ISO 10360-2:2009
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) — Part 2: CMMs used for measuring linear dimensions
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) — Part 2: CMMs used for measuring linear dimensions
ISO 10360-2:2009 specifies the acceptance tests for verifying the performance of a coordinate measuring machine (CMM) used for measuring linear dimensions as stated by the manufacturer. It also specifies the reverification tests that enable the user to periodically reverify the performance of the CMM. The acceptance and reverification tests given in ISO 10360-2:2009 are applicable only to Cartesian CMMs using contacting probing systems of any type operating in the discrete-point probing mode. ISO 10360-2:2009 does not explicitly apply to non-Cartesian CMMs or CMMs using optical probing. ISO 10360-2:2009 specifiesperformance requirements that can be assigned by the manufacturer or the user of a CMM, the manner of execution of the acceptance and reverification tests to demonstrate the stated requirements, rules for proving conformance, and applications for which the acceptance and reverification tests can be used.
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 2: MMT utilisées pour les mesures de dimensions linéaires
L'ISO 10360-2:2008 spécifie les essais de réception pour vérifier que les performances des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) utilisées pour les mesures de dimensions linéaires sont telles que spécifiées par le fabricant. Elle spécifie aussi les essais de vérification périodique des performances des MMT. Les essais de réception et de vérification périodique décrits dans la présente partie de l'ISO 10360 s'appliquent uniquement aux MMT cartésiennes utilisant tout type de système de palpage à contact fonctionnant en mode de palpage discret. L'ISO 10360-2:2008 ne s'applique pas explicitement aux MMT non cartésiennes et aux MMT utilisant un système de palpage optique. L'ISO 10360-2:2008 spécifie les exigences de performance qui peuvent être fixées par le fabricant ou l'utilisateur d'une MMT, l'exécution des essais de réception et de vérification périodique pour démontrer les exigences spécifiées, les règles pour prouver la conformité, et les applications pour lesquelles les essais de réception et de vérification périodique peuvent être utilisés.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10360-2
Third edition
2009-12-01
Geometrical product specifications
(GPS) — Acceptance and reverification
tests for coordinate measuring machines
(CMM) —
Part 2:
CMMs used for measuring linear
dimensions
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et
de vérification périodique des machines à mesurer tridimensionnelles
(MMT) —
Partie 2: MMT utilisées pour les mesures de dimensions linéaires
Reference number
©
ISO 2009
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ii © ISO 2009 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction.vi
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 Symbols.4
5 Environmental and metrological requirements.4
5.1 Environmental conditions .4
5.2 Operating conditions .5
5.3 Length measurement error, E .5
L
5.4 Repeatability range of the length measurement error, R .5
5.5 Workpiece loading effects.5
6 Acceptance tests and reverification tests .6
6.1 General .6
6.2 Principle.6
6.3 Length measurement error with zero ram axis stylus tip offset, E .7
6.3.1 General .7
6.3.2 Measuring equipment .7
6.3.3 Procedure.8
6.3.4 Derivation of test results .9
6.4 Repeatability range of the length measurement error, R .9
6.5 Length measurement error with ram axis stylus tip offset of 150 mm, E .10
6.5.1 Measuring equipment .10
6.5.2 Procedure.10
6.5.3 Derivation of test results .12
6.6 Dual ram CMMs.12
6.6.1 Simplex operating mode.12
6.6.2 Duplex operating mode.12
7 Compliance with specifications.13
7.1 Acceptance test .13
7.1.1 Acceptance criteria .13
7.1.2 Data rejection and repeated measurements.14
7.2 Reverification test .14
8 Applications .14
8.1 Acceptance test .14
8.2 Reverification test .15
8.3 Interim check .15
9 Indication in product documentation and data sheets.15
Annex A (informative) Interim check.16
Annex B (normative) Artefacts that represent a calibrated test length.18
Annex C (informative) Alignment of gauges .23
Annex D (normative) Mathematical adjustments to low CTE artefacts.25
Annex E (informative) Location of the single stylus probing test .27
Annex F (informative) Relation to the GPS matrix model .28
Bibliography .29
iv © ISO 2009 – 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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 10360-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 10360-2:2001), which has been technically
revised.
ISO 10360 consists of the following parts, under the general title Geometrical product specifications (GPS) —
Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM):
⎯ Part 1: Vocabulary
⎯ Part 2: CMMs used for measuring linear dimensions
⎯ Part 3: CMMs with the axis of a rotary table as the fourth axis
⎯ Part 4: CMMs used in scanning measuring mode
⎯ Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing systems
⎯ Part 6: Estimation of errors in computing Gaussian associated features
⎯ Part 7: CMMs equipped with imaging probing systems
Introduction
This part of ISO 10360 is a geometrical product specification (GPS) standard and is to be regarded as a
general GPS standard (see ISO/TR 14638). It influences link 5 of the chains of standards on size, distance,
radius, angle, form, orientation, location, run-out and datums. For more detailed information of the relation of
this part of ISO 10360 to other standards and the GPS matrix model, see Annex F.
The tests of this part of ISO 10360 have three technical objectives:
1) to test the error of indication of a calibrated test length using a probing system without any ram axis stylus
tip offset;
2) to test the error of indication of a calibrated test length using a probing system with a specified ram axis
stylus tip offset; and
3) to test the repeatability of measuring a calibrated test length.
The benefits of these tests are that the measured result has a direct traceability to the unit length, the metre,
and that it gives information on how the CMM will perform on similar length measurements.
Clause 3 of this part of ISO 10360 contains definitions that supersede similar definitions in ISO 10360-1:2000.
The revised definitions are required to avoid an ambiguity that would otherwise have been introduced with this
issue of ISO 10360-2. Also, definition 3.6 supersedes effectively an identical definition in ISO 10360-1:2000
because the symbols used have been revised and expanded for clarification.
vi © ISO 2009 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10360-2:2009(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring machines
(CMM) —
Part 2:
CMMs used for measuring linear dimensions
1 Scope
This part of ISO 10360 specifies the acceptance tests for verifying the performance of a coordinate measuring
machine (CMM) used for measuring linear dimensions as stated by the manufacturer. It also specifies the
reverification tests that enable the user to periodically reverify the performance of the CMM.
The acceptance and reverification tests given in this part of ISO 10360 are applicable only to Cartesian CMMs
using contacting probing systems of any type operating in the discrete-point probing mode.
This part of ISO 10360 does not explicitly apply to:
⎯ non-Cartesian CMMs; however, parties may apply this part of ISO 10360 to non-Cartesian CMMs by
mutual agreement;
⎯ CMMs using optical probing; however, parties may apply this approach to optical CMMs by mutual
agreement.
This part of ISO 10360 specifies performance requirements that can be assigned by the manufacturer or the
user of a CMM, the manner of execution of the acceptance and reverification tests to demonstrate the stated
requirements, rules for proving conformance, and applications for which the acceptance and reverification
tests can be used.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 10360-1:2000, Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for
coordinate measuring machines (CMM) — Part 1: Vocabulary
ISO 14253-1:1998, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces
and measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with
specifications
ISO 14660-1:1999, Geometrical Product Specifications (GPS) — Geometrical features — Part 1: General
terms and definitions
ISO/TS 23165:2006, Geometrical product specifications (GPS) — Guidelines for the evaluation of coordinate
measuring machine (CMM) test uncertainty
ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms
(VIM)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 10360-1, ISO 14253-1, ISO 14660-1,
ISO/TS 23165, ISO/IEC Guide 99 and the following apply.
3.1
ram axis stylus tip offset
L
distance (orthogonal to the ram axis) between the stylus tip and a reference point
NOTE 1 The reference point is defined by the manufacturer. If no manufacturer-defined reference point is known, the
user chooses a reference point close to the probe system mount.
NOTE 2 The reference point is usually in or near the probe system.
a
L ≈ 0.
Figure 1 — Examples of the ram axis stylus tip offset in the case of an articulated probing system
3.2
coefficient of thermal expansion
CTE
α
linear thermal expansion coefficient of a material at 20 °C
2 © ISO 2009 – All rights reserved
3.3
normal CTE material
−6 −6
material with a CTE between 8 × 10 /°C and 13 × 10 /°C
3.4
length measurement error
E
L
error of indication when measuring a calibrated test length using a CMM with a ram axis stylus tip offset of L,
using a single probing point (or equivalent) at each end of the calibrated test length
NOTE 1 In this part of ISO 10360, L = 0 mm and L = 150 mm (default values) are specified.
