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

ISO 10360-10:2016 specifies the acceptance tests for verifying the performance of a laser tracker by measuring calibrated test lengths, test spheres and flats according to the specifications of the manufacturer. It also specifies the reverification tests that enable the user to periodically reverify the performance of the laser tracker. The acceptance and reverification tests given in this part of ISO 10360 are applicable only to laser trackers utilizing a retro-reflector as a probing system. Laser trackers that use interferometry (IFM), absolute distance meter (ADM) measurement, or both can be verified using this part of ISO 10360. This part of ISO 10360 can also be used to specify and verify the relevant performance tests of other spherical coordinate measurement systems that use cooperative targets, such as "laser radar" systems. NOTE Systems, such as laser radar systems, which do not track the target, will not be tested for probing performance. ISO 10360-10:2016 does not explicitly apply to measuring systems that do not use a spherical coordinate system (i.e. two orthogonal rotary axes having a common intersection point with a third linear axis in the radial direction). However, the parties can apply this part of ISO 10360 to such systems by mutual agreement. ISO 10360-10:2016 specifies - performance requirements that can be assigned by the manufacturer or the user of the laser tracker, - 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 à mesurer tridimensionnels (SMT)

ISO 10360-10:2016 spécifie les essais de réception permettant de vérifier, en mesurant des longueurs d'essai, des sphčres d'essai et des formes planes étalonnées, que les performances d'un laser de poursuite sont telles que spécifiées par le fabricant. Elle spécifie également les essais de vérification périodique permettant ŕ l'utilisateur de vérifier périodiquement les performances du laser de poursuite. Les essais de réception et de vérification périodique décrits dans la présente partie de l'ISO 10360 s'appliquent uniquement aux lasers de poursuite utilisant un rétroréflecteur comme systčme de palpage. Les lasers de poursuite qui utilisent un mesurage par interférométrie (IFM) et/ou par un appareil de mesure des distances absolues (ADM) peuvent ętre vérifiés ŕ l'aide de la présente partie de l'ISO 10360. La présente partie de l'ISO 10360 peut également ętre utilisée pour spécifier et vérifier les essais de performance pertinents d'autres systčmes de mesure par coordonnées sphériques qui emploient des cibles coopératives, tels que les systčmes «radar ŕ laser». NOTE Les systčmes tels que les systčmes radar ŕ laser qui ne poursuivent pas la cible, ne feront pas l'objet d'essais de performance de palpage. ISO 10360-10:2016 ne s'applique pas explicitement aux systčmes de mesure qui n'utilisent pas de systčme de coordonnées sphériques (c'est-ŕ-dire deux axes de rotation orthogonaux ayant un point d'intersection commun avec un troisičme axe linéaire dans le sens radial). Toutefois, les parties peuvent mutuellement convenir d'appliquer la présente partie de l'ISO 10360 ŕ de tels systčmes. ISO 10360-10:2016 spécifie - les exigences de performance qui peuvent ętre fixées par le fabricant ou l'utilisateur du laser de poursuite; - l'exécution des 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.

General Information

Status
Replaced
Publication Date
03-Apr-2016
Withdrawal Date
03-Apr-2016
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Completion Date
04-Apr-2016
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10360-10
First edition
2016-04-15
Geometrical product specifications
(GPS) — Acceptance and reverification
tests for coordinate measuring
systems (CMS) —
Part 10:
Laser trackers for measuring point-to-
point distances
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de
réception et de vérification périodique des systèmes à mesurer
tridimensionnels (SMT) —
Partie 10: Laser de poursuite pour mesurer les distances de point à
point
Reference number
ISO 10360-10:2016(E)
ISO 2016
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ISO 10360-10:2016(E)
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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior

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ii © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 10360-10:2016(E)
Contents Page

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

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

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

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

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

4 Symbols .......................................................................................................................................................................................................................... 5

5 Rated operating conditions ....................................................................................................................................................................... 6

5.1 Environmental conditions ............................................................................................................................................................. 6

5.2 Operating conditions ......................................................................................................................................................................... 6

6 Acceptance tests and reverification tests ................................................................................................................................... 7

6.1 General ........................................................................................................................................................................................................... 7

6.2 Probing size and form errors ...................................................................................................................................................... 7

6.2.1 Principle .................................................................................................................................................................................. 7

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

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

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

6.3 Location errors (two-face tests) ...........................................................................................................................................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 errors .........................................................................................................................................................................................11

6.4.1 General...................................................................................................................................................................................11

6.4.2 Principle ...............................................................................................................................................................................12

6.4.3 Measuring equipment ..............................................................................................................................................12

6.4.4 Procedure ............................................................................................................................................................................13

6.4.5 Derivation of test results ........................................................................................................................................20

