ISO/TR 230-11:2018

Test code for machine tools — Part 11: Measuring instruments suitable for machine tool geometry tests

The aim of this document is to document the characteristics of precision measuring instruments for testing the geometric accuracy of machine tools, operating either under no-load or under quasi-static conditions. Where necessary, reference is made to the appropriate International Standards. The measuring instruments for operational testing of machine tools [vibrations (ISO/TR 230‑8), noise (ISO 230‑5), stick-slip motion of components, etc.] as well as instruments for checking of other characteristics of machine tools (speeds, feeds, temperature) are not covered in this document. The measuring instruments for checking of workpiece geometry (size, form, etc.) are not covered by this document either. This document has list style construction for ease of search and identification of each instrument's characteristics. Sources of uncertainty of instruments and measurements are described in this document for more accurate measurement procedures.

Code d'essai des machines-outils — Partie 11: Instruments de mesure compatibles avec les essais de géométrie des machines-outils

Le présent document a pour objet de documenter les caractéristiques des instruments de mesure de précision destinés aux essais d'exactitude géométrique des machines-outils fonctionnant soit à vide, soit dans des conditions quasi-statiques. Le cas échéant, la présente norme fait référence aux Normes internationales applicables. Les instruments de mesure pour les essais de fonctionnement des machines-outils [vibrations (ISO/TR 230‑8), bruit (ISO 230‑5), broutage des composants, etc.] ainsi que les instruments de vérification des autres caractéristiques des machines-outils (vitesses, avances, température) ne sont pas couverts par le présent document. De même, les instruments de mesure pour la vérification de la géométrie des pièces (dimensions, forme, etc.) ne sont pas couverts par le présent document. Le présent document a été élaboré sous forme de liste pour faciliter la recherche et l'identification des caractéristiques de chaque instrument. Les sources d'incertitude des instruments et des mesures sont décrites dans le présent document pour des modes opératoires de mesure plus exacts.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 14-May-2018
• ICS: 25.080.01 - Machine tools in general
• Technical Committee: ISO/TC 39/SC 2 - Test conditions for metal cutting machine tools
• Drafting Committee: ISO/TC 39/SC 2 - Test conditions for metal cutting machine tools
• Current Stage: 6060 - International Standard published
• Start Date: 15-May-2018
• Due Date: 30-Jun-2019
• Completion Date: 30-Jun-2019

Standards Content (Sample)

TECHNICAL ISO/TR
REPORT 230-11
First edition
2018-04
Test code for machine tools —
Part 11:
Measuring instruments suitable for
machine tool geometry tests
Code d'essai des machines-outils —
Partie 11: Instruments de mesure compatibles avec les essais de
géométrie des machines-outils
Reference number
©
ISO 2018
© ISO 2018
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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 the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: [phone]
Fax: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2018 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Preliminary remarks . 5
4.1 Measuring units . 5
4.2 Uncertainty of measuring instrument . 5
4.2.1 General. 5
4.2.2 Environment factors . 7
4.2.3 Measuring equipment factors . 9
4.2.4 Setup and procedure factors.11
4.2.5 Software and calculation factors .17
4.3 Measuring equipment calibration (ISO 10012).17
4.3.1 General.17
4.3.2 Manufacturer and supplier of measuring instruments .18
4.3.3 User of measuring instruments .18
4.3.4 Measurement uncertainty .18
4.4 Comparison of measurement results by instruments using different measurement
principles .18
5 Description of measuring instruments .19
6 Mechanical artefacts for general use .20
6.1 General .20
6.2 Reference straightedge .23
6.3 Test mandrels with taper shanks .27
6.4 Mandrels between centres .32
6.5 Reference squares .34
6.6 Reference cube .36
6.7 Surface plates .37
6.8 Reference sphere .38
6.9 1D ball array .39
6.10 2D ball array .42
6.11 Step gauge .43
6.12 Gauge block .44
7 Length and displacement measuring instruments .45
7.1 General .45
7.2 Instruments for large and medium range linear displacements .46
7.2.1 Laser interferometer .46
7.2.2 Reference linear scale .49
7.2.3 Standard scale .50
7.3 Instruments for short range linear displacements .51
7.3.1 Contact-type sensors .51
7.3.2 Non-contact sensors .55
7.3.3 Contact probing system .60
8 Straightness measuring devices .63
8.1 General .63
8.2 Taut wire with optical reading device .64
8.3 Laser interferometer with straightness optics .66
8.4 Alignment telescope .67
8.5 Two planes laser scanning device .70
8.6 Alignment laser .71
9 Squareness measuring devices .72
9.1 General .72
9.2 Laser interferometer with squareness and straightness optics .73
9.3 Index table with straightedge .74
9.4 Three planes laser scanning device .76
10 Flatness measuring devices .77
10.1 General .77
10.2 Sweep optical square .78
10.3 Laser interferometer with angular optics .80
10.4 Single plane laser scanning device.81
11 Angle measuring instruments .82
11.1 General .82
11.2 Level .83
11.2.1 Precision level .83
11.2.2 Electronic level .84
11.2.3 Inclinometer .85
11.3 Autocollimators .86
11.3.1 Autocollimator .86
11.3.2 Photo-electric autocollimators .87
11.3.3 Laser autocollimators .88
11.4 Laser interferometer with angular optics .89
11.5 Reference indexing table with optical angle reading device .90
11.6 Optical polygon with optical reading device .91
11.7 Laser assisted index device .92
11.8 Reference angle encoders .93
12 Special purpose instruments .94
12.1 General .94
12.2 Single dimensional position reading device .94
12.2.1 Telescoping ball bar .94
12.2.2 Long range telescoping ball bar .96
12.2.3 Fibre interferometer .97
12.3 Multi-dimensional position reading device .98
12.3.1 Two-dimensional digital scale .98
12.3.2 Laser tracing system .99
12.3.3 3D-probe for spheres (contact type) .100
12.3.4 3D-probe head, non-contact type .101
12.4 Other position reading device . .103
12.4.1 Spindle error test equipment .103
12.4.2 Swivelling angle measuring device .104
13 Special application examples of the instruments .105
13.1 Spindle rotation accuracy measurement . .105
13.2 Thermal displacement measurements .105
13.3 Tool position set .105
13.4 Workpiece positioning .105
Annex A (informative) Checking devices for instruments in the workshop.106
Annex B (informative) Existing ISO and national standards for measuring equipment (2015) .112
Annex C (informative) Special caution for supporting system of measuring devices .113
Annex D (informative) Reference table of uncertainty contributor .115
Bibliography .126
iv © ISO 2018 – All rights reserved