NOTE 2 See Annex B for the requirements of point sampling strategies.
3.5
repeatability range of the length measurement error
R
range (largest minus smallest) of three repeated length measurement errors measured by a CMM with zero
ram axis stylus tip offset
3.6
maximum permissible error of length measurement
E
L, MPE
extreme value of the length measurement error, E , permitted by specifications
L
NOTE 1 In this part of ISO 10360, L = 0 mm and L = 150 mm (default values) are specified.
NOTE 2 A maximum permissible error (MPE) as opposed to a maximum permissible limit (MPL) specification is used
when the test measurements determine errors; hence, testing an MPE specification requires the use of calibrated artefacts.
NOTE 3 The MPE may be expressed using any of the methods shown in Figure 12, Figure 13 and Figure 14 of
ISO 10360-1:2000.
3.7
maximum permissible limit of the repeatability range
R
0, MPL
extreme value of the repeatability range of the length measurement error, R , permitted by specifications
NOTE 1 A maximum permissible limit (MPL) as opposed to a maximum permissible error (MPE) specification is used
when the test measurements are not errors; hence, testing an MPL specification does not require the use of calibrated
artefacts.
NOTE 2 The MPL may be expressed using any of the methods shown in Figure 12, Figure 13 and Figure 14 of
ISO 10360-1:2000.
3.8
dual ram CMM
CMM composed of two independent rams and a method for reporting the coordinate measurements from both
rams in a single coordinate system
NOTE 1 The two rams usually share part of their measuring range, but this is not required.
NOTE 2 The method for establishing a single coordinate system may require an alignment procedure.
NOTE 3 A dual ram CMM may report the results of each ram in separate coordinate systems; see simplex operating
mode (3.9).
3.9
simplex operating mode
method of using a dual ram CMM in which the two rams are treated as separate measuring systems
NOTE In the simplex operating mode, the coordinate measurements from the two rams are not reported in a single
coordinate system.
3.10
duplex operating mode
method of using a dual ram CMM in which the coordinate measurements from the two rams are reported in a
single coordinate system
4 Symbols
For the purpose of this document, the symbols in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols
Symbol Meaning
E Length measurement error
L
R Repeatability range of the length measurement error
E Maximum permissible error of length measurement
L, MPE
R Maximum permissible limit of the repeatability range
0, MPL
NOTE See Clause 9 with respect to the indications of these symbols in product documentation, drawings, data
sheets, etc.
5 Environmental and metrological requirements
5.1 Environmental conditions
Limits for permissible environmental conditions, such as temperature conditions, air humidity and vibration at
the site of installation, that influence the measurements shall be specified by:
⎯ the manufacturer, in the case of acceptance tests;
⎯ the user, in the case of reverification tests.
In both cases, the user is free to choose the environmental conditions under which the ISO 10360-2 testing
will be performed within the specified limits (as supplied in the data sheet of the manufacturer; see
ISO 10360-1, Amendment 1).
The user is responsible for providing the environment enclosing the CMM, as specified by the manufacturer in
the data sheet.
If the environment does not meet the specifications, then verification of the maximum permissible errors,
E , E , and maximum permissible limit, R , cannot be required.
0, MPE L, MPE 0, MPL
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5.2 Operating conditions
The CMM 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) stylus system configuration;
c) cleaning procedures for stylus tip;
d) probing system qualification;
e) thermal stability of the probing system before calibration;
f) weight of stylus system and/or probing system;
g) location, type, number of thermal sensors.
5.3 Length measurement error, E
L
The length measurement errors (E values) shall not exceed the maximum permissible error of length
L
measurement, E , as stated by:
L, MPE
⎯ the manufacturer, in the case of acceptance tests;
⎯ the user, in the case of reverification tests.
The length measurement errors (E values) and the maximum permissible error of length measurement,
L
E , are expressed in micrometres.
L, MPE
NOTE The default values of L are 0 mm and 150 mm; hence, E = E and E = E .
L 0 L 150
5.4 Repeatability range of the length measurement error, R
The repeatability range of the length measurement errors (R values) shall not exceed the maximum
permissible limit of the repeatability range, R , as stated by:
0, MPL
⎯ the manufacturer, in the case of acceptance tests;
⎯ the user, in the case of reverification tests.
The repeatability range of the length measurement error (R values) and the maximum permissible limit of the
repeatability range, R , are expressed in micrometres.
0, MPL
5.5 Workpiece loading effects
The length measurement error with L = 0 (or minimum required for clearance), E , shall not exceed the
maximum permissible error, E , as stated by the manufacturer when the CMM is loaded with up to the
0, MPE
maximum workpiece mass for which the CMM performance is rated. Testing of the length measurement error,
E , may be conducted under any workpiece load (from zero up to the rated maximum workpiece load),
selected by the user subject to the following conditions:
⎯ the physical volume of the load supplied for testing shall lie within the measuring volume of the CMM and
the load shall be free-standing;
⎯ the manufacturer may specify a limit on the maximum load per unit area (kg/m ) on the CMM support
(i.e. table) surface and/or on individual point loads (kg/cm ); for point loads, the load at any specific
contact point shall be no greater than twice the load of any other contact point;
⎯ unless otherwise specified by the manufacturer, the load shall be located approximately centrally and
approximately symmetrically at the centre of the CMM table.
The user and manufacturer should arrange for the availability of the load.
The user and the manufacturer should discuss the loading of the CMM table since access to measurement
positions may be impaired by the load.
6 Acceptance tests and reverification tests
6.1 General
6.1.1 Acceptance tests are executed according to the manufacturer's specifications and procedures that are
in compliance with this part of ISO 10360. In particular, unless the user supplies the calibrated test length
(subject to the restrictions of ISO/TS 23165), the manufacturer may choose the artefact representing the
calibrated test length from those described in Annex B and Annex D.
Reverification tests are executed according to the user's specifications and the manufacturer's procedures.
Issues associated with dual ram CMMs are discussed in 6.6.
6.1.2 This part of ISO 10360 does not explicitly apply to CMMs using optical probing; however, if, by mutual
agreement, the parties apply this approach to optical CMMs, then additional issues, such as the following,
should be considered:
⎯ in the case of two dimensional sensors (no ram movement), an index 2D may be used for indication,
e.g. E ;
0-2D
⎯ in the case of two dimensional systems, the number and location of the measurement positions may be
reduced;
⎯ specifications for the magnification and illumination;
⎯ artefact issues such as material and surface finish that affect the test results;
⎯ bidirectional probing may or may not be possible depending on the artefact and probing system
(see Annex B).
6.2 Principle
The principle of the assessment method is to use a calibrated test length, traceable to the metre, to establish
whether the CMM is capable of measuring within the stated maximum permissible error of length
measurement for a CMM with a specified ram axis stylus tip offset (both 0 and 150), E and E ,
0, MPE 150, MPE
and within the stated maximum permissible limit for the repeatability range, R .
0, MPL
The assessment shall be performed by comparison of the indicated values of five different calibrated test
lengths, each measured three times, relative to their calibrated values. The indicated values are calculated by
point-to-point length measurements projected onto the alignment direction (see also Annex C).
Each of the three repeated measurements is to be arranged in the following manner: if one end of the
calibrated test length is labelled “A” and the other end “B”, then the measurement sequence is either A B ,
1 1
A B , A B or A B , B A , A B . Other sequences such as A A A , B B B are not permitted. Each of
2 2 3 3 1 1 2 2 3 3 1 2 3 1 2 3
the three repeated measurements shall have its own unique measured points. That is, in general, B , B and
1 2
6 © ISO 2009 – All rights reserved
B shall be different actual points of the same target point B. Once the measurement sequence for a test
length has begun, no additional probing points shall be measured other than those required to measure its
length; for instance, no alignment points are permitted between the measurement of A and B .
1 3
For CMMs without workpiece thermal expansion compensation, the uncorrected differential thermal expansion
between the CMM and the calibrated test length can produce a significant error; hence this part of ISO 10360
also requires the disclosure of the test length CTE.