7 Compliance with specification ............................................................................................................................................................20

7.1 Acceptance tests .................................................................................................................................................................................20

7.2 Reverification tests ...........................................................................................................................................................................21

8 Applications ............................................................................................................................................................................................................21

8.1 Acceptance test ....................................................................................................................................................................................21

8.2 Reverification test .............................................................................................................................................................................22

8.3 Interim check .........................................................................................................................................................................................22

9 Indication in product documentation and data sheets .............................................................................................22

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

Annex B (normative) Calibrated test lengths ...........................................................................................................................................27

Annex C (normative) Thermal compensation of workpieces ..................................................................................................29

Annex D (informative) Achieving the alternative measuring volume .............................................................................30

Annex E (informative) Specification of MPEs ............................................................................................................................................32

Annex F (informative) Interim testing .............................................................................................................................................................35

Annex G (normative) Testing of a stylus and retroreflector combination (SRC) .................................................36

Annex H (normative) Testing of an optical distance sensor and retroreflector

combination (ODR) .........................................................................................................................................................................................39

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

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

© ISO 2016 – All rights reserved iii
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ISO 10360-10:2016(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 WTO principles in the Technical

Barriers to Trade (TBT), see the following URL: Foreword — Supplementary information.

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

specifications and verification.

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

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

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

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

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

— Part 8: CMMs with optical distance sensors
— Part 9: CMMs with multiple probing systems
— Part 10: Laser trackers for measuring point-to-point distances
The following part is under preparation:
— Part 12: Articulated-arm CMMs
Computed tomography is to form the subject of a future part 11
iv © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 10360-10:2016(E)
Introduction

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

general GPS standard (see ISO 14638). It influences link F of the chains of standards on size, distance,

radius, angle, form, orientation, location, and run-out.

The ISO/GPS matrix model given in ISO 14638 gives an overview of the ISO/GPS system of which this

document is a part. The fundamental rules of ISO/GPS given in ISO 8015 apply to this 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.

More detailed information on the relation of this part of ISO 10360 to other standards and the GPS

matrix model can be found in Annex I.

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

manufacturers to specify performance by maximum permissible errors (MPEs), and b) to allow testing

of these specifications using calibrated, traceable test lengths, test spheres, and flats. The benefits of

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

that it gives information on how the laser tracker will perform on similar length measurements.

This part of ISO 10360 is distinct from that of ISO 10360-2, which is for coordinate measuring machines

(CMMs) equipped with contact probing systems, in that the orientation of the test lengths reflect the

different instrument geometry and error sources within the instrument.
© ISO 2016 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10360-10:2016(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance
and reverification tests for coordinate measuring
systems (CMS) —
Part 10:
Laser trackers for measuring point-to-point distances
1 Scope

This part of ISO 10360 specifies the acceptance tests for verifying the performance of a laser tracker

by measuring calibrated test lengths, test spheres and flats according to the specifications of the

manufacturer. It also specifies the reverification tests that enable the user to periodically reverify the

performance of the laser tracker. The acceptance and reverification tests given in this part of ISO 10360

are applicable only to laser trackers utilizing a retro-reflector as a probing system. Laser trackers

that use interferometry (IFM), absolute distance meter (ADM) measurement, or both can be verified

using this part of ISO 10360. This part of ISO 10360 can also be used to specify and verify the relevant

performance tests of other spherical coordinate measurement systems that use cooperative targets,

such as “laser radar” systems.

NOTE Systems, such as laser radar systems, which do not track the target, will not be tested for probing

performance.

This part of ISO 10360 does not explicitly apply to measuring systems that do not use a spherical

coordinate system (i.e. two orthogonal rotary axes having a common intersection point with a third

linear axis in the radial direction). However, the parties can apply this part of ISO 10360 to such systems

by mutual agreement.
This part of ISO 10360 specifies

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

— 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

ISO 14253-1, Geometrical product specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and

measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformity or nonconformity with specifications

© ISO 2016 – All rights reserved 1
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ISO 10360-10:2016(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
laser tracker

coordinate measuring system in which a cooperative target is followed with a laser beam and its

location determined in terms of a distance (range) and two angles

Note 1 to entry: The two angles are referred to as azimuth, θ (rotation about a vertical axis – the standing axis of

the laser tracker) and elevation, φ (angle above a horizontal plane – perpendicular to the standing axis).

