ISO 25178-701:2010
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 701: Calibration and measurement standards for contact (stylus) instruments
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 701: Calibration and measurement standards for contact (stylus) instruments
ISO 25178-701:2010 specifies the characteristics of material measures used as measurement standards, the estimation methods of the residual errors, and the calibration methods and tests for acceptance and periodical re-verification for areal surface texture contact (stylus) measurement instruments.
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 701: Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments à contact (à palpeur)
L'ISO 25178-701:2010 spécifie les caractéristiques des mesures matérialisées utilisées comme étalons, les méthodes d'évaluation des erreurs résiduelles, et les méthodes d'étalonnage et les essais de réception et de revérification périodique, relatives aux instruments de mesurage de l'état de surface surfacique à contact (à palpeur).
General Information
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 25178-701
First edition
2010-07-01
Geometrical product specifications
(GPS) — Surface texture: Areal —
Part 701:
Calibration and measurement standards
for contact (stylus) instruments
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface:
Surfacique —
Partie 701: Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments à
contact (à palpeur)
Reference number
©
ISO 2010
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms and definitions .2
4 General .2
5 Measurement standards .2
6 Calibration and periodical verification procedures .11
Annex A (informative) Assessment of the residual errors .18
Annex B (informative) Example of an instrument data sheet.20
Annex C (informative) Relation with the GPS matrix .23
Bibliography.25
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 25178-701 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 2: Terms, definitions and surface texture parameters
⎯ Part 3: Specification operators
⎯ Part 6: Classification of methods for measuring surface texture
⎯ Part 7: 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 701: Calibration and measurement standards for contact (stylus) instruments
The following parts are under preparation:
⎯ Part 604: Nominal characteristics of non-contact (coherence scanning interferometry) instruments
⎯ Part 605: Nominal characteristics of non-contact (point autofocusing) instruments
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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 chain link 6 of the chains of standards on areal surface
texture.
For more detailed information of the relation of this standard to the GPS matrix model, see Annex C.
This part of ISO 25178 concerns the areal surface texture measuring instruments for which it defines
⎯ the systematic errors linked with main metrological characteristics of the instrument if they are not given
by the manufacturer,
⎯ the calibration operation mode,
⎯ the analysis of the results for the assessment of the potential errors, and
⎯ the decision rules for corrective actions.
It allows the evaluation of the part of the measurement uncertainty which is linked with the metrological
characteristics of the instrument and which influences the assessment of areal surface texture parameters.
These metrological characteristics are verified by testing the instrument with the measurement standards
defined hereafter or with the measurement standards described in ISO 5436-1 and ISO 5436-2, and with
complementary standards like optical flats.
The aim is to assess the errors in the corrected X, Y and Z quantities by using material measurement
standards having simple geometry (i.e. optical flat, sphere, etc.) for which
⎯ the uncertainty is lower than for surface texture standards,
⎯ their characteristics are independent of the surface texture parameters.
The calibration procedure reports on the status of the measurement equipment. Depending on the report, the
user can decide to perform the corrective actions or to alert the equipment manufacturer.
