ISO 25178: Especificaciones geométricas de productos (GPS) - Textura de la superficie: areal es una colección de normas internacionales de la Organización Internacional para la Estandarización relacionadas con el análisis de la textura de la superficie en 3D .
Estructura del estándar
Documentos que constituyen el estándar:
- Parte 1: Indicación de la textura de la superficie.
- Parte 2: Términos, definiciones y parámetros de textura superficial
- Parte 3: operadores de especificación
- Parte 6: Clasificación de métodos para medir la textura de la superficie.
- Parte 70: medidas materiales
- Parte 71: Estándares de medición de software
- Parte 72: formato de archivo XML x3p
- Parte 600: Características metrológicas de los métodos de medición de topografía aérea.
- Parte 601: Características nominales de los instrumentos de contacto (lápiz óptico).
- Parte 602: Características nominales de los instrumentos sin contacto (sonda cromática confocal)
- Parte 603: Características nominales de los instrumentos sin contacto (microscopía interferométrica de desplazamiento de fase)
- Parte 604: Características nominales de los instrumentos sin contacto ( interferometría de barrido de coherencia )
- Parte 605: Características nominales de los instrumentos sin contacto (sonda de enfoque automático puntual)
- Parte 606: Características nominales de los instrumentos sin contacto ( variación de enfoque )
- Parte 607: Características nominales de los instrumentos sin contacto ( microscopía confocal ).
- Parte 700: Calibración de instrumentos de medición de textura superficial [NWIP]
- Parte 701: Estándares de calibración y medición para instrumentos de contacto (lápiz)
Se podrían proponer otros documentos en el futuro, pero la estructura ahora está casi definida. La parte 600 reemplazará la parte común que se encuentra en todas las demás partes. Cuando se revise, las partes 60x se reducirán para contener solo descripciones específicas de la tecnología del instrumento.
Nuevas características
Es el primer estándar internacional que tiene en cuenta la especificación y medición de la textura de la superficie 3D. En particular, el estándar define los parámetros de textura de la superficie 3D y los operadores de especificación asociados. También describe las tecnologías de medición aplicables, los métodos de calibración , junto con los estándares de calibración física y el software de calibración que se requieren.
Una nueva característica importante incorporada en el estándar es la cobertura de los métodos de medición sin contacto, que ya se utilizan comúnmente en la industria, pero que hasta ahora carecen de un estándar para respaldar las auditorías de calidad dentro del marco de ISO 9000 . Por primera vez, el estándar trae los métodos de metrología de superficie 3D al dominio oficial, siguiendo métodos perfilométricos 2D que han estado sujetos a estándares durante más de 30 años. Lo mismo se aplica a las tecnologías de medición que no se limitan a la medición por contacto (con una aguja de punta de diamante ), sino que también pueden ser ópticas, como los medidores confocales cromáticos y los microscopios interferométricos .
Nuevas definiciones
TC213 considera que la norma ISO 25178 es, ante todo, una redefinición de los cimientos de la textura de la superficie, basada en el principio de que la naturaleza es intrínsecamente 3D. Se prevé que el trabajo futuro ampliará estos nuevos conceptos al dominio del análisis de textura de superficie perfilométrica 2D, lo que requiere una revisión total de todos los estándares actuales de textura de superficie ( ISO 4287 , ISO 4288 , ISO 1302 , ISO 11562 , ISO 12085 , ISO 13565 , etc.)
Se impone un nuevo vocabulario:
- Filtro S: filtro que elimina los elementos de escala más pequeños de la superficie (o de la longitud de onda más corta para un filtro lineal)
- Filtro L: filtro que elimina los elementos de mayor escala de la superficie (o de la longitud de onda más larga para un filtro lineal)
- Operador F: operador que suprime la forma nominal.
- Superficie primaria: superficie obtenida después del filtrado S.
- Superficie SF: superficie obtenida tras aplicar un operador F a la superficie primaria.
- Superficie SL: superficie obtenida tras aplicar un filtro L a la superficie SF.
- Índice de anidamiento: índice correspondiente a la longitud de onda de corte de un filtro lineal, oa la escala del elemento estructurante de un filtro morfológico. En 25178, las taxonomías específicas de la industria, como la rugosidad frente a la ondulación, se reemplazan por el concepto más general de "superficie limitada a escala" y "corte" por "índice de anidación".
Los nuevos filtros disponibles se describen en la serie de especificaciones técnicas incluidas en la norma ISO 16610 . Estos filtros incluyen: el filtro gaussiano, el filtro spline, filtros robustos, filtros morfológicos, filtros wavelet, filtros en cascada, etc.
Parámetros
Generalidades
Los parámetros de textura de superficie de área 3D se escriben con la letra S (o V) mayúscula seguida de un sufijo de una o dos letras minúsculas. Se calculan en toda la superficie y no más mediante estimaciones promediadas calculadas en una serie de longitudes de base, como es el caso de los parámetros 2D. A diferencia de las convenciones de nomenclatura 2D, el nombre de un parámetro 3D no refleja el contexto de filtrado. Por ejemplo, Sa siempre aparece independientemente de la superficie, mientras que en 2D hay Pa , Ra o Wa dependiendo de si el perfil es primario, de rugosidad u ondulación.
Parámetros de altura
Estos parámetros involucran solo la distribución estadística de los valores de altura a lo largo del eje z.
Parámetro | Descripción |
---|---|
Cuadrados | Altura cuadrática media de la superficie |
Ssk | Asimetría de la distribución de la altura |
Sku | Curtosis de distribución de alturas |
Sp | Altura máxima de picos |
SV | Altura máxima de valles |
Sz | Altura máxima de la superficie |
Sa | Altura media aritmética de la superficie |
Parámetros espaciales
Estos parámetros involucran la periodicidad espacial de los datos, específicamente su dirección.
