ISO 15530-3:2011
(Main)Geometrical product specifications (GPS) — Coordinate measuring machines (CMM): Technique for determining the uncertainty of measurement — Part 3: Use of calibrated workpieces or measurement standards
Geometrical product specifications (GPS) — Coordinate measuring machines (CMM): Technique for determining the uncertainty of measurement — Part 3: Use of calibrated workpieces or measurement standards
ISO 15530-3:2011 specifies the evaluation of measurement uncertainty for results of measurements obtained by a CMM (coordinate measuring machine) and by using calibrated workpieces or measurement standards. It provides an experimental technique for simplifying the uncertainty evaluation of CMM measurements, whose approach (substitution measurements) leads to measurements being carried out in the same way as actual measurements, but with calibrated workpieces of similar dimension and geometry instead of the unknown workpieces to be measured. Non-substitution measurements on CMMs are also covered, as are the requirements of the uncertainty evaluation procedure, the measurement equipment needed, and the reverification and interim check of the measurement uncertainty.
Spécification géométrique des produits (GPS) — Machines à mesurer tridimensionnelles (MMT): Technique pour la détermination de l'incertitude de mesure — Partie 3: Utilisation de pièces étalonnées ou d'étalons de mesure
L'ISO 15530-3:2011 spécifie l'évaluation de l'incertitude de mesure des résultats obtenus par une MMT et par l'utilisation de pièces étalonnées ou d'étalons de mesure. Elle fournit une technique expérimentale de simplification de l'évaluation de l'incertitude des mesures réalisées par MMT. Dans cette approche expérimentale (mesures par substitution), les mesures sont réalisées de la même manière que les mesures réelles, mais ce sont des pièces étalonnées ou des étalons de taille et de géométrie similaires qui sont utilisés à la place des objets inconnus à mesurer. L'ISO 15530-3:2011 couvre également les mesures sans substitution et spécifie les exigences relatives au mode opératoire d'évaluation de l'incertitude, le matériel de mesure nécessaire, la revérification et le contrôle intermédiaire de l'incertitude de mesure.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 15530-3
First edition
2011-10-15
Geometrical product specifications
(GPS) — Coordinate measuring machines
(CMM): Technique for determining the
uncertainty of measurement —
Part 3:
Use of calibrated workpieces or
measurement standards
Spécification géométrique des produits (GPS) — Machines à mesurer
tridimensionnelles (MMT): Technique pour la détermination de
l'incertitude de mesure —
Partie 3: Utilisation de pièces étalonnées ou d'étalons de mesure
Reference number
©
ISO 2011
© ISO 2011
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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 . 1
4 Symbols . 2
5 Requirements . 3
5.1 Operating conditions . 3
5.2 Similarity conditions . 3
6 Principle of the uncertainty evaluation using calibrated workpieces . 4
7 Procedure . 4
7.1 Measuring equipment . 4
7.2 Execution . 4
7.3 Calculation of the uncertainty . 5
7.4 Applying the substitution method: special considerations . 9
8 Reverification of the measurement uncertainty . 9
9 Interim check of the measurement uncertainty . 10
Annex A (informative) Examples of application. 11
Annex B (informative) Relation to the GPS matrix model . 16
Bibliography . 18
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 15530-3 was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
This first edition of ISO 15530-3 cancels and replaces ISO/TS 15530-3:2004, which has been technically
revised.
ISO 15530 consists of the following parts, under the general title Geometrical product specifications (GPS) —
Coordinate measuring machines (CMM): Technique for determining the uncertainty of measurement:
Part 1: Overview and metrological characteristics [Technical Specification]
Part 3: Use of calibrated workpieces or measurement standards
Part 4: Evaluating task-specific measurement uncertainty using simulation [Technical Specification]
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Introduction
This part of ISO 15530 is a Geometrical Product Specification (GPS) and is to be regarded as a general GPS
document (see ISO/TR 14638). It influences chain link 6 of the chain of standards on size, distance, radius,
angle, form, orientation, location, run-out and datums.
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 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 standard to the GPS matrix model, see Annex B.
Coordinate measuring machines (CMMs) have become essential for the verification of geometry in industry.
According to the ISO 9000 series of standards, in a quality management system, the relevant measuring
equipment is required to be calibrated against certified equipment having a known and valid relationship to
internationally or nationally recognized standards in order to establish traceability. According to the
International vocabulary of basic and general terms in metrology (VIM), a calibration comprises — besides the
establishment of the relationship between the measured and the correct values of a quantity — the uncertainty
evaluation in the final results (measurands) of the measurement task. However, uncertainty evaluation
methods covering the errors arising in the innumerable measurement tasks a CMM can actually perform are
often very complex. In these cases, the risk of an unrealistic estimation of task-related uncertainty is likely to
arise.