The method is as follows:
a) assessment of the errors on the fundamental corrected quantities X, Y and Z;
b) assessment of the uncertainty due to the mathematical algorithms used for filtering and for computation of
parameters, checked with the help of software measurement standards as defined in ISO 5436-2 and
ISO 25178-7.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 25178-701:2010(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture:
Areal —
Part 701:
Calibration and measurement standards for contact (stylus)
instruments
1 Scope
This part of ISO 25178 specifies
⎯ the characteristics of material measures used as measurement standards,
⎯ the estimation methods of the residual errors, and
⎯ the calibration methods and tests for acceptance and periodical re-verification
for areal surface texture contact (stylus) measurement instruments.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3274, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Nominal
characteristics of contact (stylus) instruments
ISO 5436-1:2000, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method;
Measurement standards — Part 1: Material measures
ISO 5436-2, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method; Measurement
standards — Part 2: Software measurement standards
ISO 12085, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Motif parameters
ISO 12179:2000, Geometrical Product Specifications (GPS) — Surface texture: Profile method — Calibration
of contact (stylus) instruments
ISO/TS 12181-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Roundness — Part 1: Vocabulary and
parameters of roundness
ISO/TS 12780-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Straightness — Part 1: Vocabulary and
parameters of straightness
ISO/TS 12781-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Flatness — Part 1: Vocabulary and
parameters of flatness
ISO/TS 14253-2, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and
measuring equipment — Part 2: Guide to the estimation of uncertainty in GPS measurement, in calibration of
measuring equipment and in product verification
ISO 25178-2, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 2: Terms, definitions
and surface texture parameters
ISO 25178-601, Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal — Part 601: Nominal
characteristics of contact (stylus) instruments
ISO/IEC Guide 99:2007, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated
terms (VIM)
3 Terms and definitions
For the purpose of this document, the terms and definitions given in ISO 3274, ISO 25178-2, ISO 25178-601
and ISO/IEC Guide 99 apply.
4 General
A material measurement standard can be used for two different purposes:
⎯ calibration of the metrological characteristics, followed by assessment of the measurement uncertainty;
⎯ user adjustment of the instrument (see ISO 25178-601), which establishes correction factors of the
measured quantities.
Both of these depend on the metrological characteristics of the measurement standards.
The measurement standards presented below are suitable for both purposes; nevertheless, they have been
especially designed for the assessment and for the correction of systematic errors. This is due to the fact that
the characteristics of those standards permit the calibration of quantities such as X, Y and Z through the
assessment and the verification of adjustment coefficients C , C and C (see ISO 25178-601).
x y z
However, these material measurement standards do not permit the assessment of errors due to filtering and
computation algorithms. These algorithms can be tested using software measurement standards
(see ISO 5436-2 and ISO 25178-7).
Moreover, most of the material measurement standards presented below permit the verification and the
correction of the perpendicular deviation between X and Y drive units.
The measurement standards defined in ISO 5436-1 are designed for the calibration of quantities which permit
the assessment of profile parameters.
This part of ISO 25178 provides default methods for the assessment of the software measurement standards.
Nevertheless, the method and the characteristics of the measurement standard should be supplied by the
manufacturer.
5 Measurement standards
5.1 Types of standards
The different types of measurement standards are given in Table 1.
2 © ISO 2010 – All rights reserved
Table 1 — Type of measurement standards
Type Name
ER1 Measurement standard with two parallel grooves
ER2 Measurement standard with four grooves forming a rectangle
ER3 Measurement standard with a circular groove
ES Measurement standard with a sphere/plane intersection
CS Measurement standard with a contour profile
CG Crossed-grating measurement standard
It is necessary to choose a measurement standard having characteristics in accordance with the metrological
characteristics of the instrument under consideration. Therefore, a non-exhaustive list of significant
characteristics is supplied below for each measurement standard.
5.2 Description of the measurement standards
5.2.1 Type ER: Groove standard
5.2.1.1 General
The ER standards contain two or more triangular grooves.
These grooves are characterized by:
⎯ the depth, d;
⎯ the angle between the flanks, α;
⎯ the intersection line of their respective flanks.
The parallelism and the perpendicularity of grooves and the distance between grooves are determined from
the intersection line of the flanks.
The angle α should be greater than the cone angle of the stylus.
The groove bottom radius r should be greater than the tip radius r of the stylus.
f tip
The depth d of the grooves is defined according to ISO 5436-1:2000, 7.2.
5.2.1.2 Requirements for the ER measurement standard
The design characteristics of the measurement standards shall be compatible with the considered application
(e.g. geometry of stylus tips).