For CMMs with workpiece thermal expansion compensation, this thermally induced error is greatly reduced.
For these CMMs, a significant portion of the residual thermal error is due to the uncertainty in the test length's
CTE (i.e. resulting in imperfect thermal expansion correction); hence this part of ISO 10360 requires the
disclosure of the uncertainty in the CTE of the test length.
6.3 Length measurement error with zero ram axis stylus tip offset, E
6.3.1 General
The E test shall be conducted using a ram axis stylus tip offset of zero or as small as practical. It is
recognized that depending on the CMM type, the artefact used as a calibrated test length, and the particular
measurement line, a non-zero ram axis stylus tip offset may be required in order to access the gauging points
of the calibrated test length. For these measurement situations, the smallest ram axis stylus tip offset practical
shall be used.
NOTE See Figure 1 for examples of ram axis stylus tip offsets, including some small, non-zero offsets.
Prior to beginning the extensive testing described in the following sections, it is recommended to perform the
single- or multiple-stylus probing system test, as appropriate, described in ISO 10360-5, to quickly ensure that
the probing system is operating within specifications (see also Annex E).
6.3.2 Measuring equipment
The longest calibrated test length for each position shall be at least 66 % of the maximum travel of the CMM
along a measurement line through the calibrated test length. Hence the minimum allowable longest calibrated
test length positioned along a body diagonal will be longer than the minimum allowable longest calibrated test
length positioned along an axis direction. Each calibrated test length shall differ significantly from the others in
length. Their lengths shall be well distributed over the measurement line. In general, the five calibrated test
lengths used in one position may differ in their lengths from those used in another position, for example due to
the extent of CMM travel along different measurement lines.
EXAMPLE 1 An example of well-distributed calibrated test lengths over a 1 m measurement line is: 100 mm, 200 mm,
400 mm, 600 mm, 800 mm.
The manufacturer shall state the upper, and optionally lower, limits of the CTE of the calibrated test length.
The manufacturer may calibrate the CTE of a calibrated test length. The manufacturer shall specify the
maximum permissible (k = 2) uncertainty of the CTE of the calibrated test length. In the case where the
calibrated test length is composed of a unidirectional length and a short gauge block (see Annex B), the CTE
shall be considered to be that of the unidirectional length. The default for a calibrated test length is a normal
CTE material unless the manufacturer's specifications explicitly state otherwise.
If the calibrated test length is not a normal CTE material, then the corresponding E values are
0, MPE
designated with an asterisk (*) and an explanatory note shall be provided describing the CTE of the calibrated
test length.
EXAMPLE 2
E *
0, MPE
−6
* Artefact is super-invar with a CTE no greater than 0,5 × 10 /°C and with a CTE expanded uncertainty (k = 2) no greater
−6
than 0,3 × 10 /°C.
If the manufacturer's specification states that the calibrated test lengths will be a non-normal CTE material and
−6
the CTE is less than 2 × 10 /°C, then perform an additional measurement as described in 6.3.3.3.
A low CTE test length can be mathematically adjusted to give the apparent behaviour of a normal CTE
material test length subject to the requirements of Annex D; however, this calibrated test length is still
considered to have a low CTE and is subject to the requirement of 6.3.3.3.
See Annex B for examples of a calibrated test length.
6.3.3 Procedure
6.3.3.1 Measurement positions
Five different calibrated test lengths shall be placed in each of seven different positions (locations and
orientations) in the measuring volume of the CMM, and each length shall be measured three times, for a total
of 105 measurements. Four of the seven positions shall be the space diagonals, as shown in Table 2. The
user may specify the remaining three positions; the default positions are parallel to each of the CMM axes, as
shown in Table 2.
Table 2 — Orientation in the measuring volume
Position Required
Orientation in the measuring volume
number or default
1 Along the diagonal in space from point (1, 0, 0) to (0, 1, 1) Required
2 Along the diagonal in space from point (1, 1, 0) to (0, 0, 1) Required
3 Along the diagonal in space from point (0, 1, 0) to (1, 0, 1) Required
4 Along the diagonal in space from point (0, 0, 0) to (1, 1, 1) Required
5 Parallel to the machine scales from point (0, 1/2, 1/2) to (1, 1/2, 1/2) Default
6 Parallel to the machine scales from point (1/2, 0, 1/2) to (1/2, 1, 1/2) Default
7 Parallel to the machine scales from point (1/2, 1/2, 0) to (1/2, 1/2, 1) Default
NOTE For specifications in this table, opposite corners of the measuring volume are assumed to be
(0, 0, 0) and (1, 1, 1) in coordinates (X, Y, Z).
The manufacturer may, at his discretion, specify the maximum permissible error of length measurement with
zero ram axis stylus tip offset, for each CMM axis, i.e. positions 5-6-7.
The notation shall be E and E , E and E , and E and E .
0X 0X, MPE 0Y 0Y, MPE 0Z 0Z, MPE
For CMMs with a high aspect ratio between the length of the axes, it is recommended that the manufacturer
and the user, upon mutual agreement, add two additional measurement positions. A high aspect ratio CMM
occurs when the length of the longest axis is at least three times the length of the intermediate axis. The
recommended positions, each consisting of five calibrated test lengths, each measured three times, are the
two (corner-to-corner) diagonals in a plane perpendicular to the longest axis, i.e. if X is the longest axis, then
the two diagonals are in the Y-Z plane and located approximately at the midpoint of the X axis.
6.3.3.2 Measurement procedure
Set up and qualify the probing system in accordance with the manufacturer's normal procedures (see 5.2). All
probing system qualifications shall be performed using the manufacturer-supplied reference sphere (or other
artefact supplied by the manufacturer for probe qualifications in the normal use of the CMM) and shall not
make use of any test artefact or other artefacts. The ram axis stylus tip offset should be zero (or the minimum
value to allow clearance) to measure the calibrated test length.
8 © ISO 2009 – All rights reserved
For each of the five calibrated test lengths, obtain three measurement results. See Annex B for details
regarding the measurement procedure for specific types of test lengths. Repeat for all seven measurement
positions for a total of 105 measurement results from the calibrated test lengths.
Supplementary measurements may be required for artefact alignment purposes. It is recommended that the
alignment method used be consistent with the procedures used for the artefact calibration.
The manufacturer should clearly specify on the data sheet the stylus system that will be used for the E test;
for example, a straight 20 mm long stylus shall be used in the test. If the manufacturer does not specify the
stylus system, the user is free to choose the system from any stylus components supplied with the CMM.
NOTE Changing the stylus system may significantly change the E test results.
6.3.3.3 Low CTE case
−6
For the case where the manufacturer's specification for E requires α < 2 × 10 /°C (thus being a
0, MPE
non-normal CTE), an additional measurement shall be performed on a normal CTE material calibrated test
length. The normal CTE material test length shall be greater than the lesser of 0,5 m or 50 % of the longest
CMM axis travel. This measurement shall be performed in the centre of the CMM measuring volume and
parallel to one of the CMM axes. The measurement shall be repeated three times. The manufacturer may
calibrate the CTE of this test length.
NOTE 1 When a laser interferometer is used to produce the calibrated test lengths, as described in Annex B, the laser
interferometer is considered a low CTE material and hence requires the measurement of a normal CTE calibrated test
length.
NOTE 2 When using a laser interferometer, it is good practice to measure the normal CTE artefact along a
measurement line that was previously measured using the laser interferometer. The consistency of the errors of indication
from the laser interferometer and from the normal CTE artefact serves as a quick check to see if the compensation for the
workpiece CTE and the compensation for the index of refraction have been correctly implemented.
6.3.4 Derivation of test results
For all 105 measurements, and (if required) the three additional measurements of 6.3.3.3, calculate each
length measurement error, E , by calculating the difference between the indicated value and the calibrated
value of each test length (where the calibrated value is taken as the conventional true value of the length).
The indicated value of a particular measurement of a calibrated test length may be corrected by the CMM to
account for systematic errors, or thermally induced errors (including thermal expansion) if the CMM has
accessory devices for this purpose. Manual correction of the results obtained from the computer output to
account for temperature or other corrections shall not be allowed when the environmental conditions satisfy
the conditions of 5.1.
