ISO 10360-5:2010
(Main)Geometrical product specifications (GPS) - Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) - Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing systems
Geometrical product specifications (GPS) - Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) - Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing systems
ISO 10360-5:2010 specifies acceptance and periodic reverification tests of CMM performance with contacting probing systems and is only applicable to CMMs using any type of contacting probing system, a discrete point probing mode, and spherical or hemispherical stylus tip(s). It complements ISO 10360-7, which is the module for CMMs with video probing systems, and ISO 10360-2, which is universal, i.e. not probe-type specific. ISO 10360-5:2010 applies to CMMs supplied with any of the following: single-stylus probing system; multi-stylus probing systems with fixed multiple styli attached to a single probe (e.g. “star” stylus); multiple probing systems such as those with a stylus for each of their probes; systems with articulating probing; stylus and probe changing systems; manual (non-driven) CMMs. ISO 10360-5:2010 is not applicable to non-contacting probing systems, which require different testing procedures.
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 5: MMT utilisant des systèmes de palpage à stylet simple ou à stylets multiples
L'ISO 10360-5:2010 spécifie les essais de réception et de vérification périodique des performances des MMT à l'aide de systèmes de palpage à contact. Elle n'est applicable qu'aux MMT utilisant un système de palpage à contact, quel qu'il soit, un mode de palpage discret, et des touches de stylets sphériques ou hémisphériques. Elle complète l'ISO 10360‑7, qui traite des MMT utilisant des systèmes de palpage vidéo, et l'ISO 10360‑2, qui est universelle, c'est-à-dire qu'elle n'est spécifique à aucun type de palpeur. L'ISO 10360-5:2010 s'applique aux MMT fournis avec l'un des éléments suivants: systèmes de palpage à stylet simple; systèmes de palpage à stylets multiples munis de plusieurs stylets fixes attachés à un seul palpeur (par exemple stylets «en étoile»); systèmes à palpeurs multiples, tels que ceux dans lesquels chaque palpeur est muni d'un stylet; systèmes utilisant le palpage articulé; systèmes de changement de stylet et de palpeur; MMT manuelles (non entraînées). L'ISO 10360-5:2010 n'est pas applicable aux systèmes de palpage sans contact, qui nécessitent des procédures d'essai différentes.
General Information
Relations
Frequently Asked Questions
ISO 10360-5:2010 is a standard published by the International Organization for Standardization (ISO). Its full title is "Geometrical product specifications (GPS) - Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) - Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing systems". This standard covers: ISO 10360-5:2010 specifies acceptance and periodic reverification tests of CMM performance with contacting probing systems and is only applicable to CMMs using any type of contacting probing system, a discrete point probing mode, and spherical or hemispherical stylus tip(s). It complements ISO 10360-7, which is the module for CMMs with video probing systems, and ISO 10360-2, which is universal, i.e. not probe-type specific. ISO 10360-5:2010 applies to CMMs supplied with any of the following: single-stylus probing system; multi-stylus probing systems with fixed multiple styli attached to a single probe (e.g. “star” stylus); multiple probing systems such as those with a stylus for each of their probes; systems with articulating probing; stylus and probe changing systems; manual (non-driven) CMMs. ISO 10360-5:2010 is not applicable to non-contacting probing systems, which require different testing procedures.
ISO 10360-5:2010 specifies acceptance and periodic reverification tests of CMM performance with contacting probing systems and is only applicable to CMMs using any type of contacting probing system, a discrete point probing mode, and spherical or hemispherical stylus tip(s). It complements ISO 10360-7, which is the module for CMMs with video probing systems, and ISO 10360-2, which is universal, i.e. not probe-type specific. ISO 10360-5:2010 applies to CMMs supplied with any of the following: single-stylus probing system; multi-stylus probing systems with fixed multiple styli attached to a single probe (e.g. “star” stylus); multiple probing systems such as those with a stylus for each of their probes; systems with articulating probing; stylus and probe changing systems; manual (non-driven) CMMs. ISO 10360-5:2010 is not applicable to non-contacting probing systems, which require different testing procedures.
ISO 10360-5:2010 is classified under the following ICS (International Classification for Standards) categories: 17.040.30 - Measuring instruments. The ICS classification helps identify the subject area and facilitates finding related standards.
ISO 10360-5:2010 has the following relationships with other standards: It is inter standard links to ISO 10360-5:2020, ISO/PAS 12868:2009, ISO 10360-5:2000. Understanding these relationships helps ensure you are using the most current and applicable version of the standard.
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10360-5
Second edition
2010-09-15
Geometrical product specifications
(GPS) — Acceptance and reverification
tests for coordinate measuring machines
(CMM) —
Part 5:
CMMs using single and multiple stylus
contacting probing systems
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et
de vérification périodique des machines à mesurer tridimensionnelles
(MMT) —
Partie 5: MMT utilisant des systèmes de palpage à stylet simple et à
stylets multiples
Reference number
©
ISO 2010
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ii © ISO 2010 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .v
Introduction.vi
1 Scope.1
2 Normative references.2
3 Terms and definitions .2
4 Symbols.6
5 Requirements for metrological characteristics.7
5.1 Single-stylus probing error .7
5.2 Single-stylus probing configuration.8
5.3 Multi-stylus probing errors and values .8
5.4 Multi-stylus probing configurations .9
5.5 Styli .9
5.6 Environmental conditions .9
5.7 Operating conditions .9
6 Acceptance tests and reverification tests .10
6.1 General .10
6.2 Single-stylus probing configuration.10
6.2.1 Application .10
6.2.2 Principle.10
6.2.3 Measuring equipment .10
6.2.4 Procedure.11
6.2.5 Derivation of test results .12
6.3 Fixed multi-probe and multi-stylus probing systems.12
6.3.1 Principle.12
6.3.2 Measuring equipment .13
6.3.3 Procedure.14
6.3.4 Data analysis.15
6.4 Articulating probing systems.16
6.4.1 Principle.16
6.4.2 Measuring equipment .17
6.4.3 Procedure.17
6.4.4 Data analysis.19
7 Compliance with specification.19
7.1 Acceptance tests .19
7.2 Reverification tests .20
8 Applications .20
8.1 Acceptance tests .20
8.2 Reverification tests .20
8.3 Interim checks .20
9 Indication in product documentation and data sheets.21
Annex A (informative) Symbols and subscripts .23
Annex B (informative) Checking the probing system prior to the ISO 10360-2 test .24
Annex C (informative) Interpretation of multi-stylus test results.25
Annex D (normative) Maximum permissible error/limit figures.27
Annex E (informative) Relation to the GPS matrix model .28
Bibliography .30
iv © ISO 2010 – All rights reserved
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 10360-5 was prepared by Technical Committee ISO/TC 213, Dimensional and geometrical product
specifications and verification.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 10360-5:2000), which has been technically
revised, and ISO/PAS 12868:2009.
ISO 10360 consists of the following parts, under the general title Geometrical Product Specifications (GPS) —
Acceptance and reverification tests for coordinate measuring machines (CMM):
⎯ Part 1: Vocabulary
⎯ Part 2: CMMs used for measuring linear dimensions
⎯ Part 3: CMMs with the axis of a rotary table as the fourth axis
⎯ Part 4: CMMs used in scanning measuring mode
⎯ Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing systems
⎯ Part 6: Estimation of errors in computing Gaussian associated features
⎯ Part 7: CMMs equipped with video probing systems
⎯ Part 9: CMMs with multiple probing systems
The following parts are under preparation:
⎯ Part 8: CMMs with optical distance sensors
⎯ Part 10: Laser trackers for measuring point-to-point distances
Introduction
This part of ISO 10360 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 of size,
distance, radius, angle, form, orientation, location, run-out and datums.
For more detailed information on the relation of this part of ISO 10360 to other standards and the GPS matrix
model, see Annex E.
The acceptance and reverification tests described in this part of ISO 10360 are applicable to coordinate
measuring machines (CMMs) that use contacting probes, with or without multiple styli or multiple articulated-
probe positions, when measuring a workpiece.
Experience has shown that the multi-stylus errors calculated using this part of ISO 10360 are significant and,
at times, the dominant errors in the CMM. Owing to the virtually infinite variety of modern CMM probing
system configurations, the tests specified by this part of ISO 10360 have been limited to providing a testing
format only. The tests are intended to provide information on the ability of a CMM to measure a feature or
features, using a contacting probe and, when relevant, using multiple styli, multiple probes or multiple
articulated-probe positions.
The situations to which they are applicable include
⎯ single-stylus probing systems,
⎯ multiple styli connected to the CMM probe (e.g. a star),
⎯ installations using an articulating probing system (motorized or manual) that can be prequalified,
⎯ installations using a repeatable probe-changing system,
⎯ installations using a repeatable stylus-changing system, and
⎯ multi-probe installations.
