulés de fournir des spécifications des EMTs et

— permettre aux utilisateurs de mener des essais sur les MMT à bras articulés selon les spécifications

des fabricants à l’aide d’étalons de référence traçables et étalonnés.

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

le mètre, et qu’ils permettent de connaître la façon dont la MMT à bras articulés fonctionnera lors de

mesurages de longueurs similaires.
© ISO 2016 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 10360-12:2016(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de
réception et de vérification périodique des systèmes de
mesure tridimensionnels (SMT) —
Partie 12:
Machines à mesurer tridimensionnelles à bras articulés
(MMT)
1 Domaine d’application

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

d’une MMT à bras articulés en mesurant des longueurs d’essai étalonnées soient conformes aux

indications du fabricant. Elle spécifie également les essais de vérification périodique permettant à

l’utilisateur de vérifier périodiquement les performances de la MMT à bras articulés. Elle s’applique aux

MMT à bras articulés utilisant des palpeurs tactiles et optionnellement des détecteurs optiques sans

contact. Des informations supplémentaires sur les essais pour accessoires de scanning sont données à

l’Annexe E.

La présente partie de l’ISO 10360 ne spécifie pas la fréquence ou le moment où l’essai est réalisé, le cas

échéant, et ne précise pas la partie qui doit supporter le coût de l’essai.
La présente partie de l’ISO 10360 spécifie:

— les exigences de performance qui peuvent être fixées par le fabricant ou l’utilisateur de la MMT à

bras articulés;

— la façon d’exécuter les essais de réception et de vérification périodique pour démontrer les exigences

spécifiées;
— les règles pour prouver 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 10360-8:2013, 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

ISO 10360-9:2013, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification

périodique des systèmes de mesure tridimensionnels (SMT) — Partie 9: MMT avec systèmes de palpage

multiples
© ISO 2016 – Tous droits réservés 1
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ISO 10360-12:2016(F)
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 10360-1 ainsi que les

suivants s’appliquent.

NOTE Les définitions contenues dans le présent article visent à décrire de manière concise la signification

des termes. Pour les caractéristiques métrologiques associées à des valeurs numériques, la description complète

du mode opératoire et l’obtention des résultats d’essai de l’Article 6 et de l’Annexe E doivent être observées pour

la détermination des valeurs.
3.1
machine à mesurer tridimensionnelle à bras articulés
système qui mesurage les coordonnées spatiales et comprend
— une chaîne ouverte de segments de longueur fixe,

— des articulations reliant les segments et les attachant à l’environnement stationnaire et

— un système de palpage à l’extrémité libre de la chaîne

Note 1 à l’article: Le système de palpage peut comprendre une sonde rigide ou un système de détection comme

un scanner.

Note 2 à l’article: Les articulations rotatives connectées aux segments de longueur fixe sont équipées de codeurs

angulaires. Les coordonnées cartésiennes de chaque point de mesurage sont calculées à partir des angles

mesurés et des longueurs de segment.
3.2
joint

connexion entre les éléments adjacents d’une MMT à bras articulés qui permet un degré de liberté

rotationnel unique entre ces éléments

Note 1 à l’article: Il existe deux types de joints: les joints de charnière, qui causent un mouvement de charnière

entre les segments de bras adjacents, et les joints à rotule, qui causent un mouvement rotatif autour de l’axe du

segment de bras connecté.

Note 2 à l’article: Chaque articulation comprend ordinairement un dispositif de mesurage angulaire (codeur

rotatif).
3.3
articulation

ensemble de deux joints ou plus entre deux éléments adjacents d’une MMT à bras articulés

Note 1 à l’article: Une articulation comprend généralement au moins un joint de charnière et un joint à rotule.

Note 2 à l’article: Par analogie avec le bras humain, les trois articulations principales sont appelées épaule, coude

et poignet.

Note 3 à l’article: Les machines actuelles possèdent 2 ou 3 degrés de liberté pour l’épaule (a, b), le coude (c, d) et le

poignet (e, f, g) comme illustré à la Figure 1. Par conséquent, les MMTs à bras articulés sont appelées machines à

six axes ou à sept axes.
2 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10360-12:2016(F)
a) Avec six axes rotatifs
b) Avec sept axes rotatifs
Figure 1 — MMT à bras articulés
3.4
étendue de mesurage

diamètre du volume sphérique à l’intérieur duquel une MMT à bras articulés est capable de mesurer

Note 1 à l’article: L’étendue de mesurage est spécifiée par le fabricant.