NOTE For some CMMs, the thermal correction system requires the user to input values of the artefact's CTE and
temperature as part of its automatic thermal compensation system as described in its operating documentation. This is
permitted provided it is the CMM software that performs the thermal compensation. Manual thermal compensation by the
user is not permitted.
Plot all length measurement errors (E values) on a diagram, as indicated on the figure (Figure 12, Figure 13
or Figure 14 of ISO 10360-1:2000) that matches the expressed form of E .
0, MPE
6.4 Repeatability range of the length measurement error, R
For each set of three repeated measurements in 6.3, calculate the repeatability range, R , by evaluating the
range of the three repeated length measurements.
Plot all the repeatability range values (R values) on a diagram, as indicated on the figure (Figure 12,
Figure 13 or Figure 14 of ISO 10360-1:2000) that matches the expressed form of R .
0, MPL
6.5 Length measurement error with ram axis stylus tip offset of 150 mm, E
6.5.1 Measuring equipment
The longest calibrated test length for each position shall be at least 66 % of the maximum travel of the CMM
along a line through the calibrated test length.
Each calibrated test length shall differ significantly from the others in length. Their lengths shall be well
distributed over the measurement line. In general, the five calibrated test lengths used in one position may
differ in their lengths from those used in another position, for example due to the extent of CMM travel along
different measurement lines.
EXAMPLE 1 An example of well-distributed calibrated test lengths over a 1 m measurement line is: 100 mm, 200 mm,
400 mm, 600 mm, 800 mm.
The default for the calibrated test length is a normal CTE material unless the manufacturer's specifications
explicitly state otherwise. The manufacturer shall state the upper, and optionally lower, limit of the CTE of the
calibrated test length. The manufacturer may calibrate the CTE of a calibrated test length. The manufacturer
shall specify the maximum permitted (k = 2) uncertainty of the CTE of the calibrated test length.
If the calibrated test length is not a normal CTE material, then the corresponding E values are
150, MPE
designated with an asterisk (*) and an explanatory note shall be provided describing the CTE of the calibrated
test length.
EXAMPLE 2
E *
150, MPE
−6
* Artefact is super-invar with a CTE no greater than 0,5 × 10 /°C and with a CTE expanded uncertainty (k = 2) no greater
−6
than 0,3 × 10 /°C.
See Annex B for examples of a calibrated test length.
6.5.2 Procedure
6.5.2.1 Probe orientations
Set up and qualify the probing system in accordance with the manufacturer's normal procedures (see 5.2). All
probing system qualifications shall be performed using the manufacturer-supplied reference sphere (or other
artefact supplied by the manufacturer for probe qualifications in the normal use of the CMM) and shall not
make use of any test artefact or other artefacts.
The default value for the ram axis stylus tip offset is 150 mm (± 15 mm), i.e. E .
The direction of the ram axis stylus tip offset is to be oriented perpendicular to the measurement line defined
by the calibrated test length and pointing along a CMM axis direction.
For each measurement, the user may specify the direction of the ram axis stylus tip offset to be pointing either
in the positive or in the negative axis direction, i.e. in either the +X or –X direction for positions 1A or 1B, and
in either the +Y or –Y direction for positions 2A or 2B (see Figure 2). Hence, of the eight possible
combinations of test length positions and probe orientations, the user may choose any two for testing.
6.5.2.2 Possible measurement positions and probe orientations
Unless otherwise specified (see 6.5.2.3, Note 3), only two of the eight possible combinations of calibrated test
length positions and probe orientations are to be tested.
The user may specify either one or two calibrated test length positions from the four positions shown in
Table 3.
10 © ISO 2009 – All rights reserved
The user may specify one or two of the probe orientations described in 6.5.2.1.
If only one test length position is specified, then the probe orientations shall be diametrically opposite as
described in 6.5.2.1 and 6.5.2.3, Note 4.
If the ram axis of the CMM is designated other than the Z axis, then corresponding changes shall be made to
the positions and probe orientations in Table 3.
Table 3 — Orientation in the measuring volume
Position
Orientation in the measuring volume
number
1A Along the YZ plane diagonal from point (1/2, 0, 0) to (1/2, 1, 1)
1B Along the YZ plane diagonal from point (1/2, 0, 1) to (1/2, 1, 0)
2A Along the XZ plane diagonal from point (0, 1/2, 0) to (1, 1/2, 1)
2B Along the XZ plane diagonal from point (0, 1/2, 1) to (1, 1/2, 0)
NOTE For specifications in this table, opposite corners of the measuring volume are assumed
to be (0, 0, 0) and (1, 1, 1) in coordinates (X, Y, Z).
NOTE For very small CMMs, it may be necessary to translate the calibrated test length, keeping it oriented along an
XZ or YZ diagonal, in order to provide sufficient clearance for measurement, e.g. position 1A could be from point (1, 0, 0)
to (1, 1, 1).
6.5.2.3 Measurements
For each combination of test length position and probe orientation, five different calibrated test lengths shall
be measured three times each. Hence, for the two selected combinations, a total of 30 measurements shall be
performed. See Annex B for details regarding the measurement procedure for specific types of test lengths.
Supplementary measurements may be required for artefact alignment purposes. It is recommended that the
alignment method used be consistent with the procedures used for the artefact calibration (see Annex C).
NOTE 1 Manufacturers may specify values of E for other ram axis stylus tip offset values, L, particularly for large
L, MPE
CMMs where large stylus tip offsets are frequently used. Users with specific measurement needs may, by agreement with
the manufacturer, obtain specifications of E for specific values of L.
L, MPE
NOTE 2 For purposes of specification, the stylus tip offset default value is 150 mm (± 15 mm); however, in order to
demonstrate conformance with specifications, the manufacturer may, at his discretion, use a longer stylus if it is
convenient to do so.
NOTE 3 Although only two of the eight possible combinations of test length positions and probe orientations are tested,
additional testing may be performed with mutual agreement between the manufacturer and the user.
NOTE 4 It is often advantageous to select a single position and perform the test with both (diametrically opposite)
probe orientations for the E test. The difference between the two errors of indication (measured with diametrically
opposite probe orientations) is a measure of the effective angular rotation associated with the use of a probe with a ram
axis stylus tip offset of 150 mm in that position.
The position of the stylus tip, in the direction along the ram axis, should also be significantly different from that
used for the E test. The difference in position along the ram axis should preferably be the same, if allowed by
the CMM travel, as the ram axis stylus tip offset, and may be in either direction (+ or −) along the ram axis.
See 3.1 and Figure 1 showing different ram axis stylus tip offsets resulting in significantly different stylus tip
locations along the ram axis.
Figure 2 — Example showing two of the four possible calibrated test length positions,
and two of the four possible probe orientations for the E test procedure
6.5.3 Derivation of test results
For all 30 measurements, calculate each length measurement error, E , by calculating the difference
between the indicated value and the calibrated value of each test length (where the calibrated value is t
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10360-2
Troisième édition
2009-12-01
Spécification géométrique des produits
(GPS) — Essais de réception et de
vérification périodique des machines à
mesurer tridimensionnelles (MMT) —
Partie 2:
MMT utilisées pour les mesures de
dimensions linéaires
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) —
Part 2: CMMs used for measuring linear dimensions
Numéro de référence
©
ISO 2009
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E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Symboles.4
5 Exigences métrologiques et environnementales.4
5.1 Conditions d'environnement.4
5.2 Conditions de fonctionnement .5
5.3 Erreur de mesure de longueur, E .5
L
5.4 Étendue de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur, R .5
5.5 Effets de chargement de pièce .6
6 Essais de réception et essais de vérification périodique .6
6.1 Généralités .6
6.2 Principe.7
6.3 Erreur de mesure de longueur avec un déport entre l'axe du support du système de
palpage et la touche du stylet égal à zéro, E .7
6.3.1 Généralités .7
6.3.2 Équipement de mesure.7
6.3.3 Mode opératoire.8
6.3.4 Obtention des résultats d'essai .10
6.4 Plage de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur, R .10
6.5 Erreur de mesure de longueur avec un déport entre l'axe du support du système de
palpage et la touche du stylet égal à 150 mm, E .10
6.5.1 Équipement de mesure.10
6.5.2 Mode opératoire.11
6.5.3 Obtention des résultats d'essai .13
6.6 MMT à deux supports du système de palpage.13
6.6.1 Mode simplex.13
6.6.2 Mode duplex.13
7 Conformité aux spécifications .14
7.1 Essai de réception.14
7.1.1 Critères d'acceptation.14
7.1.2 Rejet de données et mesurages répétés.15
7.2 Essai de vérification périodique .15
8 Applications .15
8.1 Essai de réception.15
8.2 Essai de vérification périodique .16
8.3 Contrôle intermédiaire .16
9 Indication dans la documentation de produit et les fiches techniques.16
Annexe A (informative) Contrôle intermédiaire .17
Annexe B (normative) Étalons représentatifs d'une longueur d'essai étalonnée.19
Annexe C (informative) Alignement des calibres .24
Annexe D (normative) Ajustements mathématiques applicables aux étalons à faible CDT.26
Annexe E (informative) Essai de palpage à simple stylet .28
Annexe F (informative) Relation avec la matrice GPS.29
Bibliographie .31
iv © ISO 2009 – 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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 10360-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 10360-2:2001), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
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 et à stylets multiples
⎯ Partie 6: Estimation des erreurs dans le calcul des éléments associés gaussiens
⎯ Partie 7: MMT équipés de systèmes de mesurage imageurs
Introduction
La présente partie de l'ISO 10360 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits (GPS)
et est à considérer comme une norme GPS générale (voir l'ISO/TR 14638). Elle influence le maillon 5 des
chaînes de normes sur la taille, la distance, le rayon, l'angle, la forme, l'orientation, la position, le battement et
les références. Pour de plus amples informations sur la relation de la présente partie de l'ISO 10360 avec les
autres normes et la matrice GPS, voir l'Annexe F.
