ISO 25178-605:2014

Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 605: Nominal characteristics of non-contact (point autofocus probe) instruments

ISO 25178-605:2014 describes the metrological characteristics of a non-contact instrument for measuring surface texture using point autofocus probing.

Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 605: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (capteur autofocus à point)

l'ISO 25178-605:2014 décrit les caractéristiques métrologiques d'un instrument sans contact pour le mesurage de l'état de surface à l'aide d'un capteur autofocus à point.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 21-Jan-2014
• ICS: 17.040.20 - Properties of surfaces
• Technical Committee: ISO/TC 213 - Dimensional and geometrical product specifications and verification
• Drafting Committee: ISO/TC 213/WG 16 - Areal and profile surface texture
• Current Stage: 9092 - International Standard to be revised
• Completion Date: 04-Oct-2022

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25178-605
First edition
2014-02-01
Geometrical product specifications
(GPS) — Surface texture: Areal —
Part 605:
Nominal characteristics of non-contact
(point autofocus probe) instruments
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 605: Caractéristiques nominales des instruments sans contact
(capteur autofocus à point)
Reference number
ISO 25178-605:2014(E)
©
ISO 2014

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ISO 25178-605:2014(E)

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or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on the internet or an intranet, without prior
written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below or ISO’s member body in the country of
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E-mail [e-mail]
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Published in Switzerland
ii © ISO 2014 – All rights reserved

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ISO 25178-605:2014(E)

Contents Page
Foreword .iv
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
3.1 Terms and definitions related to all areal surface texture measurement methods . 2
3.2 Terms and definitions related to x- and y-scanning systems . 9
3.3 Terms and definitions related to optical systems .11
3.4 Terms and definitions related to optical properties of workpiece .12
3.5 Terms and definitions specific to point autofocus profiling .13
4 Descriptions of the influence quantities .14
4.1 General .14
4.2 Influence quantities .14
Annex A (informative) General principles .16
Annex B (informative) Spot size and focal shift.20
Annex C (informative) Beam offset direction and maximum acceptable local slope .23
Annex D (informative) Features of an areal surface texture measuring instrument .26
Annex E (informative) Others: Non-measured point (autofocus error) .28
Annex F (informative) Relation to the GPS matrix .29
Bibliography .31
© ISO 2014 – All rights reserved iii

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ISO 25178-605:2014(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. 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. 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 25178 consists of the following parts, under the general title Geometrical product specifications
(GPS) — Surface texture: Areal:
— Part 1: Indication of surface texture
— Part 2: Terms, definitions and surface texture parameters
— Part 3: Specification operators
— Part 6: Classification of methods for measuring surface texture
— Part 70: Material measures
— Part 71: Software measurement standards
— Part 601: Nominal characteristics of contact (stylus) instruments
— Part 602: Nominal characteristics of non-contact (confocal chromatic probe) instruments
— Part 603: Nominal characteristics of non-contact (phase-shifting interferometric microscopy)
instruments
— Part 604: Nominal characteristics of non-contact (coherence scanning interferometry) instruments
— Part 605: Nominal characteristics of non-contact (point autofocus probe) instruments
— Part 606: Nominal characteristics of non-contact (focus variation) instruments
— Part 701: Calibration and measurement standards for contact (stylus) instruments
The following parts are under preparation:
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ISO 25178-605:2014(E)

— Part 72: XML file format x3p
Calibration and measurement standards for non-contact (confocal chromatic probe) instruments and
calibration and measurement standards for non-contact (phase-shifting interferometric microscopy)
instruments are to form the subject of future parts 702 and 703.
A part 600 is planned which is intended to contain provisions common with the other 600-level parts of
ISO 25178. Once it has been submitted as a Final Draft International Standard, those provisions in the
other 600-level parts that are then redundant will be removed from them.
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ISO 25178-605:2014(E)

Introduction
This part of ISO 25178 is a Geometrical Product Specification standard and is to be regarded as a General
GPS standard (see ISO/TR 14638). It influences the chain link 5 of the chains of standards on roughness
profile, waviness profile, primary profile, and areal surface texture.
For more detailed information on the relationship of this standard to the GPS matrix model, see Annex G.
The ISO/GPS Masterplan given in ISO/TR 14638 gives an overview of the ISO/GPS system of which
this standard is a part. The fundamental rules of ISO/GPS given in ISO 8015 apply to this standard and
the default decision rules given in ISO 14253-1 apply to specifications made in accordance with this
standard, unless otherwise indicated.
The point autofocus optical principle can be implemented in various set-ups. The configuration described
in this document comprises three basic elements: an autofocus optical system, an autofocus mechanism,
and an electronic controller.
This type of instrument is mainly designed for areal measurements, but it is also able to perform profile
measurements.
This part of ISO 25178 describes the metrological characteristics of an optical profiler using a point
autofocus probe for the measurement of areal surface texture.
For more detailed information on the point autofocus method, see Annex A. Reading this annex before
the main body may lead to a better understanding of this standard.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 25178-605:2014(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 605:
Nominal characteristics of non-contact (point autofocus
probe) instruments
1 Scope
This part of ISO 25178 describes the metrological characteristics of a non-contact instrument for
measuring surface texture using point autofocus probing.
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 4287:1997, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Terms,
definitions and surface texture parameters
ISO 10360-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for coordinate
measuring machines (CMM) — Part 1: Vocabulary
ISO 14406:2010, Geometrical product specifications (GPS) — Extraction
ISO 14978:2006, Geometrical product specifications (GPS) — General concepts and requirements for GPS
measuring equipment
ISO 25178-2:2012, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 2: Terms,
definitions and surface texture parameters
ISO 25178-3:2012, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 3: Specification
operators
ISO 25178-6:2010, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 6: Classification
of methods for measuring surface texture
ISO 25178-601:2010, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 601:
Nominal characteristics of contact (stylus) instruments
ISO 25178-602:2010, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 602:
Nominal characteristics of non-contact (confocal chromatic probe) instruments
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4287, ISO 10360-1, ISO 14406,
ISO 14978, ISO 25178-2, ISO 25178-3, ISO 25178-6, ISO 25178-601, ISO 25178-602 and the following
apply.
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ISO 25178-605:2014(E)

3.1 Terms and definitions related to all areal surface texture measurement methods
3.1.1
areal reference
component of the instrument that generates a reference surface with respect to which the surface
topography is measured
3.1.2
coordinate system of the instrument
right hand orthonormal system of axes (x,y,z)
Note 1 to entry: In this system (x,y) is the plane established by the areal reference of the instrument (Note that
there are optical instruments that do not posses a physical areal guide).
Note 2 to entry: In this system, z-axis is mounted parallel to the optical axis and is perpendicular to the (x,y) plane
for an optical instrument. The z-axis is in the plane of the stylus trajectory and is perpendicular to the (x,y) plane
for a stylus instrument (see Figure 1)
Note 3 to entry: Normally, the x-axis is the tracing axis and the y-axis is the stepping axis. (This note is valid for
instruments that scan in the horizontal plane.)
Note 4 to entry: See also specification coordinate system and measurement coordinate system, as defined in
ISO 25178-2:2012, 3.1.2 and ISO 25178-6:2010, 3.1.1, respectively.
3.1.3
measurement loop
closed chain which comprises all components connecting the workpiece and the probe, e.g. the means of
positioning, the work holding fixture, the measuring stand, the drive unit, the probing system
Note 1 to entry: See Figure 1. The measurement loop will be subjected to external and internal disturbances that
influence the measurement uncertainty.
2
1
Z
Y
X
Key
1 coordinate system of the instrument
2 measurement loop
Figure 1 — Coordinate system and measurement loop of instrument
2 © ISO 2014 – All rights reserved

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ISO 25178-605:2014(E)

3.1.4
real surface of a workpiece
set of features which physically exist and separate the entire workpiece from the surrounding medium
[SOURCE: ISO 14660-1:1999, 2.4]
Note 1 to entry: The real surface is a mathematical representation of the surface that is independent of the
measurement process.
Note 2 to entry: See also mechanical surface, as defined in ISO 25178-2:2012, 3.1.1.1 or ISO 14406:2010, 3.1.1, and
electromagnetic surface, as defined in ISO 25178-2:2012, 3.1.1.2 or ISO 14406:2010, 3.1.2.
Note 3 to entry: The electromagnetic surface considered for one type of optical instrument may be different from
the electromagnetic surface for other types of optical instruments.
3.1.5
surface probe
device that converts the surface height into a signal during measurement
Note 1 to entry: In earlier standards this was termed transducer.
3.1.6
measuring volume
range of the instrument stated in terms of the limits on all three coordinates measured by the instrument
Note 1 to entry: For areal surface texture measuring instruments, the measuring volume is defined by:

—   the measuring range of the x- and y- drive units,

—   the measuring range of the z-probing system.
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.1]
3.1.7
response curve
F , F , F
x y z
graphical representation of the function that describes the relation between the actual quantity and the
measured quantity
Note 1 to entry: See Figure 2.
Note 2 to entry: An actual quantity in x (respectively y or z) corresponds to a measured quantity x (respectively
M
y or z ).
M M
Note 3 to entry: The response curve can be used for adjustments and error corrections.
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.2]
3.1.8
amplification coefficient
α , α , α
x y z
slope of the linear regression curve obtained from the response curve
Note 1 to entry: See Figure 3.
Note 2 to entry: There will be amplification coefficients applicable to the x, y and z quantities.
Note 3 to entry: The ideal response is a straight line with a slope equal to 1 which means that the values of the
measurand are equal to the values of the input quantities.
[1]
Note 4 to entry: See also sensitivity of a measuring system (VIM, 4.12)
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ISO 25178-605:2014(E)

[ISO 25178-601:2010, 3.4.3, modified — Note 4 has been added.]
3
2
1
4
Key
1 response curve
2 assessment of the linearity deviation by polynomial approximation
3 measured quantities
4 input quantities
Figure 2 — Example of nonlinear response curve
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ISO 25178-605:2014(E)