The following geometrical characteristics shall not significantly affect the measurement:
⎯ flatness of the real integral surface relative to the reference plane, P, of the standard;
⎯ form deviation of the groove(
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 25178-701
Première édition
2010-07-01
Spécification géométrique des produits
(GPS) — État de surface: Surfacique —
Partie 701:
Étalonnage et étalons de mesure pour les
instruments à contact (à palpeur)
Geometrical product specifications (GPS) — Surface texture: Areal —
Part 701: Calibration and measurement standards for contact (stylus)
instruments
Numéro de référence
©
ISO 2010
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Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions .2
4 Généralités .2
5 Étalons.3
6 Modes opératoires d'étalonnage et de vérifications périodiques .12
Annexe A (informative) Estimation des erreurs résiduelles.18
Annexe B (informative) Exemple de fiche technique d'un instrument .20
Annexe C (informative) Relation avec la matrice GPS .24
Bibliographie.26
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 25178-701 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 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 7: 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 701: Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments à contact (à palpeur)
Les parties suivantes sont en cours d'élaboration:
⎯ Partie 604: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (interférométrie par balayage à
cohérence)
⎯ Partie 605: Caractéristiques nominales des instruments sans contact (à point de focalisation
automatique)
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Introduction
La présente partie de l'ISO 25178 est une norme de spécification géométrique de produits (GPS) et doit être
considérée comme une norme GPS générale (voir l'ISO/TR 14638). Elle influence le sixième maillon de la
chaîne de normes concernant l'état de surface surfacique.
Pour de plus amples informations sur la relation de la présente norme avec la matrice GPS, voir l'Annexe C.
La présente partie de l'ISO 25178 concerne les instruments de mesurage surfacique d'un état de surface,
pour lesquels elle définit:
⎯ les erreurs systématiques liées aux caractéristiques métrologiques de l'instrument, si elles ne sont pas
données par le fabricant,
⎯ le mode opératoire d'étalonnage,
⎯ l'analyse des résultats afin d'évaluer des erreurs potentielles,
⎯ les règles décisionnelles pour application des actions correctives.
Elle permet l'évaluation de la part de l'incertitude de mesurage liée aux caractéristiques métrologiques de
l'instrument et influençant l'estimation des paramètres surfaciques de l'état de surface.
Ces caractéristiques sont vérifiées par des essais de l'instrument fondés sur des étalons définis ci-après, ou
dans l'ISO 5436-1 et l'ISO 5436-2, et sur des étalons complémentaires tels que des plans optiques.
Le but est d'évaluer les erreurs sur les grandeurs corrigées en X, Y et Z, en utilisant des étalons d'étalonnage
ayant une géométrie simple (c'est-à-dire plan optique, sphère, etc.), pour lesquels
⎯ l'incertitude est inférieure à celle des étalons d'état de surface,
⎯ les caractéristiques sont indépendantes des paramètres d'état de surface.
Le mode opératoire d'étalonnage permet de statuer sur l'état de l'équipement de mesurage. Selon les
résultats du rapport, l'utilisateur peut décider d'effectuer les actions correctives ou d'alerter le fabricant de
l'équipement.
La méthode est la suivante:
a) évaluation des erreurs sur les grandeurs fondamentales corrigées en X, Y et Z;
b) évaluation de l'incertitude due aux algorithmes mathématiques utilisés pour le filtrage et le calcul des
paramètres, et contrôle à l'aide d'étalons logiciels, tels que définis dans l'ISO 5436-2 et l'ISO 25178-7.
NORME INTERNATIONALE ISO 25178-701:2010(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — État de
surface: Surfacique —
Partie 701:
Étalonnage et étalons de mesure pour les instruments à contact
(à palpeur)
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 25178 spécifie
⎯ les caractéristiques des mesures matérialisées utilisées comme étalons,
⎯ les méthodes d'évaluation des erreurs résiduelles,
⎯ les méthodes d'étalonnage et les essais de réception et de revérification périodique,
relatives aux instruments de mesurage de l'état de surface surfacique à contact (à palpeur).
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris tous les amendements).