Note 2 à l’article: L’étendue de mesurage correspond à deux fois la portée du bras articulé. Néanmoins, certaines

régions accessibles par le bras articulé peuvent ne pas être comprises dans le volume de mesurage.

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ISO 10360-12:2016(F)
3.5
volume de mesurage

région dans l’espace pour laquelle le fabricant spécifie les performances de la MMT à bras articulés

Note 1 à l’article: Le volume de mesurage est limité par les zones inaccessibles spécifiées par le fabricant. Par

exemple, une zone inaccessible peut exister aux alentours de l’axe vertical principal.

Note 2 à l’article: Les fabricants peuvent spécifier plusieurs volumes de mesurage pour une machine, chaque

volume de mesurage possédant des spécifications de performance différentes.

Note 3 à l’article: À cause de la possibilité de blocage d’un joint lorsque des segments de bras adjacents sont

rapprochés, la taille du volume de mesurage peut dépendre de la direction du stylet pour palpeur par rapport

à la périphérie ou aux zones inaccessibles du volume de mesurage. Le fabricant peut spécifier un ou plusieurs

volumes de mesurage selon la direction du stylet pour palpeur.
3.6
longueur utile du bras
moitié de l’étendue de mesurage
3.7
coefficient de dilatation thermique
CDT
coefficient linéaire de dilatation thermique d’un matériel à 20 °C

Note 1 à l’article: La définition ci-dessus du CDT ne signifie pas qu’un utilisateur est tenu d’effectuer les mesurages

à 20 °C.
3.8
matériau à CDT normal
−6 −6
matériau dont le CDT est compris entre 8 × 10 /°C et 13 × 10 /°C

Note 1 à l’article: Dans certains documents, le CDT peut être exprimé en unités 1/K, ce qui équivaut à 1/°C.

[SOURCE: ISO 10360-2]
3.9
socle cinématique

socle (nid) mécanique qui maintient de manière répétable le centre d’une surface sphérique dans une

position fixe dans l’espace

Note 1 à l’article: Un exemple de socle cinématique est un socle trièdre comprenant trois sphères durcies, chaque

sphère placée sur un cercle et séparée des autres sphères par nominalement 120°. Chacune des trois sphères est

en contact avec la surface d’une plus grande sphère (ou surface sphérique) afin de permettre un positionnement

répétable du centre de la grande sphère dans l’espace.

Note 2 à l’article: Utilisé conformément à la présente partie de l’ISO 10360, un socle cinématique fournit une

contrainte pour 3 degrés de liberté plutôt que 6 degrés de liberté.
3.10
essai d’articulation à point fixe

essai où le palpeur de la MMT à bras articulés est maintenu dans un socle cinématique pendant que la

position du coude subit une rotation de 180°

Note 1 à l’article: L’essai d’articulation à point fixe est un essai intermédiaire décrit dans l’Annexe D.

3.11
erreur de position articulée, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm

diamètre de la sphère minimale circonscrite englobant les points qui sont les centres des cinq sphères

obtenues en effectuant l’essai de position articulée lorsqu’un palpeur tactile est utilisé

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale L est utilisée.

Dia.5x5:Art
4 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10360-12:2016(F)
3.12
erreur de mesurage de longueur, bidirectionnelle
Bi:0:Tact.AArm

erreur d’indication lors du mesurage d’une distance point-à-point bidirectionnelle

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale E est utilisée.

Note 2 à l’article: L’indice 0 indique qu’il n’y a pas de décalage de touche. Il peut y avoir un décalage dans d’autres

parties de l’ISO 10360.
3.13
erreur de mesurage de longueur, unidirectionnelle
Uni:0:Tact.AArm

erreur d’indication lors du mesurage d’une distance point-à-point unidirectionnelle

Note 1 à l’article: L’Annexe B traite des mesurages unidirectionnels et bidirectionnels.

Note 2 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale E est utilisée.