1
6
3
4
5
2
Key
1 measured quantities
2 input quantities
3 ideal response curve
4
linearization of the response curve of Figure 2
5 line from which the amplification coefficient α (slope) is derived
6 local residual correction error
Figure 3 — Example of linearization of response curve
3.1.9
instrument noise
N
I
internal noise added to the output signal caused by the instrument if ideally placed in a noise-free
environment
Note 1 to entry: Internal noise can be due to electronic noise, as e.g. amplifiers, or to optical noise, as e.g. stray
light.
Note 2 to entry: This noise typically has high frequencies and it limits the ability of the instrument to detect small
scale spatial wavelengths of the surface texture.
Note 3 to entry: The S-filter according ISO 25178-3 may reduce this noise.
Note 4 to entry: For some instruments, instrument noise cannot be estimated because the instrument only takes
data while moving.
3.1.10
measurement noise
N
M
noise added to the output signal occurring during the normal use of the instrument
Note 1 to entry: Notes 2 and 3 of 3.1.9 apply as well to this definition.
Note 2 to entry: Measurement noise includes the instrument noise.
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3.1.11
surface topography repeatability
repeatability of topography map in successive measurements of the same surface under the same
conditions of measurement
Note 1 to entry: Surface topography repeatability provides a measure of the likely agreement between repeated
measurements normally expressed as a standard deviation
[1]
Note 2 to entry: See VIM, 2.15 and 2.21, for a general discussion of repeatability and related concepts.
Note 3 to entry: Evaluation of surface topography repeatability is a common method for determining the
measurement noise.
3.1.12
sampling interval in x [y]
D [D ]
x y
distance between two adjacent measured points along the x- [y-] axis
Note 1 to entry: In many microscopy systems the sampling interval is determined by the distance between
sensor elements in a camera, called pixels. For such systems, the terms pixel pitch and pixel spacing are often used
interchangeably with the term sampling interval. Another term, pixel width, indicates a length associated with
one side (x or y) of the sensitive area of a single pixel and is always smaller than the pixel spacing. Yet another
term, sampling zone, may be used to indicate the length or region over which a height sample is determined. This
quantity could either be larger or smaller than the sampling interval.
3.1.13
digitisation step in z
D
Z
smallest height variation along the z-axis between two ordinates of the extracted surface
3.1.14
lateral resolution
R
l
smallest distance between two features which can be detected
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.10]
3.1.15
width limit for full height transmission
W
l
width of the narrowest rectangular groove whose measured height remains unchanged by the
measurement
Note 1 to entry: Instrument properties such as

—  the sampling interval in x and y,

—  the digitisation step in z, and

—  the short wavelength cut-off filter

should be chosen so that they do not influence the lateral resolution and the width limit for full height transmission.
Note 2 to entry: When determining this parameter by measurement, the depth of the rectangular groove should
be close to that of the surface to be measured.
Note 3 to entry: An example is the measuring of a grid for which the grooves are wider than the width limit for full
height transmission. This leads to a correct measurement of the groove depth (see Figures 4 and 5).
6 © ISO 2014 – All rights reserved

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ISO 25178-605:2014(E)

Note 4 to entry: Another example is the measuring of a grid for which the grooves are narrower than the width
limit for full height transmission. This leads to an incorrect groove depth (see Figures 6 and 7). In this situation, the
signal is generally disturbed and may contain non-measured points.
[ISO 25178-601:2010, 3.4.11, modified — The original notes have been replaced.]
Figure 4 — Grid with horizontal spacing and t greater than or equal to W
l
Figure 5 — Measurement of grid in Figure 4 — Spacing and depth of grid measured correctly
Figure 6 — Grid with horizontal spacing and t′ smaller than W
l
Figure 7 — Measurement of grid in Figure 6 — Spacing measured correctly but depth smaller
(d’ < d)
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ISO 25178-605:2014(E)

3.1.16
lateral period limit
D
LIM
spatial period of a sinusoidal profile at which the height response of an instrument falls to 50 %
Note 1 to entry: The lateral period limit is one metric for describing spatial or lateral resolution of a surface
topography measuring instrument and its ability to distinguish and measure closely spaced surface features. Its
value depends on the heights of surface features and on the method used to probe the surface. Maximum values
for this parameter are listed in ISO 25178-3:2012, Table 3, in comparison with recommended values for short
wavelength (s-)filters and sampling intervals.
Note 2 to entry: Spatial period is the same concept as spatial wavelength and is the inverse of spatial frequency.
Note 3 to entry: One factor related to the value of D for optical tools is the Rayleigh criterion (3.3.7). Another is
LIM
the degree of focus of the objective on the surface.
Note 4 to entry: One factor related to the value of D for contact tools is the stylus tip radius, r (see
LIM TIP
ISO 25178-601).
Note 5 to entry: Other terms related to lateral period limit are structural resolution and topographic spatial
resolution
3.1.17
maximum local slope
greatest local slope of a surface feature that can be assessed by the probing system
Note 1 to entry: The term local slope is defined in ISO 4287:1997, 3.2.9.
3.1.18
instrument transfer function
ITF
f
ITF
function of spatial frequency describing how a surface topography measuring instrument responds to
an object surface topography having a specific spatial frequency
Note 1 to entry: Ideally, the ITF tells us what the measured amplitude of a sinusoidal grating of a specified spatial
frequency, ν, would be relative to the true amplitude of the grating.
Note 2 to entry: For several types of optical instruments, the ITF may be a nonlinear function of height except for
heights much smaller than the optical wavelength.
3.1.19
hysteresis
x , y , z
HYS HYS HYS
property of measuring equipment or characteristic whereby the indication of the equipment or value of
the characteristic depends on the orientation of the preceding stimuli
Note 1 to entry: Hysteresis can also depend, for example, on the distance travelled after the orientation of stimuli
has changed.
Note 2 to entry: For lateral scanning systems, the hysteresis is mainly a repositioning error.
[SOURCE: ISO 14978:2006, 3.24]
3.1.20
metrological characteristic
characteristic of measuring equipment, which may influence the results of
measurement
Note 1 to entry: Calibration of metrological characteristics may be necessary.
Note 2 to entry: The metrological characteristics have an immediate contribution to measurement uncertainty.
8 © ISO 2014 – All rights reserved

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ISO 25178-605:2014(E)

Note 3 to entry: Metrological characteristics for areal surface texture measuring instruments are given in Table 1.
[ISO 14978:2006, 3.12, modified — The original notes have been replaced.]
Table 1 — List of metrological characteristics for surface texture measurement methods
Main potential
Metrological characteristic Symbol Definition
error along
Amplification coefficient α , α , α 3.1.8 (see Figure 3) x, y, z
x y z
Linearity deviation l , l , l Maximum local difference between x, y, z
x y z
the line from which the amplification
coefficient is derived (see Figure 3, key
item 5) and the response curve (see
Figure 3, key item 4)
Residual flatness z Flatness of the areal reference z
FLT
Measurement noise N 3.1.10 z
M
Lateral period limit D 3.1.16 z
LIM
Perpendicularity Δ Deviation from 90° of the angle x, y
PERxy
between the x- and y-axes
3.2 Terms and definitions related to x- and y-scanning systems
3.2.1
areal reference guide
component(s) of the instrument that generate(s) the reference surface, in which the probing system
moves relative to the surface being measured according to a theoretically exact trajectory
Note 1 to entry: Note to entry: In the case of x- and y-scanning areal surface texture measuring instruments, the
areal reference guide establishes a reference surface [ISO 25178-2:2012, 3.1.8]. It can be achieved through the use
of two linear and perpendicular reference guides [ISO 3274:1996, 3.3.2] or one reference surface guide.
3.2.2
lateral scanning system
system that performs the scanning of the surface to be measured in the (x,y) plane
Note 1 to entry: There are essentially four aspects to a surface texture scanning instrument system: the x-axis
drive, the y-axis drive, the z-measurement probe and the surface to be measured. There are different ways in
which these may be configured and thus there will be a difference between different configurations as explained
in Table 2.
Note 2 to entry: When a measurement consists of a single field of view of a microscope, x- and y-scanning is not
used. However, when several fields of view are linked together by stitching methods [2], the system is considered
to be a scanning system.
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ISO 25178-605:2014(E)

Table 2 — Possible different configurations for reference guides (x and y)
Drive unit
Two reference guides (x and y) One areal reference guide
Px o Cy Px o Py Cx o Cy Pxy Cxy
A: without arcuate
Px o Cy-A Px o Py-A Cx o Cy-A Pxy-A Cxy-A
error correction
Probing
S: without arcuate
system
error or with arcuate Px o Cy-S Px o Py-S Cx o Cy-S Pxy-S Cxy-S
error corrected
For two given functions, f and g, f o g is the combination of these functions.
Px = probing systems moving along the x-axis
Py = probing systems moving along the y-axis
Cx = component moving along the x-axis
Cy = component moving along the y-axis
3.2.3
drive unit x [y]
component of the instrument that moves the probing system or the surface being measured along the
reference guide on the x-axis [y-axis] and returns the horizontal position of the measured point in terms
of the lateral x-coordinate [y-coordinate] of the profile
3.2.4
lateral position sensor
component of the drive unit that provides the lateral position of the measured point
Note 1 to entry: The lateral position can be measured or inferred by using, for example, a linear encoder, a laser
interferometer, or a counting device coupled with a micrometre screw.
3.2.5
speed of measurement
V
x
speed of the probing system relative to the surface to be measured during the measurement along the
x-axis
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.13]
3.2.6
static noise
N
S
combination of the instrument and environmental noise on the output signal when the instrument is not
scanning laterally
Note 1 to entry: Environmental noise is caused by e.g. seismic, sonic and external electromagnetic disturbances.
Note 2 to entry: Notes 2 and 3 in 3.1.9 apply to this definition.
Note 3 to entry: Static noise is included in measurement noise (3.1.10)
3.2.7
dynamic noise
N
D
noise occurring during the motion of the drive units on the output signal
Note 1 to entry: Notes 2 and 3 in 3.1.9 apply to this definition.
Note 2 to entry: Dynamic noise includes the static noise.
Note 3 to entry: Dynamic noise is included in measurement noise (3.1.10).
10 © ISO 2014 – All rights reserved

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ISO 25178-605:2014(E)

3.3 Terms and definitions related to optical systems
3.3.1
light source
optical device emitting an appropriate range of wavelengths in a specified spectral region
3.3.2
measurement optical bandwidth
B
λ0
range of wavelengths of light used to measure a surface
Note 1 to entry: Instruments may be constructed with light sources with a limited optical bandwidth and/or with
additional filter elements to further limit the optical bandwidth.
3.3.3
measurement optical wavelength
λ
0
effective value of the wavelength of the light used to measure a surface
Note 1 to entry: The measurement optical wavelength is affected by conditions such as the light source spectrum,
spectral transmission of the optical components, and spectral response of the image sensor array.
3.3.4
angular aperture
angle of the cone of light entering an optical system from a point on the surface being measured
[SOURCE: ISO 25178-602:2010, 3.3.3]
3.3.5
half aperture angle
α
one half of the angular aperture
Note 1 to entry: This angle (see Figure 8) is sometimes also calle
...

DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 25178-605
ISO/TC 213 Secretariat: DS
Voting begins on Voting terminates on

2011-10-06 2012-03-06
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION    МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ    ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION


Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture:
Areal —
Part 605:
Nominal characteristics of non-contact (point autofocus probe)
instruments
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique —
Partie 605: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à capteur autofocus à point)
ICS 17.040.20





ISO/CEN PARALLEL PROCESSING
This draft has been developed within the International Organization for Standardization (ISO), and
processed under the ISO-lead mode of collaboration as defined in the Vienna Agreement.
This draft is hereby submitted to the ISO member bodies and to the CEN member bodies for a parallel
five-month enquiry.
Should this draft be accepted, a final draft, established on the basis of comments received, will be
submitted to a parallel two-month approval vote in ISO and formal vote in CEN.

To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.
Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.



