ISO 25178-604:2013
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 604: Nominal characteristics of non-contact (coherence scanning interferometry) instruments
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 604: Nominal characteristics of non-contact (coherence scanning interferometry) instruments
ISO 25178-604:2013 specifies the metrological characteristics of coherence scanning interferometry (CSI) systems for 3D mapping of surface height.
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 604: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à interférométrie par balayage à cohérence)
L'ISO 25178-604:2013 spécifie les caractéristiques métrologiques des systèmes d'interférométrie par balayage à cohérence (CSI) pour la cartographie 3D de la hauteur de surface.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25178-604
First edition
2013-08-01
Geometrical product specifications
(GPS) — Surface texture: Areal —
Part 604:
Nominal characteristics of non-
contact (coherence scanning
interferometry) instruments
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 604: Caractéristiques nominales des instruments sans contact
(à interférométrie par balayage à cohérence)
Reference number
©
ISO 2013
© ISO 2013
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ii © ISO 2013 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Terms and definitions . 1
2.1 Terms and definitions related to all areal surface texture measurement methods . 1
2.2 Terms and definitions related to x- and y-scanning systems . 6
2.3 Terms and definitions related to optical systems . 8
2.4 Terms and definitions related to optical properties of the workpiece .10
2.5 Terms and definitions specific to coherence scanning interferometric microscopy .10
3 Descriptions of the influence quantities .14
3.1 General .14
3.2 Influence quantities .14
Annex A (informative) Overview and components of a coherence scanning interferometry
(CSI) microscope .17
Annex B (informative) Coherence scanning interferometry (CSI) theory of operation .22
Annex C (informative) Spatial resolution .31
Annex D (informative) Example procedure for estimating surface topography repeatability .36
Annex E (informative) Relation to the GPS matrix model.37
Bibliography .39
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.
The committee responsible for this document is ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification. The document was prepared in collaboration with Technical Committee
CEN/TC 290, 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: Physical measurement standards
— 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 part is under preparation:
— Part 72: XML file format x3p
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Introduction
This part of ISO 25178 is a geometrical product specification (GPS) standard and is to be regarded as
a general GPS standard (see ISO/TR 14638). It influences chain link 5 of the chains of standards on
roughness profile, waviness profile, primary profile and areal surface texture.
The ISO/GPS Masterplan given in ISO/TR 14638 gives an overview of the ISO/GPS system of which this
document is a part. The fundamental rules of ISO/GPS given in ISO 8015 apply to this document and
the default decision rules given in ISO 14253-1 apply to specifications made in accordance with this
document, unless otherwise indicated.
For more detailed information on the relation of this part of ISO 25178 to other standards and to the GPS
matrix model, see Annex E.
This part of ISO 25178 describes the metrological characteristics of coherence scanning interferometric
microscopes, designed for the measurement of surface topography maps. For more detailed information
on the coherence scanning technique, see Annex A and Annex B.
NOTE Portions of this document, particularly the informative texts, may describe patented systems and
methods. This information is provided only to assist users in understanding the operating principles of coherence
scanning interferometry. This document is not intended to establish priority for any intellectual property, nor
does it imply a license to any proprietary technologies that may be described herein.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 25178-604:2013(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface
texture: Areal —
Part 604:
Nominal characteristics of non-contact (coherence
scanning interferometry) instruments
1 Scope
This part of ISO 25178 specifies the metrological characteristics of coherence scanning interferometry
(CSI) systems for 3D mapping of surface height.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1 Terms and definitions related to all areal surface texture measurement methods
2.1.1
areal reference
component of the instrument that generates a reference surface with respect to which the surface
topography is measured
2.1.2
coordinate system of the instrument
right hand orthonormal system of axes (x, y, z) defined as:
— (x, y) is the plane established by the areal reference of the instrument (note that there are optical
instruments that do not possess a physical areal guide)
— 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)
Key
1 coordinate system of the instrument
2 measurement loop
Figure 1 — Coordinate system and measurement loop of the instrument
Note 1 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 2 to entry: See also “specification coordinate system” [ISO 25178-2:2012, 3.1.2] and “measurement coordinate
system” [ISO 25178-6:2010, 3.1.1].