Uni
3.14
erreur de forme du système de palpage, tactile
Form.Sph.1x25::Tact.AArm

erreur d’indication dans laquelle la plage de distances radiales Gaussiennes peut être déterminée par

une association Gaussienne (moindres carrés) de 25 points mesurés à l’aide d’un palpeur tactile sur la

sphère d’essai

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale P est

Form.Sph.1x25
utilisée.
3.15
erreur de taille du système de palpage, tactile
Size.Sph.1x25::Tact.AArm

erreur d’indication du diamètre d’un étalon matérialisé sphérique de taille, déterminée par une

association Gaussienne (moindres carrés) de 25 points mesurés à l’aide d’un palpeur tactile

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale P est

Size.Sph.1x25
utilisée.
3.16
erreur maximale tolérée d’erreur de position articulée, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm,MPE
valeur extrême de l’erreur de position articulée, tactile, L , tolérée par les
Dia.5x5:Art:Tact.AArm
spécifications

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale L est

Dia.5x5:Art,MPE
utilisée.
3.17
erreur maximale tolérée de mesurage de longueur bidirectionnelle
Bi:0:Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l’erreur de mesurage de longueur bidirectionnelle, E , tolérée par les

Bi:0:Tact.AArm
spécifications

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l’abréviation locale E est utilisée.

Bi,MPE
3.18
erreur maximale tolérée de mesurage de longueur unidirectionnelle
Uni:0:Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l’erreur de mesurage de longueur unidirectionnelle, E , tolérée par les

Uni:0:Tact.AArm
spécifications

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale E est utilisée.

Uni,MPE
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ISO 10360-12:2016(F)
3.19
erreur maximale tolérée de forme du système de palpage, tactile
Form.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l’erreur de forme du système de palpage pour un palpeur tactile, P

Form.Sph.1x25::Tact.
, tolérée par les spécifications
AArm

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale P est

Form.Sph.1x25,MPE
utilisée.
3.20
erreur maximale tolérée de taille du système de palpage, tactile
Size.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l’erreur de taille du système de palpage pour un palpeur tactile, P

Size.Sph.1x25::Tact.
, tolérée par les spécifications
AArm

Note 1 à l’article: Dans le contexte de la présente partie de l’ISO 10360, l’abréviation locale P est

Size.Sph.1x25,MPE
utilisée.
3.21
conditions assignées de fonctionnement

condition de fonctionnement devant être satisfaite pendant le mesurage pour qu’un instrument de

mesurage ou un système de mesurage fonctionne conformément à ce qui est prévu

Note 1 à l’article: Les conditions assignées de fonctionnement spécifient généralement des intervalles de valeurs

pour une grandeur mesurée et pour toute grandeur d’influence.
Note 2 à l’article: [SOURCE: Guide ISO/IEC 99:2007, 4.9]

Note 3 à l’article: Dans la série de normes ISO 10360, l’expression «conformément à ce qui est prévu», signifie tel

que spécifié par les EMTs.

Note 4 à l’article: Si une spécification d’EMT est considérée comme une fonction (où différentes valeurs d’EMT

peuvent être données pour différentes conditions), alors les conditions assignées de fonctionnement définissent

le domaine de cette fonction.
4 Symboles

Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 10360, les symboles du Tableau 1 s’appliquent.

Tableau 1 — Symboles
Abréviations
Symboles globaux Terme
locales
L L Erreur de position articulée, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm Dia.5x5:Art
E E Erreur de mesurage de longueur, unidirectionnelle
Uni:0:Tact.AArm Uni
E E Erreur de mesurage de longueur, bidirectionnelle
Bi:0:Tact.AArm Bi
P P Erreur de forme du système de palpage, tactile
Form.Sph.1x25::Tact.AArm Form.Sph.1x25
P P Erreur de taille du système de palpage, tactile
Size.Sph.1x25::Tact.AArm Size.Sph.1x25
E E Erreur maximale tolérée de mesurage de longueur unidirec-
Uni:0:Tact.AArm,MPE Uni,MPE
tionnelle
E E Erreur maximale tolérée de mesurage de longueur bidirectionnelle
Bi:0:Tact.AArm,MPE Bi,MPE
P P Erreur maximale tolérée de forme du système de palpage, tactile
Form.Sph.1x25::Tact. Form.Sph.1x25,MPE
AArm,MPE

Le qualificateur de fin, “.AArm”, indique que cette caractéristique métrologique comme définie dans la partie de

l’ISO 10360 pertinente est soumise à essai avec une MMT à bras articulé.