THIS DOCUMENT IS A DRAFT CIRCULATED FOR COMMENT AND APPROVAL. IT IS THEREFORE SUBJECT TO CHANGE AND MAY NOT BE
REFERRED TO AS AN INTERNATIONAL STANDARD UNTIL PUBLISHED AS SUCH.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNOLOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME
STANDARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN NATIONAL REGULATIONS.
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPORTING DOCUMENTATION.
©  International Organization for Standardization, 2011

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ISO/DIS 25178-605

Copyright notice
This ISO document is a Draft International Standard and is copyright-protected by ISO. Except as permitted
under the applicable laws of the user’s country, neither this ISO draft nor any extract from it may be
reproduced, stored in a retrieval system or transmitted in any form or by any means, electronic,
photocopying, recording or otherwise, without prior written permission being secured.
Requests for permission to reproduce should be addressed to either ISO at the address below or ISO’s
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ISO/DIS 25178-605
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.vi
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
3.1 Terms and definitions related to all areal surface texture measurement methods.2
3.2 Terms and definitions related to x and y scanning systems.9
3.3 Terms and definitions related to optical systems.10
3.4 Terms and definitions specific to optical properties of the workpiece .11
3.5 Terms and definitions specific to point autofocus profiling.12
4 Descriptions of the influence quantities.13
4.1 General .13
4.2 Overview.13
4.3 Influence quantities.14
Annex A (normative) Classification of the different configurations for areal surface texture
scanning instrument .15
Annex B (informative) General principles .16
Annex C (informative) Spot size and focal shift.18
Annex D (informative) Beam offset direction and maximum acceptable local slope .20
Annex E (informative) Features of an areal surface texture measuring instrument.22
Annex F (informative) Others.24
Annex G (informative) Relation to the GPS matrix .25
Bibliography.26

© ISO 2011 – All rights reserved iii

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ISO/DIS 25178-605
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 25178-605 was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
ISO 25178 consists of the following parts, under the general title Geometrical product specifications (GPS) —
Surface texture : Areal:
⎯ Part 1: Indication of surface texture
⎯ Part 2: Terms, definitions and surface texture parameters
⎯ Part 3: Specification operators
⎯ Part 4: Comparison rules
⎯ Part 5: Verification operators
⎯ Part 6: Classification of methods for measuring surface texture
⎯ Part 7: Software measurement standards
⎯ Part 70: Material measures
⎯ Part 71: Part 71: STF softgage file format
⎯ Part 601: Nominal characteristics of contact (stylus) instruments
⎯ Part 602: Nominal characteristics of non-contact (confocal chromatic probe) instruments
⎯ Part 603: Nominal characteristics of non-contact (phase shifting interferometric microscopy) instruments
⎯ Part 604: Nominal characteristics of non-contact (coherence scanning interferometry) instruments
⎯ Part 605: Nominal characteristics of non-contact (point autofocus probe) instruments
⎯ Part 606: Nominal characteristics of non-contact (focus variation) instruments
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ISO/DIS 25178-605
⎯ Part 701: Calibration and measurement standards for contact (stylus) instruments
⎯ Part 702 Calibration of non-contact (confocal chromatic probe) instruments
⎯ Part 703: Calibration and measurement standards for non-contact (interferometric) instruments

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ISO/DIS 25178-605
Introduction
This part of ISO 25178 is a Geometrical Product Specification standard and is to be regarded as a General
GPS standard (see ISO/TR 14638). It influences the chain link 5 of the chains of standards on roughness
profile, waviness profile, primary profile, and areal surface texture.
For more detailed information on the relationship of this standard to the GPS matrix model, see Annex G.
The point autofocus optical principle can be implemented in various set-ups. The configuration described in this
document comprises three basic elements: an autofocus optical system, an autofocus mechanism, and an
electronic controller.
This type of instrument is mainly designed for areal measurements, but it is also able to perform profile
measurements.
This part of ISO 25178 describes the metrological characteristics of an optical profiler using a point auto
focusing method for the measurement of areal surface texture.
For more detailed information on the point autofocus method, see Annex B. Reading this Annex before the
main body may lead to a better understanding of this standard.


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DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/DIS 25178-605

Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture:
Areal —
Part 605:
Nominal characteristics of non-contact (point autofocus probe)
instruments
1 Scope
This part of ISO 25178 describes the metrological characteristics of a non-contact instrument for measuring
surface texture using point autofocus probing.
2 Normative references
The following normative documents contain provisions, which, through reference in this text, constitute
provisions of this part of ISO 25178. Subsequent amendments to or revisions of these dated references do not
apply. However, parties to agreements based on this part of ISO 25178 are encouraged to investigate the
possibility of applying the most recent editions of the normative documents indicated below.
ISO 3274:1996, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Nominal
characteristics of contact (stylus) instruments
ISO 4287:1997, Geometrical product specification (GPS) — Surface texture: Profile method — Terms,
definitions and surface texture parameters
ISO 10360-1:2000, Geometrical product specification (GPS) — Acceptance test and reverification test for
coordinate measuring machines (CMM) — Part 1: Vocabulary
ISO 14406:2010, Geometrical Product Specifications (GPS) — Extraction
ISO 14460-1:1999, Geometrical Product Specifications (GPS) — Geometrical features — Part 1: General
terms and definitions
ISO 25178-6:2010, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 6:
Classification of methods for measuring surface texture
ISO 25178-601:2010, Geometrical product specification (GPS) — Surface texture: Areal — Nominal

characteristics of contact (stylus) instruments
ISO 25178-602:2010, Geometrical product specification (GPS) — Surface texture: Areal — Nominal
characteristics of non-contact (confocal chromatic probe) instruments
ISO 25178-701:2010, Geometrical product specification (GPS) — Surface texture: Areal — Calibration and
measurement standards of contact (stylus) instruments
ISO/IEC Guide 99:2007 International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated

terms (VIM)

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ISO/DIS 25178-605
3 Terms and definitions
3.1 Terms and definitions related to all areal surface texture measurement methods
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 3274, ISO 4287, ISO 10360-1, ISO
25178-2, ISO 14406, ISO 14978, ISO/IEC Guide 99 and the following apply.
3.1.1
coordinate system of the instrument
right hand orthonormal system of axes (X,Y,Z) where:
⎯ (X,Y) is the plane established by the areal reference (note that there are optical instruments that do
not posses a physical areal guide) of the instrument,
⎯ Z axis is mounted parallel to the optical axis and is perpendicular to the (X,Y) plane for an optical
instrument. Z-axis is in the plane of the stylus trajectory and is perpendicular to the (X,Y) plane for a stylus
instrument

See Figure 1.
NOTE 1 Normally, the X-axis is the tracing axis and the Y-axis is the stepping axis (this note is valid for instruments
that scan in the horizontal plane).
NOTE 2 See also specification coordinate system in ISO 25178-2 and measurement coordinate system ISO 25178 -6.
3.1.2
measurement loop
closed chain which comprises all components connecting the workpiece and the probe, e.g. the means of
positioning, the work holding fixture, the measuring stand, the drive unit, the probing system

See Figure 1.
NOTE The measurement loop will be subjected to external and internal disturbances that influence the measurement
uncertainty.







Key
1 coordinate system of the instrument
2 measurement loop
Figure 1 — Coordinate system and measurement loop of the instrument
3.1.3
real surface of a workpiece
set of features which physically exist and separate the entire workpiece from the surrounding medium

[ISO 14660-1, 2.4]
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ISO/DIS 25178-605
NOTE 1 The real surface is a mathematical representation of the surface that is independent of the measurement
process.
NOTE 2 See also mechanical surface (ISO 25178-2, 3.1.1.1 or ISO 14406, 3.1.1) and electromagnetic surface (ISO
25178-2, 3.1.1.2 or ISO 14406, 3.1.2).
NOTE 3 The electromagnetic real surface considered for one type of optical instrument may be different from the
electromagnetic real surface for other types of optical instruments.
3.1.4
surface probe
device that converts the surface height into a signal during measurement
NOTE In earlier standards this was termed transducer.
3.1.5
areal reference
component of the instrument that generates a reference surface with respect to which the surface topography
is measured
3.1.6
measuring volume
range of the instrument stated in terms of the limits on all three coordinates measured by the instrument
NOTE For areal surface texture measuring instruments, the measuring volume is defined by:
- the measuring ranges of the drive unit X and the drive unit Y,
- the measuring range of the probing system
3.1.7
response curve
F , F , F
X Y Z
graphical representation of the function that describes the relation between the actual quantity and the
measured quantity
See Figure 2.
NOTE 1 An actual quantity in X (respectively Y or Z) corresponds to a measured quantity Xm (respectively Ym or Zm).
NOTE 2 The response curve can be used for adjustments and error corrections.
3.1.8
amplification coefficient
α , α , α
x y z
slope of the linear regression curve obtained from the response curve
See Figure 3.
NOTE 1 There will be amplification coefficients applicable to the X, Y and Z quantities.
NOTE 2 The ideal response is a straight line with a slope equal to 1, which means that the values of the measurand
are equal to the values of the input quantities.
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ISO/DIS 25178-605


Key
a input quantities
b measured quantities
1 Response curve
2 Assessment of the linearity deviation by polynomial approximation
Figure 2 — Example of a non-linear response curve
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ISO/DIS 25178-605



Key
a input quantities
b measured quantities
3 ideal response curve
4 linearisation of the response curve 1
5 line from which the amplification coefficient α (slope) is derived
6 local residual correction error
Figure 2 — Example of the linearisation of a response curve
3.1.9
instrument noise
internal noise added to the output signal caused by the instrument if ideally placed in a noise-free environment
NOTE 1 Internal noise can be due to electronic noise, as e.g. amplifiers, or optical noise, as e.g. stray light.
NOTE 2 This noise typically has high frequencies which limit the ability of the instrument to detect small scale surface
texture.
NOTE 3 The S-filter in ISO 25178-3 or λ -filter in ISO 3274 may reduce this noise.
s
NOTE 4 For some instruments, instrument noise cannot be solely estimated.
3.1.10
measurement noise
N
M
noise added to the output signal occurring during the normal use of the instrument
NOTE 1 Notes 2 and 3 of 3.1.9 apply as well to this definition.
NOTE 2 Measurement noise includes the instrument noise.
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ISO/DIS 25178-605
3.1.11
sampling interval in X (respectively Y)
D (D )
X Y
distance between two adjacent measured points along the X-axis (respectively Y-axis)
3.1.12
digitisation step in Z
D
Z
smallest height variation along the Z-axis between two ordinates of the extracted surface
3.1.13
spatial height resolution
W
R
metrological characteristic describing the ability of a surface topography measuring
instrument to distinguish closely spaced surface features
NOTE 1 The spatial height resolution designates an important property of a surface topography measuring instrument,
but several parameters and functions may be used to actually quantify the spatial height resolution, depending on the
application and the method of measurement. These include
- lateral period limit D (see Clause 3.3.6 and ISO 25178-3)
LIM
- stylus tip radius r (see ISO 25178-601)
tip
- lateral resolution R (see Clause 3.1.14 and ISO 25178-602)
l
- width limit for full height transmission W (see Clause 3.1.15 and ISO 25178-602)
l
NOTE 2 Other quantities may be also be defined for characterizing spatial height resolution
NOTE 3 When spatial height resolution is specified, the method must be stated explicitly.
3.1.14
lateral resolution
R
l
the smallest separation distance between two features which can be distinguished
[ISO 25178-601]
3.1.15
width limit for full height transmission
W
l
width of the narrowest rectangular groove whose measured height remains unchanged by the measurement
NOTE 1 Metrological characteristics including:
- the sampling interval in X and Y,
- the digitisation step in Z,
- the filter used
should be adapted in such a way that they do not influence the lateral resolution and the width limit for full height
transmission.
EXAMPLE 1 Measuring a grid for which the grooves are wider than the width limit for full height transmission leads to
a correct measurement of the groove depth (see Figures 4 and 5).
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ISO/DIS 25178-605



NOTE 2 t greater than or equal to W
l
Figure 4 — Grid with horizontal spacing

NOTE 3 The spacing and depth of the grid are measured correctly.
Figure 5 — Measurement of the grid

EXAMPLE 2 Measuring a grid for which the grooves are narrower than the width limit for full height transmission leads
to an incorrect groove depth (see Figure 6 and Figure 7). In this situation, the signal is generally disturbed and may
contain non-measured points.