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 voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 39, Machine tools, Subcommittee SC 2,
Test conditions for metal cutting machine tools.
A list of all parts in the ISO 230 series can be found on the ISO website.
Introduction
The purpose of this document is to provide information for instruments and equipment for testing
machine tools as specified in the ISO 230 series (except ISO 230-5 and ISO/TR 230-8), and in machine-
specific standards of ISO/TC 39/SC 2, test conditions for metal cutting machine tools.
The main parts of this document have been transferred from ISO 230-1:1996, Annex A, which is no
longer part of ISO 230-1. Newly developed measuring instruments, like special purpose measuring
instruments in Clause 12, have been added to this document as well as special application examples in
Clause 13.
The concept of measuring uncertainty has been implemented. Uncertainty contributors for measuring
instruments and measuring procedures are listed in Annex D to improve reliability of test results. In
addition, Annex A addresses checking devices for instruments applied in the workshop and Annex C
addresses influences of supporting systems.
Additional information for existing ISO and national standards for measuring equipment is included in
Annex B.
This document and ISO 230-1:2012 together cover the entire content of ISO 230-1:1996, with updated
instruments and concepts.
vi © ISO 2018 – All rights reserved

TECHNICAL REPORT ISO/TR 230-11:2018(E)
Test code for machine tools —
Part 11:
Measuring instruments suitable for machine tool
geometry tests
1 Scope
The aim of this document is to document the characteristics of precision measuring instruments for
testing the geometric accuracy of machine tools, operating either under no-load or under quasi-static
conditions.
Where necessary, reference is made to the appropriate International Standards.
The measuring instruments for operational testing of machine tools [vibrations (ISO/TR 230-8),
noise (ISO 230-5), stick-slip motion of components, etc.] as well as instruments for checking of other
characteristics of machine tools (speeds, feeds, temperature) are not covered in this document. The
measuring instruments for checking of workpiece geometry (size, form, etc.) are not covered by this
document either.
This document has list style construction for ease of search and identification of each instrument’s
characteristics.
Sources of uncertainty of instruments and measurements are described in this document for more
accurate measurement procedures.
2 Normative references
There are no normative references in this document.
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at https: //www .electropedia .org/
3.1
calibration
operation that, under specified conditions, in a first step, establishes a relation between the quantity
values with measurement uncertainties provided by measurement standards and corresponding
indications with associated measurement uncertainties, and in a second step, uses this information to
establish a relation for obtaining a measurement result from an indication
Note 1 to entry: A calibration may be expressed by a statement, calibration function, calibration diagram,
calibration curve, or calibration table. In some cases, it may consist of an additive or multiplicative correction of
the indication with associated measurement uncertainty.
Note 2 to entry: Calibration should not be confused with adjustment of a measuring system, often mistakenly
called “self-calibration”, nor with verification of calibration.
Note 3 to entry: Often, the first step alone in the above definition is perceived as being calibration.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 2.39]
3.2
measuring range
set of values of measurands for which the error of a measuring instrument is intended to lie within
specified limits
Note 1 to entry: Error is determined in relation to a conventional true value.
[SOURCE: ISO 14978:2006, 3.36]
3.3
accuracy
closeness of agreement between a measured quantity value and a true quantity value of a measurand
Note 1 to entry: The concept “measurement accuracy” is not a quantity and is not given a numerical quantity
value. A measurement is said to be more accurate when it offers a smaller measurement error.
Note 2 to entry: The term “measurement accuracy” should not be used for measurement trueness and the term
“measurement precision” should not be used for ‘measurement accuracy’, which, however, is related to both these
concepts.
Note 3 to entry: “Measurement accuracy” is sometimes understood as closeness of agreement between measured
quantity values that are being attributed to the measurand.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 2.13]
3.4
linearity
degree of insignificance on deviation from the linear relation between the input signal and the output
[20]
signal
3.5
repeatability
measuring precision under a set of repeatability conditions of measurement
Note 1 to entry: These conditions include
— reduction to a minimum of the variations due to the observer,
— the same measurement procedure,
— the same observer,
— the same measuring equipment, used under the same conditions,
— the same location, and
— repetition over a short period of time.
Note 2 to entry: Repeatability can be expressed quantitatively in terms of the dispersion characteristics of the
indications.
3.6
frequency response
a state where the amplitude ratio of an output signal to the input signal and the phase difference
[20]
between the two are varied as a function of sinusoidal input signal frequency
3.7
measuring force
force applied by the stylus of an indicator or recorder to the feature being measured
2 © ISO 2018 – All rights reserved

3.8
operating environment
[20]
atmosphere or environment in which the object is placed during testing
3.9
stability
property of a measuring instrument, whereby its metrological properties remain constant in time
Note 1 to entry: Stability may be quantified in several ways.
EXAMPLE 1 In terms of the duration of a time interval over which a metrological property changes less than a
stated amount.
EXAMPLE 2 In terms of the change of a property over a stated time interval.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 4.19]
3.10
correction
compensation for an estimated systematic effect
Note 1 to entry: See ISO/IEC Guide 98-3:2008, 3.2.3, for an explanation of “systematic effect”.
Note 2 to entry: The compensation value(s) can take different forms, such as a constant addition or multiplication,
or multiple values obtained from a table.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 2.53]
3.11
measuring instrument
device used for making measurements, alone or in conjunction with one or more supplementary devices
Note 1 to entry: A measuring instrument that can be used alone is a measuring system.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.1]
3.12
measuring transducer
device, used in measurement, that provides an output quantity having a specified relation to the input
quantity
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.7]
3.13
measuring system
set of one or more measuring instruments and often other devices, including any reagent and supply,
assembled and adopted to give information used to generate measured quantity values within specified
intervals for quantities of specified kinds
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.2]
3.14
sensor
element of a measuring system that is directly affected by the phenomenon, body or substance carrying
the quantity to be measured
EXAMPLE Sensing coil of a platinum resistance thermometer, rotor of a turbine flow meter, Bourdon tube of
a pressure gauge, float of a level-measuring instrument, photocell of a spectrometer, thermotropic liquid crystal
which changes colour as a function of temperature.
Note 1 to entry: In some fields, the term “detector” is used for this concept.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.8]
3.15
detector
device or substance that indicates the presence of a phenomenon, body, or substance when a threshold
value of an associated quantity is exceeded
EXAMPLE Halogen leak detector, litmus paper.
Note 1 to entry: In some fields, the term “detector” is used for the concept of sensor.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.9]
3.16
sensitivity
quotient of the change in the indication of a measuring system and the corresponding change in a value
of a quantity being measured
Note 1 to entry: Sensitivity of a measuring system can depend on the value of the quantity being measured.
Note 2 to entry: The change considered in a value of a quantity being measured needs to be large compared with
the resolution.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 4.12]
3.17
resolution
smallest change, in a quantity being measured that causes a perceptible change in the corresponding
indication
Note 1 to entry: Resolution can depend on, for example, noise (internal or external) or friction. It can also depend
on the value of a quantity being measured.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 4.14]
3.18
instrumental drift
continuous or incremental change over time in indication, due to changes in metrological properties of
a measuring instrument
Note 1 to entry: Instrumental drift is related neither to a change in a quantity being measured nor to a change of
any recognized influence quantity.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 4.21]
3.19
optical measuring instrument
instruments, measuring physical, geometrical or material properties based on optical principles, such
[14]
as photometry, interferometry, geometrical optics, holography, or refractometry .
EXAMPLE one-coordinate and multi-coordinate measuring machines, surface-measuring instruments,
numerical measuring instruments for machine control, autocollimators, telescopes, contour-measuring
instruments.
3.20
maximum permissible error
MPE
extreme value of an error of a metrological characteristic permitted
by specifications, regulations, etc. for a given piece of measuring equipment
[SOURCE: ISO 14978:2006, 3.21, modified — The domain has been added and “errors” has been changed
to “error”.]
4 © ISO 2018 – All rights reserved