It is believed that the procedures given in this part of ISO 10360 will be helpful in identifying CMM system
uncertainty components for specific measurement tasks, and that the user will be able to reduce errors by
removing contributing elements such as long probe extensions and styli, then retesting the new configuration
set.
The tests in this part of ISO 10360 are sensitive to many errors attributable to both the CMM and the probing
system, and are to be performed in addition to the length-measuring tests given in ISO 10360-2.
The primary objective is to determine the practical performance of the complete CMM and probing system.
Therefore, the tests are designed to reveal measuring errors which are likely to occur when such a combined
system is used on real workpieces, e.g. errors generated by the interaction between large probe-tip-offset
lengths and uncorrected CMM rotation errors. The errors found here differ from those found in the E tests in
L
ISO 10360-2:2009, 6.5, because with multiple styli the net CMM travel may be very different from the
measured length. See Annex C for more information.
vi © ISO 2010 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 10360-5:2010(E)
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring machines
(CMM) —
Part 5:
CMMs using single and multiple stylus contacting probing
systems
1 Scope
This part of ISO 10360 specifies acceptance and periodic reverification tests of CMM performance with
contacting probing systems and is only applicable to CMMs using
⎯ any type of contacting probing system,
⎯ a discrete point probing mode, and
⎯ spherical or hemispherical stylus tip(s).
It complements ISO 10360-7, which is the module for CMMs with video probing systems, and ISO 10360-2,
which is universal, i.e. not probe-type specific.
NOTE It is the CMM probing performance tests which are specified by the maximum permissible errors (MPEs), due
to the impracticality of isolating the performance of the probing system from that of the CMM, even on a small artefact
such as a test sphere.
This part of ISO 10360 applies to CMMs supplied with any of the following:
a) single-stylus probing system;
b) multi-stylus probing systems with fixed multiple styli attached to a single probe (e.g. “star” stylus);
c) multiple probing systems such as those with a stylus for each of their probes;
d) systems with articulating probing;
e) stylus and probe changing systems;
f) manual (non-driven) CMMs.
This part of ISO 10360 is not applicable to non-contacting probing systems, which require different testing
procedures.
The terms “multi-stylus size error”, etc., should strictly be written “combined CMM and multi-stylus probing-
system size error”, etc. For convenience, the wording has been truncated.
If it is desired to isolate the probing-system performance as far as is practical, the influence of the CMM can
be minimized. See Annex C for more information.
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 10360-2:2009, Geometrical Product Specifications (GPS) — Acceptance and reverification tests for
coordinate measuring machines (CMM) — Part 2: CMMs used for measuring linear dimensions
ISO 14253-1, Geometrical Product Specifications (GPS) — Inspection by measurement of workpieces and
measuring equipment — Part 1: Decision rules for proving conformance or non-conformance with
specifications
ISO/IEC Guide 99, International vocabulary of metrology — Basic and general concepts and associated terms
(VIM)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 10360-1, ISO 14253-1,
ISO/IEC Guide 99 and the following apply.
NOTE This clause contains eight definitions (3.6 to 3.13) which supersede fourteen similar definitions in Clause 9 of
ISO 10360-1:2000. Some of these revised definitions are required to avoid ambiguities which would otherwise have been
introduced with this edition of ISO 10360-5. Others effectively supersede identical definitions in ISO 10360-1, because the
symbols used have been revised and expanded for clarification. The superseded definitions are 9.3, 9.4 and 9.15 to 9.26.
3.1
inferred probing-system qualification
probing-system qualification method where the parameters for each probing system attached to an articulation
system are inferred by interpolation, extrapolation, or other relevant model, for significantly different angular
position(s) from parameters acquired by empirical probing-system qualification (3.3) at a few angular
positions
3.2
angular positioning device qualification
establishment of the parameters of the angular positioning device in an articulating probing system necessary
for subsequent inferred probing-system qualification (3.1)
3.3
empirical probing-system qualification
probing-system qualification method where the parameters for each probing system attached to an articulation
system must be acquired by measurement of the reference sphere at each angular position used
3.4
effective stylus tip diameter
diameter used for the tip correction vector, for compensating measured feature size, etc.
NOTE 1 For the position of the tip correction vector, see ISO 10360-1:2000, Figure 4.
NOTE 2 The effective stylus tip diameter may be a parameter established by a probing-system qualification.
3.5
probing-system pre-qualification
probing-system qualification which is separated from subsequent measurement by probe or stylus change(s),
and/or articulating probing-system re-orientation(s)
2 © ISO 2010 – All rights reserved
3.6
multi-stylus form (measurement) error
P
FTj
error of indication within which the range of Gaussian radial distances can be determined by a least-squares
fit of points measured on a test sphere, the measurements being taken with five different styli on the one test
sphere located anywhere in the measuring volume by a CMM using the discrete-point probing mode
See ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 The character P in P indicates that the error is associated with the probing-system performance, and the
FTj
subscript F indicates that it is a form error. The subscript T indicates that the probing system conforms to Clause 1 of this
part of ISO 10360 (i.e. tactile), thus enabling any alternative probing system to be clearly identified by the use of a different
character at * in P .
F*j
NOTE 2 There are four multi-stylus form errors based on different probing systems and methods of operation. These
are designated as follows:
j = E, an articulating probing system using empirical qualification;
j = I, an articulating probing system using inferred qualification;
j = M, a fixed multi-stylus probing system;
j = N, a fixed multi-probe system.
NOTE 3 All the symbols used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
3.7
multi-stylus size error
P
STj
error of indication within which the diameter of a test sphere can be determined by a least-squares fit of points,
the measurements being taken with five different styli on the one test sphere located anywhere in the
measuring volume by a CMM using the discrete-point probing mode
NOTE 1 The subscript S in P indicates that it is a size error.
STj
NOTE 2 All the symbols used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
3.8
multi-stylus location value
P
LTj
maximum of the ranges of the X, Y and Z coordinates within which the location of a test sphere can be
determined by a least-squares fit of points, the measurements being taken with five different styli on the one
test sphere located anywhere in the measuring volume by a CMM using the discrete-point probing mode
NOTE 1 The subscript L in P indicates that it is a location value.
LTj
NOTE 2 All the symbols used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
NOTE 3 All values are absolute.
3.9
single-stylus form error
P
FTU
error of indication within which the range of radii can be determined by a least-squares fit of points measured
on a test sphere, the measurements being performed by a CMM with a single stylus, using the discrete-point
probing mode, with points taken on the test sphere located anywhere in the measuring volume
See ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 The character P in P indicates that the error is related primarily to the probing-system performance. The
FTU
subscript U indicates use of a single (unique) stylus.
NOTE 2 See 3.6 for information on F and T.
NOTE 3 All such characters used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
NOTE 4 P is identical to P in ISO 10360-2:2001.
FTU
3.10
single-stylus size error
P
STU
error of indication of the difference between the diameter of a least-squares fit of points measured on a test
sphere and its calibrated diameter, the measurements being performed by a CMM with a single stylus, using
the discrete-point probing mode, with points taken on the test sphere located anywhere in the measuring
volume
NOTE 1 The character P in P indicates that the error is related primarily to the probing-system performance. The
STU
subscript U indicates use of a single (unique) stylus. The subscript S in P indicates that it is a size error.
STj
NOTE 2 All such characters used in this part of ISO 10360 are listed in Annex A.
3.11
maximum permissible multi-stylus form error
P
FTj, MPE
extreme value of the multi-stylus form error (3.6), P , permitted by specifications, regulations, etc. for a
FTj
CMM
NOTE 1 The maximum permissible value of the multi-stylus form error, P , can be expressed in one of three
FTj, MPE
forms:
a) P = minimum of (A + L /K) and B; or
FTj, MPE P
b) P = (A + L /K); or
FTj, MPE P
c) P = B
FTj, MPE
where
A is a positive constant, expressed in micrometres and supplied by the manufacturer;
K is a dimensionless positive constant supplied by the manufacturer;
L is the distance in 3D between the centres of the reference sphere and the test sphere, in millimetres;
P
B is the maximum permissible error P , in micrometres, as stated by the manufacturer.
FTj, MPE
These forms are shown in Figures D.1, D.2 and D.3.
NOTE 2 A maximum permissible error (MPE) as opposed to a maximum permissible limit (MPL) specification is used
when the test measurements determine errors; hence, testing an MPE specification requires the use of calibrated artefacts.
NOTE 3 P can be specified by probe-tip-offset length or by the stylus system description.