NOTE Grid with horizontal spacing t’ smaller than W
l
Figure 6 — Grid with horizontal spacing

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ISO/DIS 25178-605

NOTE The spacing is measured correctly but the depth is smaller (d’ Figure 7 — Measurement of the grid

3.1.16
maximum local slope
greatest local slope of a surface feature that can be assessed by the probing system
NOTE Local slope is defined in ISO 4287.
3.1.17
hysteresis
HYS
property of measuring equipment, or characteristic whereby the indication of the equipment or value of the
characteristic depends on the orientation of the preceding stimuli
NOTE 1 Hysteresis can also depend, for example, on the distance travelled after the orientation of stimuli has changed.
See also ISO 14978:2006, 3.24.
NOTE 2 For lateral scanning systems, the hysteresis is mainly a repositioning error.
3.1.18
metrological characteristic (of a measuring instrument)
characteristic of a measuring instrument, which may influence the value and uncertainty of the measurement
NOTE 1 Calibration of metrological characteristics may be necessary.
NOTE 2 The metrological characteristics have an immediate contribution to measurement uncertainty. See also ISO
14978.
NOTE 3 Metrological characteristics for areal surface texture measuring instruments are given in Table 1.
8 © ISO 2011 – All rights reserved

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ISO/DIS 25178-605

Table 1 List of meteorological characteristics
Metrological Characteristic Symbol Definition Main
Potential
Error along
Amplification coefficient αX, αY, αZ 3.1.8 (see Fig 1) X, Y, Z
Linearity l , l , l Maximum local difference between X, Y, Z
X Y Z
the line, from which the
amplification coefficient is derived
(see Fig 3 key 5), and the
response curve (see Fig 3 key 4)
FLT-Z
Residual flatness Flatness of the areal reference Z
N
M
Measurement noise 3.1.10 Z
W
R 3.1.13. Specific quantities should
Spatial height resolution Z
be used to characterize spatial
height resolution. For stylus
instruments see tip radius r (see
TIP
ISO 25178-601 and ISO 25178-3).
For optical instruments see D
LIM
(see 3.3.6 and ISO 25178-3).
Alternatively see W (3.1.15), R
l l
(3.1.14).
R 3.1.14
Lateral resolution X, Y
t
Orthogonality PER Perpendicularity deviation X, Y, Z
between x, y and z axes
HYS ,
X
Hysteresis 3.1.17 X,Y,Z
HYS , HYS
Y Z

3.2 Terms and definitions related to x and y scanning systems
3.2.1
areal reference guide
component(s) of the instrument that generate(s) the reference surface, in which the probing system moves
relative to the surface being measured according to a theoretically exact trajectory
NOTE In the case of the x and y scanning areal surface texture measuring instruments, the areal reference guide
establishes a reference surface (see ISO 25178-2). It can be achieved through the use of two linear and perpendicular
reference guides (see ISO 3274, 3.3.2) or one reference surface guide.
3.2.2
lateral scanning system
system that performs the scanning of the surface to be measured in the (X,Y) plane
NOTE Typically, the lateral scanning system is composed of X- and Y- drive units.
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ISO/DIS 25178-605
3.2.3
drive unit X (respectively Y)
component of the instrument that moves the probing system or the surface being measured along the
reference guide on the X-axis (respectively Y-axis) and returns the horizontal position of the measured point in
terms of the lateral X coordinate (respectively Y coordinate) of the profile
3.2.4
lateral position sensor
component of the drive unit that provides the lateral position of the measured point
NOTE The lateral position can be measured or inferred by using, for example, a linear encoder, a laser
interferometer, or a counting device coupled with a micrometer screw.
3.2.5
speed of measurement
Vx
speed of the probing system relatively to the surface to be measured during the measurement along the X-
axis
[ISO 25178-601, 3.4.13]
3.2.6
static noise
Ns
combination of the instrument and environmental noise on the output signal when the instrument is not
scanning laterally
NOTE 1 Environmental noise is caused by e.g. seismic, sonic and external electromagnetic disturbances.
NOTE 2 Notes 2 and 3 in 3.1.9 apply to this definition.
NOTE 3 Static noise is included in measurement noise (3.1.10)
3.2.7
dynamic noise
N
d
Noise occurring during the motion of the drive units on the output signal
NOTE 1 Notes 2 and 3 in 3.1.9 apply to this definition.
NOTE 2 Dynamic noise includes the static noise.
NOTE 3 Dynamic noise is included in measurement noise (3.1.10)
3.3 Terms and definitions related to optical systems
3.3.1
light source
a source of light containing an appropriate range of wavelengths in a specified spectral region
3.3.2
Measurement optical bandwidth
a range of wavelengths of light used to measure a surface
NOTE Instruments may be constructed with light sources with a limited optical bandwidth and/or with additional filter
elements to further limit the optical bandwidth.
10 © ISO 2011 – All rights reserved

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ISO/DIS 25178-605
3.3.3
angular aperture
angle of the cone of light entering an optical system from a point on the surface being measured
3.3.4
half aperture angle
α
one half of the angular aperture
See Figure 8
NOTE 1 This angle is sometimes also called "half cone angle".


Key
L lens or optical system
P focal point
α half aperture angle
Figure 8 — Half aperture angle
3.3.5
numerical aperture
A
N
sine of the half aperture angle multiplied by the refractive index n of the surrounding medium
An=× sin α
()
N
NOTE 1 In air for visible light, n approximately equals 1 and can be omitted from the equation.
NOTE 2 The numerical aperture is dependent on the wavelength of light. Typically the numerical aperture is specified
for the wavelength that is in the middle of the measurement optical bandwidth.
3.4 Terms and definitions specific to optical properties of the workpiece
3.4.1
film surface
material deposited onto another surface whose optical properties are different
3.4.2
thin film
film whose thickness is such that the top and bottom surfaces cannot be readily separated by the optical
measuring system
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ISO/DIS 25178-605
3.4.3
thick film
film whose thickness is such that the top and bottom surfaces can be readily separated by the optical
measuring system
3.4.4
optically smooth surface
surface from which the reflected light is primarily specular and scattered light is not significant
NOTE1 an optically smooth surface behaves locally like a mirror.
NOTE2 an optically smooth surface can behave as optically rough by changing the imaging characteristics of the
surface probe, for example decreasing the numerical aperture.
3.4.5
optically rough surface
surface that does not behave as an optically smooth surface, i.e. where scattered light is significant
NOTE an optically rough surface can behave as optically smooth by changing the imaging characteristics of the
surface probe, for example increasing the numerical aperture.
3.4.6
optically non-uniform material
sample with different optical properties in different regions
NOTE Optically non-uniform material may result in measured phase differences across the field of view that can be
erroneously interpreted as differences in surface height.
3.5 Terms and definitions specific to point autofocus profiling
3.5.1
probing system
components of the instrument called point autofocus probe,
consisting of an autofocus optical system, an autofocus mechanism and an electronic controller
3.5.2
point autofocus probe
device that converts the height of a point on a surface into a signal during measurement using the autofocus
function
3.5.3
point autofocus profiling
surface topography measurement method whereby the local surface height is measured by automatically
centering a focused light beam reflected from the sample onto a position sensitive detector as a function of
surface height
[ISO 25178-6, 3.3.11]
3.5.4
objective
objective lens that focuses the light source image on to the workpiece surface
3.5.5
autofocus sensor
optical sensor that detects a focal position using the reflected light from the workpiece surface
3.5.6
autofocus mechanism
autofocus driving mechanism that positions optical elements or the whole optical system
12 © ISO 2011 – All rights reserved

---------------------- Page: 18 ----------------------
ISO/DIS 25178-605
3.5.7
Z position sensor
position sensor that measures the vertic
...

NORME ISO
INTERNATIONALE25178-605
Première édition
2014-02-01
Spécification géométrique des
produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 605:
Caractéristiques nominales des
instruments sans contact (capteur
autofocus à point)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal —
Part 605: Nominal characteristics of non-contact (point autofocus
probe) instruments
Numéro de référence
ISO 25178-605:2014(F)
©
ISO 2014

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ISO 25178-605:2014(F)

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ISO 25178-605:2014(F)

Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .vi
1 Domaine d’application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions .1
3.1 Termes et définitions en rapport avec toutes les méthodes de mesure de l’état de
surface surfacique . 2
3.2 Termes et définitions en rapport avec les systèmes de scanning x et y .10
3.3 Termes et définitions en rapport avec les systèmes optiques .12
3.4 Termes et définitions en rapport avec les propriétés optiques de la pièce .13
3.5 Termes et définitions spécifiques à la profilométrie par autofocus à point .14
4 Descriptions des grandeurs d’influence .15
4.1 Généralités .15
4.2 Grandeurs d’influence.16
Annexe A (informative) Principes généraux .17
Annexe B (informative) Taille du spot et déplacement focal .21
Annexe C (informative) Direction du décalage du faisceau et pente locale maximale acceptable .24
Annexe D (informative) Caractéristiques d’un instrument de mesure de l’état de
surface surfacique .27
Annexe E (informative) Autres: Point non mesuré (erreur d’autofocus) .29
Annexe F (informative) Relation avec la matrice GPS .30
Bibliographie .32
© ISO 2014 – Tous droits réservés iii

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ISO 25178-605:2014(F)

Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne
la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, 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/CEI, 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 sur la liste ISO des déclarations de
brevets reçues (voir www.iso.org/brevets).
Les éventuelles appellations commerciales utilisées dans le présent document sont données pour
information à l’intention des utilisateurs et ne constituent pas une approbation ou une recommandation.
Pour une explication de la signification des termes et expressions spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation
de la conformité, aussi bien que pour des informations 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 25178 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Spécification géométriques
des produits (GPS) — État de surface: Surfacique:
— Partie 1: Indication des états de surface
— Partie 2: Termes, définitions et paramètres d’états de surface
— Partie 3: Opérateurs de spécification
— Partie 6: Classification des méthodes de mesurage de l’état de surface
— Partie 70: Mesure matérialisées
— Partie 71: Étalons logiciels
— Partie 601: Caractéristiques nominales des instruments à contact (à palpeur)
— Partie 602: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à capteur confocal chromatique)
— Partie 603: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (microscopes interférométriques
à glissement de franges)
— Partie 604: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (microscopes interférométriques
par balayage à cohérence)
— Partie 605: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (capteur autofocus à point)
— Partie 606: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à variation focale)
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ISO 25178-605:2014(F)