3.2
interferometric measurement mode
IFM mode

measurement method that uses a laser displacement interferometer integrated in a laser tracker (3.1)

to determine distance (range) to a target

Note 1 to entry: Displacement interferometers can only determine differences in distance, and therefore require

a reference distance (e.g. home position).
3.3
absolute distance measurement mode
ADM mode

measurement method that uses time of flight instrumentation integrated in a laser tracker (3.1) to

determine the distance (range) to a target

Note 1 to entry: Time of flight instrumentation may include a variety of modulation methods to calculate the

distance to the target.
3.4
retroreflector

passive device designed to reflect light back parallel to the incident direction over a range of

incident angles

Note 1 to entry: Typical retroreflectors are the cat’s-eye, the cube corner, and spheres of special material.

Note 2 to entry: Retroreflectors are cooperative targets.

Note 3 to entry: For certain systems, e.g. laser radar, the retroreflector might be a cooperative target such as a

polished sphere.
3.5
spherically mounted retroreflector
SMR
retroreflector (3.4) that is mounted in a spherical housing

Note 1 to entry: In the case of an open-air cube corner, the vertex is typically adjusted to be coincident with the

sphere centre.

Note 2 to entry: The tests in this part of ISO 10360 are typically executed with a spherically mounted

retroreflector.
Note 3 to entry: See Figure 1.
3.6
stylus and retroreflector combination
SRC

probing system that determines the measurement point utilizing a probe stylus to contact the

workpiece, a retroreflector (3.4) to determine the base location of the probe, and other means to find

the stylus orientation unit vector

Note 1 to entry: The datum for the stylus tip offset (L) is the centre of the retroreflector.

2 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 10360-10:2016(E)
Note 2 to entry: See Figure 1.
B E
A F
a) SMR b) SRC
Key
A laser beam
B retroreflector
C measurement point
D contact point
E base location
F stylus orientation unit vector
G normal probing direction vector
L stylus tip offset
Figure 1 — Representation of SMR vs. SRC
3.7
optical distance sensor and retroreflector combination
ODR

probing system that determines the measurement point utilizing an optical distance sensor to measure

the workpiece, a retroreflector (3.4) to determine the base location of the optical distance sensor, and

other means to find the orientation of the optical distance sensor
3.8
target nest
nest
device designed to repeatably locate an SMR
3.9
length measurement error
Uni:L:LT
Bi:L:LT

error of indication when performing a unidirectional (E ) or bidirectional (E ) point-to-point

Uni:L:LT Bi:L:LT

distance measurement of a calibrated test length using a laser tracker with a stylus tip offset of L

Note 1 to entry: E and E (used frequently in this part of ISO 10360) correspond to the common case

Uni:0:LT Bi:0:LT

of no stylus tip offset, as the retroreflector optical centre coincides with the physical centre of the probing system

for spherically mounted retroreflectors.
© ISO 2016 – All rights reserved 3
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ISO 10360-10:2016(E)
3.10
normal CTE material
−6 −6

material with a coefficient of thermal expansion (CTE) between 8 × 10 / °C and 13 × 10 / °C

[SOURCE: ISO 10360-2:2009]

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

3.11
probing form error
Form.Sph.1x25::SMR.LT

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

squares fit of 25 points measured by a laser tracker (3.1) on a spherical material standard of size

Note 1 to entry: Only one least-squares fit is performed, and each point is evaluated for its distance (radius) from

this fitted centre.
3.12
probing size error
Size.Sph.1x25::SMR.LT

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

squares fit of 25 points measured with a laser tracker (3.1)
3.13
location error
two-face error
plunge and reverse error
Dia.2x1:P&R:LT

the distance, perpendicular to the beam path, between two measurements of a stationary retroreflector

(3.4), where the second measurement is taken with the laser tracker (3.1) azimuth axis at approximately

180° from the first measurement and the laser tracker elevation angle is approximately the same

Note 1 to entry: This combination of axis rotations is known as a two face, or plunge and reverse, test.

Note 2 to entry: The laser tracker base is fixed during this test.
3.14
maximum permissible error of length measurement
Uni:L:LT,MPE
Bi:L:LT,MPE

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

Bi:L:LT Uni:L:LT
Note 1 to entry: E and E are used throughout this part of ISO 10360.
Bi:0:LT,MPE Uni:0:LT,MPE
3.15
maximum permissible error of probing form
Form.Sph.1x25::SMR.LT,MPE
extreme value of the probing form error (3.11), P , permitted by specifications
Form.Sph.1x25::SMR.LT
3.16
maximum permissible error of probing size
Size.Sph.1x25::SMR.LT,MPE
extreme value of the probing size error (3.12), P , permitted by specifications
Size.Sph.1x25::SMR.LT
3.17
maximum permissible error of location
Dia.2x1:P&R:LT,MPE
extreme value of the location error, L , permitted by specifications
Dia.2x1:P&R:LT
4 © ISO 2016 – All rights reserved
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ISO 10360-10:2016(E)
3.18
rated operating condition

operating condition that must be fulfilled, according to specification, 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.