FTj, MPE
3.12
maximum permissible multi-stylus size error
P
STj, MPE
extreme value of the multi-stylus size error (3.7), P , permitted by specifications, regulations, etc. for a
STj
CMM
4 © ISO 2010 – All rights reserved
NOTE 1 The maximum permissible value of the multi-stylus size error, P , can be expressed in one of three
STj, MPE
forms:
a) P = minimum of (A + L /K) and B; or
STj, MPE P
b) P = (A + L /K); or
STj, MPE P
c) P = B
STj, MPE
where
A is a positive constant, expressed in micrometres and supplied by the manufacturer;
K is a dimensionless positive constant supplied by the manufacturer;
L is the distance in 3D between the centres of the reference sphere and the test sphere, in millimetres;
P
B is the maximum permissible error P , in micrometres, as stated by the manufacturer.
STj, MPE
These forms are shown in Figures D.1, D.2 and D.3.
NOTE 2 A maximum permissible error (MPE) as opposed to a maximum permissible limit (MPL) specification is used
when the test measurements determine errors; hence, testing an MPE specification requires the use of calibrated artefacts.
NOTE 3 P can be specified by probe-tip-offset length or by the stylus system description.
STj, MPE
3.13
maximum permissible limit of the multi-stylus location value
P
LTj, MPL
extreme value of the multi-stylus location value (3.8), P , permitted by specifications, regulations, etc. for
LTj
a CMM
NOTE 1 The maximum permissible limit of the multi-stylus location value, P , can be expressed in one of three
LTj, MPL
forms:
a) P = minimum of (A + L /K) and B; or
LTj, MPL P
b) P = (A + L /K); or
LTj, MPL P
c) P = B
LTj, MPL
where
A is a positive constant, expressed in micrometres and supplied by the manufacturer;
K is a dimensionless positive constant supplied by the manufacturer;
L is the distance in 3D between the centres of the reference sphere and the test sphere, in millimetres;
P
B is the maximum permissible limit P , in micrometres, as stated by the manufacturer.
LTj, MPL
These forms are shown in Figures D.1, D.2 and D.3.
NOTE 2 A maximum permissible limit (MPL) as opposed to a maximum permissible error (MPE) specification is used
when the test measurements are not errors; hence, testing an MPL specification does not require the use of artefacts with
a relevant calibration.
NOTE 3 P can be specified by the probe-tip-offset length or by the stylus system description.
LTj, MPL
3.14
maximum permissible single-stylus form error
P
FTU, MPE
extreme value of the single-stylus form error (3.9), P , permitted by specifications, regulations, etc. for a
FTU
CMM
See ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 P can be specified by probe-tip-offset length or by the stylus system description.
FTU, MPE
NOTE 2 P is identical to MPE in ISO 10360-2:2001.
FTU, MPE P
4 Symbols
For the purpose of this document, the symbols of Table 1 apply.
Table 1 — Symbols
Symbol Meaning
A Positive constant, expressed in micrometres and supplied by the manufacturer, used to express a maximum
permissible limit or error
K Dimensionless positive constant supplied by the manufacturer, used to express a maximum permissible limit
or error
L Distance in 3D between the centres of the reference sphere and the test sphere, in millimetres
P
B Maximum permissible error (e.g. P ) or limit (e.g. P ), in micrometres, as stated by the
FTj, MPE LTj, MPL
manufacturer
R Gaussian radial distance
l Fixed multi-stylus probing-system stylus length
l Single-stylus length
U
l Fixed multi-probe-tip-offset length
O
l Articulating probing-system probe-tip-offset length
A
X, Y, Z Centre coordinates
E Length measurement error with minimal probe-tip-offset length
E Maximum permissible error of length measurement with minimal probe-tip-offset length
0, MPE
E Length measurement error with probe-tip-offset length L
L
E Maximum permissible error of length measurement
L, MPE
j = E Articulating probing system using empirical qualification
j = I Articulating probing system using inferred qualification
j = M Fixed multi-stylus probing system
j = N Fixed multi-probe system
P
FTE
P
FTI
Multi-stylus form error, P
FTj
P
FTM
P
FTN
6 © ISO 2010 – All rights reserved
Table 1 (continued)
Symbol Meaning
P
STE
P
STI
Multi-stylus size error, P
STj
P
STM
P
STN
P
LTE
P
LTI
Multi-stylus location value, P
j
LT
P
LTM
P
LTN
P Single-stylus form error
FTU
P Single-stylus size error
STU
P
FTE, MPE
P
FTI, MPE
Maximum permissible multi-stylus form error, P
FTj, MPE
P
FTM, MPE
P
FTN, MPE
P
STE, MPE
P
STI, MPE
Maximum permissible multi-stylus size error, P
STj, MPE
P
STM, MPE
P
STN, MPE
P
LTE, MPL
P
LTI, MPL
Maximum permissible limit of the multi-stylus location value, P
LTj, MPL
P
LTM, MPL
P
LTN, MPL
P Maximum permissible single-stylus form error
FTU, MPE
5 Requirements for metrological characteristics
5.1 Single-stylus probing error
The single-stylus form error, P , shall not exceed the maximum permissible single-stylus form error,
FTU
P , as stated by
FTU, MPE
⎯ the manufacturer, in the case of acceptance tests, or
⎯ the user, in the case of reverification tests.
The single-stylus form error, P , and the maximum permissible single-stylus form error, P , are
FTU FTU, MPE
expressed in micrometres.
NOTE 1 The single-stylus probing error also applies to CMMs used with fixed multiple probes, fixed multiple styli and
articulating probing systems (see 6.2.1).
NOTE 2 The influences that contribute to the single-stylus form error, P , are also normally manifested in the values
FTU
found for E and E in ISO 10360-2.
0 L
5.2 Single-stylus probing configuration
The limits of the probing-system configuration (stylus, stylus extensions, stylus orientation, weight of stylus
system, etc.) to which the stated value of P applies shall be stated by
FTU, MPE
⎯ the manufacturer, in the case of acceptance tests, or
⎯ the user, in the case of reverification tests.
In both cases, the user is free to choose the way in which the components of the probing system are
configured within the specified limits, and the requirements of 6.2, as relevant.
Use of a stylus relevant to a typical workpiece measuring task is recommended.
NOTE 1 An articulating probing system used at a single angular position, with a single stylus, is deemed to be a single-
stylus probing system.
NOTE 2 The limits of the probing-system configuration in this subclause may differ from those in 5.4.
5.3 Multi-stylus probing errors and values
On fixed multi-stylus probing systems, the multi-stylus form and size errors, P , P , and the value P
FTM STM LTM
shall not exceed the corresponding maximum permissible errors, P , P , and maximum
FTM, MPE STM, MPE
permissible limit P .
LTM, MPL
On fixed multi-probe systems, the multi-stylus form and size errors, P , P , and the value P shall not
FTN STN LTN
exceed the corresponding maximum permissible errors, P , P , and maximum permissible limit
FTN, MPE STN, MPE
P .
LTN, MPL
On articulating probing systems using inferred probing-system qualification, the multi-stylus form and size
errors, P , P , and the value P , shall not exceed the corresponding maximum permissible errors,
FTI STI LTI
P , P , and maximum permissible limit P .
FTI, MPE STI, MPE LTI, MPL
On articulating probing systems using empirical probing-system qualification, the multi-stylus form and size
errors, P , P , and the value P , shall not exceed the corresponding maximum permissible errors,
FTE STE LTE
P , P , and maximum permissible limit P .
FTE, MPE STE, MPE LTE, MPL
The maximum permissible errors, P and P , and maximum permissible limit, P , are
FTj, MPE STj, MPE LTj, MPL
stated by
⎯ the manufacturer, in the case of acceptance tests, or
⎯ the user, in the case of reverification tests.
The errors and values, and their corresponding maximum permissible errors and limits, are expressed in
micrometres.
NOTE Multi-stylus probing performance is broadly categorized into form-related (P ) and size-related (P ) errors,
FTj STj
and location-related (P ) values. Different combinations of these will be important for the uncertainty of the different
LTj
measurement tasks. For example, the form and size results may contain information on the ability of the CMM system to
use multiple stylus tip diameters in the measurement of a single geometrical feature. See also Annex C.
For articulating systems, data for only one method, either inferred or empirical, are required.
8 © ISO 2010 – All rights reserved
5.4 Multi-stylus probing configurations
The limits of the probing-system configuration (stylus, stylus extensions, probe extensions, weight of stylus
system, etc.) to which the stated values of MPE and MPL apply shall be stated by
⎯ the manufacturer, in the case of acceptance tests, or
⎯ the user, in the case of reverification tests.
In both cases, the user is free to choose the way in which the components of the probing system are
configured within the specified limits and the requirements of 6.3 or 6.4, as relevant.
A manufacturer may exclude the use of stylus tips of different nominal diameters in the measurement of a
single geometric feature, by declaring this restriction in the manufacturer's list of approved styli (see 5.5).
NOTE 1 The limits of the probing-system configuration in this subclause may differ from those in 5.2.