— Partie 701: Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments à contact (à palpeur)
Les parties suivantes sont en préparation:
— Partie 72: Format de fichier XML x3p
L’étalonnage et les étalons de mesure pour les instruments sans contact, à capteur confocal chromatique
et microscopes interférométriques à glissement de franges, feront l’objet des futures Parties 702 et 703.
Une Partie 600 est prévue, qui comportera des dispositions communes aux autres parties du niveau 600
de l’ISO 25178. Une fois la Partie 600 soumise en tant que projet final de Norme internationale (FDIS),
les dispositions des autres parties du niveau 600 en redondance avec les dispositions de la Partie 600
en seront retirées.
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ISO 25178-605:2014(F)

Introduction
La présente partie de l’ISO 25178 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits et
doit être considérée comme une norme GPS générale (voir l’ISO/TR 14638). Elle influence le maillon 5
des chaînes de normes concernant le profil de rugosité, le profil d’ondulation, le profil primaire et l’état
de surface surfacique.
Pour de plus amples informations sur la relation de la présente norme avec la matrice GPS, voir l’Annexe G.
Le schéma directeur ISO/GPS de l’ISO/TR 14638 donne une vue d’ensemble du système ISO/GPS
dont la présente norme fait partie intégrante. Les règles fondamentales de l’ISO/GPS indiquées dans
l’ISO 8015 s’appliquent à la présente norme et les règles de décision par défaut de l’ISO 14253-1
s’appliquent aux spécifications établies conformément à la présente norme, sauf indication contraire.
Le principe optique d’autofocus à point peut être mis en œuvre de diverses manières. La configuration
décrite dans le présent document comprend trois éléments de base: un système optique autofocus, un
mécanisme autofocus et un dispositif de commande électronique.
Ce type d’instrument est principalement conçu pour les mesurages surfaciques, mais est également
capable d’effectuer des mesurages de profil.
La présente partie de l’ISO 25178 décrit les caractéristiques métrologiques d’un profilomètre optique
utilisant un capteur autofocus à point pour le mesurage de l’état de surface surfacique.
Pour de plus amples informations sur la méthode par autofocus à point, voir l’Annexe A. La consultation
de cette annexe avant la lecture du corps principal peut aider à comprendre la présente norme.
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NORME INTERNATIONALE ISO 25178-605:2014(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 605:
Caractéristiques nominales des instruments sans contact
(capteur autofocus à point)
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 25178 décrit les caractéristiques métrologiques d’un instrument sans contact
pour le mesurage de l’état de surface à l’aide d’un capteur autofocus à point.
2 Références normatives
Les documents suivants, en tout ou partie, sont référencés de manière 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).
ISO 4287:1997, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil —
Termes, définitions et paramètres d’état de surface
ISO 10360-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification
périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 1: Vocabulaire
ISO 14406:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — Extraction
ISO 14978:2006, Spécification géométrique des produits (GPS) - Concepts et exigences généraux pour les
équipements de mesure GPS
ISO 25178-2:2012, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 2:
Termes, définitions et paramètres d’états de surface
ISO 25178-3:2012, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 3:
Opérateurs de spécification
ISO 25178-6:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 6:
Classification des méthodes de mesurage de l’état de surface
ISO 25178-601:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique —
Partie 601: Caractéristiques nominales des instruments à contact (à palpeur)
ISO 25178-602:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique —
Partie 602: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à capteur confocal chromatique)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 4287, l’ISO 10360-1,
l’ISO 14406, l’ISO 14978, l’ISO 25178-2, l’ISO 25178-3, l’ISO 25178-6, l’ISO 25178-601, l’ISO 25178-602,
ainsi que les suivants s’appliquent.
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ISO 25178-605:2014(F)

3.1 Termes et définitions en rapport avec toutes les méthodes de mesure de l’état de
surface surfacique
3.1.1
référence surfacique
composant de l’instrument générant la surface de référence par rapport à laquelle la topographie de la
surface est mesurée
3.1.2
système de coordonnées de l’instrument
système d’axes (x,y,z) orthonormé de sens direct
Note 1 à l’article: Dans ce système, (x,y) est le plan constitué par la référence surfacique de l’instrument (il est à
noter que certains instruments optiques ne possèdent pas de guide surfacique physique).
Note 2 à l’article: Dans ce système, l’axe z est monté parallèle à l’axe optique et perpendiculaire au plan (x,y) pour
un instrument optique. L’axe z est dans le plan de la trajectoire du stylet et perpendiculaire au plan (x,y) pour un
instrument à stylet (voir Figure 1).
Note 3 à l’article: Normalement, l’axe X est l’axe d’avance et l’axe Y, celui de déplacement entre chaque profil (la
présente note est valable pour les instruments à balayage dans le plan horizontal).
Note 4 à l’article: Voir aussi système de coordonnées de spécification et système de coordonnées du mesurage, comme
définis dans l’ISO 25178-2:2012, 3.1.2, et l’ISO 25178-6:2010, 3.1.1, respectivement.
3.1.3
boucle de mesure
chaine fermée comprenant tous les composants connectant la pièce et le palpeur, par exemple le matériel
de positionnement, le dispositif de serrage de la pièce, la table de mesure, les unités d’avance et de
déplacement transversal, le système de palpage
Note 1 à l’article: Voir Figure 1. La boucle de mesure sera soumise à des perturbations extérieures et intérieures
qui influencent l’incertitude de mesure.
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ISO 25178-605:2014(F)

2
1
Z
Y
X
Légende
1 système de coordonnées de l’instrument
2 boucle de mesure
Figure 1 — Système de coordonnées et boule de mesure de l’instrument
3.1.4
surface réelle d’une pièce
ensemble des éléments qui existent physiquement et séparent la totalité de la pièce de son environnement
[SOURCE: ISO 14660-1:1999, 2.4]
Note 1 à l’article: La surface réelle est une représentation mathématique de la surface qui est indépendante du
processus de mesurage.
Note 2 à l’article: Voir aussi surface mécanique, comme défini dans l’ISO 25178-2:2012, 3.1.1.1, ou ISO 14406:2010,
3.1.1, et surface électromagnétique, comme défini dans l’ISO 25178-2:2012, 3.1.1.2, ou ISO 14406:2010, 3.1.2.
Note 3 à l’article: La surface électromagnétique considérée pour un type d’instrument optique peut être différente
de la surface électromagnétique pour d’autres types d’instruments optiques.
3.1.5
palpeur de surface
dispositif convertissant la hauteur de la surface en un signal pendant le mesurage
Note 1 à l’article: Appelé «transducteur» dans les normes antérieures.
3.1.6
volume de mesure
étendue de l’instrument définie par les limites simultanées de toutes les coordonnées spatiales mesurées
par l’instrument
Note 1 à l’article: Pour les instruments mesurant l’état de surface surfacique, le volume de mesure est défini par:

—  l’étendue de mesure des unités d’avance x et à déplacement transversal y,
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ISO 25178-605:2014(F)


—  l’étendue de mesure du système de palpage z.
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.1]
3.1.7
courbe de réponse
F , F , F
x y z
représentation graphique de la fonction décrivant la relation entre la grandeur réelle et la grandeur
mesurée
Note 1 à l’article: Voir Figure 2.
Note 2 à l’article: Une grandeur réelle en x (respectivement y ou z) correspond à une grandeur mesurée x
M
(respectivement y ou z ).
M M
Note 3 à l’article: La courbe de réponse peut être utilisée pour l’ajustage d’un système de mesure et la correction
des erreurs.
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.2]
3.1.8
coefficient d’amplification
α , α , α
x y z
pente de la courbe de régression linéaire obtenue à partir de la courbe de réponse
Note 1 à l’article: Voir Figure 3.
Note 2 à l’article: Il y aura des coefficients d’amplification applicables aux grandeurs en x, y et z.
Note 3 à l’article: La réponse idéale est une ligne droite avec une pente égale à 1, signifiant que les valeurs du
mesurande sont égales aux valeurs des grandeurs d’entrée.
[1]
Note 4 à l’article: Voir aussi sensibilité (VIM , 4.12).
[ISO 25178-601:2010, 3.4.3, modifiée — La Note 4 a été ajoutée.]
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3
2
1
4
Légende
1 courbe de réponse
2 évaluation de l’écart de linéarité par approximation polynomiale
3 grandeurs mesurées
4 grandeurs d’entrée
Figure 2 — Exemple de courbe de réponse non linéaire
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1
6
3
4
5
2
Légende
1 grandeurs mesurées
2 grandeurs d’entrée
3 courbe de réponse idéale
4
linéarisation de la courbe de réponse de la Figure 2
5 ligne à partir de laquelle le coefficient d’amplification α (pente) est dérivé
6 erreur locale résiduelle de correction
Figure 3 — Exemple de linéarisation d’une courbe de réponse
3.1.9
bruit de l’instrument
N
I
bruit interne ajouté au signal de sortie, causé par l’instrument lorsqu’il est placé de façon idéale dans un
environnement non générateur de bruit
Note 1 à l’article: Le bruit interne peut être dû au bruit électronique, tel que celui des amplificateurs, ou au bruit
optique, tel que celui de la lumière parasite.
Note 2 à l’article: Ce bruit a généralement des fréquences élevées et il limite la capacité de l’instrument à détecter
les longueurs d’onde spatiales à petite échelle de l’état de surface.
Note 3 à l’article: Le filtre S conforme à l’ISO 25178-3 peut réduire ce bruit.
Note 4 à l’article: Pour certains instruments, le bruit généré ne peut pas être estimé car l’instrument n’acquiert
des données que lorsqu’il est en mouvement.
3.1.10
bruit de mesure
N
M
bruit ajouté au signal de sortie, survenant pendant l’utilisation normale de l’instrument
Note 1 à l’article: Les notes 2 et 3 en 3.1.9 s’appliquent aussi à cette définition.
Note 2 à l’article: Le bruit de mesure inclut le bruit de l’instrument.
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ISO 25178-605:2014(F)