3.21
measuring precision
closeness of agreement between indications or measured quantity values obtained by replicate
measurements on the same or similar objects under specified conditions
Note 1 to entry: Measurement precision is usually expressed numerically by measures of imprecision, such as
standard deviation, variance, or coefficient of variation under the specified conditions of measurement.
Note 2 to entry: The specified condition can be, for example, repeatability conditions of measurement, intermediate
precision condition of measurement, or reproducibility condition of measurement (see ISO 5725-1. 1994).
Note 3 to entry: Measurement precision is used to define measurement repeatability, intermediate measurement
precision, and measured reproducibility.
Note 4 to entry: Sometimes “measurement precision” is erroneously used to mean measurement accuracy.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 2.15]
4 Preliminary remarks
4.1 Measuring units
The units for the following features are:
— displacement, distance and linear deviations: mm or μm;
— angles: degrees or a ratio;
— angular deviation: μm/m or ′′ (arc seconds); and
— linear compliance: μm/N.
4.2 Uncertainty of measuring instrument
4.2.1 General
Uncertainty of measuring instrument is a component of combined measurement uncertainty
(JCGM 200:2012, 4.24). The instrument uncertainty should be small enough to assess the system
performance. The uncertainty of the measurement including the instrument uncertainty should be
considered according to ISO 14253-1 (“decision rules”) when it is used to check system performance
against specifications. However, if the measurement uncertainty is less than 10 % of the specification
limit, it is common industrial practice to decide on the conformance or non-conformance based on the
indicated measurement value.
Measuring equipment should not be used until it has been allowed to stabilize at the ambient
temperature, and stability maintained during the test procedure.
Care should be taken to prevent disturbance to the equipment caused by vibrations, magnetic fields,
electrical interference, etc.
General uncertainty contributors are indicated in Table 1 (see also ISO 14253-2). Annex D describes
relationship between the instruments and uncertainty contributors. Simple explanation of uncertainty
contributors related to the measuring instruments and set-up procedures are described in the following
clauses.
Table 1 — List of uncertainty contributors
1. Environment 2. Measuring equipment
Absolute temperature (4.2.2.1) Stability (4.2.3.1)
Temperature spatial gradient (4.2.2.2) Scale mark quality (4.2.3.2)
Temperature time variance (4.2.2.2) Temperature expansion coefficient (4.2.3.3)
Vibration/noise (4.2.2.3) Thermal conductivity (4.2.3.4)
Humidity (4.2.2.4) Uncertainty of the calibration (4.2.3.5)
Contamination (4.2.2.5) Resolution of the main scale (analogue or digital)
(4.2.3.6)
Ambient pressure (4.2.2.6) Time since last calibration (4.2.3.7)
Air composition (4.2.2.7) Magnification, electrical or mechanical (4.2.3.8)
Air flow (4.2.2.7) Wavelength error (4.2.3.9)
Gravity (4.2.2.8) Zero-point stability (4.2.3.10)
Electromagnetic interference (4.2.2.9) Measuring force stability/absolute force (4.2.3.11)
Supply air pressure (e.g. air bearings) (4.2.2.10) Hysteresis (4.2.3.12)
Heat radiation (4.2.2.11) Probe system, Tip radius, Form deviation of tip
(4.2.3.13)
Instrument thermal equilibrium (4.2.2.12) Stiffness/rigidity (4.2.3.14)
Linear coefficient for thermal expansion (4.2.3.15)
Temperature stability/sensitivity (4.2.3.16)
Parallaxes (4.2.3.17)
Interpolation system, error wavelength (4.2.3.18)
Interpolation resolution (4.2.3.19)
3. Measurement setup and procedure 4. Software and calculations
Cosine errors and sine errors (4.2.4.1) Rounding/Quantification (4.2.5.1)
Abbe principle (4.2.4.2) Algorithms (4.2.5.2)
Temperature sensitivity (4.2.4.3) Sampling (4.2.5.3)
Stiffness/rigidity (4.2.4.4) Filtering (4.2.5.4)
Stiffness of the probe system (4.2.4.5) Correction of algorithm/Certification of algorithm
(4.2.5.5)
Optical aperture (4.2.3.6) Interpolation/extrapolation (4.2.5.6)
Interaction between standard and setup (4.2.4.7)
Warming up (4.2.4.8)
Conditioning (4.2.4.9)
Number of measurements (4.2.4.10)
Order of measurements (4.2.4.11)
Duration of measurements (4.2.4.12)
Alignment (4.2.4.13)
Choice of reference — reference item (standard)
(4.2.4.14)
Choice of apparatus (4.2.4.15)
Strategy (4.2.4.16)
Fixturing (4.2.4.17)
Number of points (4.2.4.18)
Probing principle and strategy (4.2.4.19)
6 © ISO 2018 – All rights reserved

