ISO 25178: ข้อกำหนดทางเรขาคณิตของผลิตภัณฑ์ (GPS) – พื้นผิว: พื้นที่เป็น ชุด มาตรฐานสากลขององค์การมาตรฐานสากลที่เกี่ยวข้องกับการวิเคราะห์พื้นผิว สามมิติแบบ พื้นที่

เอกสารที่ประกอบเป็นมาตรฐาน:

• ส่วนที่ 1: การระบุลักษณะพื้นผิว
• ส่วนที่ 2: คำศัพท์ คำจำกัดความ และพารามิเตอร์พื้นผิว
• ส่วนที่ 3: ตัวดำเนินการกำหนดคุณสมบัติ
• ส่วนที่ 6: การจำแนกประเภทของวิธีการวัดพื้นผิว
• ส่วนที่ 70: การวัดวัสดุ
• ส่วนที่ 71: มาตรฐานการวัดซอฟต์แวร์
• ส่วนที่ 72: รูปแบบไฟล์ XML x3p
• ส่วนที่ 600: คุณลักษณะทางมาตรวิทยาสำหรับวิธีการวัดภูมิประเทศแบบพื้นที่
• ส่วนที่ 601: คุณลักษณะทั่วไปของเครื่องมือสัมผัส (สไตลัส)
• ส่วนที่ 602: คุณลักษณะเชิงนามของเครื่องมือแบบไม่สัมผัส (โพรบโครมาติกแบบคอนโฟคอล)
• ส่วนที่ 603: คุณลักษณะเชิงนามของเครื่องมือแบบไม่สัมผัส (กล้องจุลทรรศน์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตริกแบบเปลี่ยนเฟส)
• ส่วนที่ 604: คุณลักษณะเชิงนามของเครื่องมือแบบไม่สัมผัส ( การแทรกสอดแบบสแกนความสอดคล้อง )
• ส่วนที่ 605: คุณลักษณะทั่วไปของเครื่องมือแบบไม่สัมผัส (หัววัดโฟกัสอัตโนมัติแบบจุด)
• ส่วนที่ 606: คุณลักษณะเชิงนามของเครื่องมือแบบไม่สัมผัส ( การปรับโฟกัส )
• ส่วนที่ 607: คุณลักษณะเชิงนามของเครื่องมือแบบไม่สัมผัส ( กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอล )
• ส่วนที่ 700: การสอบเทียบเครื่องมือวัดพื้นผิว [NWIP]
• ส่วนที่ 701: มาตรฐานการสอบเทียบและการวัดสำหรับเครื่องมือสัมผัส (สไตลัส)

อาจมีการเสนอเอกสารอื่นเพิ่มเติมในอนาคต แต่โครงสร้างในปัจจุบันเกือบจะกำหนดไว้เรียบร้อยแล้ว ส่วนที่ 600 จะเข้ามาแทนที่ส่วนทั่วไปที่พบในส่วนอื่นๆ ทั้งหมด เมื่อมีการแก้ไข ส่วนที่ 60x จะถูกลดเหลือเพียงคำอธิบายที่เฉพาะเจาะจงกับเทคโนโลยีของเครื่องมือเท่านั้น

นี่คือมาตรฐานสากลฉบับแรกที่คำนึงถึงข้อกำหนดและการวัดพื้นผิวสามมิติ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มาตรฐานนี้กำหนดพารามิเตอร์พื้นผิวสามมิติและตัวดำเนินการกำหนดข้อกำหนดที่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้ยังอธิบายถึงเทคโนโลยีการวัดที่ใช้ได้ วิธี การสอบเทียบตลอดจนมาตรฐานการสอบเทียบทางกายภาพและซอฟต์แวร์การสอบเทียบที่จำเป็น

คุณลักษณะใหม่ที่สำคัญที่เพิ่มเข้ามาในมาตรฐานนี้คือ การครอบคลุมวิธีการวัดแบบไม่สัมผัส ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอยู่แล้ว แต่จนถึงขณะนี้ยังขาดมาตรฐานที่รองรับการตรวจสอบคุณภาพภายในกรอบของISO 9000เป็นครั้งแรกที่มาตรฐานนี้ได้นำ วิธี การวัด พื้นผิวแบบ 3 มิติ เข้ามาอยู่ในขอบเขตอย่างเป็นทางการ ต่อจากวิธีการวัดแบบ 2 มิติ(profilometric)ที่มีมาตรฐานมานานกว่า 30 ปีแล้ว เช่นเดียวกับเทคโนโลยีการวัดที่ไม่จำกัดเฉพาะการวัดแบบสัมผัส (ด้วยหัว วัดเพชร ) แต่ยังรวมถึงเทคโนโลยีการวัดแบบออปติคอล เช่นเกจวัดแบบโครมาติกคอนโฟกั ล และกล้องจุลทรรศน์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตริก

คณะกรรมการเทคนิค TC213 พิจารณาว่ามาตรฐาน ISO 25178 เป็นมาตรฐานที่ให้คำจำกัดความใหม่ของพื้นฐานเกี่ยวกับพื้นผิว โดยยึดหลักการที่ว่าธรรมชาติเป็นสิ่งที่มีสามมิติโดยแท้จริง คาดการณ์ว่างานวิจัยในอนาคตจะขยายแนวคิดใหม่เหล่านี้ไปสู่ขอบเขตของการวิเคราะห์พื้นผิวด้วยวิธีการวัดโปรไฟล์แบบสองมิติ ซึ่งจำเป็นต้องมีการปรับปรุงมาตรฐานพื้นผิวที่มีอยู่ทั้งหมด ( ISO 4287 , ISO 4288 , ISO 1302 , ISO 11562 , ISO 12085 , ISO 13565เป็นต้น)

มีการกำหนดคำศัพท์ใหม่:

• ตัวกรอง S: ตัวกรองที่กำจัดองค์ประกอบขนาดเล็กที่สุดออกจากพื้นผิว (หรือมีความยาวคลื่นสั้นที่สุดสำหรับตัวกรองเชิงเส้น)
• ตัวกรอง L: ตัวกรองที่กำจัดองค์ประกอบขนาดใหญ่ที่สุดออกจากพื้นผิว (หรือมีความยาวคลื่นมากที่สุดสำหรับตัวกรองเชิงเส้น)
• ตัวดำเนินการ F: ตัวดำเนินการที่ระงับรูปแบบนาม.
• พื้นผิวหลัก: พื้นผิวที่ได้หลังจากการกรองแบบ S
• พื้นผิว SF: พื้นผิวที่ได้หลังจากใช้ตัวดำเนินการ F กับพื้นผิวหลัก
• พื้นผิว SL: พื้นผิวที่ได้หลังจากใช้ตัวกรอง L กับพื้นผิว SF
• ดัชนีการซ้อน: ดัชนีที่สอดคล้องกับความยาวคลื่นตัดของตัวกรองเชิงเส้น หรือกับขนาดขององค์ประกอบโครงสร้างของตัวกรองเชิงสัณฐานวิทยา ภายใต้มาตรฐาน 25178 การจำแนกประเภทเฉพาะอุตสาหกรรม เช่นความหยาบเทียบกับความเป็นคลื่นจะถูกแทนที่ด้วยแนวคิดทั่วไปมากขึ้นคือ "พื้นผิวที่จำกัดด้วยขนาด" และ "ความยาวคลื่นตัด" จะถูกแทนที่ด้วย "ดัชนีการซ้อน"

ตัวกรองแบบใหม่ที่มีให้ใช้งานนั้นได้อธิบายไว้ในชุดข้อกำหนดทางเทคนิคที่รวมอยู่ในมาตรฐาน ISO 16610ตัวกรองเหล่านี้ได้แก่ ตัวกรองเกาส์เซียน ตัวกรองสปลายน์ ตัวกรองแบบทนทาน ตัวกรองเชิงสัณฐานวิทยา ตัวกรองเวฟเล็ต ตัวกรองแบบเรียงลำดับ เป็นต้น

พารามิเตอร์พื้นผิวแบบ 3 มิติ จะเขียนด้วยตัวอักษรใหญ่ S (หรือ V) ตามด้วยตัวอักษรเล็กหนึ่งหรือสองตัว พารามิเตอร์เหล่านี้คำนวณจากพื้นผิวทั้งหมด ไม่ใช่การหาค่าเฉลี่ยจากความยาวฐานหลายๆ ค่า เหมือนกับพารามิเตอร์แบบ 2 มิติ ในทางตรงกันข้ามกับหลักการตั้งชื่อแบบ 2 มิติ ชื่อของพารามิเตอร์แบบ 3 มิติจะไม่สะท้อนบริบทของการกรอง ตัวอย่างเช่นSaจะปรากฏเสมอโดยไม่คำนึงถึงพื้นผิว ในขณะที่ใน 2 มิติจะมีPa , RaหรือWaขึ้นอยู่กับว่าโปรไฟล์นั้นเป็นโปรไฟล์หลัก ความหยาบ หรือความโค้ง

พารามิเตอร์เหล่านี้เกี่ยวข้องเฉพาะกับการกระจายทางสถิติของค่าความสูงตามแกน z เท่านั้น

พารามิเตอร์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับความถี่เชิงพื้นที่ของข้อมูล โดยเฉพาะทิศทางของข้อมูล

พารามิเตอร์เหล่านี้เกี่ยวข้องกับรูปร่างเชิงพื้นที่ของข้อมูล

พารามิเตอร์เหล่านี้คำนวณจากเส้นโค้งอัตราส่วนวัสดุ ( เส้นโค้ง Abbott-Firestone )

พารามิเตอร์คุณลักษณะเหล่านี้ได้มาจากการแบ่งพื้นผิวออกเป็นรูปแบบต่างๆ (หุบเขาและเนินเขา) การแบ่งส่วนดำเนินการโดยใช้วิธีการแบ่งพื้นที่แบบวอเตอร์เชด (watershed method )