Ces symboles se rapportent aux caractéristiques métrologiques pour lesquelles la spécification et l’essai sont optionnels

(non normatif).
6 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10360-12:2016(F)
Tableau 1 (suite)
Abréviations
Symboles globaux Terme
locales
P P Erreur maximale tolérée de taille du système de palpage, tactile
Size.Sph.1x25::Tact. Size.Sph.1x25,MPE
AArm,MPE
L L Erreur maximale tolérée d’erreur de position articulée, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm,MPE Dia.5x5:Art,MPE
P P Erreur de forme du système de palpage, ODS
Form.Sph.1x25::ODS.AArm Form.Sph.1x25::ODS
(basée sur l’ISO 10360-8)
P P Erreur de dispersion du système de palpage
Form.Sph.D95%::ODS.AArm Form.Sph.D95%::ODS
(basée sur l’ISO 10360-8)
P P Erreur de taille du système de palpage, ODS
Size.Sph.1x25::ODS.AArm Size.Sph.1x25::ODS
(basée sur l’ISO 10360-8)
P P Erreur de taille totale du système de palpage All
Size.Sph.All::ODS.AArm Size.Sph.All::ODS
(basée sur l’ISO 10360-8)
P P Erreur maximale tolérée de forme du système de palpage, ODS
Form.Sph.1x25::ODS. Form.
(basée sur l’ISO 10360-8)
AArm,MPE Sph.1x25::ODS,MPE
P P Erreur maximale tolérée de dispersion du système de palpage
Form.Sph.D95%::ODS. Form.Sph.
(basée sur l’ISO 10360-8)
AArm,MPE D95%::ODS,MPE
P P Erreur maximale tolérée de taille du système de palpage, ODS
Size.Sph.1x25::ODS. Size.
(basée sur l’ISO 10360-8)
AArm,MPE Sph.1x25::ODS,MPE
P P Erreur maximale tolérée de taille totale du système de palpage
Size.Sph.All::ODS. Size.Sph.All::ODS,MPE
All
AArm,MPE
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE
ISO/DIS 10360-12
ISO/TC 213 Secrétariat: DS
Début de vote: Vote clos le:
2014-08-21 2015-01-21
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais
de réception et de vérification périodique des machines à
mesurer tridimensionnelles (MMT) —
Partie 12:
MMT à bras articulés

Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring

systems (CMS) —
Part 12: Articulated arm coordinate measurement machines (CMM)
ICS: 17.040.30
TRAITEMENT PARRALLÈLE ISO/CEN

Le présent projet a été élaboré dans le cadre de l’Organisation internationale de

normalisation (ISO) et soumis selon le mode de collaboration sous la direction
de l’ISO, tel que défini dans l’Accord de Vienne.
Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l’ISO et
aux comités membres du CEN pour enquête de cinq mois.

En cas d’acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base des observations

CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR

OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC reçues, sera soumis en parallèle à un vote d’approbation de deux mois au sein de

SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE PEUT
l’ISO et à un vote formel au sein du CEN.
ÊTRE CITÉ COMME NORME INTERNATIONALE
AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D’ÊTRE EXAMINÉS POUR
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu’il est
ÉTABLIR S’ILS SONT ACCEPTABLES À DES
FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
parvenu du secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE
texte sera effectué au Secrétariat central de l’ISO au stade de publication.
DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES
INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ÊTRE
CONSIDÉRÉS DU POINT DE VUE DE LEUR
POSSIBILITÉ DE DEVENIR DES NORMES
POUVANT SERVIR DE RÉFÉRENCE DANS LA
RÉGLEMENTATION NATIONALE.
Numéro de référence
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET
ISO/DIS 10360-12:2014(F)
SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS
OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS
DE PROPRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT
ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À
FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE. ISO 2014
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ISO/DIS 10360-12:2014(F)
Notice de droit d’auteur

Ce document de l’ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d’auteur

de l’ISO. Sauf autorisé par les lois en matière de droits d’auteur du pays utilisateur, aucune partie de

ce projet ISO ne peut être reproduite, enregistrée dans un système d’extraction ou transmise sous

quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie,

les enregistrements ou autres, sans autorisation écrite préalable.