Parámetro | Descripción |
---|---|
Sal | La tasa de autocorrelación de decaimiento más rápida |
Str | Relación de aspecto de textura de la superficie |
Estándar | Dirección de textura de la superficie |
Parámetros híbridos
Estos parámetros se relacionan con la forma espacial de los datos.
Parámetro | Descripción |
---|---|
Sdq | Gradiente cuadrático medio de la superficie |
DEG | Relación de área desarrollada |
Estos parámetros se calculan a partir de la curva de proporción de material (curva de Abbott-Firestone ).
Parámetro | Descripción |
---|---|
Smr | Relación de área de soporte de superficie |
Sdc | Altura de la relación de área de apoyo de superficie |
Sxp | Pico de altura extrema |
Vm | Volumen de material a una altura determinada |
Vv | Volumen vacío a una altura determinada |
Vmp | Volumen material de picos |
Vmc | Volumen de material del núcleo |
Vvc | Volumen vacío del núcleo |
Vvv | Volumen vacío de los valles |
Estos parámetros de características se derivan de una segmentación de la superficie en motivos (valles y colinas). La segmentación se lleva a cabo mediante un método de cuencas hidrográficas .
Parámetro | Descripción |
---|---|
Spd | Densidad de picos |
Spc | Curvatura máxima media aritmética |
S10z | 10 puntos de altura |
S5p | Altura de pico de 5 puntos |
S5v | 5 puntos de altura del valle |
Sda | Zona de valles cerrados |
Sha | Área de colinas cerradas |
Sdv | Volumen de valles cerrados |
Shv | Volumen de colinas cerradas |
Software
Un consorcio de varias empresas comenzó a trabajar en 2008 en una implementación gratuita de parámetros de textura de superficie 3D. El consorcio, llamado OpenGPS [1] luego centró sus esfuerzos en un formato de archivo XML (X3P) que fue publicado bajo la norma ISO ISO 25178-72. Varios paquetes comerciales proporcionan parte o todos los parámetros definidos en ISO 25178, como MountainsMap de Digital Surf, SPIP de Image Metrology [2] , así como el código abierto Gwyddion.
Instrumentos
La parte 6 del estándar divide las tecnologías utilizables para la medición de la textura de la superficie en 3D en tres familias:
- Instrumentos topográficos : perfilómetros 3D de contacto y sin contacto, microscopios interferométricos y confocales, proyectores de luz estructurada, microscopios estereoscópicos, etc.
- Instrumentos perfilométricos: perfilómetros 2D de contacto y sin contacto, láseres de triangulación de líneas, etc.
- Instrumentos que funcionan por integración : medida neumática , capacitiva , por difusión óptica , etc.
y define cada una de estas tecnologías.
A continuación, el estándar explora varias de estas tecnologías en detalle y dedica dos documentos a cada una de ellas:
- Parte 6xx: características nominales del instrumento
- Parte 7xx: calibración del instrumento
Perfilómetro de contacto
Las partes 601 y 701 describen el perfilómetro de contacto, que usa una punta de diamante para medir la superficie con la ayuda de un dispositivo de escaneo lateral.
Calibre confocal cromático
La Parte 602 describe este tipo de perfilómetro sin contacto, que incorpora un sensor confocal cromático de luz blanca de un solo punto. El principio de funcionamiento se basa en la dispersión cromática de la fuente de luz blanca a lo largo del eje óptico, mediante un dispositivo confocal, y la detección de la longitud de onda que se enfoca en la superficie mediante un espectrómetro .
Interferometría de barrido de coherencia
La parte 604 describe una clase de métodos de medición de superficies ópticas en los que la localización de franjas de interferencia durante un escaneo de la longitud de la trayectoria óptica proporciona un medio para determinar las características de la superficie tales como topografía, estructura de película transparente y propiedades ópticas. La técnica abarca instrumentos que utilizan fuentes visibles de banda ancha espectral (luz blanca) para lograr la localización de la franja de interferencia). CSI utiliza la localización de franjas sola o en combinación con la fase de franjas de interferencia.
Variación de enfoque
La Parte 606 describe este tipo de método basado en áreas sin contacto. El principio de funcionamiento se basa en una óptica de microscopio con profundidad de campo limitada y una cámara CCD. Al escanear en dirección vertical se recopilan varias imágenes con diferente enfoque. Luego, estos datos se utilizan para calcular un conjunto de datos de superficie para medir la rugosidad.
Ver también
- Rugosidad de la superficie
- Ondulación
- Metrología de superficie
- MountainsMap : software de análisis de textura superficial
- ISO 16610 : filtros para la textura de la superficie
Referencias
- ISO 25178 en el sitio web de ISO
- Nuevos parámetros 3D y técnicas de filtración para metrología de superficies , François Blateyron, Informe técnico de la revista Quality
- ISO / TS 16610-1: Especificaciones geométricas de productos (GPS): Filtración - Parte 1: Descripción general y conceptos básicos
- ISO / TS 14406: Especificaciones geométricas del producto (GPS): Extracción
- Blateyron, F. (2013). Los parámetros del campo de área. Caracterización de la textura de la superficie areal. R. Leach, Springer Berlín Heidelberg: 15-43.
- de Groot, PJ (2014). Avances en la especificación de instrumentos ópticos para la medición de la forma y textura de superficies. Proc. SPIE. 9110: 91100M-91101-91112.
- Leach, RK, Ed. (2013). Caracterización de la textura de la superficie areal. Heidelberg, Springer