NOTE 2 An articulating probing system used at multiple angular positions, even when used with a single stylus, is
deemed to be a multi-stylus probing system.
5.5 Styli
The styli used in the tests specified in Clause 6 shall be those approved by the CMM manufacturer for use
with the CMM, i.e. made of the same material, of the same stylus-shaft diameter and nominal length, and
having the same stylus-tip quality. However, it is recognized that the exact stylus lengths used for test
procedures might not be available, and therefore, a stylus-length variation of 6 mm or 10 % of the nominal
length, whichever is the greater, may be used.
5.6 Environmental conditions
Limits for permissible environmental conditions such as temperature conditions, air humidity and vibration at
the site of installation that influence the measurements shall be specified by
⎯ the manufacturer, in the case of acceptance tests, or
⎯ the user, in the case of reverification tests.
In both cases, the user is free to choose the environmental conditions under which the testing in this part of
ISO 10360-5 will be performed within the manufacturer's specified limits given in the CMM data sheet.
The user is responsible for providing the environment enclosing the CMM as specified by the manufacturer in
the data sheet. If the environment does not meet the specifications, then none of the maximum permissible
errors or limits in this part of ISO 10360 can be required to be verified.
5.7 Operating conditions
For the tests specified in Clause 6, the CMM shall be operated using the procedures given in the
manufacturer's operating manual. Specific areas of the manufacturer's manual to be adhered to include
a) machine start up/warm up cycles,
b) stylus system configuration and assembly,
c) cleaning procedures for the stylus tip, test sphere and reference sphere,
d) probing-system qualification,
e) when specified by the manufacturer, the location of the reference sphere as stated in the operating
manual.
All stylus tips, the reference sphere and the test sphere shall be cleaned before the probing-system
qualification to eliminate residual film which might affect the measuring or test results.
IMPORTANT — Ensuring that approximate thermal equilibrium of the probing system is achieved
during the probing-system qualification and testing procedure is critical.
6 Acceptance tests and reverification tests
6.1 General
In the following subclauses
⎯ acceptance tests are executed according to the manufacturer's specifications and procedures, and
⎯ reverification tests are executed according to the user's specifications and the manufacturer's procedures.
6.2 Single-stylus probing configuration
6.2.1 Application
Subclause 6.2 applies to the single-stylus probing configuration and CMMs used with fixed multiple probes,
fixed multiple styli and articulating probing systems. One of the multiple probes, or one of the multiple styli, or
one of the articulating orientations, may be used for this test. See 6.2.4.1 for their orientation.
6.2.2 Principle
The principle of this test procedure is to measure a test sphere using 25 points probed with a single stylus and
to attribute the observed form error to the probing system. A least-squares (i.e. Gaussian) sphere fit of the
25 points is examined for the form errors of indication. This analysis yields the single-stylus form error P .
FTU
The results of these tests may be highly dependent on the stylus length. Therefore, a series of stylus lengths
is considered (see Figure 1); only those lengths the CMM manufacturer specifies as applicable to the probing
system (see 5.2) shall be eligible for test.
Single-stylus length MPE(PFTU)
l µm
u
l = 20 mm
u
l = 30 mm
u
l = 50 mm
u
l = 100 mm
u
Figure 1 — Sample single-stylus configuration specification sheet
6.2.3 Measuring equipment
The material standard of size, i.e. the test sphere, shall have a diameter not less than 10 mm and not greater
than 50 mm. The test sphere shall be calibrated for form. Performing the test described in Annex B (as well as
in multi-probe and multi-stylus tests – see 6.3.3) requires that the size of the test sphere also be calibrated.
It is recommended that the form error of the test sphere does not exceed 20 % of P , or P , as
FTM, MPE FTN, MPE
relevant.
10 © ISO 2010 – All rights reserved
The reference sphere supplied with the CMM for probing-system qualification purposes shall not be used for
this test.
6.2.4 Procedure
6.2.4.1 The stylus length shall be chosen by the user from the following values: 20 mm, 30 mm, 50 mm
and 100 mm (see Figure 1). Only one of the lengths specified by the CMM manufacturer as applicable to the
stylus system shall be chosen by the user and tested. The stylus components shall be those approved for use
with the CMM probing system (see 5.2), unless otherwise specified. See 5.5 for permitted tolerances on the
stylus length.
The stylus orientation shall be parallel to the ram axis, unless otherwise specified.
Any change of orientation of the stylus may significantly affect the test result.
On dual ram CMMs, two separate tests should be run, one with each ram, both in simplex operating mode
(see ISO 10360-2:2009).
6.2.4.2 Set up and qualify the probing system in accordance with the manufacturer's normal procedures
(see 5.2, 5.5 and 5.7).
6.2.4.3 One location of the test sphere shall be chosen by the user anywhere in the measuring volume.
To avoid interference between the probing system and the reference sphere, the reference sphere may be
removed from the table during the test.
The test sphere should be mounted rigidly to minimize errors due to bending.
6.2.4.4 Measure and record 25 points. The points shall be approximately evenly distributed over at least
a hemisphere of the test sphere. Their position shall be at the discretion of the user and, if not specified, the
following probing pattern is recommended (see Figure 2):
⎯ one point on the pole (defined by the direction of the stylus shaft) of the test sphere;
⎯ four points (equally spaced) 22,5° below the pole;
⎯ eight points (equally spaced) 45° below the pole and rotated 22,5° relative to the previous group;
⎯ four points (equally spaced) 67,5° below the pole and rotated 22,5° relative to the previous group;
⎯ eight points (equally spaced) 90° below the pole (i.e. on the equator) and rotated 22,5° relative to the
previous group.
Key
1 pole
Figure 2 — Target contact points
6.2.5 Derivation of test results
6.2.5.1 Using all 25 measurements, compute the Gaussian (i.e. least-squares) associated sphere.
6.2.5.2 For each of the 25 measurements, calculate the Gaussian radial distance, R. Record the range of
Gaussian radial distances of the 25 points with respect to the least-squares sphere centre, i.e. R − R ,
max min
the apparent sphere form. The absolute value of this difference is the single-stylus form error, P .
FTU
NOTE See also Annex B when running this test prior to the tests in ISO 10360-2.
6.3 Fixed multi-probe and multi-stylus probing systems
6.3.1 Principle
The principle of this test procedure is to measure the form, size and location of a test sphere using five
different fixed styli.
12 © ISO 2010 – All rights reserved
Each stylus probes 25 points on the test sphere, for a total of 125 points for all five styli.
If a stylus or probe changing system is supplied with the CMM, five changes shall be performed, one before
each stylus is used. For each group of 25 points taken with a single stylus, associate a least-squares sphere
fit, for a total of five sphere fits.
The ranges of the centre coordinates (X, Y and Z) of all five spheres are calculated. The largest of these three
ranges yields the multi-stylus location value (P or P ). In addition, a least-squares sphere fit using all
LTM LTN
125 points is examined for the form and size errors of indication. This analysis yields the multi-stylus size error
(P or P ) and multi-stylus form error (P or P ).
STM STN FTM FTN
When a multi-stylus system is used, the results of these tests may be highly dependent on the stylus system.
Therefore, a series of stylus lengths is considered (see Figures 3 and 5); only those lengths that the CMM
manufacturer specifies as applicable to the stylus system shall be eligible for test.
When a multi-probe system is used, the results of these tests are highly dependent on the offset lengths to the
stylus tips. A series of tip offset lengths is considered (see Figure 4), all measured from a single point on the
ram axis defined by the CMM manufacturer. Only those offset lengths that the CMM manufacturer specifies as
applicable to the probing system shall be eligible for test.
Fixed multi-stylus-system stylus length MPE(PFTM) MPE(PSTM) MPE(PLTM)
l µm µm µm
l = 10 mm
l = 20 mm
l = 30 mm
l = 50 mm
l = 100 mm
l = 200 mm
l = 400 mm
Figure 3 — Sample fixed multi-stylus probing-system specification sheet
Fixed multi-probe-tip-offset length MPE(PFTN) MPE(PSTN) MPE(PLTN)
l µm µm µm
o
l = 50 mm
o
l = 100 mm
o
l = 200 mm
o
l = 400 mm
o
Figure 4 — Sample fixed multi-probe system specification sheet
Only those stylus or probe-tip-offset lengths applicable to the CMM under consideration should be assigned
MPE and MPL values in Figures 3 and 4; non-applicable entries may remain blank.
6.3.2 Measuring equipment
The material standard of size, i.e. the test sphere, shall have a diameter not less than 10 mm and not greater
than 50 mm. The test sphere shall be calibrated for size and form.
It is recommended that the form error of the test sphere does not exceed 20 % of P , or P , as
FTM, MPE FTN, MPE
relevant.
The reference sphere supplied with the CMM for probing-system-qualification purposes shall not be used for
this test.