2.1.3
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: The measurement loop will be subjected to external and internal disturbances that influence the
measurement uncertainty.
SEE: Figure 1.
2.1.4
real surface of a workpiece
set of features which physically exist and separate the entire workpiece from the surrounding medium
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” [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.1 or ISO 14406:2010, 3.1.1] and
“electromagnetic surface” [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.2 or ISO 14406:2010, 3.1.2].
Note 3 to entry: The electro-magnetic surface considered for one type of optical instrument may be different from
the electro-magnetic surface for other types of optical instruments.
2 © ISO 2013 – All rights reserved
2.1.5
surface probe
device that converts the surface height into a signal during measurement
Note 1 to entry: In earlier standards, this was termed “transducer”.
2.1.6
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, and the measuring range of the z-probing system.
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.1]
2.1.7
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: An actual quantity in x (respectively y or z) corresponds to a measured quantity x
M
(respectively y or z ).
M M
Note 2 to entry: The response curve can be used for adjustments and error corrections.
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.2]
2.1.8
amplification coefficient
α , α , α
x y z
slope of the linear regression curve obtained from the response curve (2.1.7)
Note 1 to entry: There will be amplification coefficients applicable to the x, y and z quantities.
Note 2 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 3 to entry: See also “sensitivity of a measuring system” (ISO/IEC Guide 99:2007, 4.12)
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.3, modified —Note 3 to entry has been added.]
2.1.9
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 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
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.
2.1.10
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 2.1.9 apply as well to this definition.
Note 2 to entry: Measurement noise includes instrument noise (2.1.9).
2.1.11
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 expres
...
NORME ISO
INTERNATIONALE25178-604
Première édition
2013-08-01
Spécification géométrique des produits
(GPS) — État de surface: Surfacique —
Partie 604:
Caractéristiques nominales des
instruments sans contact (à
interférométrie par balayage à
cohérence)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal —
Part 604: Nominal characteristics of non-contact (coherence scanning
interferometry) instruments
Numéro de référence
©
ISO 2013
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l’internet ou sur un Intranet, sans autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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Publié en Suisse
ii © ISO 2013 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .vi
1 Domaine d’application .1
2 Termes et définitions .1
2.1 Termes et définitions relatifs à toutes les méthodes de mesure de l’état de
surface surfacique . 1
2.2 Termes et définitions relatifs aux systèmes de scanning suivant x et y .6
2.3 Termes et définitions relatifs aux systèmes optiques . 8
2.4 Termes et définitions relatifs aux propriétés optiques de la pièce .10
2.5 Termes et définitions spécifiques aux microscopes interférométriques par balayage
à cohérence .10
3 Descriptions des grandeurs d’influence .14
3.1 Généralités .14
3.2 Grandeurs d’influence.14
Annexe A (informative) Vue d’ensemble et composants du microscope interférométrique par
balayage à cohérence (CSI) .17
Annexe B (informative) Théorie du fonctionnement de l’interférométrie par balayage à
cohérence (CSI) .22
Annexe C (informative) Résolution spatiale .32
Annexe D (informative) Exemple de procédure d’estimation de la répétabilité de la topographie
de surface .37
Annexe E (informative) Relation avec la matrice GPS .38
Bibliographie .40
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, 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,
www.iso.org/patents.
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.
Le comité chargé de l’élaboration du présent document est l’ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits. Le document a été préparé en collaboration avec le
Comité technique CEN/TC 290, Spécifications dimensionnelle et géométrique des produits, et vérification
correspondante.
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 6: Classification des méthodes de mesurage de l’état de surface
— Partie 70: Étalons de mesure physiques
— 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 (à interférométrie par
balayage à cohérence)
— Partie 605: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à capteur autofocus à point)
— Partie 606: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à variation focale)
— Partie 701: Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments à contact (à palpeur)
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La partie suivante est en préparation:
— Partie 72: Format de fichier XML x3p
Introduction
La présente partie de l’ISO 25178 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits
et est à considérer comme une norme GPS générale (voir l’ISO/TR 14638). Elle influence le maillon 5 de
la chaîne de normes concernant le profil de rugosité, le profil d’ondulation, le profil primaire et l’état de
surface surfacique.