Note 2 to entry: Within this part of ISO 10360, the term “as designed” in the definition means “as specified by MPEs”.

Note 3 to entry: When the rated operating conditions are not met in a test according to this part of ISO 10360,

neither conformance nor non-conformance to specifications can be determined.
[SOURCE: ISO/IEC Guide 99:2007, 4.9 — modified.]
4 Symbols
For the purposes of this part of ISO 10360, the symbols in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols of specification quantities
Symbol Meaning
Uni:L:LT

Length measurement error (Uni- or Bi-directional lengths) where L is the stylus tip offset

Bi:L:LT
Form.Sph.1×25::SMR.LT
P Probing form error for SMR, SRC or ODR operation mode
Form.Sph.1×25::SRC.LT
Form.Sph.1×25::ODR.LT
Size.Sph.1×25::SMR.LT
P Probing size error for SMR, SRC or ODR operation mode
Size.Sph.1×25::SRC.LT
Size.Sph.1×25::ODR.LT
L Location error (from two face tests)
Dia.2×1:P&R:LT
Uni:L:LT,MPE
Maximum permissible error of length measurement where L is the stylus tip offset
Bi:L:LT,MPE
P Maximum permissible error of probing form
Form.Sph.1×25::SMR.LT,MPE
P Maximum permissible error of probing size
Size.Sph.1×25::SMR.LT,MPE
L Maximum permissible error of location (from two face tests)
Dia.2×1:P&R:LT,MPE
Accessory sensor testing – SRC
Symbol Meaning
P Probing form error for SRC
Form.Sph.1×25::SRC.LT
P Probing size error for SRC
Size.Sph.1×25::SRC.LT
P Orientation error for SRC
Dia.15×1::SRC.LT
P Maximum permissible error of probing form for SRC
Form.Sph.1×25::SRC.LT,MPE
P Maximum permissible error of probing size for SRC
Size.Sph.1×25::SRC.LT,MPE
P Maximum permissible error of orientation for SRC
Dia.15×1::SRC.LT,MPE
Accessory sensor testing – ODR
Symbol Meaning
P Probing form error for ODR (25 points)
Form.Sph.1×25::ODR.LT
P Probing form error for ODR (95 % of the points)
Form.Sph.D95%::ODR.LT
P Probing size error for ODR (25 points)
Size.Sph.1×25::ODR.LT
© ISO 2016 – All rights reserved 5
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ISO 10360-10:2016(E)
Table 1 (continued)
Symbol Meaning
P Probing size error for ODR (all points)
Size.Sph.All::ODR.LT
E Flat form error of measurement with ODR (95 % of the points)
Form.Pla.D95%::ODR.LT
P Maximum permissible error of probing form for ODR (25 points)
Form.Sph.1×25::ODR.LT,MPE
P Maximum permissible error of probing form for ODR (95 % of the points)
Form.Sph.D95%::ODR.LT,MPE
P Maximum permissible error of probing size for ODR (25 points)
Size.Sph.1×25::ODR.LT,MPE
P Maximum permissible error of probing size for ODR (all points)
Size.Sph.All::ODR.LT,MPE

E Maximum permissible error of flat form measurement with ODR (95 % of the points)

Form.Pla.D95%::ODR.LT,MPE
Multiple sensor testing
Symbol Meaning
P Multiple probing system form error
Form.Sph.n×25::MPS.LT
P Multiple probing system size error
Size.Sph.n×25::MPS.LT
L Multiple probing system location error
Dia.n×25::MPS.LT
P Maximum permissible multiple probing system form error
Form.Sph.n×25::MPS.LT,MPE
P Maximum permissible multiple probing system size error
Size.Sph.n×25::MPS.LT,MPE
L Maximum permissible multiple probing system location error
Dia.n×25::MPS.LT,MPE

NOTE 1 For the common case of length testing with an SMR, L will be equal to 0 (e.g. E ).

Bi:0:LT

NOTE 2 The specific combinations of sensors for the multiple probing system errors depend on the sensors

provided with the laser tracker system. The combination could be explicitly captured in the symbol, such as P

Size.
where the symbols indicating sensors are listed alphabetically.
Sph.2x25:ODS,SMR:MPS.LT

NOTE 3 In the Multiple Sensor Testing entries, n (in n×25) is the number of sensors being involved (n≥2).

5 Rated operating conditions
5.1 Environmental conditions

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

and vibration at the site of usage or testing that influence the measurements shall be specified by

— the manufacturer, in the case of acceptance tests, and
— 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 is the recommended method for specifying

these conditions).