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Les contrevenants pourront être poursuivis.
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ISO/DIS 10360-12
Sommaire Page

Avant-propos ...................................................................................................................................................... v

Introduction ........................................................................................................................................................ vi

1 Domaine d'application .......................................................................................................................... 1

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

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

4 Symboles ................................................................................................................................................ 6

5 Conditions d'environnement et de fonctionnement .......................................................................... 6

5.1 Conditions d’environnement ................................................................................................................ 6

5.2 Conditions de fonctionnement ............................................................................................................ 7

6 Essais de réception et essais de vérification périodique ................................................................. 7

6.1 Généralités ............................................................................................................................................. 7

6.2 Erreurs de taille et de forme du système de palpage ........................................................................ 7

6.2.1 Principe................................................................................................................................................... 7

6.2.2 Équipement de mesure ......................................................................................................................... 8

6.2.3 Mode opératoire ..................................................................................................................................... 8

6.2.4 Obtention des résultats d’essai ........................................................................................................... 9

6.3 Erreurs de position articulées ............................................................................................................ 10

6.3.1 Principe................................................................................................................................................. 10

6.3.2 Équipement de mesure ....................................................................................................................... 10

6.3.3 Mode opératoire ................................................................................................................................... 10

6.3.4 Obtention des résultats d’essai ......................................................................................................... 11

6.4 Erreurs de mesure de longueur ......................................................................................................... 11

6.4.1 Principe................................................................................................................................................. 11

6.4.2 Équipement de mesure ....................................................................................................................... 12

6.4.3 Mode opératoire ................................................................................................................................... 12

6.4.4 Obtention des résultats d’essai ......................................................................................................... 17

7 Conformité à la spécification ............................................................................................................. 17

7.1 Essais de réception ............................................................................................................................. 17

7.1.1 Critères d'acceptation ......................................................................................................................... 17

7.1.2 Rejets des données et mesures répétées ......................................................................................... 18

7.2 Essais de vérification périodique ...................................................................................................... 18

8 Applications ......................................................................................................................................... 19

8.1 Essai de réception ............................................................................................................................... 19

8.2 Essai de vérification périodique ........................................................................................................ 19

8.3 Contrôle intermédiaire ........................................................................................................................ 19

9 Indication dans la documentation de produit et les fiches techniques ......................................... 20

Annexe A (informative) Formulaires ................................................................................................................ 21

Annexe B (normative) Étalons représentant une longueur d'essai étalonnée ............................................ 22

Annexe C (informative) Alignement des étalons ............................................................................................ 28

Annexe D (informative) Contrôle intermédiaire .............................................................................................. 30

Annexe E (normative) Essai d'un système de palpage par scanning d'une MMT à bras articulés ........... 32

Annexe F (normative) Mesure d'erreur de longueur par concaténation de longueurs d'essai ................. 33

Annexe G (informative) Erreurs optionnelles de forme et de taille articulées du système de

palpage ................................................................................................................................................. 38

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ISO/DIS 10360-12

Annexe H (informative) Plage de répétabilité optionnelle de l'erreur de mesure de longueur ................ 39

Annexe I (informative) Relation avec la matrice GPS .................................................................................... 40

Bibliographie .................................................................................................................................................... 42

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ISO/DIS 10360-12
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 10360-12 a été élaborée par le comité technique 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
 Partie 12 : MMT à bras articulés
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ISO/DIS 10360-12
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 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 I.

Le schéma directeur ISO/GPS de l'ISO/TR 14638 donne une vue d'ensemble du système ISO/GPS, dont le

présent document fait partie. Les principes fondamentaux du système ISO/GPS, donnés dans l'ISO 8015,

s'appliquent au présent document et les règles de décision par défaut, données dans l'ISO 14253-1,

s'appliquent aux spécifications faites conformément au présent document, sauf indication contraire.

L'objectif de la présente partie de l'ISO 10360 est de définir un mode opératoire d'essai clair pour (1)

permettre aux fabricants de MMT à bras articulés de fournir des spécifications des erreurs maximales tolérées

(MPE) et (2) permettre aux utilisateurs de mener des essais sur les MMT à bras articulés selon les

spécifications des fabricants à l'aide d'étalons de référence traçables et étalonnés. L'avantage de ces essais

est que le résultat mesuré a une traçabilité directe avec l'unité de longueur, le mètre, et qu'ils permettent de

connaître la façon dont la MMT à bras articulés fonctionnera lors de mesures de longueurs similaires.