Table 1 (continued)
Alignment of probing system (4.2.4.20)
Reversal measurements (4.2.4.21)
Multiple redundancy, error separation (4.2.4.22)
4.2.2 Environment factors
4.2.2.1 Reference temperature
Standard reference temperature for machine tool measurements is 20 °C (see ISO 1). Deviations from
this temperature, either in absolute terms or due to temporal and spatial temperature gradients, results
in linear expansion and/or bending of the measuring equipment, the measurement set-up and the object
being measured. The influence of temperature deviations on the length is given by Formula (1).
ΔL = ΔT × α × L (1)
where
ΔT is the relevant temperature deviation from 20 °C;
α is the temperature expansion coefficient of the material;
L is the effective length under consideration (see ISO 14253-2:2011, 8.4.8.1).
See also 4.2.3.3 and ISO/TR 16015.
4.2.2.2 Temperature gradient/variance
The existence of temperature gradients implies that portions of the environment will not be at the same
mean temperature such that the consequences of mean temperatures other than 20 ᵒC will be different
in different locations in a room. Additional complexity is created when these temperature gradients
change in time (see also ISO 230-3:2007, Annex D).
4.2.2.3 Vibration/noise
Vibration/noise from internal of machine tool system under test or from external sources causes relative
displacement between the measuring instrument and the target machine surface. Such vibration also
affects the supporting device of the instrument. Acoustic noise sometimes excites vibration that affects
the instrument (see also ISO/TR 230-8).
4.2.2.4 Humidity
Length measurement using laser interferometer is affected by the change of the laser wavelength due
to the change in the relative humidity of air, in which the laser beam passes. For example, 30 % change
in relative humidity of air causes 1 μm/m change in length measurement.
4.2.2.5 Contamination
Dust, rust, oil, chemical materials and other unwanted small particles in the workshop can disturb
precise contact between the instrument and target work surface. Surface contamination on optical
parts can affect optical performance such as polarization, wavelength change, etc.
4.2.2.6 Ambient pressure
Length measurement using laser interferometer is affected by the change of the laser wavelength due
to the change in pressure of air, in which the laser beam passes. For example, 330 Pa change in absolute
air pressure causes 1 μm/m change in length measurement.
4.2.2.7 Air flow/air composition
The flow rate and velocity of the ambient air are of prime importance in the control of temperature
variation and temperature gradients of the machine components. Also, such air characteristics affect
the wavelength of the laser and, consequently, the length measurement when laser interferometer
is used. The local air density change directly influences the length unit (see 4.2.2.4, 4.2.2.6 and also
ISO 230-3:2007, Annex D).
4.2.2.8 Gravity
See 4.2.3.14.
4.2.2.9 Electromagnetic interference
Electromagnetic fields induced by surrounding power electronic facilities can contaminate the accuracy,
stability and instrumental drift of an electronic measuring instrument. Sensors using magnetic effect
such as scale, limit sensor, and inductive gauges can be influenced. It can affect sensor itself, connecting
cable, amplifier and power source.
4.2.2.10 Supply air pressure (air bearing)
Air gauge, linear motion instruments with air bearing are operated by pressurized supply air in the
workshop. The variance of air pressure can influence the air gauge stability, gap of air bearings, and
motion accuracy. Content of moisture in the supply air can also induce rust.
4.2.2.11 Heat radiation
Heat generated by the machine environment can affect the measuring instrument and its supporting
system. Such radiation can be guarded by a reflective material cover such as an aluminium sheet.
4.2.2.12 Instrument thermal equilibrium
Temperature of the instrument placed on the target surface of the machine should be as close as possible
to the machine temperature. The difference between these induces local deformation of instrument,
thermally-induced changes in readings, etc.
4.2.2.13 EVE (Environmental Variation Error)
Environmental variation (such as temperature variation, air density variation, ground vibration)
influences the measurement device and/or the machine tool under test causing environmental
variation error (EVE) (see also ISO/TR 230-9:2005, C.2.5). This environmental variation error (EVE)
can be checked by setting up the measurement equipment on the machine tool under test and looking
at the change of readout during the time necessary to do the test. The location of EVE test is selected in
order to recognize the largest influence from EVE on the geometrical test concerned. Figure 1 shows an
example of EVE on laser angle measurement. The data indicate the variance within 120 seconds. The
total EVE value is about 1 arc-second (see 4.2.2.2, 4.2.2.3, 4.2.2.6 and 4.2.2.7).
8 © ISO 2018 – All rights reserved

Key
X time: 0 s to 120 s
Y angle deviation in ′′ (arc sec)
Figure 1 — Example of EVE by laser angle measurement
4.2.3 Measuring equipment factors
4.2.3.1 Stability
See 3.9.
4.2.3.2 Scale mark quality
The quality of a scale mark used for reading a value affects the accuracy. If the scale mark is not clear, the
reading stability is contaminated and the total accuracy decreases (see also ISO 14978:2006, 3.28.11).
4.2.3.3 Coefficient of thermal expansion
This coefficient should be given as an "effective coefficient of thermal expansion" relevant to the effect of
temperature on the geometrical characteristic represented by the material measured. The uncertainty
of the stated value should also be provided (see ISO 14978:2006, 6.4.5).
4.2.3.4 Thermal conductivity
Differences of components' thermal conductivity can induce local deformation in the measuring
instrument. Even if both temperature expansion coefficients are the same, the mass of components
should be considered during temperature changes, as different mass can cause different temperature
of components before reaching thermal equilibrium. It is possible thermal equilibrium not be reached
if there is relevant environmental thermal variation and if the thermal time constants of elements
engaged are significantly different.
4.2.3.5 Uncertainty of the calibration
Quality of calibration procedures should be high enough to minimize the uncertainty of measurement.
Even if the resolution of an instrument is high, its reliability depends on the calibration integrity.
4.2.3.6 Resolution of the main scale (analogue or digital)
Resolution of the main scale should be fine enough to maintain the adequate sensitivity to change in
measured value.
4.2.3.7 Time since last calibration
If the calibrated instrument is not stable, the calibration is valid only for a limited period of time. The
latest calibration date should be clearly recorded and reported.
4.2.3.8 Magnification, electrical, mechanical, or optical
Small displacement values are magnified mechanically, electronically or optically to easily identify the
values. Magnification accuracy of the measuring instrument influences the final reading.
4.2.3.9 Wavelength error
If a measuring instrument uses wavelength, i.e. optical, ultrasonic and electro-magnetic, as its length
scale, wavelength error directly affects the measurement result. Calibration of wavelength should
be conducted at certain intervals. It should be noted that the wavelength of the laser beam depends
on the refractive index of the air through which it passes. Since the refra
...

RAPPORT ISO/TR
TECHNIQUE 230-11
Première édition
2018-04
Code d'essai des machines-outils —
Partie 11:
Instruments de mesure compatibles
avec les essais de géométrie des
machines-outils
Test code for machine tools —
Part 11: Measuring instruments suitable for machine tool
geometry tests
Numéro de référence
©
ISO 2018
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2018
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en oeuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Tél.: [phone]
Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2018 – Tous droits réservés

Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Remarques préliminaires . 5
4.1 Unités de mesure . 5
4.2 Incertitude de l'instrument de mesure . 5
4.2.1 Généralités . 5
4.2.2 Facteurs environnementaux . 7
4.2.3 Facteurs liés aux équipements de mesure .10
4.2.4 Facteurs liés à l'installation et au mode opératoire .12
4.2.5 Facteurs liés au logiciel et aux calculs .17
4.3 Étalonnage des équipements de mesure (ISO 10012) .18
4.3.1 Généralités .18
4.3.2 Fabricant et fournisseur des instruments de mesure .18
4.3.3 Utilisateur des instruments de mesure .18
4.3.4 Incertitude de mesure .19
4.4 Comparaison des résultats de mesure d'instruments utilisant des principes de
mesure différents .19
5 Description des instruments de mesure .20
6 Pièces de référence mécaniques à usage général .22
6.1 Généralités .22
6.2 Règle de référence .24
6.3 Mandrins de contrôle coniques .28
6.4 Mandrins entre-pointes .33
6.5 Équerres de référence .35
6.6 Cube de référence .37
6.7 Marbres .38
6.8 Sphère de référence .39
6.9 Règle à billes 1D .40
6.10 Table à billes 2D .42
6.11 Jauge étalon . .43
6.12 Cale-étalon .44
7 Instruments de mesure de longueur et de déplacement.45
7.1 Généralités .45
7.2 Instruments pour déplacements linéaires de grande et moyenne ampleur .47
7.2.1 Interféromètre à laser .47
7.2.2 Échelle linéaire de référence .50
7.2.3 Échelle normalisée .51
7.3 Instruments pour déplacements linéaires de petite ampleur.52
7.3.1 Capteurs à contact .52
7.3.2 Capteurs sans contact .57
7.3.3 Système de palpage à contact .62
8 Dispositifs de mesure de rectitude .65
8.1 Généralités .65
8.2 Fil tendu avec dispositif de lecture optique .66
8.3 Interféromètre à laser avec dispositif optique de rectitude .68
8.4 Télescope d'alignement .69
8.5 Dispositif de balayage laser à deux plans .71
8.6 Laser d'alignement .72
9 Dispositifs de mesure de perpendicularité .74
9.1 Généralités .74
9.2 Interféromètre à laser avec dispositif optique de perpendicularité et de rectitude .75
9.3 Table indexable avec règle .76
9.4 Dispositif de balayage laser à trois plans .78
10 Dispositifs de mesure de planéité .79
10.1 Généralités .79
10.2 Équerre optique à balayage .80
10.3 Interféromètre à laser avec dispositif optique angulaire .82
10.4 Dispositif de balayage laser à un plan .83
11 Instruments de mesure d'angle .84
11.1 Généralités .84
11.2 Niveau .85
11.2.1 Niveau de précision .85
11.2.2 Niveau électronique .86
11.2.3 Inclinomètre .88
11.3 Autocollimateurs .89
11.3.1 Autocollimateur .89
11.3.2 Autocollimateurs photoélectriques .90
11.3.3 Autocollimateurs à laser .91
11.4 Interféromètre à laser avec dispositif optique angulaire .92
11.5 Table indexable de référence avec dispositif de lecture d'angle optique .93
11.6 Polygone optique avec dispositif de lecture optique . .94
11.7 Dispositif d'indexage assisté par laser .95
11.8 Codeurs d'angle de référence .96
12 Instruments spéciaux .97
12.1 Généralités .97
12.2 Dispositif de lecture de position unidimensionnel .97
12.2.1 Barre à billes télescopique .97
12.2.2 Barre télescopique à billes de longue portée .99
12.2.3 Interféromètre à fibre optique .100
12.3 Dispositif de lecture de position à plusieurs dimensions .101
12.3.1 Échelle numérique bidimensionnelle .101
12.3.2 Système de traçage laser .102
12.3.3 Palpeur 3D pour sphères (type à contact) .103
12.3.4 Tête de palpeur 3D, type sans contact .104
12.4 Autres dispositifs de lecture de position .106
12.4.1 Équipement de contrôle des erreurs de broche .106
12.4.2 Dispositif de mesure d'angle de pivotement.108
13 Exemples d'applications particulières des instruments .108
13.1 Mesurage de l'exactitude de rotation de la broche .108
13.2 Mesurages de déplacements thermiques .109
13.3 Ensemble de position de l'outil .109
13.4 Positionnement de la pièce .109
Annexe A (informative) Dispositifs de vérification des instruments en atelier .110
Annexe B (informative) Normes ISO et normes nationales disponibles en matière
d'équipements de mesure (2015) .116
Annexe C (informative) Vigilance particulière concernant le système de support des
dispositifs de mesure .117
Annexe D (informative) Tableaux de référence des facteurs contribuant à l'incertitude .119
Bibliographie .130
iv © ISO 2018 – Tous droits réservés

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 attirée 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 nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par le Comité technique ISO/TC 39, Machines-outils, sous-comité
SC 02, Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal.
La liste de toutes les parties de la série ISO 230 peut être consultée sur le site internet de l'ISO.
Introduction
L'objet du présent document est de fournir des informations relatives aux instruments et appareils
de vérification pour les essais de machines-outils, tel que spécifié dans la série de normes ISO 230
(sauf ISO 230-5 et ISO/TR 230-8) et dans les normes spécifiques aux machines de l'ISO/TC 39/SC 2
«Conditions de réception des machines travaillant par enlèvement de métal».
Les principales parties du présent document proviennent de l'Annexe A de l'ISO 230-1:1996, ladite
annexe ne figurant plus dans l'ISO 230-1. Des instruments de mesure nouvellement développés, tels que
les instruments de mesure pour usages spéciaux de l'Article 12, ont été ajoutés au présent document de
même que les exemples d'applications particulières de l'Article 13.
Le concept d'incertitude de mesure a été ajouté. Les facteurs contribuant à l'incertitude des instruments
de mesure et procédures de mesure sont répertoriés à l'Annexe D afin d'améliorer la fiabilité des
résultats d'essai. En outre, l'Annexe A couvre les dispositifs de vérification pour les instruments utilisés
en atelier et l'Annexe C traite de l'influence des systèmes de support.
Des informations supplémentaires pour les normes ISO et nationales existantes, ayant trait aux
appareils de mesure, sont incluses dans l'Annexe B.
Le présent document et l'ISO 230-1:2012 couvrent ensemble l'intégralité du contenu de l'ISO 230-1:1996,
avec les instruments et concepts actualisés.
vi © ISO 2018 – Tous droits réservés