3.1.11
répétabilité de la topographie d’une surface
répétabilité de la carte topographique lors de mesurages successifs de la même surface dans les mêmes
conditions de mesure
Note 1 à l’article: La répétabilité de la topographie d’une surface fournit une grandeur de l’accord probable entre
des mesurages répétés, normalement exprimée en écart-type.
[1]
Note 2 à l’article: Voir le VIM , 2.15 et 2.21, pour une discussion générale sur la répétabilité et les concepts sous-
jacents.
Note 3 à l’article: L’évaluation de la répétabilité de la topographie d’une surface est la méthode couramment
utilisée pour déterminer le bruit de mesure.
3.1.12
pas d’échantillonnage en x [y]
D [D ]
x y
distance entre deux points adjacents mesurés suivant l’axe x- ou -y
Note 1 à l’article: Dans de nombreux systèmes de microscopie, le pas d’échantillonnage est déterminé par la
distance entre les éléments capteurs d’une caméra, appelés pixels. Pour ces systèmes, les termes pas des pixels et
espacement des pixels sont souvent utilisés à la place du terme pas d’échantillonnage. Un autre terme, largeur de
pixel, désigne une longueur associée à un côté (x ou y) de la zone sensible d’un seul pixel et est toujours inférieure
à l’espacement des pixels. Un autre terme, zone d’échantillonnage, peut également être utilisé pour indiquer la
longueur ou région sur laquelle un échantillon de hauteur est déterminé. Cette grandeur pourrait être supérieure
ou inférieure au pas d’échantillonnage.
3.1.13
pas de numérisation en z
D
Z
plus petite variation de hauteur suivant l’axe z entre deux ordonnées de la surface extraite
3.1.14
résolution latérale
R
l
plus petite distance pouvant être détectée entre deux éléments de surface
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.10]
3.1.15
largeur limite pour une transmission de la hauteur totale
W
l
plus petite largeur de rainure rectangulaire dont la hauteur mesurée reste inchangée par le mesurage
Note 1 à l’article: Il convient de choisir les propriétés de l’instrument telles que:

—  le pas d’échantillonnage en x et en y,

—  le pas de numérisation en z, et

—  le filtre de coupure des longueurs d’onde courtes;

de sorte qu’elles n’influencent pas la résolution latérale et la largeur limite pour une transmission de la hauteur
totale.
Note 2 à l’article: Lors de la détermination de ce paramètre par mesurage, il convient que la profondeur de la
rainure rectangulaire soit proche de celle de la surface à mesurer.
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ISO 25178-605:2014(F)

Note 3 à l’article: Un exemple est le mesurage d’une grille dont les rainures sont plus larges que la largeur limite
pour une transmission de la hauteur totale. Cela conduit à un mesurage correct de la profondeur de rainure (voir
Figures 4 et 5).
Note 4 à l’article: Un autre exemple est mesurage d’une grille dont les rainures sont plus étroites que la largeur
limite pour une transmission de la hauteur totale. Cela conduit à un mesurage incorrect de la profondeur de rainure
(voir Figures 6 et 7). Dans cette situation, le signal est généralement perturbé et peut contenir des points non
mesurés.
[ISO 25178-601:2010, 3.4.11, modifiée — Les notes originales ont été remplacées.]
Figure 4 — Grille avec espacement horizontal où t est supérieur ou égal à W
l
Figure 5 — Mesurage de la grille de la Figure 4 — L’espacement et la profondeur de la grille sont
correctement mesurés
Figure 6 — Grille avec espacement horizontal où t’ est inférieur à W
l
Figure 7 — Mesurage de la grille de la Figure 6 — L’espacement est correctement mesuré mais
la profondeur est plus petite (d’ < d)
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ISO 25178-605:2014(F)

3.1.16
période latérale limite
D
LIM
période spatiale d’un profil sinusoïdal à laquelle la réponse d’un instrument lors du mesurage de la
hauteur chute à 50 %
Note 1 à l’article: La période latérale limite est une grandeur de mesure utilisée pour décrire la résolution
spatiale ou latérale d’un instrument de mesure de topographie d’une surface, ainsi que sa capacité à distinguer
et mesurer les éléments de surface faiblement espacés. Sa valeur dépend de la hauteur des éléments de surface
et de la méthode de palpage utilisée sur la surface. Les valeurs maximales de ce paramètre sont indiquées dans
le Tableau 3 de l’ISO 25178-3:2012 en fonction des valeurs recommandées pour les filtres (S) de faible longueur
d’onde et des pas d’échantillonnage.
Note 2 à l’article: La période spatiale utilise le même concept que la longueur d’onde spatiale et correspond à
l’inverse de la fréquence spatiale.
Note 3 à l’article: Un facteur lié à la valeur de D pour les outils optiques est le critère de Rayleigh (3.3.7). Un
LIM
autre facteur est le degré de focalisation de l’objectif sur la surface.
Note 4 à l’article: Un facteur associé à la valeur de D pour les outils à contact est le rayon de la touche du stylet,
LIM
r (voir l’ISO 25178-601).
TIP
Note 5 à l’article: Les autres termes liés à la période latérale limite sont la résolution structurelle et la résolution
spatiale topographique
3.1.17
pente locale maximale
pente locale la plus raide d’un élément de la surface pouvant être évaluée par le système de palpage
Note 1 à l’article: Le terme «pente locale» est défini dans l’ISO 4287:1997, 3.2.9.
3.1.18
fonction de transfert d’un instrument
ITF
f
ITF
fonction de fréquence spatiale décrivant la réponse d’un instrument de mesure de topographie d’une
surface, à une topographie de surface d’un objet ayant une fréquence spatiale spécifique
Note 1 à l’article: De façon idéale, la valeur ITF indique l’amplitude qui serait mesurée pour une grille sinusoïdale
d’une fréquence spatiale spécifiée, υ, par rapport à l’amplitude réelle de la grille.
Note 2 à l’article: Pour plusieurs types d’instruments optiques, la valeur ITF peut être une fonction non linéaire de
la hauteur, sauf pour les hauteurs nettement inférieures à la longueur d’onde optique.
3.1.19
hystérésis
x , y , z
HYS HYS HYS
propriété d’un équipement de mesure ou d’une caractéristique dont l’indication, lorsqu’il s’agit d’un
équipement de mesure, ou la valeur, lorsqu’il s’agit d’une caractéristique, dépend de l’orientation des
signaux d’entrée
Note 1 à l’article: L’hystérésis peut également dépendre, par exemple, de la longueur du déplacement après
modification de l’orientation des signaux d’entrée.
Note 2 à l’article: Pour les systèmes de scanning latéral, l’hystérésis est principalement une erreur de
repositionnement.
[SOURCE: ISO 14978:2006, 3.24]
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ISO 25178-605:2014(F)

3.1.20
caractéristique métrologique
<équipement de mesure> caractéristique susceptible d’avoir une influence sur les résultats de mesurage
Note 1 à l’article: L’étalonnage des caractéristiques métrologiques peut être nécessaire.
Note 2 à l’article: Les caractéristiques métrologiques ont une contribution immédiate à l’incertitude de mesure.
Note 3 à l’article: Les caractéristiques métrologiques des instruments de mesure de l’état de surface surfacique
sont données dans le Tableau 1.
[ISO 14978:2006, 3.12, modifiée — Les notes originales ont été remplacées.]
Tableau 1 — Liste des caractéristiques métrologiques pour les méthodes de mesure de l’état de
surface
Caractéristique métrologique Symbole Définition Erreur poten-
tielle principale
suivant l’axe
Coefficient d’amplification α , α , α 3.1.8 (voir Figure 3) x, y, z
x y z
Écart de linéarité l , l , l Écart local maximal entre la droite qui sert x, y, z
x y z
à déterminer le coefficient d’amplification
(voir Figure 3, point 5) et la courbe de
réponse (voir Figure 3, point 4)
Planéité résiduelle z Planéité de la référence surfacique z
FLT
Bruit de mesure N 3.1.10 z
M
Période latérale limite D 3.1.16 z
LIM
Perpendicularité Δ Écart par rapport à 90° de l’angle entre les x, y
PERxy
axes x et y
3.2 Termes et définitions en rapport avec les systèmes de scanning x et y
3.2.1
référence de guidage surfacique
composant(s) de l’instrument générant la surface de référence, sur laquelle le système de palpage se
déplace suivant une trajectoire théoriquement exacte par rapport à la surface mesurée
Note 1 à l’article: Dans le cas d’instruments de mesure de l’état de surface surfacique par scanning x et y, la
référence de guidage surfacique fournit une surface de référence [ISO 25178-2:2012, 3.1.8]. Elle peut être obtenue
en utilisant deux références de guidage linéaire et perpendiculaire [ISO 3274:1996, 3.3.2] ou une référence de
guidage surfacique.
3.2.2
système de scanning latéral
système réalisant le balayage de la surface à mesurer dans le plan (x,y)
Note 1 à l’article: Il existe essentiellement quatre composants à considérer dans un instrument de mesure de l’état
de surface à contact: l’unité d’avance (x), l’unité à déplacement transversal ( y), le palpeur de mesure de la hauteur
(z) et la surface à mesurer. Ces composants peuvent être configurés de différentes manières et les différentes
configurations présenteront donc des différences, comme l’explique le Tableau 2.
Note 2 à l’article: Lorsqu’un mesurage comprend un champ de vision unique d’un microscope, le scanning x et y
[2]
n’est pas utilisé. En revanche, lorsque plusieurs champs de vision sont assemblés par des méthodes de stitching,
le système est assimilé à un système de scanning.
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ISO 25178-605:2014(F)

Tableau 2 — Différentes configurations possibles des références de guidage (x et y)
Unités d’avance et à déplacement transversal
Deux référe
...

PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 25178-605
ISO/TC 213 Secrétariat: DS
Début de vote Vote clos le

2011-10-06 2012-03-06
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION    МЕЖДУНАРОДНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ    ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION


Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 605:
Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à
capteur autofocus à point)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal —
Part 605: Nominal characteristics of non-contact (point autofocus probe) instruments
ICS 17.040.20




TRAITEMENT PARALLÈLE ISO/CEN
Le présent projet a été élaboré dans le cadre de l'Organisation internationale de normalisation (ISO) et
soumis selon le mode de collaboration sous la direction de l'ISO, tel que défini dans l'Accord de
Vienne.
Le projet est par conséquent soumis en parallèle aux comités membres de l'ISO et aux comités
membres du CEN pour enquête de cinq mois.
En cas d'acceptation de ce projet, un projet final, établi sur la base des observations reçues, sera
soumis en parallèle à un vote d'approbation de deux mois au sein de l'ISO et à un vote formel au sein
du CEN.

Pour accélérer la distribution, le présent document est distribué tel qu'il est parvenu du
secrétariat du comité. Le travail de rédaction et de composition de texte sera effectué au
Secrétariat central de l'ISO au stade de publication.
To expedite distribution, this document is circulated as received from the committee
secretariat. ISO Central Secretariat work of editing and text composition will be undertaken at
publication stage.