6.3.3 Procedure
6.3.3.1 When a multi-stylus system is used,
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10360-5
Deuxième édition
2010-09-15
Spécification géométrique des produits
(GPS) — Essais de réception et de
vérification périodique des machines à
mesurer tridimensionnelles (MMT) —
Partie 5:
MMT utilisant des systèmes de palpage à
stylet simple et à stylets multiples
Geometrical product specifications (GPS) — Acceptance and
reverification tests for coordinate measuring machines (CMM) —
Part 5: CMMs using single and multiple stylus contacting probing
systems
Numéro de référence
©
ISO 2010
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Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Publié en Suisse
ii © ISO 2010 – Tous droits réservés
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction.vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.2
3 Termes et définitions .2
4 Symboles.6
5 Exigences relatives aux caractéristiques métrologiques .8
5.1 Erreur de palpage du système à stylet simple .8
5.2 Configuration du système de palpage à stylet simple .8
5.3 Erreurs et valeurs du système de palpage à stylets multiples.8
5.4 Configuration du système de palpage à stylets multiples.9
5.5 Stylets.9
5.6 Conditions d'environnement.9
5.7 Conditions de fonctionnement .10
6 Essais de réception et essais de vérification périodique .10
6.1 Généralités .10
6.2 Configuration du système de palpage à stylet simple .10
6.2.1 Application .10
6.2.2 Principe.11
6.2.3 Équipement de mesure.11
6.2.4 Mode opératoire.11
6.2.5 Dérivation des résultats d'essai.13
6.3 Systèmes de palpage à stylets multiples et à palpeurs multiples fixes .13
6.3.1 Principe.13
6.3.2 Équipement de mesure.14
6.3.3 Mode opératoire.14
6.3.4 Analyse de données.16
6.4 Systèmes de palpage articulés .17
6.4.1 Principe.17
6.4.2 Équipement de mesure.18
6.4.3 Mode opératoire.18
6.4.4 Analyse de données.20
7 Conformité avec la spécification .20
7.1 Essais de réception.20
7.2 Essais de vérification périodique .21
8 Applications .21
8.1 Essais de réception.21
8.2 Essais de vérification périodique .22
8.3 Vérifications intermédiaires .22
9 Indication sur documentation du produit et fiches techniques .22
Annexe A (informative) Symboles et indices .24
Annexe B (informative) Vérification du système de palpage avant l'essai de l'ISO 10360-2 .25
Annexe C (informative) Interprétation des résultats d'essai du système à stylets multiples.26
Annexe D (normative) Représentations graphiques de l'erreur maximale tolérée et de la limite
maximale tolérée .28
Annexe E (informative) Relation avec la matrice GPS.29
Bibliographie .31
iv © ISO 2010 – Tous droits réservés
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 10360-5 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 213, Spécifications et vérification
dimensionnelles et géométriques des produits.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 10360-5:2000), qui a fait l'objet d'une
révision technique, ainsi que l'ISO/PAS 12868:2009.
L'ISO 10360 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Spécification géométrique des
produits (GPS) — Essais de réception et de vérification périodique des machines à mesurer
tridimensionnelles (MMT):
⎯ Partie 1: Vocabulaire
⎯ Partie 2: MMT utilisées pour les mesures de dimensions linéaires
⎯ Partie 3: MMT ayant l'axe de rotation d'un plateau tournant comme quatrième axe
⎯ Partie 4: MMT utilisées en mode de mesure par scanning
⎯ Partie 5: MMT utilisant des systèmes de palpage à stylet simple ou à stylets multiples
⎯ Partie 6: Estimation des erreurs dans le calcul des éléments associés gaussiens
⎯ Partie 7: MMT équipées de systèmes de palpage vidéo
⎯ Partie 9: MMT avec systèmes de palpage multiples
Les parties suivantes sont en cours d'élaboration:
⎯ Partie 8: MMT avec détecteurs optiques à distance
⎯ Partie 10: Suiveurs à laser pour mesurer les distances de point à point
Introduction
La présente partie de l'ISO 10360 est une norme traitant de la spécification géométrique des produits (GPS)
et est à considérer comme une norme GPS générale (voir l'ISO/TR 14638). Elle influence le maillon 5 des
chaînes de normes sur la taille, la distance, le rayon, l'angle, la forme, l'orientation, la position, le battement et
les références spécifiées.
Pour de plus amples informations sur la relation de la présente partie de l'ISO 10360 avec les autres normes
et la matrice GPS, voir l'Annexe E.
Les essais de réception et de vérification périodique décrits dans la présente partie de l'ISO 10360
s'appliquent aux machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) utilisant des palpeurs à contact, avec ou sans
stylets multiples ou positions multiples d'un système de palpage articulé, lors de la mesure des pièces.
L'expérience a montré que les erreurs dues aux stylets multiples calculées en utilisant la présente partie de
l'ISO 10360 sont significatives et représentent parfois les erreurs principales de la MMT. En raison du nombre
presque illimité de configurations possibles du système de palpage sur les MMT modernes, les essais
spécifiés dans la présente partie de l'ISO 10360 se limitent à ne fournir qu'un format d'essai. Ces essais ne
sont prévus que pour donner des informations sur la capacité de la MMT à mesurer un ou plusieurs
élément(s) en utilisant un palpeur à contact et, lorsque cela est pertinent, des stylets multiples, des palpeurs
multiples ou des positions multiples d'un système de palpage articulé.
Les situations dans lesquelles ces essais sont applicables comprennent
⎯ les systèmes de palpage à stylet simple,
⎯ les stylets multiples connectés au palpeur de la MMT (par exemple stylet «en étoile»),
⎯ les installations utilisant un système de palpage articulé (motorisé ou manuel) qui peut être préqualifié,
⎯ les installations utilisant un système de changement de palpeur répétable,
⎯ les installations utilisant un système de changement de stylet répétable, et
⎯ les installations à palpeurs multiples.
Il est estimé que les modes opératoires donnés dans la présente partie de l'ISO 10360 seront utiles pour
identifier les composantes d'incertitude du système pour des tâches de mesurage spécifiques, et que
l'utilisateur pourra réduire les erreurs en enlevant des éléments d'influence, tels que de grandes rallonges et
de grands stylets, et en répétant l'essai avec une nouvelle configuration.
Les essais décrits dans la présente partie de l'ISO 10360 sont sensibles à de nombreuses erreurs provenant
de la MMT et du système de palpage, et sont à réaliser en plus des essais de mesure de longueur donnés
dans l'ISO 10360-2.
L'objectif principal est de déterminer les performances empiriques de l'ensemble de la MMT et du système de
palpage. Les essais sont donc conçus pour trouver les erreurs de mesure pouvant apparaître lorsqu'un tel
système est utilisé sur des pièces réelles, par exemple les erreurs provoquées par l'interaction entre les
grandes constantes de palpage et les erreurs de rotation non corrigées de la MMT. Les erreurs trouvées
grâce à la présente partie de l'ISO 10360 sont différentes de celles trouvées grâce à l'essai E de
L
l'ISO 10360-2:2009, 6.5, car avec des stylets multiples le déplacement net de la MMT peut être très différent
de la longueur mesurée. Voir l'Annexe C pour plus d'informations.
vi © ISO 2010 – Tous droits réservés
NORME INTERNATIONALE ISO 10360-5:2010(F)
Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de
réception et de vérification périodique des machines à mesurer
tridimensionnelles (MMT) —
Partie 5:
MMT utilisant des systèmes de palpage à stylet simple et à
stylets multiples
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 10360 spécifie les essais de réception et de vérification périodique des
performances des MMT à l'aide de systèmes de palpage à contact. Elle n'est applicable qu'aux MMT utilisant
⎯ un système de palpage à contact, quel qu'il soit,
⎯ un mode de palpage discret, et
⎯ des touches de stylets sphériques ou hémisphériques.
Elle complète l'ISO 10360-7, qui traite des MMT utilisant des systèmes de palpage vidéo, et l'ISO 10360-2,
qui est universelle, c'est-à-dire qu'elle n'est spécifique à aucun type de palpeur.
NOTE Ce sont les essais de performance de palpage de la MMT qui sont spécifiés par les erreurs maximales
tolérées (MPE), puisqu'il est difficile d'isoler les performances du système de palpage de celles de la MMT, même sur de
petits étalons tels qu'une sphère d'essai.
La présente partie de l'ISO 10360 s'applique aux MMT fournies avec l'un des éléments suivants:
a) systèmes de palpage à stylet simple;
b) systèmes de palpage à stylets multiples munis de plusieurs stylets fixes attachés à un seul palpeur
(par exemple stylets «en étoile»);
c) systèmes à palpeurs multiples, tels que ceux dans lesquels chaque palpeur est muni d'un stylet;
d) systèmes utilisant le palpage articulé;
e) systèmes de changement de stylet et de palpeur;
f) MMT manuelles (non entraînées).