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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 10360-12
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de
réception et de vérification périodique des machines à mesurer
tridimensionnelles (MMT) — Partie 12: MMT à bras articulés
1 Domaine d'application

La présente partie de l'ISO 10360 spécifie les essais de réception visant à vérifier que les performances d'une

MMT à bras articulés utilisée pour la mesure des longueurs d'essai étalonnées soient conformes aux

indications du fabricant. Elle spécifie également les essais de vérification périodique permettant à l'utilisateur

de vérifier périodiquement les performances de la MMT à bras articulés. Elle s'applique aux MMT à bras

articulés utilisant des palpeurs tactiles, des palpeurs de scanning ou les deux. Des informations

supplémentaires sur les essais pour accessoires de scanning sont données à l'Annexe E.

La présente Norme internationale spécifie :

 les exigences de performance qui peuvent être fixées par le fabricant ou l'utilisateur de la MMT à bras

articulés ;

 l'exécution des essais de réception et de vérification périodique pour démontrer les exigences spécifiées ;

 les règles pour prouver la conformité ; et

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

2 Références normatives

Les documents de référence ci-après sont indispensables à 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 10360-8:2014, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification

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

sans contact

ISO 10360-9:2013, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification

périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 9 : MMT avec systèmes de palpage

multiples

ISO 14253-1:1998, 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)
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ISO/DIS 10360-12
3 Termes et définitions

Les définitions contenues dans le présent article visent à décrire de manière concise la signification des

termes. Pour les caractéristiques métrologiques associées à des valeurs numériques, la description complète

du mode opératoire et de l'obtention des résultats d'essai de l'Article 6 doit être observée pour la

détermination des valeurs.
3.1
machine à mesurer tridimensionnelle à bras articulés

système qui mesure les coordonnées spatiales et comprend (1) une chaîne ouverte de segments de longueur

fixe, (2) des articulations reliant les segments et les attachant à l'environnement stationnaire et (3) un système

de palpage à l'extrémité libre de la chaîne

Note 1 à l'article Le système de palpage peut comprendre une sonde rigide ou un système de détection comme un

scanner.

Note 2 à l'article Les articulations rotatives connectées aux segments de longueur fixe sont équipées de codeurs

angulaires. Les coordonnées cartésiennes de chaque point de mesure sont calculées à partir des angles mesurés et des

longueurs de segment.
3.2
joint
élément rotatif d'une MMT à bras articulés

Note à l'article Il existe deux types de joints : les joints de charnière, qui causent un mouvement de charnière entre

les segments de bras adjacents, et les joints à rotule, qui causent un mouvement rotatif selon la direction du segment de

bras.
3.3
articulation

ensemble d'éléments qui relient les segments d'une MMT à bras articulés. Une articulation comprend

généralement au moins un joint de charnière et un joint à rotule

Note 1 à l'article Chaque articulation comprend un dispositif de mesure angulaire (codeur rotatif).

Note 2 à l'article Par analogie avec le bras humain, les trois articulations principales sont appelées épaule, coude et

poignet.

Note 3 à l'article Les machines actuelles possèdent deux ou trois degrés de liberté pour l'épaule (a, b), le coude (c, d)

et le poignet (e, f, g) comme illustré à la Figure 1. Par conséquent, les MMT à bras articulés sont appelées machines six

axes ou sept axes.
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ISO/DIS 10360-12

Figure 1 — MMT à bras articulés avec six axes rotatifs (haut) et sept axes rotatifs (bas)

3.4
étendue de mesure

diamètre du volume sphérique à l'intérieur duquel une MMT à bras articulés est capable de mesurer

Note 1 à l'article L'étendue de mesure est spécifiée par le fabricant.

Note 2 à l'article L'étendue de mesure correspond à deux fois la portée du bras articulé. Néanmoins, certaines régions

accessibles pour le bras articulé peuvent ne pas être comprises dans le volume de mesure.

3.5
volume de mesure

région dans l'espace pour laquelle le fabricant spécifie les performances de la MMT à bras articulés

Note 1 à l'article Le volume de mesure est limité par les zones inaccessibles spécifiées par le fabricant. Par exemple,

une zone inaccessible peut exister aux alentours de l'axe vertical principal.

Note 2 à l'article Les fabricants peuvent spécifier plusieurs volumes de mesure pour une machine, chaque volume de

mesure possédant des spécifications de performance différentes.