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 attained.
5.2 Operating conditions

The conditions required by the manufacturer in order to meet the MPE specification shall be specified

(as given, e.g. in a specification sheet).
6 © ISO 2016 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 10360-10:2016(E)

In addition, the laser tracker shall be operated 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) cleaning procedures for retroreflector and nests,
d) SMR or SRC qualification,

e) location, type, and number of environmental sensors (i.e. “the weather station”), and

f) location, type, number of thermal workpiece sensors.
6 Acceptance tests and reverification tests
6.1 General
In the following

— acceptance tests are executed according to the manufacturer’s specifications and procedures that

are in com
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 10360-10
Première édition
2016-04-15
Spécification géométrique des produits
(GPS) — Essais de réception et de
vérification périodique des systèmes à
mesurer tridimensionnels (SMT) —
Partie 10:
Laser de poursuite pour mesurer les
distances de point à point
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring systems (CMS) —
Part 10: Laser trackers for measuring point-to-point distances
Numéro de référence
ISO 10360-10:2016(F)
ISO 2016
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ISO 10360-10:2016(F)
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ISO 10360-10:2016(F)
Sommaire Page

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

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

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

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

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

4 Symboles .......................................................................................................................................................................................................................5

5 Conditions assignées de fonctionnement ...................................................................................................................................7

5.1 Conditions d’environnement ...................................................................................................................................................... 7

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 ............................................................................................. 8

6.2.1 Principe .................................................................................................................................................................................... 8

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

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

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

6.3 Erreurs de position (essais sur les deux faces) ........................................................................................................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 longueur ........................................................................................................................................................................12

6.4.1 Généralités .........................................................................................................................................................................12

6.4.2 Principe .................................................................................................................................................................................12

6.4.3 Équipement de mesure ...........................................................................................................................................13

6.4.4 Mode opératoire ............................................................................................................................................................13

6.4.5 Obtention des résultats d’essai ........................................................................................................................20

7 Conformité à la spécification ................................................................................................................................................................21

7.1 Essais de réception ...........................................................................................................................................................................21

7.2 Essais de vérification périodique .........................................................................................................................................21

8 Applications ............................................................................................................................................................................................................21

8.1 Essai de réception .............................................................................................................................................................................21

8.2 Essai de vérification périodique ...........................................................................................................................................22

8.3 Contrôle intermédiaire .................................................................................................................................................................22

9 Indication dans la documentation de produit et les fiches techniques ....................................................22

Annexe A (informative) Formulaires .................................................................................................................................................................24

Annexe B (normative) Longueurs d’essai étalonnées .....................................................................................................................27

Annexe C (normative) Compensation thermique des pièces ...................................................................................................29

Annexe D (informative) Obtention du volume de mesure alternatif ...............................................................................30

Annexe E (informative) Spécification des EMT .......................................................................................................................................32

Annexe F (informative) Contrôle intermédiaire ....................................................................................................................................35

Annexe G (normative) Essai d’une combinaison d’un stylet et d’un rétroréflecteur (SRC) ......................36

Annexe H (normative) Essai d’une combinaison d’un détecteur optique sans contact et d’un

rétroréflecteur (ODR) ..................................................................................................................................................................................39

Annexe I (informative) Relation avec le modèle de matrice GPS .........................................................................................41

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

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ISO 10360-10:2016(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

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

L’ISO 10360 comprend également les parties suivantes, présentées sous le titre général Spécification

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

tridimensionnelles (SMT):
— Partie 8: MMT avec détecteurs optiques sans contact
— Partie 9: MMT avec systèmes de palpage multiples
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ISO 10360-10:2016(F)
— Partie 10: Laser de poursuite pour mesurer les distances de point à point
Les parties suivantes sont en cours d’élaboration:
— Partie 12: MMT à bras articulés
La tomographie informatisée sera l’objet de la future partie 11.
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ISO 10360-10:2016(F)
Introduction

La présente partie de l’ISO 10360 est une norme de spécification géométrique des produits (GPS) et doit

être considérée comme une norme GPS générale (voir ISO 14638). Elle influence le maillon F des chaînes

de normes sur la taille, la distance, le rayon, l’angle, la forme, l’orientation, la position et le battement.

Le modèle de matrice ISO/GPS de l’ISO 14638 donne une vue d’ensemble du système ISO/GPS, dont le

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

s’appliquent 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.

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.

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

a) permettre aux fabricants de laser de poursuite de spécifier des performances avec des erreurs

maximales tolérées (EMT), et b) permettre l’essai de ces spécifications à l’aide de longueurs d’essai, de

sphères d’essai et de formes planes étalonnées, traçables. L’avantage de ces essais est que le résultat

mesuré a une traçabilité directe avec l’unité de longueur, le mètre, et qu’il permet de connaître la façon

dont le laser de poursuite fonctionnera lors de mesurages de longueurs similaires.