The aim of this part of ISO 15530 is to provide an experimental technique for simplifying the uncertainty
evaluation of CMM measurements. In this experimental approach, measurements are carried out in the same
way as actual measurements, but with calibrated workpieces or measurement standards of similar dimension
and geometry instead of the unknown objects to be measured. The description of this experimental technique
to evaluate measurement uncertainty is the key element of this part of ISO 15530. The standardization of such
procedures for the uncertainty evaluation serves the worldwide mutual recognition of calibrations and other
measurement results.
This part of ISO 15530 is applicable for non-substitution measurement of workpieces or measurement
standards, where the measurement result is given by the indication of the CMM. Furthermore, this part of
ISO 15530 is applicable for substitution measurement, where, in opposition to the non-substitution
measurement, a check standard is used to correct for the systematic errors of the CMM. The latter will
generally decrease the measurement uncertainty and is often used, especially in the field of gauge calibration.
This part of ISO 15530 describes one of several methods of uncertainty evaluation, which will be outlined in
later ISO documents. Because of the experimental approach, it is simple to perform, and it provides realistic
statements of measurement uncertainties.
The limitations of this method can be summarized as: the availability of artefacts with sufficiently defined
geometrical characteristics, stability, reasonable costs, and the possibility of being calibrated with sufficiently
small uncertainty.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 15530-3:2011(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Coordinate
measuring machines (CMM): Technique for determining the
uncertainty of measurement —
Part 3:
Use of calibrated workpieces or measurement standards
1 Scope
This part of ISO 15530 specifies the evaluation of measurement uncertainty for results of measurements
obtained by a CMM (coordinate measuring machine) and by using calibrated workpieces or measurement
standards. It provides an experimental technique for simplifying the uncertainty evaluation of CMM
measurements, whose approach (substitution measurements) leads to measurements being carried out in the
same way as actual measurements, but with calibrated workpieces of similar dimension and geometry instead
of the unknown workpieces to be measured.
Non-substitution measurements on CMMs are also covered, as are the requirements of the uncertainty
evaluation procedure, the measurement equipment needed, and the reverification and interim check of the
measurement uncertainty.
NOTE The evaluation of measurement uncertainty is always related to a specific measuring task.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 10360-1:2000, Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for
coordinate measuring machines (CMM) — Part 1: Vocabulary
ISO/IEC Guide 98-3:2008, Uncertainty of measurement — Part 3: Guide to the expression of uncertainty in
measurement (GUM:1995)
ISO/IEC Guide 99:2007, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated
terms (VIM)
ISO 14978:2006, Geometrical product specification (GPS) — General concepts and requirements for GPS
measuring equipment
3 Terms and definitions
For the purpose of this part of ISO 15530, the terms and definitions given in ISO 10360-1, ISO/IEC Guide 98-3,
ISO/IEC Guide 99 and the following apply.
3.1
non-substitution measurement
measurement where the uncorrected indication of the CMM is used as a result
3.2
substitution measurement
measurement where both a workpiece and a check standard are measured in order to provide additional
corrections for systematic errors of the CMM
4 Symbols
For the purpose of this part of ISO 15530, the symbols given in Table 1 apply.
Table 1 — Symbols
Symbol Interpretation
b Systematic error observed during the evaluation of the measurement uncertainty
Difference between the measured and calibrated values of the check standard when applying the
i
substitution method
k Coverage factor
l Measured dimension
n Number of repeated measurements
T Average temperature of the workpiece or measurement standard
u Standard uncertainty of the parameter of the calibrated workpiece or measurement standard
cal
u Standard uncertainty of the measurement procedure
p
u Standard uncertainty of the systematic error
b
u Standard uncertainty associated with the variations in the uncalibrated workpieces
w
Standard uncertainty associated with the variations in the mechanical properties of the uncalibrated
u
wp
workpieces
Standard uncertainty associated with the variations in the CTEs (thermal expansion coefficients) of the
u
wt
uncalibrated workpieces
u Standard uncertainty of the thermal expansion coefficient
U Expanded measurement uncertainty
U Expanded uncertainty of the calibrated workpiece parameter or measurement standard
cal
x Value of the parameter of the calibrated workpiece or measurement standard
cal
y Measurement result
y Measurement results during evaluation of measurement uncertainty
i
Uncorrected indications of the CMM during evaluation of measurement uncertainty when applying the
*
y
i
substitution method
y Mean value of the measurement result
2 © ISO 2011 – All rights reserved
5 Requirements
5.1 Operating conditions
Before starting the measurements, initialize the CMM and perform procedures such as probe configuration
and probe qualification according to the conditions specified in the manufacturer's operating manual. In
particular, an adequate thermal equilibrium of the (calibrated) workpiece or measurement standard and the
CMM should exist.