La présente partie de l'ISO 10360 n'est pas applicable aux systèmes de palpage sans contact, qui nécessitent
des modes opératoires d'essai différents.
Il convient de comprendre l'expression «erreur de taille du système à stylets multiples», etc., au sens strict
d'«erreur de taille de l'ensemble composé de la MMT et du système de palpage à stylets multiples», etc. Par
commodité, cette expression a été simplifiée.
S'il est jugé souhaitable d'isoler les performances du système de palpage autant que possible, l'influence de
la MMT peut être réduite. Voir l'Annexe C pour plus d'informations.
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
ISO 10360-2:2009, Spécification géométrique des produits (GPS) — Essais de réception et de vérification
périodique des machines à mesurer tridimensionnelles (MMT) — Partie 2: MMT utilisées pour les mesures de
dimensions linéaires
ISO 14253-1, Spécification géométrique des produits (GPS) — Vérification par la mesure des pièces et des
équipements de mesure — Partie 1: Règles de décision pour prouver la conformité ou la non-conformité à la
spécification
Guide ISO/CEI 99, 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 10360-1, l'ISO 14253-1, le
Guide ISO/CEI 99 ainsi que les suivants s'appliquent.
NOTE Le présent article contient huit définitions (3.6 à 3.13) qui remplacent 14 définitions similaires dans
l'ISO 10360-1:2000, Article 9. Certaines de ces définitions révisées sont nécessaires pour éviter les ambiguïtés qui
auraient autrement été introduites avec la présente édition de l'ISO 10360-5. D'autres définitions remplacent des
définitions identiques de l'ISO 10360-1 parce que les symboles utilisés ont été révisés et développés pour plus de clarté.
Les définitions remplacées sont les définitions 9.3 et 9.4 et celles allant de 9.15 à 9.26.
3.1
qualification déductive du système de palpage
méthode de qualification du système de palpage par laquelle les paramètres de chaque système de palpage
fixé à un système d'orientation sont déduits par interpolation, extrapolation ou toute autre méthode adaptée,
pour une ou plusieurs position(s) angulaire(s) très différente(s) des paramètres acquis pour quelques
positions angulaires par la qualification empirique du système de palpage (3.3)
3.2
qualification du dispositif de positionnement angulaire
établissement des paramètres du dispositif de positionnement angulaire dans un système de palpage articulé
nécessaire à la qualification déductive du système de palpage (3.1) réalisée ultérieurement
3.3
qualification empirique du système de palpage
méthode de qualification du système de palpage par laquelle les paramètres de chaque système de palpage
fixé à un système d'orientation doivent être acquis par mesurage de la sphère de référence pour chaque
position angulaire utilisée
3.4
diamètre effectif de la touche du stylet
diamètre utilisé pour le vecteur de correction de touche, afin de compenser la taille de l'élément mesuré, etc.
NOTE 1 Concernant le vecteur de correction de touche, voir l'ISO 10360-1:2000, Figure 4.
2 © ISO 2010 – Tous droits réservés
NOTE 2 Le diamètre effectif de la touche du stylet peut être un paramètre établi par la qualification du système de
palpage.
3.5
pré-qualification du système de palpage
qualification du système de palpage séparée des mesurages suivants par un ou plusieurs changements de
palpeur ou de stylet, et/ou par une ou plusieurs réorientations du système de palpage
3.6
erreur de mesure de forme du système à stylets multiples
P
FTj
erreur d'indication à l'intérieur de laquelle l'étendue des distances radiales gaussiennes peut être déterminée
par une association des moindres carrés des points mesurés sur un étalon matérialisé de taille sphérique, les
mesurages étant effectués avec cinq stylets différents sur la sphère d'essai, située n'importe où dans le
volume de mesurage, par une MMT utilisant le mode de palpage discret
Voir l'ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 La lettre P dans P indique que l'erreur est associée aux performances du système de palpage, et l'indice F
j
FT
indique qu'il s'agit d'une erreur de forme. L'indice T indique que le système de palpage est tactile, comme décrit à
l'Article 1 de la présente partie de l'ISO 10360, permettant ainsi l'identification claire de tout autre système de palpage par
∗
l'utilisation d'une autre lettre à la place de dans P .
j
F∗
NOTE 2 Il existe quatre erreurs de forme du système à stylets multiples, fondés sur les différents systèmes de palpage
et les méthodes de fonctionnement suivants:
j = E, pour un système de palpage articulé utilisant la qualification empirique;
j = I, pour un système de palpage articulé utilisant la qualification déductive («inferred»);
j = M, pour un système de palpage à stylets multiples fixes;
j = N, pour un système à palpeurs multiples fixes.
NOTE 3 Une liste de tous les symboles utilisés dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée à l'Annexe A.
3.7
erreur de taille du système à stylets multiples
P
STj
erreur d'indication à l'intérieur de laquelle le diamètre d'une sphère d'essai peut être déterminé par une
association des moindres carrés des points mesurés, les mesurages étant effectués avec cinq stylets
différents sur la sphère d'essai, située n'importe où dans le volume de mesurage, par une MMT utilisant le
mode de palpage discret
NOTE 1 L'indice S dans P indique qu'il s'agit d'une erreur de taille («size»).
j
ST
NOTE 2 Une liste de tous les symboles utilisés dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée dans l'Annexe A.
3.8
valeur de position du système à stylets multiples
P
LTj
maximum de l'étendue des coordonnées X, Y et Z à l'intérieur de laquelle la position d'une sphère d'essai
peut être déterminée par une association des moindres carrés des points mesurés, les mesurages étant
effectués avec cinq stylets différents sur la sphère d'essai, située n'importe où dans le volume de mesurage,
par une MMT utilisant le mode de palpage discret
NOTE 1 L'indice L dans P indique qu'il s'agit d'une valeur de position («location»).
j
LT
NOTE 2 Une liste de tous les symboles utilisés dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée dans l'Annexe A.
NOTE 3 Toutes les valeurs sont absolues.
3.9
erreur de forme du système à stylet simple
P
FTU
erreur d'indication à l'intérieur de laquelle l'étendue des rayons peut être déterminée par une association des
moindres carrés des points mesurés sur une sphère d'essai, les mesurages étant effectués par une MMT
avec un seul stylet utilisant le mode de palpage discret, avec des points pris sur la sphère d'essai, située
n'importe où dans le volume de mesurage, par une MMT utilisant le mode de palpage discret
Voir l'ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 La lettre P dans P indique que l'erreur est principalement associée aux performances du système de
FTU
palpage. L'indice U indique l'utilisation d'un seul (unique) stylet.
NOTE 2 Voir 3.6 pour des informations sur F et T.
NOTE 3 Une liste de toutes les lettres de ce type utilisées dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée dans
l'Annexe A.
NOTE 4 P est identique à P dans l'ISO 10360-2:2001.
FTU
3.10
erreur de taille du système à stylet simple
P
STU
erreur d'indication de la différence entre le diamètre de l'association des moindres-carrés des points mesurés
sur une sphère d'essai et son diamètre étalonné, les mesures étant effectuées par une MMT à stylet simple
utilisant le mode de palpage à point discret, avec des points pris sur la sphère d'essai localisée n'importe où
dans le volume de mesurage
NOTE 1 La lettre P dans P indique que l'erreur est principalement associée aux performances du système de
STU
palpage. L'indice U indique l'utilisation d'un seul (unique) stylet. L'indice S dans P indique qu'il s'agit d'une erreur de
j
ST
taille («size»).
NOTE 2 Une liste de toutes les lettres de ce type utilisées dans la présente partie de l'ISO 10360 est donnée dans
l'Annexe A.
3.11
erreur maximale tolérée de forme du système à stylets multiples
P
j
FT , MPE
valeur extrême de l'erreur de forme du système à stylets multiples (3.6), P , autorisée par les
j
FT
spécifications, les réglementations, etc. pour une MMT
NOTE 1 La valeur maximale tolérée de l'erreur de forme du système à stylets multiples, P , est donnée par l'une
j
FT , MPE
des trois formes suivantes:
a) P = minimum de (A + L /K) et B; ou
j
FT , MPE P
b) P = (A + L /K); ou
j
FT , MPE P
c) P = B;
j
FT , MPE
où
A est une constante positive, exprimée en micromètres, fournie par le fabricant;
K est une constante positive, sans dimension, fournie par le fabricant;
L est la distance en 3D entre les centres de la sphère de référence et la sphère d'essai, en millimètres;
P
B est l'erreur maximale tolérée P , en micromètres, spécifiée par le fabricant.
j
FT , MPE
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Ces formes sont montrées aux Figures D.1, D.2 et D.3.