La présente partie de l’ISO 10360 se distingue de l’ISO 10360-2, qui s’applique aux machines à mesurer

tridimensionnelles (MMT) avec systèmes de palpage à contact, en ce que l’orientation des longueurs

d’essai reflète la géométrie différente de l’instrument et les sources d’erreur dans l’instrument.

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NORME INTERNATIONALE ISO 10360-10:2016(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais
de réception et de vérification périodique des systèmes à
mesurer tridimensionnels (SMT) —
Partie 10:
Laser de poursuite pour mesurer les distances de point à
point
1 Domaine d’application

La présente partie de l’ISO 10360 spécifie les essais de réception permettant de vérifier, en mesurant

des longueurs d’essai, des sphères d’essai et des formes planes étalonnées, que les performances

d’un laser de poursuite sont telles que spécifiées par le fabricant. Elle spécifie également les essais

de vérification périodique permettant à l’utilisateur de vérifier périodiquement les performances du

laser de poursuite. Les essais de réception et de vérification périodique décrits dans la présente partie

de l’ISO 10360 s’appliquent uniquement aux lasers de poursuite utilisant un rétroréflecteur comme

système de palpage. Les lasers de poursuite qui utilisent un mesurage par interférométrie (IFM) et/ou

par un appareil de mesure des distances absolues (ADM) peuvent être vérifiés à l’aide de la présente

partie de l’ISO 10360. La présente partie de l’ISO 10360 peut également être utilisée pour spécifier et

vérifier les essais de performance pertinents d’autres systèmes de mesure par coordonnées sphériques

qui emploient des cibles coopératives, tels que les systèmes «radar à laser».

NOTE Les systèmes tels que les systèmes radar à laser qui ne poursuivent pas la cible, ne feront pas l’objet

d’essais de performance de palpage.

La présente partie de l’ISO 10360 ne s’applique pas explicitement aux systèmes de mesure qui n’utilisent

pas de système de coordonnées sphériques (c’est-à-dire deux axes de rotation orthogonaux ayant un

point d’intersection commun avec un troisième axe linéaire dans le sens radial). Toutefois, les parties

peuvent mutuellement convenir d’appliquer la présente partie de l’ISO 10360 à de tels systèmes.

La présente partie de l’ISO 10360 spécifie

— les exigences de performance qui peuvent être fixées par le fabricant ou l’utilisateur du laser de

poursuite;

— 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 suivants, en tout ou partie, sont référencés de façon normative dans le présent document

et sont indispensables à 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).
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ISO 10360-10:2016(F)

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 14253-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et des

équipements de mesure — Partie 1: Règles de décision pour prouver la conformité ou la non-conformité à la

spécification
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.

3.1
laser de poursuite

système à mesurer tridimensionnelle dans laquelle une cible coopérative est suivie à l’aide d’un faisceau

laser, sa position étant déterminée par une distance (étendue) et deux angles

Note 1 à l’article: Les deux angles sont l’angle d’azimut θ (rotation autour d’un axe vertical, l’axe vertical du laser

de poursuite) et l’angle d’élévation φ (angle au-dessus d’un plan horizontal, perpendiculaire à l’axe vertical).

3.2
mode de mesure par interférométrie
mode IFM

méthode de mesure qui utilise un interféromètre à laser pour mesurer les déplacements intégré à un

laser de poursuite (3.1) pour déterminer la distance (étendue) par rapport à une cible

Note 1 à l’article: Les interféromètres de déplacement peuvent uniquement déterminer des écarts de distance et

par conséquent s’appuient sur une distance de référence (par exemple, la position de départ).

3.3
mode de mesure des distances absolues
mode ADM

méthode de mesure qui utilise un instrument de mesure du temps de vol intégré à un laser de

poursuite (3.1) pour déterminer la distance (étendue) par rapport à une cible

Note 1 à l’article: L’instrument de mesure du temps de vol peut utiliser diverses méthodes de modulation pour

calculer la distance par rapport à la cible.
3.4
rétroréflecteur

dispositif passif conçu pour réfléchir la lumière parallèlement à la direction incidente sur une plage

d’angles d’incidence

Note 1 à l’article: Les rétroréflecteurs types sont le plot, le coin de cube et des sphères en matériau spécial.

Note 2 à l’article: Les rétroréflecteurs sont des cibles coopératives.