Les essais décrits dans la présente partie de l'ISO 10360 ont trois objectifs techniques qui sont d'obtenir
1) l'erreur d'indication d'une longueur d'essai étalonnée mesurée au moyen d'un système de palpage sans
longueur de déport entre l'axe du support du système de palpage et la touche du stylet;
2) l'erreur d'indication d'une longueur d'essai étalonnée mesurée au moyen d'un système de palpage avec
une longueur de déport entre l'axe du support du système de palpage et la touche du stylet spécifiée, et
3) la répétabilité de mesure d'une longueur d'essai étalonnée.
L'avantage de ces essais est que le résultat mesuré a une traçabilité directe avec l'unité de longueur, le mètre,
et qu'il permet de connaître la façon dont la MMT fonctionnera lors de mesures similaires par rapport à l'unité
de longueur.
L'Article 3 de la présente partie de l'ISO 10360 comprend des définitions qui annulent et remplacent des
définitions similaires de l'ISO 10360-1:2000.
Les définitions révisées sont nécessaires pour lever toute ambiguïté qui aurait pu se produire avec la présente
version de l'ISO 10360-2. De même, la définition 3.6 annule et remplace de fait une définition identique de
l'ISO 10360-1:2000 dans la mesure où les symboles utilisés ont été modifiés et étendus pour des raisons de
clarification.
vi © ISO 2009 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 10360-2:2009(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de
réception et de vérification périodique des machines à mesurer
tridimensionnelles (MMT) —
Partie 2:
MMT utilisées pour les mesures de dimensions linéaires
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10360 spécifie les essais de réception pour vérifier que les performances des
machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) utilisées pour les mesures de dimensions linéaires sont telles
que spécifiées par le fabricant. Elle spécifie aussi les essais de vérification périodique des performances des
MMT.
Les essais de réception et de vérification périodique décrits dans la présente partie de l'ISO 10360
s'appliquent uniquement aux MMT cartésiennes utilisant tout type de système de palpage à contact
fonctionnant en mode de palpage discret.
La présente partie de l'ISO 10360 ne s'applique pas explicitement aux:
⎯ MMT non cartésiennes; cependant, les clients et fournisseurs concernés peuvent mutuellement convenir
d'appliquer la présente partie de l'ISO 10360 aux MMT non cartésiennes.
⎯ MMT utilisant un système de palpage optique; cependant, les clients et fournisseurs concernés peuvent
mutuellement convenir d'appliquer cette méthode aux MMT à palpage optique.
La présente partie de l'ISO 10360 spécifie les exigences de performance qui peuvent être fixées par le
fabricant ou l'utilisateur d'une MMT, l'exécution des essais de réception et de vérification périodique pour
démontrer les exigences spécifiées, les règles pour prouver la conformité, et les applications pour lesquelles
les essais de réception et de vérification périodique peuvent être utilisés.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 10360-1:2000, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification
périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 1: Vocabulaire
ISO 14253-1:1998, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et
des équipements de mesure — Partie 1: Règles de décision pour prouver la conformité ou la non-conformité
à la spécification
ISO 14660-1:1999, Spécification géométrique des produits (GPS) — Éléments géométriques — Partie 1:
Termes généraux et définitions
ISO/TS 23165:2006, Spécification géométrique des produits (GPS) — Lignes directrices pour l'estimation de
l'incertitude d'essai des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT)
Guide ISO/CEI 99, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et termes
associés (VIM)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 10360-1, l'ISO 14253-1,
l'ISO 14660-1, l'ISO/TS 23165 et le Guide ISO/CEI 99 s'appliquent.
3.1
déport entre l'axe du support du système de palpage et la touche du stylet
L
distance (orthogonale à l'axe de support du système de palpage) comprise entre le centre de la touche du
stylet et un point de référence
NOTE 1 Le point de référence est défini par le fabricant. Si aucun point de référence défini par le fabricant n'est connu,
l'utilisateur choisit un point de référence près du bâti du système de sonde.
NOTE 2 Le point de référence est habituellement dans ou proche du système de sonde.
a
L ≈ 0.
Figure 1 — Exemple de déport entre l'axe du support du système de palpage et la touche du stylet
dans le cas d'un système de palpage articulé
2 © ISO 2009 – Tous droits réservés
3.2
coefficient de dilatation thermique
CDT
α
coefficient linéaire de dilatation thermique d'un matériel à 20 °C
3.3
matériau à CDT normal
−6 −6
matériau ayant un CDT compris entre 8 × 10 /°C et 13 × 10 /°C
3.4
erreur de mesure de longueur
E
L
erreur d'indication d'une longueur d'essai étalonnée, mesurée par une MMT ayant un déport entre l'axe du
support du système de palpage et la touche du stylet, L, utilisant un seul point de palpage (ou équivalent) à
chaque extrémité de la longueur d'essai étalonnée
NOTE 1 Dans la présente partie de l'ISO 10360, les valeurs de L = 0 mm et L = 150 mm (valeurs par défaut) sont
spécifiées.
NOTE 2 Voir l'Annexe B pour les exigences des stratégies de prélèvement de point.
3.5
plage de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur
R
plage (différence entre la plus grande et la plus petite valeur) de trois erreurs de mesure de longueur répétées,
mesurées par une MMT ayant un déport entre l'axe du support du système de palpage et la touche du stylet
égale à zéro
3.6
erreur maximale tolérée de mesure de longueur
E
L, MPE
valeur extrême de l'erreur de mesure de longueur, E , autorisée par les spécifications
L
NOTE 1 Dans la présente partie de l'ISO 10360, les valeurs de L = 0 mm et L = 150 mm (valeurs par défaut) sont
spécifiées.
NOTE 2 Une erreur maximale permissible (MPE), par opposition à une spécification de limite maximale permise (MPL),
est utilisée lorsque les mesurages d'essai concernent des erreurs; par conséquent, pour les essais d'une spécification
MPE, il est nécessaire d'utiliser des étalons.
NOTE 3 La MPE peut être exprimée en employant une des méthodes représentées aux Figures 12, 13, et 14 de
l'ISO 10360-1:2000.
3.7
limite maximale tolérée de la plage de répétabilité
R
0, MPL
valeur extrême de la plage de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur, R , autorisée par les
spécifications
NOTE 1 Une limite maximale permise (MPL), par opposition à une spécification d'erreur maximale permissible (MPE),
est utilisée lorsque les mesurages d'essai ne concernent pas des erreurs; par conséquent, pour les essais d'une
spécification MPL, il n'est pas nécessaire d'utiliser des étalons.