CE DOCUMENT EST UN PROJET DIFFUSÉ POUR OBSERVATIONS ET APPROBATION. IL EST DONC SUSCEPTIBLE DE MODIFICATION ET NE
PEUT ETRE CITE COMME NORME INTERNATIONALE AVANT SA PUBLICATION EN TANT QUE TELLE.
OUTRE LE FAIT D'ETRE EXAMINES POUR ETABLIR S'ILS SONT ACCEPTABLES A DES FINS INDUSTRIELLES, TECHNOLOGIQUES ET
COMMERCIALES, AINSI QUE DU POINT DE VUE DES UTILISATEURS, LES PROJETS DE NORMES INTERNATIONALES DOIVENT PARFOIS ETRE
CONSIDERES DU POINT DE VUE DE LEUR POSSIBILITE DE DEVENIR DES NORMES POUVANT SERVIR DE REFERENCE DANS LA
REGLEMENTATION NATIONALE.
LES DESTINATAIRES DU PRÉSENT PROJET SONT INVITÉS À PRÉSENTER, AVEC LEURS OBSERVATIONS, NOTIFICATION DES DROITS DE PRO-
PRIÉTÉ DONT ILS AURAIENT ÉVENTUELLEMENT CONNAISSANCE ET À FOURNIR UNE DOCUMENTATION EXPLICATIVE.
©  Organisation Internationale de Normalisation, 2011

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ISO/DIS 25178-605


Notice de droit d'auteur
Ce document de l'ISO est un projet de Norme internationale qui est protégé par les droits d'auteur de l'ISO.
Sauf autorisé par les lois en matière de droits d'auteur du pays utilisateur, aucune partie de ce projet ISO ne
peut être reproduite, enregistrée dans un système d'extraction ou transmise sous quelque forme que ce soit
et par aucun procédé électronique ou mécanique, y compris la photocopie, les enregistrements ou autres,
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ISO/DIS 25178-605
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
3.1 Termes et définitions en rapport avec toutes les méthodes de mesure de l'état de surface
surfacique .2
3.2 Termes et définitions en rapport avec les systèmes de scanning x et y .9
3.3 Termes et définitions en rapport avec les systèmes optiques.10
3.4 Termes et définitions en rapport avec les propriétés optiques de la pièce.11
3.5 Termes et définitions en rapport avec la profilométrie par autofocus à point .12
4 Descriptions des grandeurs d'influence.13
4.1 Généralités .13
4.2 Vue d'ensemble .14
4.3 Grandeurs d'influence .14
Annexe A (normative) Classification des différentes configurations pour les instruments de
mesure de l’état de surface surfacique par scanning .15
Annexe B (informative) Principes généraux.16
Annexe C (informative) Taille du spot et déplacement focal.18
Annexe D (informative) Direction du décalage du faisceau et pente locale maximale acceptable.20
Annexe E (informative) Caractéristiques d'un instrument de mesure de l'état de surface
surfacique .22
Annexe F (informative) Autres.24
Annexe G (informative) Relation avec la matrice GPS.25
Bibliographie.27

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ISO/DIS 25178-605
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 25178-605 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
L'ISO 25178 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Spécification géométrique des
produits (GPS) — État de surface : Surfacique:
 Partie 1 : Indication des états de surface
 Partie 2 : Termes, définitions et paramètres d'états de surface
 Partie 3 : Opérateurs de spécification
 Partie 4 : Règles de comparaison
 Partie 5 : Opérateurs de vérification
 Partie 6 : Classification des méthodes de mesurage de l'état de surface
 Partie 7 : Étalons logiciels
 Partie 70 : Étalons matérialisés
 Partie 71 : Format de fichier avec calibre virtuel STF
 Partie 601 : Caractéristiques nominales des instruments à contact (à palpeur)
 Partie 602 : Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à capteur confocal chromatique)
 Partie 603 : Caractéristiques nominales des instruments sans contact (microscopes interférométriques à
glissement de franges)
iv © ISO 2011 – Tous droits réservés

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ISO/DIS 25178-605
 Partie 604 : Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à interférométrie par balayage à
cohérence)
 Partie 605 : Caractéristiques nominales des instruments sans contact (capteur autofocus à point)
 Partie 606 : Caractéristiques nominales des instruments sans contact (variation focale)
 Partie 701 : Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments à contact (à palpeur)
 Partie 702 Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments sans contact (à capteur confocal
chromatique)
 Partie 703 : Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments sans contact (microscopes
interférométriques à glissement de franges)
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ISO/DIS 25178-605
Introduction
La présente partie de l’ISO 25178 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits et doit
être considérée comme une norme GPS générale (voir l’ISO/TR 14638). Elle influence le maillon 5 des
chaînes de normes concernant le profil de rugosité, le profil d’ondulation, le profil primaire et l’état de surface
surfacique.
Pour de plus amples informations sur la relation de la présente norme avec la matrice GPS, voir l’Annexe G.
Le principe optique d’autofocus à point peut être mis en œuvre de diverses manières. La configuration décrite
dans le présent document comprend trois éléments de base : un système optique autofocus, un mécanisme
autofocus et un dispositif de commande électronique.
Ce type d’instrument est principalement conçu pour les mesurages surfaciques, mais est également capable
d’effectuer des mesurages de profil.
La présente partie de l’ISO 25178 décrit les caractéristiques métrologiques d’un profilomètre optique utilisant
une méthode d’autofocus à point pour le mesurage de l'état de surface surfacique.
Pour de plus amples informations sur la méthode autofocus à point, voir l’Annexe B. La lecture de cette
annexe avant le corps principal peut aider à comprendre la présente norme.
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PROJET DE NORME INTERNATIONALE ISO/DIS 25178-605

Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 605:
Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à
capteur autofocus à point)
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 25178 décrit les caractéristiques métrologiques d’un instrument sans contact pour
le mesurage de l'état de surface à l'aide d'un capteur autofocus à point.
2 Références normatives
Les documents normatifs suivantes contiennent des dispositions qui, en faisant référence à ce texte,
constituent des dispositions de la présente partie de l’ISO 25178. Pour les références datées, les
amendements ou révisions ultérieurs de l'une quelconque de ces publications ne s'appliquent pas. Il est
cependant recommandé aux parties des accords basés sur la présente norme particulière d’envisager la
possibilité d’appliquer les éditions les plus récents des documents normatifs indiqués ci-dessous.
ISO 3274:1996, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : Méthode du profil —
Caractéristiques nominales des appareils à contact (palpeur)
ISO 4287:1997, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : Méthode du profil —
Termes, définitions et paramètres d'état de surface
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 14406:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — Extraction
ISO 14660-1:1999, Spécification géométrique des produits (GPS) — Éléments géométriques — Partie 1 :
Termes généraux et définitions
ISO 25178-6:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : Surfacique — Partie
6 : Classification des méthodes de mesurage de l'état de surface
ISO 25178-601:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : Surfacique — Partie
601 : Caractéristiques nominales des instruments à contact (à palpeur)
ISO 25178-602:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : Surfacique — Partie
602 : Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à capteur confocal chromatique)
ISO 25178-701:2010, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface : surfacique — Partie
701 : Etalonnage et étalons de mesure pour les instruments à contact (à palpeur)
ISO/CEI GUIDE 99:2007, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et
termes associés (VIM)

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1

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ISO/DIS 25178-605
3 Termes et définitions
3.1 Termes et définitions en rapport avec toutes les méthodes de mesure de l'état de
surface surfacique
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 3274, l'ISO 4287,
l'ISO 10360-1, l'ISO 25178-2, l'ISO 14406, l'ISO 14978, le Guide ISO/CEI 99 ainsi que les suivants
s'appliquent.
3.1.1
système de coordonnées de l’instrument
système d’axes (X,Y,Z) orthonormé de sens direct défini ainsi :
 (X,Y) est le plan constitué par la référence surfacique (il est à noter qu’il y a des instruments
optiques qui ne possèdent pas de guide surfacique physique) de l’instrument,
 l’axe Z est monté en parallèle de l’axe optique et est perpendiculaire au plan (X,Y) pour un
instrument optique l’axe Z est dans le plan de la trajectoire du stylet et perpendiculaire au plan (X,Y) pour un
instrument à stylet
Voir la Figure 1.
NOTE 1 Normalement, l’axe X est l’axe d’avance et l’axe Y, celui de déplacement entre chaque profil (la présente note
est valable pour les instruments à balayage dans le plan horizontal).
NOTE 2 Voir aussi le système de coordonnées des spécifications de l'ISO 25178-2 et le système de coordonnées du
mesurage de l'ISO 25178 -6.
3.1.2
boucle de mesure
chaîne fermée comprenant tous les composants connectant la pièce et le palpeur, par exemple le matériel de
positionnement, le dispositif de serrage de la pièce, la table de mesure, les unités d'avance et de
déplacement, le système de palpage
Voir la Figure 1.
NOTE La boucle de mesure est soumise à des perturbations extérieures et intérieures qui influencent l’incertitude de
mesure.







Légende
1 Système de coordonnées de l’instrument
2 Boucle de mesure
Figure 1 — Système de coordonnées et boucle de mesure de l’instrument
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2

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3.1.3
surface réelle d’une pièce
ensemble des éléments qui existent physiquement et séparent la totalité de la pièce de son environnement

[ISO 14660-1, 2.4]
NOTE 1 La surface réelle est une représentation mathématique de la surface qui est indépendante du processus de
mesurage.
NOTE 2 Voir aussi surface mécanique (ISO 25178-2, 3.1.1.1 ou ISO 14406, 3.1.1) et surface électromagnétique
(ISO 25178-2, 3.1.1.2 ou ISO 14406, 3.1.2).
NOTE 3 La surface réelle électromagnétique considérée pour un type d’instrument optique peut être différente de la
surface réelle électromagnétique pour d’autres types d’instruments optiques.
3.1.4
palpeur de surface
dispositif convertissant la hauteur de surface en un signal pendant le mesurage
NOTE Dans les normes antérieures, était appelé transducteur.
3.1.5
référence surfacique
composant de l’instrument générant la surface de référence par rapport à laquelle la topographie de la surface
est mesurée
3.1.6
volume de mesure
étendue de l’instrument définie par les limites des trois coordonnées mesurées par l’instrument
NOTE Pour les instruments mesurant l’état de surface surfacique, le volume de mesure est défini par :
- l’étendue de mesure de l’unité d’avance et de l’unité à déplacement transversal,
- l’étendue de mesure du système de palpage
3.1.7
courbe de réponse
F , F , F
X Y Z
représentation graphique de la fonction décrivant la relation entre la grandeur réelle et la grandeur mesurée
Voir la Figure 2.
NOTE 1 Une grandeur réelle en X (respectivement Y ou Z) correspond à une grandeur mesurée Xm (respectivement
Ym ou Zm).
NOTE 2 La courbe de réponse peut être utilisée pour des ajustements et des corrections d’erreurs.
3.1.8
coefficient d’amplification
 ,  , 
x y z
pente de la courbe de régression linéaire obtenue à partir de la courbe de réponse
Voir la Figure 3.
NOTE 1 Il existe des coefficients d’amplification applicables aux grandeurs en X, Y et Z.
NOTE 2 La réponse idéale est une ligne droite avec une pente égale à 1, signifiant que les valeurs du mesurande sont
égales aux valeurs des grandeurs d’entrée.
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Légende
a Grandeurs d’entrée
b Grandeurs mesurées
1 Courbe de réponse
2 Évaluation de l’écart de linéarité par approximation polynomiale