Note 3 à l’article: Pour certains systèmes, par exemple le radar à laser, le rétroréflecteur peut être une cible

coopérative telle qu’une sphère polie.
3.5
rétroréflecteur à fixation sphérique
SMR
rétroréflecteur (3.4) monté dans un boîtier sphérique

Note 1 à l’article: Dans le cas d’un coin de cube à l’air libre, le sommet est généralement ajusté de manière à

coïncider avec le centre de la sphère.
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ISO 10360-10:2016(F)

Note 2 à l’article: Les essais de la présente partie de l’ISO 10360 sont généralement exécutés avec un

rétroréflecteur à fixation sphérique.
Note 3 à l’article: Voir la Figure 1.
3.6
combinaison d’un stylet et d’un rétroréflecteur
SRC

système de palpage qui détermine le point de mesure en utilisant un palpeur à stylet pour toucher la

pièce, un rétroréflecteur (3.4) pour déterminer la position de base du palpeur et un autre moyen pour

trouver le vecteur unitaire d’orientation du stylet

Note 1 à l’article: La référence de la compensation de longueur (L) au centre de la bille du stylet est le centre du

rétroréflecteur.
Note 2 à l’article: Voir la Figure 1.
B E
A F
a) SMR b) SRC
Légende
A faisceau laser
B rétroréflecteur
C point de mesure
D point de contact
E position de base
F vecteur unitaire d’orientation du stylet
G vecteur de direction de palpage normale
L compensation de longueur
Figure 1 — Représentation d’un SMR par rapport à la SRC
3.7
combinaison d’un détecteur optique sans contact et d’un rétroréflecteur
ODR

système de palpage qui détermine le point de mesure en utilisant un détecteur optique sans contact

pour mesurer la pièce, un rétroréflecteur (3.4) pour déterminer la position de base du détecteur optique

sans contact et un autre moyen pour trouver l’orientation du détecteur optique sans contact

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ISO 10360-10:2016(F)
3.8
nid de cible
nid
dispositif conçu pour positionner un SMR de manière répétée
3.9
erreur de mesure de longueur
Uni:L:LT
Bi:L:LT

erreur d’indication lors du mesurage unidirectionnel (E ) ou bidirectionnel (E ) d’une

Uni:L:LT Bi:L:LT

distance de point à point d’une longueur d’essai étalonnée à l’aide d’un laser de poursuite avec une

compensation de longueur L

Note 1 à l’article: E et E (fréquemment utilisés dans la présente partie de l’ISO 10360) correspondent

Uni:0:LT Bi:0:LT

au cas courant d’absence de compensation de longueur, car le centre optique du rétroréflecteur coïncide avec le

centre physique du système de palpage pour les rétroréflecteurs à fixation sphérique.

3.10
matériau à CDT normal
−6 −6

matériau ayant un coefficient de dilatation thermique (CDT) compris entre 8 × 10 /°C et 13 × 10 /°C

[SOURCE: ISO 10360-2:2009]

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

3.11
erreur de forme du système de palpage
Form.Sph.1x25::SMR.LT

erreur d’indication à l’intérieur de laquelle l’étendue des distances radiales gaussiennes peut être

déterminée par une association des moindres carrés de 25 points mesurés par un laser de poursuite

(3.1) sur un étalon matérialisé de taille sphérique

Note 1 à l’article: Une seule association des moindres carrés est réalisée, et chaque point est évalué pour sa

distance (rayon) par rapport à ce centre ajusté.
3.12
erreur de taille du système de palpage
Size.Sph.1x25::SMR.LT

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 laser de poursuite (3.1)

3.13
erreur de position
erreur entre les deux faces
erreur de retournement et d’inversion
Dia.2x1:P&R:LT

distance, perpendiculaire à la trajectoire du faisceau, entre deux mesures d’un rétroréflecteur (3.4)

fixe, la seconde mesure étant relevée en orientant l’axe azimutal du laser de poursuite (3.1) à un angle

d’environ 180° par rapport à la première mesure et l’angle d’élévation du laser de poursuite étant

approximativement équivalent

Note 1 à l’article: Cette combinaison de rotations de l’axe est connue sous le nom d’essai sur les deux faces ou

d’essai de retournement et d’inversion.
Note 2 à l’article: Pendant cet essai, la base du laser de poursuite est fixe.
4 © ISO 2016 – Tous droits réservés
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ISO 10360-10:2016(F)
3.14
erreur maximale tolérée de mesure de longueur
Uni:L:LT,MPE
Bi:L:LT,MPE

valeur extrême de l’erreur de mesure de longueur, E ou E , autorisée par les spécifications

Bi:L:LT Uni:L:LT

Note 1 à l’article: E et E sont utilisés tout au long de la présente partie de l’ISO 10360.