NOTE 2 La MPL peut être exprimée en employant une des méthodes représentées aux Figures 12, 13, et 14 de
l'ISO 10360-1:2000.
3.8
MMT à deux supports du système de palpage
MMT constituée de deux supports du système de palpage indépendants et d'un moyen permettant de reporter
les mesures par coordonnées des deux supports du système de palpage dans un système de coordonnées
unique
NOTE 1 Les deux supports du système de palpage partagent généralement une partie de leur plage de mesure, mais
cela ne constitue pas une exigence.
NOTE 2 La méthode permettant d'établir un système de coordonnées unique peut nécessiter d'utiliser une procédure
d'alignement.
NOTE 3 Un support du système de palpage dual de la MMT peut restituer les résultats de chaque support du système
de palpage dans un système de coordonnées séparé; voir le mode simplex (3.9).
3.9
mode simplex
méthode utilisant une MMT à deux supports du système de palpage, ces derniers étant considérés comme
des systèmes de mesure séparés
NOTE En mode simplex, les mesures par coordonnées réalisées par les deux supports du système de palpage ne
sont pas reportées dans un système de coordonnées unique.
3.10
mode duplex
méthode utilisant une MMT à deux supports du système de palpage selon laquelle les mesures par
coordonnées réalisées par les deux supports du système de palpage sont reportées dans un système de
coordonnées unique
4 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles du Tableau 1 s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles
Symbole Signification
E Erreur de mesure de longueur
L
R Plage de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur
E Erreur maximale tolérée de mesure de longueur
L, MPE
R Limite maximale tolérée de la plage de répétabilité
0, MPL
NOTE Voir l'Article 9 pour la façon d'indiquer ces symboles dans des documentations de produit, schémas, fiches
techniques, etc.
5 Exigences métrologiques et environnementales
5.1 Conditions d'environnement
Les limites à respecter pour les conditions d'environnement autorisées, telles que les conditions de
température, d'humidité de l'air et de vibrations sur le lieu d'installation, qui influencent les mesures, doivent
être spécifiées par:
⎯ le fabricant, pour les essais de réception;
⎯ l'utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
4 © ISO 2009 – Tous droits réservés
Dans les deux cas, l'utilisateur est libre de choisir les conditions d'environnement dans lesquelles les essais
conformes à la présente partie de l'ISO 10360 seront réalisés dans les limites spécifiées (comme fourni dans
la fiche technique du fabricant; voir ISO 10360-1, Amendement 1).
L'utilisateur est chargé d'assurer les conditions d'environnement où sera placée la MMT, telles que spécifiées
par le fabricant dans la fiche technique.
Si l'environnement ne satisfait pas les spécifications, on ne peut pas exiger de vérifier les erreurs maximales
tolérées, E , E , et la limite maximale tolérée, R .
0, MPE L, MPE 0, MPL
5.2 Conditions de fonctionnement
La MMT doit fonctionner en utilisant les procédures du manuel d'utilisation du fabricant lors des essais de
l'Article 6.
Dans le manuel d'utilisation du fabricant, ces essais peuvent se trouver, par exemple, aux endroits suivants:
a) cycles de démarrage/préchauffage de la machine;
b) configuration du système de stylet;
c) procédures de nettoyage de la touche du stylet;
d) qualification du système de palpage;
e) stabilité thermique du système de palpage avant étalonnage;
f) poids du système de stylets et/ou système de palpage;
g) position, type, nombre de détecteurs thermiques.
5.3 Erreur de mesure de longueur, E
L
Les erreurs de mesure de longueur (valeurs de E ) ne doivent pas dépasser l'erreur maximale tolérée, E ,
L L, MPE
donnée par:
⎯ le fabricant, pour les essais de réception;
⎯ l'utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
Les erreurs de mesure de longueur (valeurs de E ) et l'erreur maximale tolérée de mesure de longueur,
L
E , sont exprimées en micromètres.
L, MPE
NOTE Les valeurs par défaut de L sont 0 mm et 150 mm; par conséquent, E = E et E = E .
L 0 L 150
5.4 Étendue de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur, R
La plage de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur (valeurs de R ) ne doit pas dépasser la limite
maximale tolérée de la plage de répétabilité, R , donnée par:
0, MPL
⎯ le fabricant, pour les essais de réception;
⎯ l'utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
La plage de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur (valeurs de R ) et la limite maximale tolérée de la
plage de répétabilité, R , sont exprimées en micromètres.
0, MPL
5.5 Effets de chargement de pièce
L'erreur de mesure de longueur avec L = 0 (ou minimum requis pour tenir compte du jeu), E , ne doit pas
dépasser l'erreur maximale tolérée, E , telle que spécifiée par le fabricant lorsque la MMT est chargée
0, MPE
jusqu'à la pièce de masse maximale pour laquelle les performances de la MMT sont évaluées. L'essai relatif à
l'erreur de mesure de longueur, E , peut être conduit avec toute valeur de charge de pièce (de zéro jusqu'à la
charge maximale de pièce assignée), sélectionnée par l'utilisateur en fonction des conditions suivantes:
⎯ le volume physique de la charge fournie pour les essais doit s'inscrire dans le volume de mesure de la
MMT et la charge doit être stable;
⎯ le fabricant peut spécifier une limite pour la charge maximale par unité de surface de contact (kg/m ) sur
la surface d'appui de la MMT (c'est-à-dire le plateau) et/ou les charges ponctuelles individuelles (kg/cm );
pour les charges ponctuelles, la charge en tout point de contact spécifique ne doit pas être supérieure à
deux fois la charge en tout autre point de contact;
⎯ sauf spécification contraire du fabricant, la charge doit être approximativement positionnée de manière
centrale et symétrique par rapport au centre du plateau de la MMT.
Il convient que l'utilisateur et le fabricant s'arrangent pour la disponibilité de la charge.
Il convient que l'utilisateur et le fabricant discutent du chargement du plateau de la MMT puisque l'accès aux
positions de mesure peut être altéré par la charge.
6 Essais de réception et essais de vérification périodique
6.1 Généralités
6.1.1 Les essais de réception sont exécutés selon les spécifications du fabricant et des procédures
conformes à la présente partie de l'ISO 10360. De manière plus spécifique, sauf si l'utilisateur fournit la
longueur d'essai étalonnée (soumise aux restrictions de l'ISO/TS 23165), le fabricant peut choisir l'étalon
représentatif de la longueur d'essai étalonnée parmi ceux décrits dans l'Annexe B et dans l'Annexe D.
Les essais de vérification périodique sont exécutés selon les spécifications de l'utilisateur et selon les
procédures du fabricant.
Les considérations relatives aux MMT à deux supports du système de palpage sont traitées en 6.6.
6.1.2 La présente partie de l'ISO 10360 ne s'applique pas explicitement aux MMT utilisant un système de
palpage optique; cependant, si les clients/fournisseurs conviennent mutuellement d'appliquer cette méthode
aux MMT à palpage optique, il convient que les éléments supplémentaires suivants soient pris en
considération:
⎯ dans le cas de capteurs bidimensionnels (aucun déplacement du support du système de palpage), un
indice 2D peut être utilisé pour l'indication, par exemple E ;
0-2D
⎯ dans le cas de systèmes bidimensionnels, le nombre et l'emplacement des positions de mesurage
peuvent être réduits;
⎯ spécifications relatives au grossissement et à l'éclairage;
⎯ considérations relatives à l'étalon telles que le matériau et l'état de surface ayant une incidence sur les
résultats d'essai;
⎯ possibilité de réaliser ou non un palpage bidirectionnel en fonction de l'étalon et du système de palpage
(voir Annexe B).
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6.2 Principe
Le principe de la méthode d'évaluation consiste à utiliser une longueur d'essai étalonnée, traçable par rapport
au mètre, permettant d'établir si une MMT est capable d'effectuer des mesurages en restant en deçà de
l'erreur maximale tolérée de mesure de longueur spécifiée pour une MMT ayant un déport entre l'axe du
support du système de palpage et la touche du stylet spécifiée (à la fois 0 et 150), E et E , et
0, MPE 150, MPE
dans la limite maximale tolérée pour la plage de la répétabilité spécifiée, R .
