本文件规定了使用点自动对焦探针测量表面结构的非接触式仪器的计量特性。

ICS 17.040.20
CCS J 04
中华人民共和国国家标准國
GB/T33523.605—2022/IS025178-605:2014产品几何技术规范（GPS）
表面结构
区域法　第605部分：非接触
（点自动对焦探针）式仪器的标称特性Geometrical product specifications (GPS)Surface texture: ArealPart 6o5:Nominal characteristics of non-contact (point autofocus probe) instruments(ISO 25178-605:2014,IDT)
2022-12-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2023-04-01实施
GB/T33523.605—2022/ISO25178-605:2014前言
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则起草。
第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件是GB/T33523《产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法》的第605部分。GB/T33523已经发布了以下部分：
第1部分：表面结构的表示法；
一第2部分：术语、定义及表面结构参数：一第3部分：规范操作集；
—第6部分：表面结构测量方法的分类；一第70部分：实物测量标准；
一第71部分：软件测量标准；
一第72部分：XML文件格式x3p；第601部分：接触（触针）式仪器的标称特性：第602部分：非接触（共聚焦色差探针）式仪器的标称特性：第603部分：非接触（相移干涉显微)式仪器的标称特性；一第604部分：非接触（相干扫描干涉）式仪器的标称特性；第605部分：非接触（点自动对焦探针)式仪器的标称特性；一第606部分：非接触（变焦）式仪器的标称特性；一第701部分：接触（触针）式仪器的校准与测量标准。本文件等同采用ISO25178-605：2014《产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第605部分：非接触（点自动对焦探针)式仪器的标称特性》。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任本文件由全国产品几何技术规范标准化技术委员会（SAC/TC240）)提出并归口。本文件起草单位：哈尔滨工业大学、山东大学、清华大学、中国计量大学、厦门万明电子有限公司、中国航发动力股份有限公司、北京时代之峰科技有限公司、中机生产力促进中心有限公司、华中科技大学、深圳市中图仪器股份有限公司、中机研标准技术研究院（北京）有限公司、广东锦亚科技有限公司、陕西智恒电器科技有限公司、陕西润正检测科技有限公司。本文件主要起草人：刘辰光、闫鹏、尉昊赞、赵军、张丽、王双英、明翠新、刘俭、卢文龙、马俊杰、朱悦、曹世磊、张德军、平鸽、向伟明。I
GB/T33523.605—2022/IS025178-605:2014引言
随着国家产品质量提升计划的实施，对产品设计、制造、测量和检验过程中使用的统一规范或原则的需求越来越迫切。原有产品几何技术规范中表面结构的表示方法及相关标准已不能满足产品制造过程中的表面质量控制要求。
GB/T33523《产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法》基于新一代GPS产品几何规范体系，通过数字化测量技术、软件分析技术及计量评定等手段，构建一套全新的三维表面结构测量与分析的推荐性国家标准。GB/T33523在提出表面结构表示法、表面结构参数及规范操作集的基础上，分析了表面结构测量的方法，给出了使用的测量技术及仪器的标称特性。特别是，GB/T33523在涵盖接触式测量仪器的同时，重点引入了在高精度测量应用中具有重要价值但缺乏标准支撑的多种非接触式测量仪器。GB/T33523还规范了实物测量和软件测量标准，给出了软件文件标准和表面结构测量的计量特性。GB/T33523实现了从二维轮廓测量到三维表面结构测量的跨越，为GPS产品几何规范体系提供了计量测试支撑。GB/T33523拟由14个部分构成。
一第1部分：表面结构的表示法。规定了产品技术文件（例如图纸、规范、合同和报告）中利用图形符号表示区域表面结构的规则。一第2部分：术语、定义及表面结构参数。规定了用区域法评定表面结构的术语、定义和参数。一第3部分：规范操作集。规定了适用于区域法评定表面结构（尺度限定表面）的完整规范操作集。
一第6部分：表面结构测量方法的分类。规定了主要用于表面结构测量方法的分类体系，定义了三类方法，描述了三类方法之间的关系，并对具体方法做了简要说明。第70部分：实物测量标准。规定了用于定期验证和调整区域法表面结构测量仪器的实物测量标准的特性。
-一第71部分：软件测量标准。规定了用于测量仪器软件校验的S1型和S2型软件测量标准（标准具)的术语定义。
第72部分：XML文件格式x3p。规定了用于存储和交换形貌及轮廓数据的XML文件格式x3p一第601部分：接触（触针)式仪器的标称特性。规定了表面结构区域法接触（触针）式仪器的标称特性。