Le schéma directeur ISO/GPS de l’ISO/TR 14638 donne une vue d’ensemble du système ISO/GPS, dont le
présent document fait partie. Les principes fondamentaux du système ISO/GPS donnés dans l’ISO 8015
s’appliquent au présent document et les règles de décision par défaut données dans l’ISO 14253-1
s’appliquent aux spécifications faites conformément au présent document, sauf indication contraire.
Pour de plus amples informations sur la relation entre la présente partie de l’ISO 25178 et les autres
normes et la matrice GPS, voir l’Annexe E.
La présente partie de l’ISO 25178 décrit les caractéristiques métrologiques des microscopes
interférométriques par balayage à cohérence, conçus pour le mesurage de cartes topographiques de
surface. Pour de plus amples informations sur la technique de balayage à cohérence, voir les Annexes A et B.
NOTE Des parties du présent document, particulièrement les textes informatifs, peuvent décrire des systèmes
et méthodes brevetés. Cette information est donnée uniquement pour aider les utilisateurs à mieux comprendre
les principes de fonctionnement de l’interférométrie par balayage à cohérence. Ce document ne vise pas à établir
de priorité pour une quelconque propriété intellectuelle et il n’implique pas non plus un droit de licence pour les
technologies propriétaires pouvant être décrites dans le présent document.
vi © ISO 2013 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 25178-604:2013(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 604:
Caractéristiques nominales des instruments sans contact
(à interférométrie par balayage à cohérence)
1 Domaine d’application
La présente partie de l’ISO 25178 spécifie les caractéristiques métrologiques des systèmes
d’interférométrie par balayage à cohérence (CSI) pour la cartographie 3D de la hauteur de surface.
2 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s’appliquent.
2.1 Termes et définitions relatifs à toutes les méthodes de mesure de l’état de sur-
face surfacique
2.1.1
référence surfacique
composant de l’instrument qui génère une surface de référence par rapport à laquelle est mesurée la
topographie de surface
2.1.2
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 de l’instrument (noter que certains instruments
optiques ne possèdent pas de référence de guidage physique)
— l’axe z est parallèle à l’axe optique et perpendiculaire au plan (x, y) pour un instrument d’optique; l’axe
z est dans le plan de la trajectoire du palpeur et perpendiculaire au plan (x, y) pour un instrument à
palpeur (voir Figure 1)
Légende
1 système de coordonnées de l’instrument
2 boucle de mesure
Figure 1 — Système de coordonnées et boucle de mesure de l’instrument
Note 1 à l’article: Normalement, l’axe x est l’axe d’avance et l’axe y celui de déplacement entre chaque profil. (Cette
note est valable pour les instruments à balayage dans le plan horizontal.)
Note 2 à l’article: Voir également «système de coordonnées de spécification» [ISO 25178-2:2012, 3.1.2] et «système
de coordonnées du mesurage» [ISO 25178-6:2010, 3.1.1].
2.1.3
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
Note 1 à l’article: La boucle de mesure est soumise à des perturbations extérieures et intérieures qui influenceront
l’incertitude de mesure.
VOIR: Figure 1.
2.1.4
surface réelle d’une pièce
ensemble des éléments qui existent physiquement et séparent la totalité de la pièce de son environnement
Note 1 à l’article: La surface réelle est une représentation mathématique de la surface qui est indépendante du
processus de mesure.
Note 2 à l’article: Voir également «surface mécanique» [ISO 25178-2:2012, 3.1.1.1 ou ISO 14406:2010, 3.1.1] et
«surface électromagnétique» [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 d’optique peut être
différente de la surface électromagnétique pour d’autres types d’instruments d’optique.
2 © ISO 2013 – Tous droits réservés
2.1.5
palpeur de surface
dispositif convertissant la hauteur de surface en un signal pendant le mesurage
Note 1 à l’article: Le palpeur est appelé «transducteur» dans les anciennes normes.
2.1.6
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 et de déplacement x et y, et par l’étendue de mesure du système de palpage z.
[SOURCE: ISO 25178-601:2010, 3.4.1]
2.1.7
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: Une grandeur réelle en x (respectivement y ou z) correspond à une grandeur mesurée x
M
(respectivement y ou z ).
M M
Note 2 à l’article: La courbe de réponse peut être utilisée pour l’ajustage
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.