0,MPL
L'évaluation doit être réalisée en comparant les valeurs indiquées de cinq longueurs d'essai étalonnées
différentes, chacune mesurée trois fois, par rapport à leurs valeurs étalonnées. Les valeurs indiquées sont
calculées par des mesures de longueur point à point projetées dans la direction d'alignement (voir également
l'Annexe C).
Chacun des trois mesurages répétés doit être réalisé de la manière suivante: si une extrémité de la longueur
d'essai étalonnée est appelée «A» et l'autre «B», la séquence de mesures est soit A B , A B , A B ou
1 1 2 2 3 3
A B , B A , A B . D'autres séquences telles que A A A , B B B ne sont pas autorisées. Chacun des
1 1 2 2 3 3 1 2 3 1 2 3
trois mesurages répétés doit avoir ses propres points de mesure uniques. C'est-à-dire, en général, B , B et
1 2
B doivent être différents points réels du même point cible B. Une fois que la séquence de mesurage d'une
longueur d'essai a commencé, aucun point de palpage supplémentaire autre que ceux requis pour mesurer
sa longueur ne doit être mesurée; par exemple, aucun point d'alignement n'est autorisé entre le mesurage de
A et de B .
1 3
Pour des MMT sans compensation de dilatation thermique de pièce, la dilatation thermique différentielle non
corrigée entre la MMT et la longueur d'essai étalonnée peut générer une erreur significative; par conséquent,
la présente partie de l'ISO 10360 exige également de connaître le CDT de la longueur d'essai.
Pour des MMT avec compensation de dilatation thermique de pièce, l'erreur due au phénomène thermique
est très largement limitée. Pour ces MMT, une part significative de l'erreur résiduelle due au phénomène
thermique réside dans l'incertitude relative au CDT de la longueur d'essai (c'est-à-dire donnant lieu à une
correction imparfaite de la dilatation thermique); par conséquent, la présente partie de l'ISO 10360 exige de
connaître l'incertitude relative au CDT de la longueur d'essai.
6.3 Erreur de mesure de longueur avec un déport entre l'axe du support du système de
palpage et la touche du stylet égal à zéro, E
6.3.1 Généralités
L'essai E doit être conduit en utilisant un déport entre l'axe du support du système de palpage et la touche du
stylet égale à zéro ou aussi petit que pratique. Il est reconnu que selon le type de MMT, l'étalon utilisé comme
longueur d'essai étalonné, et la ligne particulière de mesure, un déport entre l'axe du support du système de
palpage et la touche du stylet différent de zéro peut être exigé afin d'accéder aux points de mesure de la
longueur d'essai étalonnée. Pour ces situations de mesure, le plus petit déport entre l'axe du support du
système de palpage et la touche du stylet doit être utilisé.
NOTE Pour des exemples de déport entre l'axe du support du système de palpage et la touche du stylet, incluant
des petits déports différents de zéro, voir la Figure 1.
Avant de commencer l'ensemble des essais décrits dans les paragraphes suivants, il est recommandé de
réaliser l'essai approprié du système de palpage à un ou plusieurs stylets, décrit dans l'ISO 10360-5, afin de
vérifier rapidement que le système de palpage fonctionne dans les limites des spécifications (voir également
l'Annexe E).
6.3.2 Équipement de mesure
La plus grande longueur d'essai étalonnée pour chaque position doit être au moins égale à 66 % du
déplacement maximal de la MMT sur une ligne de mesurage passant par la longueur d'essai étalonnée. Par
conséquent, la plus grande longueur d'essai étalonnée minimale tolérée située selon une diagonale de l'objet
sera plus longue que la plus grande longueur d'essai étalonnée minimale tolérée située selon une direction
d'axe. Chaque longueur d'essai étalonnée doit présenter une différence significative de longueur par rapport
aux autres. Leurs longueurs doivent être bien réparties sur la ligne de mesure. En général, les cinq longueurs
d'essai étalonnées utilisées dans une position peuvent différer de celles utilisées dans une autre position, du
fait par exemple de la plage du déplacement de la MMT sur les différentes lignes de mesure.
EXEMPLE 1 Les valeurs suivantes constituent une bonne répartition des longueurs d'essai étalonnées sur une ligne
de mesure d'un mètre: 100 mm, 200 mm, 400 mm, 600 mm, 800 mm.
Le fabricant doit spécifier les limites supérieures, et en option les limites inférieures, du CDT de la longueur
d'essai étalonnée. Le fabricant peut étalonner le CDT d'une longueur d'essai étalonnée. Le fabricant doit
spécifier l'incertitude maximale acceptable (k = 2) du CDT de la longueur d'essai étalonnée. Dans le cas où la
longueur d'essai étalonnée est composée d'une longueur unidirectionnelle et d'un bloc étalon court (voir
Annexe B), le CDT doit être considéré comme étant la longueur unidirectionnelle. Par défaut, une longueur
d'essai étalonnée est constituée d'un matériau à CDT normal, sauf spécifications explicites contraires du
fabricant.
Si la longueur d'essai étalonnée ne correspond pas à un matériau à CDT normal, les valeurs E
0, MPE
correspondantes sont désignées avec un astérisque (*) et une note explicative doit décrire le CDT de la
longueur d'essai étalonnée.
EXEMPLE 2
E *
0, MPE
−6
* L'étalon est en super-invar avec un CDT inférieur ou égal à 0,5 × 10 /°C avec une incertitude augmentée de CDT
−6
(k = 2) inférieure ou égale à 0,3 × 10 /°C.
Lorsque la spécification du fabricant stipule que les longueurs d'essai étalonnées correspondent à un
−6
matériau à CDT non normal ET que le CDT est inférieur à 2 × 10 /°C, un mesurage supplémentaire est
réalisé tel que décrit en 6.3.3.3.
Une longueur d'essai à faible CDT peut être ajustée mathématiquement pour obtenir le comportement
apparent d'une longueur d'essai en matériau à CDT normal satisfaisant aux exigences de l'Annexe D;
cependant, cette longueur d'essai étalonnée est encore considérée présenter un faible CDT et satisfaire aux
exigences en 6.3.3.3.
Se reporter à l'Annexe B pour des exemples de longueur d'essai étalonnée.
6.3.3 Mode opératoire
6.3.3.1 Positions de mesurage
Cinq longueurs d'essai étalonnées différentes doivent être placées dans chacune des sept positions
(positions et orientations) différentes dans le volume de mesure de la MMT, et chaque longueur doit être
mesurée trois fois, soit un total de 105 mesures. Quatre des sept positions doivent constituer les diagonales
spatiales, tel qu'indiqué dans le Tableau 2. L'utilisateur peut spécifier les trois autres positions; les positions
par défaut sont parallèles à chacun des axes de la MMT, comme indiqué dans le Tableau 2.
Tableau 2 — Orientation dans le volume de mesure
Numéro de Exigé ou
Orientation dans le volume de mesure
position par défaut
1 Le long de la diagonale spatiale du point (1, 0, 0) à (0, 1, 1) Exigé
2 Le long de la diagonale spatiale du point (1, 1, 0) à (0, 0, 1) Exigé
3 Le long de la diagonale spatiale du point (0, 1, 0) à (1, 0, 1) Exigé
4 Le long de la diagonale spatiale du point (0, 0, 0) à (1, 1, 1) Exigé
5 Parallèle aux échelles de la machine à partir du point (0, 1/2, 1/2) à (1, 1/2, 1/2) Par défaut
6 Parallèle aux échelles de la machine à partir du point (1/2, 0, 1/2) à (1/2, 1, 1/2) Par défaut
7 Parallèle aux échelles de la machine à partir du point (1/2, 1/2, 0) à (1/2, 1/2, 1) Par défaut
NOTE Pour les spécifications du présent tableau, les coins opposés du volume de mesure sont (0, 0, 0) et (1, 1, 1) avec les
coordonnées (X, Y, Z).
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Le fabricant peut, à son gré, spécifier l'erreur maximale tolérée de mesure de longueur avec une longueur de
déport entre l'axe du support du système de palpage et la touche du stylet égale à zéro, pour chaque axe de
la MMT, c'est-à-dire les positions 5-6-7.
La désignation doit être E et E , E et E , et E et E .
