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GB／T 33523.605-2022 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.pdfICS17.040.20 CCSJ04
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
国家市场监督管理总局 国家标准化管理委员会 发布
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 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 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 则量技术、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。 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 使用的测量技术及仪器的标称特性。特别是海湾路总体施工组织设计，GB/T33523在涵盖接触式测量仪器的同时，重点引人了在 清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 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实现了从二维轮廊测量到 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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)轮廊和区域 表面结构测量显微镜的计量特性。 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。 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。 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。 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。
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。
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
区域基准arealreference 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。 仪器坐标系coordinatesystemoftheinstrument (工，y，z)坐标轴的右手定则笛卡儿直角坐标系。 注1：(x，y)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，z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(x，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]。
图1仪器的坐标系和测量回路
围确定。 [来源：GB/T33523.601—2017，3.4.1] 1.7 响应曲线responsecurve F,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xm（ym或zm） 注2：响应曲线能用于调整和误差修正。
放大倍数 amplificationcoefficient αzαyα 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]。
图2非线性响应曲线示例
图3响应曲线线性化示例
X[Y]方向采样间距samplingintervalinX[Y] D[D] 沿X坐标轴[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 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） 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 大于或小于采样间距。 3.1.13 Z方向量化步距digitizationstepinZ D： 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lateralresolution R 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 widthlimitforfullheighttransmission W 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)； 一Z方向量化步距(3.1.13)； 一短波截止滤波器。 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 号通常受到干扰且可能包含非测点。
X[Y]方向采样间距samplingintervalinX[Y] D[D] 沿X坐标轴[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。 3.1.13 Z方向量化步距digitizationstepinZ D： 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lateralresolution R 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 widthlimitforfullheighttransmission W 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)； 一Z方向量化步距(3.1.13)； 一短波截止滤波器。 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，作 号通常受到干扰且可能包含非测点。
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
图6水平间距t'小于W的栅格
计量特性metrologicalcharacteristic 测量仪器的计量特性 metrologicalcharacteristicofameasuringinstrument <测量设备>测量装置的属性，该属性可能会影响测量结果。 注1：计量特性校准是必要的。 注2：计量特性对测量不确定度有直接影响。 注3：区域法表面结构测量仪器的计量特性见表1。 [来源：GB/T24634—2009，3.12，有修改]
表面结构测量方法的计量特性列表
区域导向基准arealreferenceguide 产生基准表面的仪器组成部分，在这个基准表面上，探测系统沿理论正确轨迹相对于被测表面 运动。 注：在X、Y轴扫描的区域法表面结构测量仪器中，区域导向基准建立一个参考表面（见GB/T33523.2一2017， 3.1.8)。它可以通过使用两个线性且互相垂直的导向基准（参见GB/T6062一2009，3.3.2)或一个导向基准表 面来构建。
横向扫描系统 lateralscanningsystem 在（r，y)平面上对被测表面实施扫描的系统。 注1：表面结构扫描仪器系统有四个基本部分：X轴驱动器、Y轴驱动器、Z轴测量探头和待测表面。可通过不同的 方式配置这四个部分，由此不同配置之间会产生一定的差异，见表2。 注2：当对显微镜的单个视场进行测量时，不进行X、Y轴扫描。但是，当通过拼接方法将多个视场拼接在一起 时，系统就会被认为是一个扫描系统，见参考文献[6]。
表2 导向基准可能的不同配置（X和Y辅）
光源lightsource 在特定光谱范围内发射适当波长的光的光学装置。 3.3.2 光学测量带宽measurementopticalbandwidth Bo 用于表面测量的光的波长范围。 注：构建仪器时，可采用有限光学带宽的光源，也可利用额外的滤光元件进一步限制光学测量带宽。 3.3.3 测量光波长measurementopticalwavelength 入。 用于表面测量的光波长有效值。 注：测量光学波长受诸如光源光谱、光学组件的光谱透过率和图像传感器阵列的光谱响应等因素影响（见附录A) 3.3.4 孔径角angularaperture 从被测表面上某一点进人光学系统的光锥的角度。 [来源：GB/T33523.602—2022某地下室基坑施工组织设计，3.3.3] 3.3.5 孔径半角halfapertureangle α 孔径角的一半。 注：该角有时称为“光锥半角”见图8)。
AN 孔径半角的正弦乘以周围介质的折射率n（An=nsinα）。 注1：空气中，对可见光面言，n≈1。
注2：数值孔径的大小与光的波长有关。通常，用光学测量带宽的中心波长定义数值孔径。 3.3.7 瑞利准则Rayleighcriterion 表征光学系统空间分辨力的量，定义为两个点源在满足一个点源的像的一极衍射极小值与另一个 点源的像的极大值位置重合时的间距。 注1：对于充满物镜人瞳的理想非相干光系统，瑞利准则取值为0.61入。/AN。 注2：对于光学3D计量仪器，此参数用于表征高度远小于入。的特征的仪器响应。 3.3.8 斯派罗准则Sparrowcriterion 表征光学系统空间分辨力的量，定义为两个点源在满足合光强刚好不出现下凹时的分离间距。 注1：对于充满物镜人瞳的理想非相干光系统，斯派罗准则取值为0.47入。/An，约为瑞利准则(3.3.7)取值的0.77倍 注2：对于光学3D计量仪器，此参数用于表征高度远小于入。的特征的仪器响应。 注3：在与上述注释相同的测量条件下，斯派罗准则取值几乎等于0.500。/Av的空间周期，此时理论的仪器响应降 全零。
3.4与工件光学特性有关的术语和定义
表面膜surfacefilm 沉积在光学性质与其不同的另一表面上的材料。 注：这个概念也可称为“表面层”。 3.4.2 薄膜thinfilm 厚度较薄的膜，通过光学测量系统不能区分开其上下表面。 注：对于某些具有特殊性能和算法的测量系统，可得到薄膜的厚度。 3.4.3 厚膜thickfilm 厚度较厚的膜，通过光学测量系统能区分其上下表面。 3.4.4 光学光滑表面opticallysmoothsurface 反射光主要源自镜面反射且散射光不显著的表面。 注1：光学光滑表面在局部范围内像一面镜子。 注2：在某些条件下（例如波长范围、数值孔径、像素分辨率等)具有光学平滑特性的表面在一个或多个特定条件发 生变化时可能变为光学粗糙表面。 3.4.5 光学粗糙表面opticallyroughsurface 与光学光滑表面不同，即散射光显著的表面。
世W代世 opvcw.ytoug"surue 与光学光滑表面不同，即散射光显著的表面。 注：在某些条件下（例如波长范围、数值孔径、像素分辨率等)具有光学粗糙特性的表面在一个或多个特定条件 变化时可能变为光学光滑表面。
烟叶生产基地项目PE给水管网施工组织设计该相位差可能被错误地解算！