RAPPORT TECHNIQUE ISO/TR 230-11:2018(F)
Code d'essai des machines-outils —
Partie 11:
Instruments de mesure compatibles avec les essais de
géométrie des machines-outils
1 Domaine d'application
Le présent document a pour objet de documenter les caractéristiques des instruments de mesure de
précision destinés aux essais d'exactitude géométrique des machines-outils fonctionnant soit à vide,
soit dans des conditions quasi-statiques.
Le cas échéant, la présente norme fait référence aux Normes internationales applicables.
Les instruments de mesure pour les essais de fonctionnement des machines-outils [vibrations
(ISO/TR 230-8), bruit (ISO 230-5), broutage des composants, etc.] ainsi que les instruments de
vérification des autres caractéristiques des machines-outils (vitesses, avances, température) ne sont
pas couverts par le présent document. De même, les instruments de mesure pour la vérification de la
géométrie des pièces (dimensions, forme, etc.) ne sont pas couverts par le présent document.
Le présent document a été élaboré sous forme de liste pour faciliter la recherche et l'identification des
caractéristiques de chaque instrument.
Les sources d'incertitude des instruments et des mesures sont décrites dans le présent document pour
des modes opératoires de mesure plus exacts.
2 Références normatives
Le présent document ne contient aucune référence normative.
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et la CEI tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse http: //www .iso .org/obp
— CEI Electropedia: disponible à l'adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
étalonnage
opération qui, dans des conditions spécifiées, établit, dans un premier temps, une relation entre les
valeurs et les incertitudes de mesure associées qui sont fournies par des étalons et les indications
correspondantes avec les incertitudes de mesure associées et, dans un second temps, utilise cette
information pour établir une relation permettant d'obtenir un résultat de mesure à partir d'une
indication
Note 1 à l'article: Un étalonnage peut être exprimé sous la forme d'un énoncé, d'une fonction d'étalonnage, d'un
diagramme d'étalonnage, d'une courbe d'étalonnage ou d'une table d'étalonnage. Dans certains cas, il peut
consister en une correction additive ou multiplicative de l'indication avec l'incertitude de mesure associée.
Note 2 à l'article: Il convient de ne pas confondre l'étalonnage avec l'ajustage d'un système de mesure, souvent
appelé improprement «auto-étalonnage», ni avec la vérification de l'étalonnage.
Note 3 à l'article: La seule première étape dans la définition est souvent perçue comme étant l'étalonnage.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 2.39]
3.2
étendue de mesure
ensemble des valeurs des mesurandes pour lesquelles l'erreur d'un instrument de mesure est supposée
comprise entre des limites spécifiées
Note 1 à l'article: L'erreur est établie par référence à une valeur conventionnellement vraie.
[SOURCE: ISO 14978:2006, 3.36]
3.3
exactitude
étroitesse de l'accord entre une valeur mesurée et une valeur vraie d'un mesurande
Note 1 à l'article: L'exactitude de mesure n'est pas une grandeur et ne s'exprime pas numériquement. Un mesurage
est quelquefois dit plus exact s'il fournit une plus petite erreur de mesure.
Note 2 à l'article: Il convient de ne pas utiliser le terme «exactitude de mesure» pour la justesse de mesure et le
terme «fidélité de mesure» pour l'exactitude de mesure, qui, toutefois, est liée à ces deux concepts.
Note 3 à l'article: "Exactitude de mesure" est quelquefois interprétée comme l'étroitesse de l'accord entre les
valeurs mesurées qui sont attribuées au mesurande.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 2.13]
3.4
linéarité
degré d'insignifiance de l'écart par rapport à la relation linéaire entre le signal d'entrée et le signal de
[20]
sortie
3.5
répétabilité
fidélité de mesure selon un ensemble de conditions de répétabilité
Note 1 à l'article: Ces conditions comprennent les éléments suivants:
— réduction au minimum des variations dues à l'observateur;
— même mode opératoire de mesure;
— même observateur;
— même équipement de mesure, utilisé dans les mêmes conditions;
— même lieu; et
— répétition durant une courte période de temps.
Note 2 à l'article: La répétabilité peut s'exprimer quantitativement à l'aide des caractéristiques de dispersion des
indications.
3.6
réponse en fréquence
état dans lequel le rapport d'amplitude d'un signal de sortie par rapport au signal d'entrée, ainsi que le
[20]
déphasage entre ces deux signaux varient en fonction de la fréquence du signal d'entrée sinusoïdal
2 © ISO 2018 – Tous droits réservés

3.7
force de mesure
force appliquée par le palpeur d'un indicateur ou enregistreur sur l'élément mesuré
3.8
environnement de fonctionnement
[20]
atmosphère ou environnement dans laquelle ou lequel l'objet est placé durant les essais
3.9
stabilité
propriété d'un instrument de mesure selon laquelle celui-ci conserve ses propriétés métrologiques
constantes au cours du temps
Note 1 à l'article: La stabilité d'un instrument de mesure peut être exprimée quantitativement de plusieurs façons.
EXEMPLE 1 Par la durée d'un intervalle de temps au cours duquel une propriété métrologique évolue dans
une moindre mesure qu'une quantité donnée.
EXEMPLE 2 Par la variation d'une propriété au cours d'un intervalle de temps déterminé.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 4.19]
3.10
correction
compensation d'un effet systématique connu
Note 1 à l'article: Voir le Guide ISO/CEI 98-3:2008, 3.2.3, pour une explication du concept d'effet systématique.
Note 2 à l'article: La ou les valeurs de compensation peuvent prendre différentes formes, telles que l'addition ou
la multiplication par une constante, ou des valeurs multiples obtenues depuis une table.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 2.53]
3.11
instrument de mesure
dispositif utilisé pour faire des mesurages, seul ou associé à un ou plusieurs dispositifs annexes
Note 1 à l'article: Un instrument de mesure qui peut être utilisé seul est un système de mesure.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.1]
3.12
transducteur de mesure
dispositif, employé en mesurage, qui fait correspondre à une grandeur d'entrée une grandeur de sortie
selon une loi déterminée
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.7]
3.13
système de mesure
ensemble d'un ou plusieurs instruments de mesure et souvent d'autres dispositifs, comprenant si
nécessaire réactifs et alimentations, assemblés et adaptés pour fournir des informations destinées à
obtenir des valeurs mesurées dans des intervalles spécifiés pour des grandeurs de natures spécifiées
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.2]
3.14
capteur
élément d'un système de mesure qui est directement soumis à l'action du phénomène, du corps ou de la
substance portant la grandeur à mesurer
EXEMPLE Bobine sensible d'un thermomètre à résistance de platine, rotor d'un débitmètre à turbine,
tube de Bourdon d'un manomètre, flotteur d'un appareil de mesure de niveau, récepteur photoélectrique d'un
spectrophotomètre, cristal liquide thermotrope dont la couleur change en fonction de la température.
Note 1 à l'article: Dans certains domaines, le terme «détecteur» est employé pour ce concept.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.8]
3.15
détecteur
dispositif ou substance qui indique la présence d'un phénomène, d'un corps ou d'une substance
lorsqu'une valeur de seuil d'une grandeur associée est dépassée
EXEMPLE Détecteur de fuite à halogène, papier au tournesol.
Note 1 à l'article: Dans certains domaines, le terme «détecteur» est employé pour le concept de capteur.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 3.9]
3.16
sensibilité
quotient de la variation d'une indication d'un système de mesure par la variation correspondante de la
valeur de la grandeur mesurée
Note 1 à l'article: La sensibilité peut dépendre de la valeur de la grandeur mesurée.
Note 2 à l'article: La variation de la valeur de la grandeur mesurée doit être grande par rapport à la résolution.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 4.12]
3.17
résolution
plus petite variation de la grandeur mesurée qui produit une variation perceptible de l'indication
correspondante
Note 1 à l'article: La résolution peut dépendre, par exemple, du bruit (interne ou externe) ou du frottement. Elle
peut aussi dépendre de la valeur de la grandeur mesurée.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 4.14]
3.18
dérive instrumentale
variation continue ou incrémentale dans le temps d'une indication, due à des variations des propriétés
métrologiques d'un instrument de mesure
Note 1 à l'article: La dérive instrumentale n'est liée ni à une variation de la grandeur mesurée, ni à une variation
d'une grandeur d'influence identifiée.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 4.21]
4 © ISO 2018 – Tous droits réservés