一第602部分：非接触（共聚焦色差探针)式仪器的标称特性。规定了使用基于白光轴向色散特性的共聚焦色差探针测量表面结构的非接触式仪器的设计与计量特性。一第603部分：非接触（相移干涉显微)式仪器的标称特性。规定了相移干涉法（PSI)轮廓和区域表面结构测量显微镜的计量特性。一第604部分：非接触（相干扫描干涉）式仪器的标称特性。规定了用于表面高度三维映射的相干扫描干涉（CSI)测量系统的计量特性。一一第605部分：非接触（点自动对焦探针)式仪器的标称特性。规定了使用点自动对焦探针测量表面结构的非接触式仪器的计量特性。一第606部分：非接触（变焦）式仪器的标称特性。规定了使用变焦（FV)传感器测量表面结构的非接触式仪器的设计与计量特性，一第701部分：接触（触针)式仪器的校准与测量标准。规定了区域法表面结构接触（触针）式仪器用作测量标准的实物量具的特性，残余误差的评定方法，校准、验收和周期检定的检测方法。1范围
GB/T33523.605—2022/IS025178-605:2014产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第605部分：非接触
（点自动对焦探针）式仪器的标称特性本文件规定了使用点自动对焦探针测量表面结构的非接触式仪器的计量特性。2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
ISO4287产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数[Geometrical Product Specifications (GPS)—Surface texture: Profile methodTerms, definitions and surfacetextureparameters
注：GB/T3505一2009产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数（ISO4287：1997,IDT)
ISO10360-1产品几何量技术规范（GPS）坐标测量机的验收检测和复检检测第1部分：词汇[Geometrical Product Specifications (GPS)Acceptance and reverification tests for coordinate meas-uring machines（CMM)-Part1：Vocabulary注：GB/T16857.1一2002产品几何量技术规范（GPS）坐标测量机的验收检测和复检检测第1部分：词汇(eqv,ISO10360-1:2000）
ISO14406产品几何技术规范（GPS）提取[Geometricalproductspecifications（GPS）一Extraction
注：GB/T42084—2022产品几何技术规范（GPS）提取（ISO14406：2010，IDT）ISO14978产品几何技术规范（GPS）GPS测量设备通用概念和要求［Geometricalproductspecifications (GPS)—General concepts and requirements for GPS measuring equipment]注：GB/T24634—2009产品几何技术规范（GPS）GPS测量设备通用概念和要求（ISO14978:2006，IDT）ISO25178-2产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第2部分：术语、定义及表面结构参数[Geometrical product specifications (GPS)—Surface texture: Areal—Part 2: Terms， definitionsand surface texture parameters注：GB/T33523.2一2017产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第2部分：术语、定义及表面结构参数(ISO25178-2:2012,IDT）
ISO25178-3产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第3部分：规范操作集[Geometrical product specifications (GPS)—Surface texture: Areal—Part 3: Specification operators]注：GB/T33523.3一2022产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第3部分：规范操作集（ISO25178-3：2012,IDT)
ISO25178-6产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第6部分：表面结构测量方法的分类［Geometrical product specifications （GPS)—Surface texture：Areal-Part 6：Classification ofGB/T33523.605—2022/ISO25178-605:2014methods for measuring surface texture]注：GB/T33523.6一2017产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第6部分：表面结构测量方法的分类(ISO25178-6:2010,IDT)