Bi:0:LT,MPE Uni:0:LT,MPE
3.15
erreur maximale tolérée de forme du système de palpage
Form.Sph.1x25::SMR.LT,MPE

valeur extrême de l’erreur de forme du système de palpage (3.11), P , autorisée par les

Form.Sph.1x25::SMR.LT
spécifications
3.16
erreur maximale tolérée de taille du système de palpage
Size.Sph.1x25::SMR.LT,MPE

valeur extrême de l’erreur de taille du système de palpage (3.12), P , autorisée par les

Size.Sph.1x25::SMR.LT
spécifications
3.17
erreur maximale tolérée de position
Dia.2x1:P&R:LT,MPE

valeur extrême value de l’erreur de position, L , autorisée par les spécifications

Dia.2x1:P&R:LT
3.18
condition assignée de fonctionnement

condition de fonctionnement qui, selon la spécification, doit être satisfaite pendant un mesurage pour

qu’un instrument de mesure ou un système de mesure fonctionne conformément à sa conception

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

pour la grandeur mesurée et pour les grandeurs d’influence.

Note 2 à l’article: Dans la présente partie de l’ISO 10360, l’expression «conformément à sa conception» dans une

définition signifie «comme spécifié par les EMT».

Note 3 à l’article: Lorsque les conditions assignées de fonctionnement ne sont pas remplies au cours d’un essai

selon la présente partie de l’ISO 10360, la conformité ou la non-conformité aux spécifications ne peut être établie.

[SOURCE: Guide ISO/IEC 99:2007, 4.9 — modifié]
4 Symboles

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

Tableau 1 — Symboles des grandeurs de spécification
Symbole Signification
Uni:L:LT

Erreur de mesure de longueur (longueurs unidirectionnelles ou bidirectionnelles),

où L est la compensation de longueur
Bi:L:LT
Form.Sph.1×25::SMR.LT

P Erreur de forme du système de palpage pour les modes d’opération SMR, SRC ou ODR

Form.Sph.1×25::SRC.LT
Form.Sph.1×25::ODR.LT
Size.Sph.1×25::SMR.LT

P Erreur de taille du système de palpage pour les modes d’opération SMR, SRC ou ODR

Size.Sph.1×25::SRC.LT
Size.Sph.1×25::ODR.LT
L Erreur de position (issue d’essais sur les deux faces)
Dia.2×1:P&R:LT
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ISO 10360-10:2016(F)
Tableau 1 (suite)
Symbole Signification
Uni:L:LT,MPE

Erreur maximale tolérée de mesure de longueur, où L est la compensation de longueur

Bi:L:LT,MPE
P Erreur maximale tolérée de forme du système de palpage
Form.Sph.1×25::SMR.LT,MPE
P Erreur maximale tolérée de taille du système de palpage
Size.Sph.1×25::SMR.LT,MPE
L Erreur maximale tolérée de position (issue d’essais sur les deux faces)
Dia.2×1:P&R:LT,MPE
Essai du capteur accessoire – SRC
Symbole Signification
P Erreur de forme du système de palpage pour la SRC
Form.Sph.1×25::SRC.LT
P Erreur de taille du système de palpage pour la SRC
Size.Sph.1×25::SRC.LT
P Erreur d’orientation pour la SRC
Dia.15×1::SRC.LT
P Erreur maximale tolérée de forme du système de palpage pour la SRC
Form.Sph.1×25::SRC.LT,MPE
P Erreur maximale tolérée de taille du système de palpage pour la SRC
Size.Sph.1×25::SRC.LT,MPE
P Erreur maximale tolérée d’orientation pour la SRC
Dia.15×1::SRC.LT,MPE
Essai du capteur accessoire – ODR
Symbole Signification
P Erreur de forme du système de palpage pour l’ODR (25 points)
Form.Sph.1×25::ODR.LT
P Erreur de forme du système de palpage pour l’ODR (95 % des points)
Form.Sph.D95%::ODR.LT
P Erreur de taille du système de palpage pour l’ODR (25 points)
Size.Sph.1×25::ODR.LT
P Erreur de taille du système de palpage pour l’ODR (tous les points)
Size.Sph.Tous::ODR.LT
E Erreur de mesure de forme plane avec l’ODR (95 % des points)
Form.Pla.D95%::ODR.LT
P Erreur maximale tolérée de forme du système de palpage pour l’ODR (25 points)
Form.Sph.1×25::ODR.LT,MPE

P Erreur maximale tolérée de forme du système de palpage pour l’ODR (95 % des points)

Form.Sph.D95%::ODR.LT,MPE
P Erreur maximale tolérée de taille du système de palpage pour l’ODR (25 points)
Size.Sph.1×25::ODR.LT,MPE

P Erreur maximale tolérée de taille du système de palpage pour l’ODR (tous les points)

Size.Sph.Tous::ODR.LT,MPE
E Erreur maximale tolérée de mesure de forme plane avec l’ODR (95 % des points)
Form.Pla.D95%::ODR.LT,MPE
Essai à capteurs multiples
Symbole Signification
P Erreur de forme du système à palpeurs multiples
Form
...

Questions, Comments and Discussion

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