3.19
instrument de mesure optique
instrument mesurant des propriétés physiques, géométriques ou matérielles sur la base de principes
optiques comme la photométrie, l'interférométrie, l'optique géométrique, l'holographie ou la
[14]
réfractométrie
EXEMPLE Machines de mesure à une ou plusieurs coordonnées, instruments de mesure de surface,
instruments de mesure numérique pour le contrôle des machines, autocollimateurs, télescopes, instruments de
mesure de profil.
3.20
erreur maximale tolérée
MPE
valeur extrême d'une erreur d'une caractéristique
métrologique tolérée par les spécifications, règlements, etc., pour un équipement de mesure donné
[SOURCE: ISO 14978:2006, 3.21, modifiée — Le domaine a été ajouté et «erreurs» a été changé en
«erreur».]
3.21
fidélité
étroitesse de l'accord entre les indications ou les valeurs mesurées obtenues par des mesurages répétés
du même objet ou d'objets similaires dans des conditions spécifiées
Note 1 à l'article: La fidélité est en général exprimée numériquement par des caractéristiques telles que l'écart-
type, la variance ou le coefficient de variation dans les conditions spécifiées.
Note 2 à l'article: Les «conditions spécifiées» peuvent être, par exemple, des conditions de répétabilité, des
conditions de fidélité intermédiaire ou des conditions de reproductibilité (voir l'ISO 5725-1: 1994).
Note 3 à l'article: La fidélité sert à définir la répétabilité de mesure, la fidélité intermédiaire de mesure et la
reproductibilité de mesure.
Note 4 à l'article: Le terme «fidélité de mesure» est quelquefois utilisé improprement pour désigner l'exactitude
de mesure.
[SOURCE: JCGM 200:2012, 2.15]
4 Remarques préliminaires
4.1 Unités de mesure
Les unités qui correspondent aux caractéristiques ci-dessous sont les suivantes:
— déplacement, distance et écarts linéaires: mm ou μm;
— angles: degrés ou un rapport;
— écart angulaire: μm/m ou ′′ (secondes d'arc); et
— élasticité linéaire: μm/N.
4.2 Incertitude de l'instrument de mesure
4.2.1 Généralités
L'incertitude de l'instrument de mesure est une composante de l'incertitude de mesure combinée
(JCGM 200:2012, 4.24). Il convient que l'incertitude de l'instrument soit suffisamment faible pour
permettre d'évaluer la performance du système. Il convient de considérer l'incertitude de mesure, y
compris l'incertitude de l'instrument, conformément à l'ISO 14253-1 («règles de décision») lorsqu'elle
est utilisée pour vérifier la performance du système par rapport aux spécifications. Néanmoins,
si l'incertitude de mesure est inférieure à 10 % de la limite de spécification, il est pratique courante
dans l'industrie de décider de la conformité ou de la non-conformité sur la base de la valeur mesurée
indiquée.
Il convient de ne pas utiliser les équipements de mesure tant qu'ils ne se sont pas stabilisés à température
ambiante et qu'ils ne restent pas stables pendant le mode opératoire d'essai.
Il convient de veiller à prévenir toute perturbation des équipements due à des vibrations, à des champs
magnétiques, à des perturbations électriques, etc.
Les éléments généraux contribuant à l'incertitude sont indiqués dans le Tableau 1 (voir aussi
l'ISO 14253-2). L'Annexe D décrit la relation entre les instruments et les facteurs contribuant à
l'incertitude. Les paragraphes suivants donnent une brève explication des facteurs contribuant à
l'incertitude liés aux instruments de mesure et aux modes opératoires d'installation.
Tableau 1 — Liste des facteurs contribuant à l'incertitude
1. Environnement 2. Équipement de mesure
Température absolue (4.2.2.1) Stabilité (4.2.3.1)
Gradient spatial de température (4.2.2.2) Qualité des repères (4.2.3.2)
Gradient temporel de température (4.2.2.2) Coefficient de dilatation thermique (4.2.3.3)
Vibrations/bruit (4.2.2.3) Conductivité thermique (4.2.3.4)
Humidité (4.2.2.4) Incertitude d'étalonnage (4.2.3.5)
Contamination (4.2.2.5) Résolution de l'échelle principale (analogique ou numé-
rique) (4.2.3.6)
Pression ambiante (4.2.2.6) Durée depuis le dernier étalonnage (4.2.3.7)
Composition de l'air (4.2.2.7) Amplification, électrique ou mécanique (4.2.3.8)
Débit d'air (4.2.2.7) Erreur de longueur d'onde (4.2.3.9)
Gravité (4.2.2.8) Stabilité du zéro (4.2.3.10)
Interférences électromagnétiques (4.2.2.9) Stabilité de la force de mesure/force absolue (4.2.3.11)
Pression de l'air d'alimentation (par exemple, paliers Hystérésis (4.2.3.12)
pneumatiques) (4.2.2.10)
Rayonnement thermique (4.2.2.11) Système de palpage, rayon de la pointe, écart de forme
de la pointe (4.2.3.13)
Équilibre thermique de l'instrument (4.2.2.12) Raideur/rigidité (4.2.3.14)
Coefficient linéaire de dilatation thermique (4.2.3.15)
Stabilité de la température/sensibilité à la tempéra-
ture (4.2.3.16)
Parallaxes (4.2.3.17)
Système d'interpolation, erreur de longueur d'onde
(4.2.3.18)
Résolution de l'interpolation (4.2.3.19)
3. Installation et mode opératoire de mesure 4. Logiciel et calculs
Erreurs de cosinus et de sinus (4.2.4.1) Arrondissement/quantification (4.2.5.1)
Principe d'Abbe (4.2.4.2) Algorithmes (4.2.5.2)
Sensibilité à la température (4.2.4.3) Échantillonnage (4.2.5.3)
Raideur/rigidité (4.2.4.4) Filtrage (4.2.5.4)
Raideur du système de palpage (4.2.4.5) Correction d'algorithme/certification d'algorithme
(4.2.5.5)
Ouverture optique (4.2.3.6) Interpolation/extrapolation (4.2.5.6)
Interaction entre l'étalon et l'installation (4.2.4.7)
6 © ISO 2018 – Tous droits réservés