For the measurements given in 7.2, the environmental and operational conditions quoted by the CMM
manufacturer and conditions quoted in the user's quality manual shall apply. In particular, existing error
compensating functions (such as corrections applied via the software of the CMM's computer) shall be active
if this is prescribed in the quality manual.
The CMM shall fu
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 15530-3
Première édition
2011-10-15
Spécification géométrique des produits
(GPS) — Machines à mesurer
tridimensionnelles (MMT): Technique
pour la détermination de l'incertitude de
mesure —
Partie 3:
Utilisation de pièces étalonnées ou
d'étalons de mesure
Geometrical product specifications (GPS) — Coordinate measuring
machines (CMM): Techniques for determining the uncertainty of
measurement —
Part 3: Use of calibrated workpieces or measurement standards
Numéro de référence
©
ISO 2011
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
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de l'ISO à l'adresse ci-après ou du comité membre de l'ISO dans le pays du demandeur.
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Fax + 41 22 749 09 47
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Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2011 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos . iv
Introduction . v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Symboles . 2
5 Exigences . 2
5.1 Conditions de fonctionnement . 2
5.2 Conditions de similitude . 3
6 Principe de l'évaluation de l'incertitude en utilisant des pièces étalonnées . 4
7 Mode opératoire . 4
7.1 Matériel de mesure . 4
7.2 Exécution . 4
7.3 Calcul de l'incertitude . 5
7.4 Points spécifiques à considérer lors de l'application de la méthode de substitution . 9
8 Revérification de l'incertitude de mesure . 9
9 Contrôle intermédiaire de l'incertitude de mesure . 10
Annexe A (informative) Exemples d'application . 11
Annexe B (informative) Relation avec la matrice GPS . 16
Bibliographie . 18
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 15530-3 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
Cette première édition de l'ISO 15530-3 annule et remplace l'ISO/TS 15530-3:2004, qui a fait l'objet d'une
révision technique.
L'ISO 15530 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Spécification géométrique des
produits (GPS) — Machines à mesurer tridimensionnelles (MMT): Technique pour la détermination de
l'incertitude de mesure:
Partie 1: Vue d'ensemble et caractéristiques métrologiques [Spécification technique]
Partie 3: Utilisation de pièces étalonnées ou d'étalons de mesure
Partie 4: Évaluation de l'incertitude de mesure spécifique d'une tâche à l'aide de simulations
[Spécification technique]
iv © ISO 2011 – Tous droits réservés
Introduction
La présente partie de l'ISO 15530 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits (GPS)
et doit être considérée comme une norme GPS générale (voir l'ISO/TR 14638). Elle influence le maillon 6 des
chaînes de normes sur la taille, la distance, le rayon, l'angle, la forme, l'orientation, la position, le battement et
les références.
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 de la présente norme avec les autres normes de la matrice
GPS, voir l'Annexe B.
Les machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) sont devenues essentielles pour la vérification des
données géométriques dans l'industrie. Selon la série de normes ISO 9000, dans un système de
management de la qualité, le matériel de mesure doit être étalonné par rapport à un matériel certifié ayant
une relation connue et valable avec les étalons reconnus au niveau national ou international afin d'établir la
traçabilité. Conformément au Vocabulaire international des termes fondamentaux et généraux de métrologie
(VIM), un étalonnage comprend, hormis l'établissement de la relation entre les valeurs mesurées et les
valeurs correctes d'une grandeur, l'évaluation de l'incertitude dans les résultats finaux (mesurandes) de la
tâche de mesure. Cependant, les méthodes d'évaluation de l'incertitude, couvrant les erreurs survenant dans
les innombrables tâches de mesure que peut réellement réaliser une MMT, sont souvent très complexes.
Dans ces cas, une estimation non réaliste de l'incertitude liée à la tâche est susceptible de se produire.
L'objectif de la présente partie de l'ISO 15530 est de fournir une technique expérimentale de simplification de
l'évaluation de l'incertitude des mesures réalisées avec une MMT. Dans cette approche expérimentale, les
mesures sont réalisées de la même manière que les mesures réelles, mais ce sont des pièces étalonnées ou
des étalons de mesure de taille et de géométrie similaires qui sont utilisés au lieu des objets inconnus à
mesurer. La description de cette technique expérimentale d'évaluation de l'incertitude de mesure est l'élément
clé de la présente partie de l'ISO 15530. La normalisation de ces modes opératoires d'évaluation de
l'incertitude contribue à la reconnaissance mutuelle des étalonnages et des autres résultats de mesure au
niveau international.