Note 3 à l'article À cause de la possibilité de blocage d'un joint lorsque des segments de bras adjacents sont

rapprochés, la taille du volume de mesure peut dépendre de la direction du stylet pour palpeur par rapport à la périphérie

ou aux zones inaccessibles du volume de mesure. Le fabricant peut spécifier un ou plusieurs volumes de mesure selon la

direction du stylet pour palpeur.
3.6
longueur utile du bras
moitié de l'étendue de mesure
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ISO/DIS 10360-12
3.7
coefficient de dilatation thermique (CDT)
coefficient linéaire de dilatation thermique d'un matériel à 20 °C

Note à l'article La définition ci-dessus du CDT ne signifie pas qu'un utilisateur est tenu d'effectuer des mesures à

20 °C.
3.8
matériau à CDT normal
-6 o -6 o
matériau dont le CDT est compris entre 8 x 10 / C et 13 x 10 / C
(ISO 10360-2:2009)

Note à l'article Dans certains documents, le CDT peut être exprimé en unités 1/K, ce qui équivaut à 1/ C.

3.9
socle cinématique

socle (nid) mécanique qui maintient de manière répétable le centre d'une surface sphérique dans une position

fixe dans l'espace

Note 1 à l'article Un exemple de socle cinématique est un socle trièdre comprenant trois sphères durcies, placées sur

un cercle et séparées nominalement les unes des autres de 120 . Chacune des trois sphères est en contact avec la

surface d'une plus grande sphère (ou surface sphérique) afin de permettre un positionnement répétable du centre de la

grande sphère dans l'espace.

Note 2 à l'article Utilisé conformément à la présente Norme, un socle cinématique fournit une contrainte pour trois

degrés de liberté plutôt que six degrés de liberté.
3.10
essai d'articulation à point fixe

essai où le palpeur de la MMT à bras articulés est maintenu dans un socle cinématique pendant que le joint

de coude subit une rotation de 180 degrés

Note à l'article L'essai d'articulation à point fixe est un essai intermédiaire décrit dans l'Annexe D.

3.11
erreur de position articulée, tactile
Dia.5x5:Art:Tact.AArm

variation des centres des cinq sphères obtenues en effectuant l'essai de position articulée lorsqu'un palpeur

tactile est utilisé

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale LDia.5x5:Art est utilisée.

3.12
erreur de mesure de longueur, bidirectionnelle
Bi:0:Tact.AArm

erreur d'indication lors du mesurage d'une distance de point à point bidirectionnelle

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale E est utilisée.

3.13
erreur de mesure de longueur, unidirectionnelle
Uni:0:Tact.AArm

erreur d'indication lors du mesurage d'une distance de point à point unidirectionnelle

Note 1 à l'article L'Annexe B traite des mesures unidirectionnelles et bidirectionnelles.

Note 2 à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale E est utilisée.

Uni
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ISO/DIS 10360-12
3.14
erreur de forme du système de palpage, tactile
Forme.Sph.1x25::Tact.AArm

erreur d'indication de la plage de rayons d'un étalon matérialisé de taille sphérique, déterminée par une

association des moindres carrés de 25 points mesurés à l'aide d'un palpeur tactile

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale P est utilisée.

Forme.Sph.1x25
3.15
erreur de taille du système de palpage, tactile
Taille.Sph.1x25::Tact.AArm

erreur d'indication du diamètre d'un étalon matérialisé de taille sphérique, déterminée par une association des

moindres carrés de 25 points mesurés à l'aide d'un palpeur tactile

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale P est utilisée.

Taille.Sph.1x25
3.16
erreur maximale tolérée d'erreur de position articulée, tactile
LDia.5x5:Art:Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l'erreur de position articulée, tactile, L , tolérée par les spécifications

Dia.5x5:Art:Tact.AArm

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale L est utilisée.

Dia.5x5:Art,MPE
3.17
erreur maximale tolérée de mesure de longueur bidirectionnelle
Bi:0:Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l'erreur de mesure de longueur bidirectionnelle, E , tolérée par les spécifications

Bi:0:Tact.AArm

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale E est utilisée.

Bi,MPE
3.18
erreur maximale tolérée de mesure de longueur unidirectionnelle
Uni:0:Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l'erreur de mesure de longueur unidirectionnelle, E , tolérée par les spécifications

Uni:0:Tact.AArm

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale E est utilisée.