0X 0X, MPE 0Y 0Y, MPE 0Z 0Z, MPE
Pour les MMT ayant un rapport de forme élevé entre la longueur des axes, il est recommandé que le fabricant
et l'utilisateur conviennent mutuellement d'ajouter deux positions de mesurage supplémentaires. Une MMT
présente un rapport de forme élevé lorsque la longueur de l'axe le plus long est au moins égale à trois fois la
longueur de l'axe intermédiaire. Les positions recommandées, comprenant chacune cinq longueurs d'essai
étalonnées mesurées trois fois, sont les deux diagonales (de coin à coin) formées dans un plan
perpendiculaire à l'axe le plus long, c'est-à-dire, si X est l'axe le plus long, les deux diagonales sont dans le
plan Y-Z et se situent approximativement au point médian de l'axe X.
6.3.3.2 Mode opératoire de mesure
Régler et qualifier le système de palpage selon les procédures normales du fabricant (voir 5.2). Toutes les
qualifications du système de palpage doivent être exécutées en utilisant la sphère de référence fournie par le
fabricant (ou tout autre étalon fourni par le fabricant pour des qualifications de capteur pour une utilisation
normale de la MMT) et ne doivent pas faire appel à l'utilisation de n'importe quel étalon d'essai ou autre étalon.
Pour mesurer la longueur d'essai étalonnée, il convient que le déport entre l'axe du support du système de
palpage et la touche du stylet soit égal à zéro (ou à la valeur minimale pour tenir compte du jeu).
Pour chacune des cinq longueurs d'essai étalonnées, obtenir trois résultats de mesure; voir l'Annexe B pour
de plus amples informations sur le mode opératoire de mesure pour des types spécifiques de longueurs
d'essai. Répéter l'opération pour les sept positions de mesurage, soit un total de 105 résultats de mesure des
longueurs d'essai étalonnées.
Des mesures supplémentaires peuvent être nécessaires pour des besoins d'alignement d'étalon. Il est
recommandé que la méthode d'alignement utilisée soit cohérente avec les procédures utilisées lors de
l'étalonnage de l'étalon.
Il convient que le fabricant spécifie clairement sur la fiche technique le système de stylet qui sera utilisé pour
l'essai de E ; par exemple, un stylet droit de 20 mm de long doit être utilisé pour l'essai. Si le fabricant ne
spécifie pas le système de stylet, l'utilisateur est libre de choisir le système parmi tous les composants de
stylet fournis avec la MMT.
NOTE Le fait de changer le système de stylet peut modifier de manière significative les résultats de l'essai de E .
6.3.3.3 Cas de faible CDT
−6
Lorsque les spécifications du fabricant relatives à la E exigent α < 2 × 10 /°C (devient ainsi un CDT
0, MPE
non normal), alors un mesurage supplémentaire doit être réalisé sur une longueur d'essai étalonnée de
matériau à CDT normal. La longueur d'essai de matériau à CDT normal doit être supérieure à l'une des
valeurs suivantes, la valeur la plus faible étant retenue: 0,5 m ou 50 % du déplacement de l'axe le plus long
de la MMT. Ce mesurage est réalisé au centre du volume de mesure de la MMT et parallèlement à l'un des
axes de la MMT. Le mesurage doit être répété trois fois. Le fabricant peut étalonner le CDT de cette longueur
d'essai.
NOTE 1 Lorsqu'on utilise un interféromètre à laser pour produire les longueurs d'essai étalonnées, comme décrit dans
l'Annexe B, l'interféromètre à laser est considéré comme un matériau à faible CDT et nécessite par conséquent de réaliser
le mesurage d'une longueur d'essai étalonnée à CDT normal.
NOTE 2 Dans le cas de l'utilisation d'un interféromètre à laser, il est d'usage de mesurer l'étalon à CDT normal sur une
ligne de mesurage préalablement mesurée au moyen de l'interféromètre à laser. La cohérence des erreurs d'indication de
l'interféromètre à laser et de l'étalon à CDT normal permet de vérifier rapidement si la compensation pour le CDT de pièce
et la compensation pour l'indice de réfraction ont été correctement réalisées.
6.3.4 Obtention des résultats d'essai
Pour les 105 mesures, et (si nécessaire) les trois mesures supplémentaires de 6.3.3.3, calculer chaque erreur
de mesure de longueur, E , en faisant la différence entre la valeur indiquée et la valeur étalonnée de chaque
longueur d'essai (où la valeur étalonnée est retenue comme la valeur vraie conventionnelle de la longueur).
La valeur indiquée d'un mesurage particulier d'une longueur d'essai étalonnée peut être corrigée par la MMT
pour prendre en compte des erreurs systématiques, ou des erreurs dues au phénomène thermique (y compris
la dilatation thermique) si la MMT a des accessoires prévus à cet effet. Des corrections manuelles des
résultats obtenus en sortie d'ordinateur pour tenir compte de la température ou d'autres corrections ne doivent
pas être autorisées lorsque les conditions d'environnement satisfont aux exigences de 5.1.
NOTE Pour certaines MMT, le système de correction thermique exige de l'utilisateur qu'il entre des valeurs du CDT
et de la température de l'étalon en tant qu'élément de son système automatique de compensation thermique comme
décrit dans son manuel d'utilisation. Cela est autorisé à condition que ce soit le logiciel de la MMT qui exécute la
compensation thermique. La compensation thermique faite manuellement par l'utilisateur n'est pas autorisée.
Noter graphiquement toutes les erreurs de mesure de longueur (valeurs de E ) sur un diagramme, comme
indiqué sur la figure (Figures 12, 13 ou 14 de l'ISO 10360-1:2000) qui correspond à la forme exprimée
de E .
0, MPE
6.4 Plage de répétabilité de l'erreur de mesure de longueur, R
Pour chaque ensemble de trois mesurages répétés de 6.3, calculer la plage de répétabilité, R , en évaluant la
plage des trois mesurages répétés de longueur.
Noter graphiquement toutes les valeurs de la plage de répétabilité (valeurs de R ) sur un diagramme, en
utilisant l'un des diagrammes appropriés tels qu'indiqués à la figure (Figures 12, 13 ou 14 de
l'ISO 10360-1:2000) qui correspond à la forme exprimée de R .
0, MPL
6.5 Erreur de mesure de longueur avec un déport entre l'axe du support du système de
palpage et la touche du stylet égal à 150 mm, E
6.5.1 Équipement de mesure
La plus grande longueur d'essai étalonnée pour chaque position doit être au moins égale à 66 % du
déplacement maximal de la MMT sur une ligne passant par la longueur d'essai étalonnée.
Chaque longueur d'essai étalonnée doit présenter une nette différence par rapport aux autres en longueur.
Les longueurs doivent être bien réparties sur la ligne de mesure. En général, les cinq longueurs d'essai
étalonnées utilisées dans une position peuvent différer de celles utilisées dans une autre position, du fait par
exemple de la plage du déplacement de la MMT sur les différentes lignes de mesure.
EXEMPLE 1 Les valeurs suivantes constituent une bonne répartition des longueurs d'essai étalonnées sur une ligne
de mesure d'un mètre: 100 mm, 200 mm, 400 mm, 600 mm, 800 mm.
Par défaut, la longueur d'essai étalonnée est constituée d'un matériau à CDT normal sauf spécifications
explicites contraires du fabricant. Le fabricant doit spécifier la limite supérieure, et en option la limite inférieure,
du CDT de la longueur d'essai étalonnée. Le fabricant peut étalonner le CDT d'une longueur d'essai
étalonnée. Le fabricant doit spécifier l'incertitude maximale permise (k = 2) relative au CDT de la longueur
d'essai étalonnée.
Si la longueur d'essai étalonnée ne correspond pas à un matériau à CDT normal, les valeurs E
150, MPE
correspondantes sont désignées avec un astérisque (*) et une note explicative doit décrire le CDT de la
longueur d'essai étalonnée.
EXEMPLE 2
E *
150, MPE
−6
* L'étalon est en super-invar avec un CDT inférieur ou égal à 0,5 × 10 /°C avec une incertitude augmentée de CDT
−6
(k = 2) inférieure ou égale à 0,3 × 10 /°C.
Se reporter à l'Annexe B pour des exemples de longueur d'essai étalonnée.
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6.5.2 Mode opératoir
...
Questions, Comments and Discussion
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