NOTE 2 Une erreur maximale tolérée (MPE) [par opposition à une limite maximale tolérée (MPL)] est spécifiée lorsque
les mesures d'essai mettent au jour des erreurs; tester une spécification de MPE nécessite donc l'utilisation d'étalons
calibrés.
NOTE 3 P peut être spécifiée par la longueur de la constante de palpage ou par le système de stylet.
j
FT , MPE
3.12
erreur maximale tolérée de taille du système à stylets multiples
P
STj, MPE
valeur extrême de l'erreur de taille du système à stylets multiples (3.7), P , autorisée par les
STj
spécifications, les réglementations, etc. pour une MMT
NOTE 1 La valeur maximale tolérée de l'erreur de taille du système à stylets multiples, P , peut être donnée par
j
ST , MPE
l'une des trois formes suivantes:
a) P = minimum de (A + L /K) et B; ou
j
ST , MPE P
b) P = (A + L /K); ou
j
ST , MPE P
c) P = B;
j
ST , MPE
où
A est une constante positive, exprimée en micromètres, fournie par le fabricant;
K est une constante positive, sans dimension, fournie par le fabricant;
L est la distance en 3D entre les centres de la sphère de référence et la sphère d'essai, en millimètres;
P
B est l'erreur maximale tolérée P , en micromètres, spécifiée par le fabricant.
j
ST , MPE
Ces formes sont montrées aux Figures D.1, D.2 et D.3.
NOTE 2 Une erreur maximale tolérée (MPE) [par opposition à une limite maximale tolérée (MPL)] est spécifiée lorsque
les mesures d'essai mettent au jour des erreurs; tester une spécification de MPE nécessite donc l'utilisation d'étalons
calibrés.
NOTE 3 P peut être spécifiée par la longueur de la constante de palpage ou par la description du système de
j
ST , MPE
stylet.
3.13
limite maximale tolérée de la valeur de position du système à stylets multiples
P
LTj, MPL
valeur extrême de la valeur de position du système à stylets multiples (3.8), P , autorisée par les
LTj
spécifications, les réglementations, etc. pour une MMT
NOTE 1 La limite maximale tolérée de la valeur de position du système à stylets multiples, P , peut être donnée
LTj
, MPL
par l'une des trois formes suivantes:
a) P = minimum de (A + L /K) et B; ou
LTj, MPL P
b) P = (A + L /K); ou
LTj
, MPL P
c) P = B;
LTj
, MPL
où
A est une constante positive, exprimée en micromètres et fournie par le fabricant;
K est une constante positive sans dimension fournie par le fabricant;
L est la distance en 3D entre les centres de la sphère de référence et la sphère d'essai, en millimètres;
P
B est l'erreur maximale tolérée P , en micromètres, spécifiée par le fabricant.
j
LT , MPL
Ces formes sont montrées aux Figures D.1, D.2 et D.3.
NOTE 2 Une limite maximale tolérée (MPL) [par opposition à une erreur maximale tolérée (MPE)] est spécifiée lorsque
les mesures d'essai ne font pas apparaître d'erreurs; tester une spécification de MPL ne nécessite donc pas l'utilisation
d'étalons adéquatement étalonnés.
NOTE 3 P peut être spécifiée par la longueur de la constante de palpage ou par la description du système de
LTj
, MPL
stylet.
3.14
erreur maximale tolérée de forme du système à stylet simple
P
FTU, MPE
valeur extrême de l'erreur de forme du système à stylet simple (3.9), P , autorisée par les spécifications,
FTU
les réglementations, etc. pour une MMT
Voir l'ISO 10360-1:2000, Figure 15.
NOTE 1 La P peut être spécifiée par la longueur de la constante de palpage ou par le système de stylet.
FTU, MPE
NOTE 2 P est identique à MPE dans l'ISO 10360-2:2001.
FTU, MPE P
4 Symboles
Pour les besoins du présent document, les symboles donnés dans le Tableau 1 s'appliquent.
Tableau 1 — Symboles
Symbole Signification
A valeur positive, en millimètres, fournie par le fabricant, utilisée pour exprimer une limite ou erreur maximale
tolérée
K valeur positive sans dimension, fournie par le fabricant, utilisée pour exprimer une limite ou erreur maximale
tolérée
L distance en 3D entre les centres de la sphère de référence et de la sphère d'essai, en millimètres
P
B erreur (par exemple P ) ou limite (par exemple P ) tolérée maximale, en millimètres, selon les
j, MPE LTj, MPL
FT
indications du fabricant
R distance radiale gaussienne
l longueur du stylet d'un système de palpage à stylets multiples fixes
l longueur du stylet simple
U
l longueur de la constante de palpage d'un système de palpeurs multiples fixes
O
l longueur de la constante de palpage d'un système de palpage articulé
A
X, Y, Z axes des coordonnées du centre
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Tableau 1 (suite)
Symbole Signification
E erreur de mesure de longueur avec longueur minimale de la constante de palpage
E erreur maximale tolérée de mesure de longueur avec longueur minimale de la constante de palpage
0, MPE
E erreur de mesure de longueur avec longueur L de la constante de palpage
L
E erreur maximale tolérée de la mesure de longueur
L, MPE
j = E système de palpage articulé utilisant la qualification empirique
j = I système de palpage articulé utilisant la qualification déductive («inferred»)
j = M système de palpage à stylets multiples fixes
j = N système à palpeurs multiples fixes
P
FTE
P
FTI
erreur de forme d'un système à stylets multiples, P
j
FT
P
FTM
P
FTN
P
STE
P
STI
erreur de taille d'un système à stylets multiples, P
j
ST
P
STM
P
STN
P
LTE
P
LTI
valeur de position d'un système à stylets multiples, P
LTj
P
LTM
P
LTN
P erreur de forme d'un système à stylet simple
FTU
P erreur de taille d'un système à stylet simple
STU
P
FTE, MPE
P
FTI, MPE
erreur de forme maximale tolérée d'un système à stylets multiples, P
j, MPE
FT
P
FTM, MPE
P
FTN, MPE
P
STE, MPE
P
STI, MPE
erreur de taille maximale tolérée d'un système à stylets multiples, P
j, MPE
ST
P
STM, MPE
P
STN, MPE
P
LTE, MPL
P
LTI, MPL
erreur de valeur de position maximale tolérée d'un système à stylets multiples, P
LTj, MPL
P
LTM, MPL
P
LTN, MPL
P erreur de forme maximale tolérée d'un système à stylet simple
FTU, MPE
5 Exigences relatives aux caractéristiques métrologiques
5.1 Erreur de palpage du système à stylet simple
L'erreur de forme du système à stylet simple, P , ne doit pas dépasser l'erreur maximale tolérée de forme
FTU
du système à stylet simple, P , spécifiée par
FTU, MPE
⎯ le fabricant, pour les essais de réception, ou
⎯ l'utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
L'erreur de forme du système à stylet simple, P , et l'erreur maximale tolérée de forme du système à stylet
FTU
simple P sont exprimées en micromètres.
FTU, MPE
NOTE 1 L'erreur de palpage du système à stylet simple s'applique aussi aux MMT utilisées avec des palpeurs
multiples fixes, des stylets multiples fixes et des systèmes de palpage articulés (voir 6.2.1).
NOTE 2 Les influences qui contribuent à l'erreur de forme du système à stylet simple, P , sont normalement
FTU
manifestées dans les valeurs obtenues pour E et E dans l'ISO 10360-2.
0 L
5.2 Configuration du système de palpage à stylet simple
Les limites de la configuration du système de palpage (stylet, rallonges de stylet, orientation du stylet, poids
du système de stylet, etc.) auxquelles s'applique la valeur spécifiée de la P sont définies par
FTU, MPE
⎯ le fabricant, pour les essais de réception, ou
⎯ l'utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
Dans les deux cas, l'utilisateur est libre de choisir la manière de configurer les composants du système de
palpage dans les limites spécifiées, et en respectant les exigences en 6.2, en fonction de la situation.
Il est recommandé d'utiliser un stylet adapté au mesurage d'une pièce type.
NOTE 1 Un système de palpage articulé utilisé dans une seule position angulaire, avec un stylet simple, est considéré
comme un système de palpage à stylet simple.
NOTE 2 Les limites de la configuration du système de palpage du présent paragraphe peuvent être différentes de
celles données en 5.4.
5.3 Erreurs et valeurs du système de palpage à stylets multiples
Sur les systèmes de palpage à stylets multiples fixes, les erreurs de forme et de taille du système à stylets
multiples, P , P et la valeur P ne doivent pas dépasser les erreurs maximales tolérées
FTM STM LTM
correspondantes, P , P et la limite maximale tolérée P .