ISO 3274, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil —
Caractéristiques nominales des appareils à contact (palpeur)
ISO 5436-1:2000, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil;
Étalons — Partie 1: Mesures matérialisées
ISO 5436-2, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil; Étalons —
Partie 2: Étalons logiciels
ISO 12085, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil —
Paramètres liés aux motifs
ISO 12179:2000, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Méthode du profil —
Étalonnage des instruments à contact (palpeur)
ISO/TS 12181-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Circularité — Partie 1: Vocabulaire et
paramètres de circularité
ISO/TS 12780-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Rectitude — Partie 1: Vocabulaire et
paramètres de rectitude
ISO/TS 12781-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Planéité — Partie 1: Vocabulaire et
paramètres de planéité
ISO/TS 14253-2, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et
des équipements de mesure — Partie 2: Guide pour l'estimation de l'incertitude dans les mesures GPS, dans
l'étalonnage des équipements de mesure et dans la vérification des produits
ISO 25178-2, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 2:
Termes, définitions et paramètres d'états de surface
ISO 25178-601, Spécification géométrique des produits (GPS) — État de surface: Surfacique — Partie 601:
Caractéristiques nominales des instruments à contact (à palpeur)
Guide ISO/CEI 99:2007, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et
termes associés (VIM)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 3274, l'ISO 25178-2,
l'ISO 25178-601 et le Guide ISO/CEI 99 s'appliquent.
4 Généralités
Un étalon d'étalonnage peut être utilisé de deux façons différentes:
⎯ étalonnage des caractéristiques métrologiques, suivi de l'évaluation de l'incertitude de mesurage;
⎯ réglage de l'instrument par l'utilisateur (voir l'ISO 25178-601), établissant des facteurs de correction des
grandeurs mesurées.
Ces deux applications dépendent des caractéristiques métrologiques des étalons.
Les étalons présentés ci-dessous conviennent aux deux applications, néanmoins ils ont été plus
particulièrement conçus pour l'évaluation et la correction des erreurs systématiques de mesurage. Cela est dû
au fait que les caractéristiques de ces étalons permettent l'étalonnage des grandeurs telles que X, Y et Z par
évaluation et vérification des coefficients d'ajustage C , C et C (voir l'ISO 25178-601).
x y z
Cependant, ces étalons d'étalonnage ne permettent pas l'évaluation des erreurs dues aux algorithmes de
filtrage et de calcul. Ceux-ci peuvent être soumis à l'essai en utilisant des étalons logiciels (voir l'ISO 5436-2
et l'ISO 25178-7).
En outre, la plupart des étalons d'étalonnage décrits ci-dessous permettent la vérification et la correction de
l'écart de perpendicularité entre les unités de déplacement en X et en Y.
Les étalons d'étalonnage définis dans l'ISO 5436-1 sont conçus pour l'étalonnage des grandeurs permettant
l'évaluation des paramètres de profil.
La présente partie de l'ISO 25178 donne des méthodes par défaut d'évaluation des étalons logiciels.
Néanmoins, il convient que le fabricant fournisse la méthode d'utilisation et les caractéristiques de l'étalon.
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
5 Étalons
5.1 Types d'étalons
Les différents types d'étalons sont donnés dans le Tableau 1.
Tableau 1 — Types d'étalons
Type Nom
ER1 Étalon avec deux rainures parallèles
ER2 Étalon avec quatre rainures formant un rectangle
ER3 Étalon avec une rainure circulaire
ES Étalon avec une intersection sphère/plan
CS Étalon avec contour de profil
CG Étalon à grilles croisées
Il est indispensable de choisir un étalon ayant des caractéristiques conformes aux caractéristiques
métrologiques de l'instrument considéré. Par conséquent, une liste non exhaustive des caractéristiques
importantes est fournie pour chaque étalon.
5.2 Description des étalons
5.2.1 Type ER: étalons à rainures
5.2.1.1 Généralités
Les étalons ER comportent deux ou plusieurs rainures triangulaires.
Ces rainures sont caractérisées par:
⎯ la profondeur, d;
⎯ l'angle entre les flancs, α;
⎯ la ligne d'intersection de leurs flancs respectifs.
Le parallélisme et la perpendicularité des rainures
...
Questions, Comments and Discussion
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