Figure 2 — Exemple de courbe de réponse non linéaire



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4

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ISO/DIS 25178-605


Légende
a Grandeurs d’entrée
b Grandeurs mesurées
3 Courbe de réponse idéale
4 Linéarisation de la courbe de réponse 1
5 Droite à partir de laquelle le coefficient d’amplification α (pente) est calculé
6 Erreur locale résiduelle de correction
Figure 2 — Exemple de linéarisation d’une courbe de réponse
3.1.9
bruit de l'instrument
bruit interne ajouté au signal de sortie, causé par l’instrument lorsqu’il est placé de façon idéale dans un
environnement non générateur de bruit
NOTE 1 Le bruit interne peut être dû au bruit électronique, tel que celui des amplificateurs, ou au bruit optique, tel que
celui de la lumière parasite.
NOTE 2 Ce bruit a généralement des fréquences élevées qui limitent la capacité de l’instrument à détecter l’état de
surface à petite échelle.
NOTE 3 Le filtre S spécifié dans l’ISO 25178-3 ou le filtre  - spécifié dans l'ISO 3274 peut réduire le bruit de
S
l’instrument.
NOTE 4 Pour certains instruments, le bruit de l’instrument ne peut pas être estimé seul.
3.1.10
bruit de mesure
N
M
bruit ajouté au signal de sortie, survenant en cours d’utilisation normale de l’instrument
NOTE 1 Les notes 2 et 3 en 3.1.9 s’appliquent aussi à cette définition.
NOTE 2 Le bruit de mesure inclut le bruit de l’instrument.
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3.1.11
pas d’échantillonnage en X (respectivement Y)
D (D )
X Y
distance entre deux points adjacents mesurés suivant l’axe X (respectivement l’axe Y)
3.1.12
pas de numérisation en Z
D
Z
plus petite variation de hauteur suivant l’axe Z entre deux ordonnées de la surface extraite
3.1.13
résolution de hauteur spatiale
W
R
caractéristique métrologique décrivant la capacité d’un instrument de mesure de la
topographie de surface à distinguer des éléments de surface proches
NOTE 1 La résolution de hauteur spatiale désigne une propriété importante d’un instrument de mesure de la
topographie de surface, mais plusieurs paramètres et fonctions peuvent être utilisés pour quantifier réellement la
résolution de hauteur spatiale en fonction de l’application et de la méthode de mesure. Notamment :
- la période latérale limitée D (voir le paragraphe 3.3.6 et l'ISO 25178-3)
LIM
- le rayon de la touche du stylet r (voir l'ISO 25178-601)
- la résolution latérale R (voir le paragraphe 3.1.14 et l'ISO 25178-602)
l
- la largeur limite pour une transmission de la hauteur totale W (voir le paragraphe 3.1.15 et l'ISO 25178-602)
l
NOTE 2 D'autres grandeurs peuvent également être définies pour caractériser la résolution de hauteur spatiale
NOTE 3 Lorsque la résolution de hauteur spatiale est spécifiée, la méthode doit être mentionnée explicitement.
3.1.14
résolution latérale
R
l
plus petite distance pouvant être détectée entre deux éléments de surface
[ISO 25178-601]
3.1.15
largeur limite pour une transmission de la hauteur totale
W
l
plus petite largeur de rainure rectangulaire dont la profondeur reste inchangée par le mesurage
NOTE 1 Il convient de fixer les caractéristiques métrologiques, telles que :
- le pas d’échantillonnage en X et en Y ;
- le pas de numérisation en Z ;
- le filtre utilisé ;
de sorte qu’elles n’influencent pas la résolution latérale et la largeur limite pour une transmission de la hauteur totale.
EXEMPLE 1 Le mesurage d’une grille dont les rainures sont plus larges que la largeur limite pour une transmission de
la hauteur totale conduit à un mesurage correct de la profondeur de rainure (voir les Figures 4 et 5).

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6

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NOTE 2 t supérieur ou égal à W
l
Figure 4 — Grille avec espacement horizontal

NOTE 3 L’espacement et la profondeur de la grille sont mesurés correctement.
Figure 5 — Mesurage de la grille
EXEMPLE 2 Le mesurage d’une grille dont les rainures sont plus étroites que la largeur limite pour une transmission
de la hauteur totale conduit à un mesurage incorrect de la profondeur de rainure (voir les Figures 6 et 7). Dans cette
situation, le signal est en général perturbé et peut contenir des points non mesurés.

NOTE Grille à espacement horizontal t’ inférieur à W
l
Figure 6 — Grille avec espacement horizontal


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ISO/DIS 25178-605

NOTE L’espacement est mesuré correctement mais la profondeur est plus petite (d’ Figure 7 — Mesurage de la grille

3.1.16
pente locale maximale
pente locale la plus raide d’un élément de la surface pouvant être évaluée par le système de palpage
NOTE La pente locale est définie dans l'ISO 4287.
3.1.17
hystérésis
HYS
propriété d’un équipement de mesure ou d’une caractéristique dont l’indication, lorsqu’il s’agit d’un
équipement de mesure, ou la valeur, lorsqu’il s’agit d’une caractéristique, dépend de l’orientation des signaux
d’entrée
NOTE 1 L’hystérésis peut également dépendre, par exemple, de la longueur du déplacement après modification de
l’orientation des signaux d’entrée. Voir aussi l'ISO 14978:2006, 3.24.
NOTE 2 Pour les systèmes à balayage latéral, l’hystérésis est principalement une erreur de repositionnement.
3.1.18
caractéristique métrologique (d'un instrument de mesure)
caractéristique d’un instrument de mesure susceptible d’avoir un impact sur la valeur et l’incertitude de
mesure
NOTE 1 L’étalonnage des caractéristiques métrologiques peut être nécessaire.
NOTE 2 Les caractéristiques métrologiques ont une contribution immédiate à l’incertitude de mesure Voir aussi
l'ISO 14978.
NOTE 3 Les caractéristiques métrologiques des instruments de mesure de l’état de surface surfacique sont données
dans le Tableau 1.
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ISO/DIS 25178-605

Tableau 1 Liste des caractéristiques métrologiques
Caractéristique métrologique Symbole Définition Erreur
potentielle
principale
suivant
l’axe
Coefficient d’amplification X, Y, Z 3.1.8 (voir la Figure 1) X, Y, Z
Linéarité l , l , l Écart local maximal entre la droite X, Y, Z
X Y Z
qui sert à déterminer le coefficient
d’amplification (voir la Figure 3,
point 5) et la courbe de réponse
(voir la Figure 3, point 4)
FLT-Z
Planéité résiduelle Planéité de la référence Z
surfacique
N
M
Bruit de mesure 3.1.10 Z
W 3.1.13. Il convient d’utiliser des
R
Résolution de hauteur spatiale Z
grandeurs spécifiques pour
caractériser la résolution de
hauteur spatiale. Pour les
instruments à stylet, voir rayon de
la touche du stylet r (voir
TIP
l'ISO 25178-601 et l'ISO 25178-3).
Pour les instruments optiques, voir
D (voir 3.3.6 et l'ISO 25178-3).
LIM
Autrement, voir W (3.1.15), R
l l
(3.1.14).
3.1.14
Résolution latérale R X, Y
t
Orthogonalité PER Écart de perpendicularité entre les X, Y, Z
axes x, Y et z
HYS ,
X
Hystérésis
3.1.17 X,Y,Z
HYS , HYS
Y Z

3.2 Termes et définitions en rapport avec les systèmes de scanning x et y
3.2.1
référence de guidage surfacique
composant(s) de l’instrument générant la surface de référence, sur laquelle le système de palpage se déplace
suivant une trajectoire théoriquement exacte par rapport à la surface mesurée
NOTE Dans le cas d’instruments de mesure de l’état de surface surfacique par scanning x et y, la référence de
guidage surfacique fournit une surface de référence (voir l'ISO/DIS 25178-2). Elle peut être obtenue en utilisant deux
références de guidage linéaire et perpendiculaire (voir l’ISO 3274, 3.3.2) ou une référence de guidage surfacique.
3.2.2
système de scanning latéral
système réalisant le balayage de la surface à mesurer dans le plan (X, Y)
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NOTE En général, le système de scanning latéral est composé de l'unité d'avance et de l'unité à déplacement
transversal.
3.2.3
unité d’avance (respectivement à déplacement transversal)
composant de l’instrument déplaçant le système de palpage ou la surface mesurée suivant la référence de
guidage de l’axe X (respectivement l'axe Y) et revenant à la position horizontale du point mesuré en termes
de coordonnée X latérale (respectivement coordonnée Y) du profil
3.2.4
capteur de position latérale
composant des unités d'avance et de déplacement fournissant la position latérale du point mesuré
NOTE La position latérale peut être mesurée ou déduite à l’aide d’un encodeur linéaire, par exemple d’un
interféromètre laser ou d’un dispositif de comptage associé à une vis micrométrique.
3.2.5
vitesse de mesure
Vx
vitesse du système de palpage suivant l’axe X par rapport à la surface à mesurer, pendant le mesurage
[ISO 25178-601, 3.4.13]
3.2.6
bruit statique
Ns
somme des bruits de l'instrument et de l'environnement dans le signal de sortie, en l'absence de mouvement
de scanning latéral de l'instrument
NOTE 1 Le bruit de l’environnement résulte par exemple des perturbations électromagnétiques externes, sismiques et
acoustiques.
NOTE 2 Les notes 2 et 3 en 3.1.9 s'appliquent aussi à cette définition.
NOTE 3 Le bruit statique est inclus dans le bruit de mesure (3.1.10)
3.2.7
bruit dynamique
N
d
bruit dans le signal de sortie se produisant lors du mouvement des unités d'avance et de déplacement
NOTE 1 Les notes 2 et 3 en 3.1.9 s'appliquent aussi à cette définition.
NOTE 2 Le bruit dynamique inclut le bruit statique.
NOTE 3 Le bruit dynamique est inclus dans le bruit de mesure (3.1.10)
3.3 Termes et définitions en rapport avec les systèmes optiques
3.3.1
source lumineuse
source de lumière contenant une plage appropriée de longueurs d’onde dans une région spectrale spécifiée
3.3.2
largeur de bande passante optique de mesure
plage de longueurs d’onde de lumière utilisée pour mesurer une surface
NOTE Les instruments peuvent être équipés de sources lumineuses à largeur de bande passante optique limitée
et/ou d’éléments filtrants additionnels destinés à limiter cette largeur de bande.
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3.3.3
ouverture angulaire
angle du cône de lumière entrant dans un système optique à partir d’un point sur la surface mesurée
3.3.4
demi-angle d’ouverture

moitié de l’ouverture angulaire
Voir la Figure 8
NOTE 1 Cet angle est parfois appelé « angle de demi-cône ».


Légende
L Lentille ou système optique
P Point focal
 Demi-angle d’ouverture
Figure 8 — Demi-angle d’ouverture
3.3.5
ouverture numérique
A
N
sinus du demi-angle d’ouverture multiplié par l’indice de réfraction, n, du milieu environnant
An sin 

N
NOTE 1 Dans l’air, pour la lumière visible, n est approximativement égal à 1 et peut être omis dans l’équation.
NOTE 2 L’ouverture numérique dépend de la longueur d’onde de la lumière.
...