ISO25178-601产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第601部分：接触（触针）式仪器的标称特性［Geometrical product specifications（GPS)—Surface texture：Areal-Part6ol：Nominalcharacteristics of contact (stylus) instruments注：GB/T33523.601一2017产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第601部分：接触（触针）式仪器的标称特性（ISO25178-601：2010,IDT）ISO25178-602产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第602部分：非接触（共聚焦色差探针）式仪器的标称特性LGeometricalproductspecifications（GPS）一Surfacetexture：Areal一Part6o2：Nominalcharacteristicsofnon-contact（confocalchromaticprobe）instruments注：GB/T33523.602一2022产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第602部分：非接触（共聚焦色差探针）式仪器的标称特性（ISO25178-602:2010，IDT）3术语和定义
ISO 4287、ISO 10360-1、ISO14406、ISO 14978、ISO 25178-2、ISO 25178-3、ISO 25178-6、ISO25178-601和ISO25178-602界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1与所有区域表面结构测量方法相关的术语和定义3.1.1
区域基准areal reference
仪器的一个组成部分，它确定一个基准表面用于表面形貌测量。3.1.2
coordinate system of the instrument仪器坐标系
（，3，）坐标轴的右手定则笛卡儿直角坐标系。注1：（α，3)是由仪器的区域基准构建的平面（注：有的光学仪器没有实际的区域导向基准）注2：对光学仪器而言，2轴沿光轴方向且垂直于（x，y)平面；对触针类仪器而言，Z轴位于触针轨迹平面内且垂直于（y）平面（见图1)
注3：通常对水平面内扫描的仪器而言，X轴是扫描轴，Y轴是步进轴注4：亦可见“规范坐标系”[GB/T33523.2—2017，3.1.2]和“测量坐标系”[GB/T33523.6—2017，3.1.1]。2
标引序号说明：
1———仪器坐标系；
测量回路。
测量回路
measurementloop
GB/T33523.605—2022/ISO25178-605:2014图1仪器的坐标系和测量回路
一个封闭链，包括连接被测工件和探头的全部单元，例如：定位工具、紧固夹具、测量底座、驱动单元、探测系统等。
见图1。
注：测量回路可能受外部和内部干扰而影响测量不确定度。3.1.4
工件的实际表面
real surface of a workpiece
实际存在并将整个工件与周围介质分开的要素集。［来源：ISO14660-11999,2.4]
注1：实际表面是表面的一种数学表达，其独立于测量过程。注2：亦可见“机械表面”［GB/T33523.2—2017中3.1.1.1或GB/T42084—2022中3.1.1］和电磁表面”［GB/T33523.2—2017，3.1.1.2或GB/T42084—2022中3.1.2]。注3：不同类型的光学仪器可采用不同的电磁表面。3.1.5
表面探头surfaceprobe
测量过程中将表面高度转换为信号的器件注：在早期标准中，它被称为“传感器”。3.1.6
measuringvolume
空间测量范围
由仪器三个坐标的测量极限范围限定的仪器测量范围。注：对区域法表面结构测量仪器而言，空间测量范围由X向和Y向驱动单元的运动范围和Z向探测系统的测量范3
GB/T33523.605—2022/IS025178-605:2014围确定。
［来源：GB/T33523.601—2017，3.4.1]3.1.7
响应曲线
responsecurve
Fr,Fy,F
描述实际量与测得量之间函数关系的图形表示。见图2。
注1：一个X(Y或Z)方向的实际量对应于一个测得量αm（ym或m）。注2：响应曲线能用于调整和误差修正。标引序号说明：
1——响应曲线；
2—-用多项式近似法评定的响应曲线；3——测得量：
4——输入量。
放大倍数
amplificationcoefficient
ααyα
非线性响应曲线示例
由响应曲线（3.1.7)得到的线性回归曲线的斜率。见图3。