Tableau 1 (suite)
Mise en température (4.2.4.8)
Prétraitement (4.2.4.9)
Nombre de mesurages (4.2.4.10)
Ordre des mesurages (4.2.4.11)
Durée des mesurages (4.2.4.12)
Alignement (4.2.4.13)
Choix de la référence — point de référence (étalon)
(4.2.4.14)
Choix de l'appareil (4.2.4.15)
Stratégie (4.2.4.16)
Fixation (4.2.4.17)
Nombre de points (4.2.4.18)
Principe et stratégie de palpage (4.2.4.19)
Alignement du système de palpage (4.2.4.20)
Mesurages inverses (4.2.4.21)
Redondance multiple, isolement des erreurs (4.2.4.22)
4.2.2 Facteurs environnementaux
4.2.2.1 Température de référence
La température de référence étalon pour les mesurages sur machines-outils est de 20 °C (voir ISO 1).
Tout écart par rapport à cette température, que ce soit en termes de température absolue ou en raison
de gradients de température temporels et spatiaux, entraîne une dilatation linéaire et/ou un flambage
de l'équipement de mesure, de l'installation de mesure et de l'objet mesuré. Les effets des écarts de
température sur la longueur sont donnés par la Formule (1).
ΔL = ΔT × α × L (1)
où
ΔT est l'écart de température applicable par rapport à 20 °C;
α est le coefficient de dilatation thermique du matériau;
L est la longueur effective considérée (voir ISO 14253-2:2011, 8.4.8.1).
Voir aussi 4.2.3.3 et l'ISO/TR 16015.
4.2.2.2 Gradient/variance de température
L'existence de gradients de température implique que des parties de l'environnement ne sont pas à la
même température moyenne si bien que les conséquences de températures moyennes autres que 20 ᵒC
diffèrent selon les endroits d'une même pièce. Une complication supplémentaire s'ajoute lorsque ces
gradients de température varient dans le temps. (voir aussi l'ISO 230-3:2007, Annexe D).
4.2.2.3 Vibrations/bruit
Les vibrations et/ou le bruit en provenance du système de machine-outil soumis à essai ou de sources
extérieures engendrent un déplacement relatif entre l'instrument de mesure et la surface de la
machine cible. De telles vibrations touchent également le dispositif de support de l'instrument. Le bruit
acoustique excite parfois les vibrations qui affectent l'instrument (voir aussi l'ISO/TR 230-8).
4.2.2.4 Humidité
La variation de la longueur d'onde du laser résultant de la variation de l'humidité relative de l'air que le
faisceau laser traverse, a un effet sur le mesurage de la longueur au moyen d'un interféromètre à laser.
Par exemple, une variation de 30 % de l'humidité relative de l'air entraîne une modification de 1 μm/m
de la mesure de la longueur.
4.2.2.5 Contamination
La poussière, la rouille, l'huile, les produits chimiques et autres petites particules indésirables présents
en atelier peuvent altérer la précision de contact entre l'instrument et la surface utile cible. Toute
contamination de surface des pièces optiques peut avoir un effet sur la performance optique tels que les
variations de polarisation, les changements de longueur d'onde, etc.
4.2.2.6 Pression ambiante
La variation de la longueur d'onde du laser résultant de la variation de la pression de l'air que le faisceau
laser traverse, a un effet sur le mesurage de la longueur au moyen d'un interféromètre à laser. Par
exemple, une variation de 330 Pa de la pression absolue de l'air entraîne une modification de 1 μm/m de
la mesure de la longueur.
4.2.2.7 Débit d'air/composition de l'air
Le débit et la vitesse de l'air ambiant sont d'une importance capitale dans le contrôle des variations de
température et des gradients de température dans les composants de la machine. Ces caractéristiques
de l'air ont également un effet sur la longueur d'onde du laser et, par conséquent, sur le mesurage de
la longueur lorsqu'un interféromètre à laser est utilisé. Toute variation de la masse volumique de l'air
ambiant a une influence directe sur l'unité de longueur (voir 4.2.2.4, 4.2.2.6 et également ISO 230-3:2007,
Annexe D).
4.2.2.8 Gravité
Voir 4.2.3.14.
4.2.2.9 Interférences électromagnétiques
Les champs électromagnétiques induits par les installations électroniques et électriques voisines
peuvent influencer l'exactitude, la stabilité et la dérive de l'instrument de mesure électronique. Les
capteurs qui utilisent l'effet magnétique, comme l'échelle, le contact de fin de course et les capteurs
inductifs, peuvent être influencés. Ce phénomène peut affecter le capteur lui-même, le câble de
raccordement, l'amplificateur et la source d'alimentation.
4.2.2.10 Pression de l'air d'alimentation (palier pneumatique)
Les manomètres, les instruments à mouvement linéaire équipés de paliers pneumatiques fonctionnent
grâce à de l'air d'alimentation sous pression en atelier. La variation de la pression de l'air peut influencer
la stabilité du manomètre, le jeu des paliers pneumatiques et l'exactitude du mouvement. La teneur en
eau de l'air d'alimentation peut également produire de la rouille.
4.2.2.11 Rayonnement thermique
La chaleur générée par l'environnement de la machine peut avoir un effet sur l'instrument de mesure
et son système de support. Il est possible de protéger l'instrument de ce rayonnement en utilisant un
revêtement constitué d'un matériau réfléchissant comme une feuille d'aluminium.
8 © ISO 2018 – Tous droits réservés

4.2.2.12 Équilibre thermique de l'instrument
Il convient que la température de l'instrument positionné sur la surface cible de la machine soit aussi
proche que possible de la température de la machine. Tout écart entre ces températures engendre une
déformation localisée de l'instrument, des variations d'origine thermique, etc.
4.2.2.13 EVE (Erreur de Variation Environnementale)
Les variations environnementales (telles que les variations de température, variations de masse
volumique de l'air, vibrations du sol) ont une incidence sur le dispositif de mesure et/ou la machine-
outil soumise à essai, ce qui entraîne une erreur de variation environnementale (EVE) (voir aussi l'ISO/
TR 230-9:2005, C.2.5). Il est possible de contrôler cette erreur de variation environnementale (EVE)
en installant l'équipement de mesure sur la machine-outil soumise à essai et en examinant la variation
de l'indication durant le temps nécessaire à la réalisation de l'essai. L'emplacement de l'essai d'EVE est
sélectionné de sorte à identifier la plus grande influence de l'EVE sur l'essai géométrique concerné. La
Figure 1 montre un exemple d'EVE pour le mesurage d'angle au laser. Les données indiquent la variation
dans les 120 secondes. La valeur d'EVE totale est d'environ 1 sec
...