FTM, MPE STM, MPE LTM, MPL
Sur les systèmes à palpeurs multiples fixes, les erreurs de forme et de taille du système à stylets multiples,
P , P et la valeur P ne doivent pas dépasser les erreurs maximales tolérées correspondantes,
FTN STN LTN
P , P et la limite maximale tolérée P .
FTN, MPE STN, MPE LTN, MPL
Sur les systèmes de palpage articulés utilisant la qualification déductive du système de palpage, les erreurs
de forme et de taille du système à stylets multiples, P , P et la valeur P ne doivent pas dépasser les
FTI STI LTI
erreurs maximales tolérées correspondantes, P , P et la limite maximale tolérée P .
FTI, MPE STI, MPE LTI, MPL
Sur les systèmes de palpage articulés utilisant la qualification empirique du système de palpage, les erreurs
de forme et de taille du système à stylets multiples, P , P et la valeur P ne doivent pas dépasser les
FTE STE LTE
erreurs maximales tolérées correspondantes, P , P et la limite maximale tolérée P .
FTE, MPE STE, MPE LTE, MPL
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Les erreurs maximales tolérées, P et P , et la limite maximale tolérée, P , sont spécifiées
j
FT , MPE STj, MPE LTj, MPL
par
⎯ le fabricant, pour les essais de réception, ou
⎯ l'utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
Les erreurs et les valeurs, ainsi que les erreurs et les limites maximales tolérées correspondantes, sont
exprimées en micromètres.
NOTE Les performances de palpage du système à stylets multiples sont classées en erreurs liées à la forme (P ),
j
FT
erreurs liées à la taille (P ) et erreurs liées à la position (P ). Différentes combinaisons de ces types d'erreurs sont
j LTj
ST
importantes pour l'incertitude des différentes tâches de mesure. Par exemple, les résultats de forme et de taille peuvent
contenir des informations sur la capacité du système de la MMT à utiliser des diamètres de touche du stylet multiples pour
mesurer un seul élément géométrique. Voir aussi l'Annexe C.
Pour les systèmes articulés, les données d'une seule méthode, déductive ou empirique, sont nécessaires.
5.4 Configuration du système de palpage à stylets multiples
Les limites de la configuration du système de palpage (stylet, rallonges de stylet, orientation du stylet, poids
du système de stylet, etc.) auxquelles s'appliquent les valeurs spécifiées de la MPE et de la MPL sont définies
par
⎯ le fabricant, pour les essais de réception, ou
⎯ l'utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
Dans les deux cas, l'utilisateur est libre de choisir la manière de configurer les composants du système de
palpage dans les limites spécifiées, et en respectant les exigences en 6.3 ou en 6.4, en fonction de la
situation.
Un fabricant peut exclure l'utilisation de touches de stylets de diamètres nominaux différents pour le
mesurage d'un élément géométrique, en déclarant cette restriction dans la liste de stylets approuvés du
fabricant (voir 5.5).
NOTE 1 Les limites de la configuration du système de palpage du présent paragraphe peuvent être différentes de
celles données en 5.2.
NOTE 2 Un système de palpage articulé utilisé dans plusieurs positions angulaires, même utilisé avec un stylet simple,
est considéré comme un système de palpage à stylets multiples.
5.5 Stylets
Les stylets utilisés dans les essais spécifiés dans l'Article 6 doivent être ceux qui sont approuvés pour être
utilisés avec la MMT, c'est-à-dire de même matériau, de même diamètre d'arbre du stylet, de même longueur
nominale et de même qualité de touche du stylet. Cependant, il est admis que les longueurs exactes de
stylets utilisés pour les modes opératoires d'essai peuvent ne pas être disponibles et, par conséquent, une
variation de 6 mm ou de 10 % de la longueur nominale, la plus grande valeur étant retenue, peut être
autorisée.
5.6 Conditions d'environnement
Les limites pour les conditions d'environnement tolérées telles que les conditions de température, d'humidité
de l'air et les vibrations sur le lieu d'installation, qui influencent les mesures, doivent être spécifiées par
⎯ le fabricant, pour les essais de réception, ou
⎯ l'utilisateur, pour les essais de vérification périodique.
Dans les deux cas, l'utilisateur est libre de choisir les conditions d'environnement dans lesquelles seront
effectués les essais de la présente partie de l'ISO 10360, dans les limites spécifiées des produits données
dans la fiche technique.
L'utilisateur a la responsabilité de fournir un environnement à la MMT tel qu'il est spécifié par le fabricant dans
la fiche technique. Si l'environnement ne satisfait pas les spécifications, il ne peut être exigé de vérifier
aucune des erreurs ou limites maximales tolérées de la présente partie de l'ISO 10360.
5.7 Conditions de fonctionnement
Pour les essais spécifiés dans l'Article 6, la MMT doit fonctionner en utilisant les modes opératoires du
manuel d'utilisation du fabricant. Les parties de ce manuel à respecter comprennent:
a) le démarrage/préchauffage de la machine;
b) la configuration et l'assemblage du système de stylet;
c) les modes opératoires de nettoyage de la touche du stylet, de la sphère d'essai et de la sphère de
référence;
d) la qualification du système de palpage;
e) lorsque le fabricant le spécifie, la position de la sphère de référence selon les données du manuel
d'utilisation.
Toutes les touches de stylet, la sphère de référence et la sphère d'essai doivent être nettoyées avant la
qualification du système de palpage pour supprimer tout film résiduel qui pourrait influencer les mesures ou
les résultats d'essai.
IMPORTANT — Il est critique de s'assurer qu'un équilibre thermique approximatif du système de
palpage est atteint pendant la qualification du système de palpage et le mode opératoire d'essai.
6 Essais de réception et essais de vérification périodique
6.1 Généralités
Dans les paragraphes suivants,
⎯ les essais de réception sont effectués selon les spécifications et les modes opératoires du fabricant, et
⎯ les essais de vérification périodique sont effectués selon les spécifications de l'utilisateur et les modes
opératoires du fabricant.
6.2 Configuration du système de palpage à stylet simple
6.2.1 Application
Le paragraphe 6.2 s'applique à la configuration du système de palpage à stylet simple et aux MMT utilisées
avec des palpeurs multiples fixes, des stylets multiples fixes et des systèmes de palpage articulés. L'un des
palpeurs multiples, l'un des stylets multiples ou l'une des orientations articulées peut être utilisé pour cet essai.
Voir 6.2.4.1 pour leur orientation.
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6.2.2 Principe
Le principe de cet essai est de mesurer une sphère d'essai en utilisant 25 points palpés avec un stylet simple
et attribuer l'erreur de forme observée au système de palpage. Une sphère des moindres carrés (c'est-à-dire
Gaussienne) sur la base des 25 points est examinée pour les erreurs d'indication de forme. Cette analyse
donne l'erreur de forme du système à stylet simple, P .
FTU
Les résultats de ces essais peuvent dépendre beaucoup de la longueur du stylet. De ce fait, une série de
longueurs de stylet est prise en considération (voir la Figure 1); seules les longueurs spécifiées par le
fabricant de la MMT comme étant applicables au système de palpage (voir 5.2) doivent pouvoir être choisies
pour l'essai.
Longueur du stylet MPE(PFTU)
l µm
u
l = 20 mm
u
l = 30 mm
u
l = 50 mm
u
l = 100 mm
u
Figure 1 — Fiche de spécification de configuration de système de palpage à stylet simple
6.2.3 Équipement de mesure
L'étalon matérialisé de taille, c'est-à-dire la sphère d'essai doit avoir un diamètre nominal compris entre
10 mm et 50 mm. La sphère d'essai doit être étalonnée pour la forme. L'essai décrit en Annexe B (aussi bien
pour les essais à palpeurs multiples qu'à stylets multiples — voir 6.3.3) exige que la taille de la sphère d'essai
soit elle aussi étalonnée.
Il est recommandé d'utiliser une sphère dont l'erreur de forme ne dépasse pas 20 % de P ou de
FTM, MPE
P , selon le cas.
FTN, MPE
La sphère de référence fournie avec la MMT pour la qualification du système de palpage ne doit pas être
utilisée pour cet essai.
6.2.4 Mode opératoire
6.2.4.1 La longueur du stylet doit être choisie par l'utilisateur parmi les valeurs suivantes: 20 mm, 30 mm,
50 mm et 100 mm (voir la Figure 1). L'utilisateur doit choisir et essayer une seule de ces longueurs spécifiées
par le fabricant de la MMT comme étant applicables au système de stylet. Sauf spécification contraire, les
composants du stylet doivent être ceux approuvés pour être utilisés avec le système de palpage de la MMT
(voir 5.2). Voir 5.5 pour les tolérances autorisées pour la longueur du stylet.
Sauf spécification contraire, l'orientation du stylet doit être parallèle à l'axe du su
...
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