注1：X、Y、Z方向的量均会有适用的放大倍数。注2：理想的响应是一条斜率等于1的直线，表示测得量等于实际量注3：亦可见“测量系统灵敏度\[ISO/IEC指南99：2007，4.12]。4
标引序号说明：
测得量；
2—--输人量；
3———理想响应曲线；
待线性化的响应曲线；www.bzxz.net
斜率为放大倍数α的直线；
调整前局部残余修正误差。
仪器噪声instrumentnoise
GB/T33523.605—2022/ISO25178-605:20142
图3响应曲线线性化示例
当仪器处于一个理想的无噪声环境中时，叠加在输出信号上的内部噪声。注1：内部噪声可能源于电噪声，如放大器；或光学噪声，如杂散光。注2：这种噪声通常有较高的频率，限制了仪器测量表面结构中短空间波长的能力。注3：GB/T33523.3规定的S-滤波器可抑制这种噪声。注4：对于某些仪器，因为其仅在运动时获取数据，所以无法评估其仪器噪声。3.1.10
测量噪声
measurementnoise
仪器正常使用过程中附加于输出信号的噪声。注1：3.1.9中的注2和注3也适用于本条目。注2：测量噪声包含仪器噪声（3.1.9）。3.1.11
表面形貌重复性
生surfacetopographyrepeatability在相同测量条件下连续测量同一表面形貌的重复性注1：表面形貌重复性可衡量多次测量之间的一致性程度，通常用标准偏差表达注2：有关重复性和其相关概念的讨论，亦可见ISO/IEC指南99:2007，2.15和2.21。注3：表面形貌重复性评估是确定测量噪声的常用方法5
GB/T33523.605—2022/ISO25178-605:20143.1.12
X[Y］方向采样间距samplinginterval inX[Y]D[D
沿X坐标轴厂Y坐标轴两个相邻测量点之间的距离。注：在许多显微系统中，采样间距由相机中感光单元（也称为像素)之间的距离决定。在这类系统中，也采用像素间距或像素间隔来表述采样间距。另一个术语，“像素宽度”，表示单个像素感光区域在一个方向（X或Y)的长度，该值总是小于像素间距。此外，术语“采样区域”可表示用来确定工件高度值的采样长度或区域，该量值可大于或小于采样间距。
Z方向量化步距
digitizationstepinZ
在提取表面上，沿Z坐标方向两个坐标之间的最小高度变化量。3.1.14
横向分辨力
lateral resolution
两个可检测要素之间的最小距离。［来源：GB/T33523.601—2017，3.4.10，有修改］3.1.15
全高度转换的极限宽度
width limit for full height transmission测量时能够保证测量高度不变的最窄矩形沟槽的宽度。［来源：GB/T33523.601—2017，3.4.11，有修改］注1：以下仪器特性的选择不应影响横向分辨力（3.1.14)和全高度转换的极限宽度：X方向采样间距（3.1.12）、Y方向采样间距（3.1.12）；Z方向量化步距（3.1.13）；
短波截止滤波器
注2：测量确定该参数时，矩形槽的深度宜接近待测表面的深度。注3：测量沟槽宽度大于全高度转换的极限宽度的栅格，可以正确测得沟槽深度。（见图4和图5）注4：测量沟槽宽度比全高度转换的极限宽度窄的栅格，得到的沟槽深度不正确（见图6和图7），在这种情况下，信号通常受到干扰且可能包含非测点。W
图4水平间距t大于或等于W,的栅格图5图4中栅格的测量结果
横向周期限
rGB/T33523.605—2022/ISO25178-605:201400000000
图6水平间距t小于W.的栅格
图7图6中栅格的测量结果
lateral period limit
仪器的高度响应降至50%时正弦轮廓的空间周期。注1：横向周期限是一个描述表面形貌测量仪器的空间或横向分辨力，以及描述仪器区分和测量小间距表面特征能力的量化指标。其值取决于表面特征的高度和所使用的表面探测方法。GB/T33523.3一2022中表3列出了此参数的最大值，并与S-滤波器和给定采样间距条件下的推荐值进行了比较。注2：空间周期与空间波长含义相同，是空间频率的倒数。注3：对光学仪器而言，DLIM值与瑞利准则（3.3.7)和物镜在工件表面的聚焦程度有关。注4：对接触式仪器而言，DLIM值与触针针尖半径（rip，见ISO25178-601）相关。注5：与横向周期限有关的其他术语是结构分辨力和形貌空间分辨力。3.1.17
最大局部斜率maximumlocal slope可以被探测系统评定的表面特征的最大局部斜率。注：GB/T3505—2009，3.2.9定义了“局部斜率”。3.1.18
仪器传递函数
instrumenttransferfunction;ITF空间频率的函数，描述表面形貌测量仪器对具有特定空间频率的物体表面形貌的响应。注1：理想情况下，ITF表示空间频率为的正弦光栅的测量幅值与真实幅值的关系。注2：对于一些光学仪器，除了测量高度远小于光学波长的情况外，ITF可能为测量高度的非线性函数。3.1.19
迟滞hysteresis
THYS，yHYS，&HYS
测量装置或测量特性的属性，表示测量装置的示值或测量特征值，取决于先前激励的方向。注1：迟滞还会与激励方向改变后的运动距离等因素有关注2：对于横向扫描系统，迟滞主要是一种重新定位的误差。来源：GB/T24634一2009，3.24，有修改7
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