La présente partie de l'ISO 15530 s'applique à la mesure sans substitution des pièces ou étalons de mesure
lorsque le résultat de mesure est indiqué par une MMT. En outre, la présente partie de l'ISO 15530 s'applique
à la mesure avec substitution lorsqu'en opposition à la mesure sans substitution, un étalon de contrôle est
utilisé pour corriger les erreurs systématiques de la MMT. Ce dernier diminue généralement l'incertitude de
mesure et est souvent utilisé en particulier dans le domaine de l'étalonnage des calibres.
La présente partie de l'ISO 15530 décrit l'une parmi les différentes méthodes d'évaluation de l'incertitude
existantes qui seront définies dans d'autres documents ISO. De par son approche expérimentale, cette
méthode est simple à réaliser, et elle fournit des indications réalistes sur les incertitudes de mesure.
Les limites de cette méthode peuvent être résumées comme suit: la disponibilité d'étalons présentant des
caractéristiques géométriques suffisamment définies, la stabilité, les impératifs de coûts, et la possibilité
d'étalonner les étalons avec une incertitude suffisamment réduite.
NORME INTERNATIONALE ISO 15530-3:2011(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Machines à
mesurer tridimensionnelles (MMT): Technique pour la
détermination de l'incertitude de mesure —
Partie 3:
Utilisation de pièces étalonnées ou d'étalons de mesure
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 15530 spécifie l'évaluation de l'incertitude de mesure des résultats obtenus par
une MMT et par l'utilisation de pièces étalonnées ou d'étalons de mesure. Elle fournit une technique
expérimentale de simplification de l'évaluation de l'incertitude des mesures réalisées par MMT. Dans cette
approche expérimentale (mesures par substitution), les mesures sont réalisées de la même manière que les
mesures réelles, mais ce sont des pièces étalonnées ou des étalons de taille et de géométrie similaires qui
sont utilisés à la place des objets inconnus à mesurer.
La présente partie de l'ISO 15530 couvre également les mesures sans substitution et spécifie les exigences
relatives au mode opératoire d'évaluation de l'incertitude, le matériel de mesure nécessaire, la revérification et
le contrôle intermédiaire de l'incertitude de mesure.
NOTE L'évaluation de l'incertitude de mesure est toujours liée à une tâche de mesure spécifique.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 10360-1:2000, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification
périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 1: Vocabulaire
Guide ISO/CEI 98-3:2008, Incertitude de mesure — Partie 3: Guide pour l'expression de l'incertitude de
mesure (GUM:1995)
Guide ISO/CEI 99:2007, Vocabulaire international de métrologie — Concepts fondamentaux et généraux et
termes associés (VIM)
ISO 14978:2006 Spécification géométrique des produits (GPS) — Concepts et exigences généraux pour les
équipements de mesure GPS
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 10360-1, le
Guide ISO/CEI 98-3, le Guide ISO/CEI 99, ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1
mesure par non-substitution
mesure dans laquelle l'indication incorrecte de la MMT est utilisée comme un résultat
3.2
mesure par substitution
mode opératoire de mesure dans lequel une pièce et un étalon de contrôle sont mesurés afin de fournir des
corrections supplémentaires pour les erreurs systématiques de la MMT
4 Symboles
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 15530, les symboles donnés dans le Tableau 1 s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles
Symbole Interprétation
b Erreur systématique observée au cours de l'évaluation de l'incertitude de mesure
Δ Différence entre les valeurs mesurées et étalonnées de l'étalon de contrôle avec application de la méthode de
i
substitution
k Coefficient de dilatation
l Dimension mesurée
n Nombre de mesures répétées
T Température moyenne de la pièce ou de l'étalon de mesure
u Incertitude-type du paramètre de la pièce étalonnée ou de l'étalon de mesure
cal
u Incertitude-type du mode opératoire de mesure
p
u Incertitude-type de l'erreur systématique
b
u Incertitude-type associée aux variations des pièces non étalonnées
w
u Incertitude-type associée aux variations des propriétés mécaniques des pièces non étalonnées
wp
u Incertitude-type associée aux variations des CTE des pièces non étalonnées
wt
u Incertitude-type du coefficient thermique de dilatation
U Incertitude de mesure élargie
U Incertitude élargie du paramètre de la pièce étalonnée ou de l'étalon de mesure
cal
x Valeur du paramètre de la pièce étalonnée ou de l'étalon de mesure
cal
y Résultat de mesure
y Résultats de mesure obtenus lors de l'évaluation de l'incertitude de mesure
i
*
y Indications non corrigées de la MMT au cours de l'évaluation de l'incertitude de mesure avec application de la
i
méthode de substitution
y Valeur moyenne du résultat de
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.