Uni,MPE
3.19
erreur maximale tolérée de forme du système de palpage, tactile
Forme.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l'erreur de forme du système de palpage pour un palpeur tactile, P ,

Forme.Sph.1x25::Tact.AArm
tolérée par les spécifications

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale P est

Forme.Sph.1x25,MPE
utilisée.
3.20
erreur maximale tolérée de taille du système de palpage, tactile
Taille.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE

valeur extrême de l'erreur de taille du système de palpage pour un palpeur tactile, P , tolérée

Taille.Sph.1x25::Tact.AArm
par les spécifications

Note à l'article Dans le contexte de la présente partie de la norme ISO, l'abréviation locale P est

Taille.Sph.1x25,MPE
utilisée.
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ISO/DIS 10360-12
3.21
conditions assignées de fonctionnement

condition de fonctionnement devant être satisfaite au cours de la mesure pour que les performances d'un

instrument de mesure ou d'un système de mesure soient reconnues conformes aux exigences de conception

Note 1 à l'article Les conditions assignées de fonctionnement spécifient généralement des intervalles de valeurs pour

une grandeur mesurée et pour toute grandeur d'influence.
[SOURCE : VIM 3:2008, 4.9]

Note 2 à l'article Dans la série de normes ISO 10360, l'expression « conforme aux exigences de conception » signifie

« tel que spécifié par les MPE ».

Note 3 à l'article Lorsque les conditions assignées de fonctionnement ne sont pas satisfaites au cours d'un essai

conformément à la norme ISO 10360, la conformité ou la non-conformité aux spécifications ne peut être établie.

4 Symboles

Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 10360, les symboles du Tableau 1 s'appliquent.

Tableau 1 — Symboles
Symboles Abréviations
Signification
universels locales
L L
Dia.5x5:Art:Tact.AArm Dia.5x5:Art Erreur de position articulée, tactile
E E
Uni:0:Tact.AArm Uni Erreur de mesure de longueur, unidirectionnelle
E E
Bi:0:Tact.AArm Bi Erreur de mesure de longueur, bidirectionnelle
P P

Forme.Sph.1x25::Tact.AArm Forme.Sph.1x25 Erreur de forme du système de palpage, tactile

P P

Taille.Sph.1x25::Tact.AArm Taille.Sph.1x25 Erreur de taille du système de palpage, tactile

E E

Uni:0:Tact.AArm,MPE Uni,MPE Erreur maximale tolérée de mesure de longueur unidirectionnelle

E E

Bi:0:Tact.AArm,MPE Bi,MPE Erreur maximale tolérée de mesure de longueur bidirectionnelle

P P

Forme.Sph.1x25::Tact.AArm,MP Forme.Sph.1x25,MPE Erreur maximale tolérée de forme du système de palpage, tactile

P P

Taille.Sph.1x25::Tact.AArm,MPE Taille.Sph.1x25,MPE Erreur maximale tolérée de taille du système de palpage, tactile

L L

Dia.5x5:Art:Tact.AArm,MPE Dia.5x5:Art,MPE Erreur maximale tolérée d'erreur de position articulée, tactile

NOTE Les abréviations locales sont utilisées dans la présente partie de l'ISO 10360 par souci de simplicité ;

néanmoins, les abréviations locales utilisées dans différentes Parties peuvent se contredire ; par exemple, une même

abréviation peut faire référence à des symboles complets différents. L'utilisation des symboles abrégés n'est pas

recommandée en dehors du contexte exclusif de la présente Partie.
5 Conditions d'environnement et de fonctionnement
5.1 Conditions d’environnement

Les limites à respecter pour les conditions d’environnement autorisées, telles que les conditions de

température, de pression de l'air, d’humidité et de vibrations sur le lieu d’installation, qui influencent les

mesures, doivent être spécifiées par :
 le fabricant, pour les essais de réception ;
 l’utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
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ISO/DIS 10360-12

Dans les deux cas, l'utilisateur est libre de choisir les conditions environnementales dans lesquelles les essais

seront réalisés dans les limites spécifiées (le Formulaire 1 de l'Annexe A montre un exemple de méthode pour

spécifier ces conditions). Le fabricant doit fournir les valeurs de MPE et les conditions de fonctionnement pour

lesquelles les valeurs de MPE sont valides dans un document unique et publié.

NOTE Si l'utilisateur souhaite que l'essai soit effectué dans des conditions d'environnement différentes des

conditions am
...

Questions, Comments and Discussion

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