กลุ่มบริษัทหลายแห่งเริ่มทำงานร่วมกันในปี 2551 ในการใช้งานพารามิเตอร์พื้นผิว 3 มิติแบบฟรี กลุ่มบริษัทดังกล่าวเรียกว่า OpenGPS [1]ต่อมาได้มุ่งเน้นความพยายามไปที่รูปแบบไฟล์ XML (X3P) ซึ่งเผยแพร่ภายใต้มาตรฐาน ISO 25178-72 แพ็กเกจเชิงพาณิชย์หลายแพ็กเกจมีพารามิเตอร์บางส่วนหรือทั้งหมดที่กำหนดไว้ใน ISO 25178 เช่นMountainsMapจาก Digital Surf, SPIP จาก Image Metrology [2] , TrueMap 6 จาก TrueGage [3]รวมถึง Gwyddion ซึ่งเป็นโอเพนซอร์ส

ส่วนที่ 6 ของมาตรฐานแบ่งเทคโนโลยีที่ใช้ได้สำหรับการวัดพื้นผิวสามมิติออกเป็นสามกลุ่ม:

1. เครื่องมือ ทางด้านภูมิประเทศ : เครื่องวัดโปรไฟล์ 3 มิติแบบสัมผัสและไม่สัมผัส กล้องจุลทรรศน์แบบอินเตอร์เฟอโรเมตริกและคอนโฟกัล เครื่องฉายแสงโครงสร้าง กล้องจุลทรรศน์สเตอริโอ เป็นต้น
2. เครื่องมือวัดโปรไฟล์: เครื่องวัดโปรไฟล์ 2 มิติแบบสัมผัสและไม่สัมผัส เลเซอร์วัดระยะแบบสามเหลี่ยม เป็นต้น
3. เครื่องมือที่ทำงานโดยวิธีการบูรณาการ : การวัด ด้วยลม , การวัดแบบ คาปาซิทีฟ , การวัดโดยการกระจายแสงเป็นต้น

และให้คำจำกัดความของเทคโนโลยีแต่ละอย่างเหล่านี้

ถัดไป มาตรฐานดังกล่าวได้สำรวจเทคโนโลยีเหล่านี้โดยละเอียด และได้จัดทำเอกสารสองฉบับสำหรับแต่ละเทคโนโลยี:

• ส่วนที่ 6xx: คุณลักษณะเชิงนามของเครื่องมือ
• ส่วนที่ 7xx: การสอบเทียบเครื่องมือ

ส่วนที่ 601 และ 701 อธิบายถึงเครื่องวัดความเรียบผิวแบบสัมผัส โดยใช้หัววัดเพชรในการวัดพื้นผิวด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์สแกนด้านข้าง

ส่วนที่ 602 อธิบายถึงเครื่องวัดความเรียบผิวแบบไม่สัมผัสชนิดนี้ ซึ่งประกอบด้วยเซ็นเซอร์แบบจุดเดียวที่ใช้แสงสีขาวแบบคอนโฟกัล หลักการทำงานนั้นอาศัยการกระจายตัวของแสงสีขาวตามแกนแสง ผ่านอุปกรณ์คอนโฟกัล และการตรวจจับความยาวคลื่นที่โฟกัสอยู่บนพื้นผิวโดยสเปกโทรเมตร

ส่วนที่ 604 อธิบายถึงวิธีการวัดพื้นผิวด้วยแสงประเภทหนึ่ง ซึ่งการระบุตำแหน่งของแถบการแทรกสอดในระหว่างการสแกนความยาวเส้นทางแสงนั้นเป็นวิธีการในการกำหนดลักษณะพื้นผิว เช่น ลักษณะทางภูมิประเทศ โครงสร้างฟิล์มโปร่งใส และคุณสมบัติทางแสง เทคนิคนี้ครอบคลุมถึงเครื่องมือที่ใช้แหล่งกำเนิดแสงที่มองเห็นได้ (แสงขาว) ที่มีช่วงความถี่กว้างเพื่อให้ได้การระบุตำแหน่งของแถบการแทรกสอด CSI ใช้การระบุตำแหน่งของแถบการแทรกสอดเพียงอย่างเดียวหรือร่วมกับเฟสของแถบการแทรกสอด

มาตรฐานส่วนที่ 606 อธิบายถึงวิธีการวัดแบบไม่สัมผัสโดยใช้พื้นที่เป็นหลัก หลักการทำงานนั้นอาศัยเลนส์กล้องจุลทัศน์ที่มีระยะชัดลึกจำกัดและกล้อง CCD โดยการสแกนในแนวตั้ง จะได้ภาพหลายภาพที่มีจุดโฟกัสต่างกัน จากนั้นจึงนำข้อมูลเหล่านี้มาใช้ในการคำนวณชุดข้อมูลพื้นผิวเพื่อวัดความหยาบ

• ภาพรวมของมาตรวิทยาและการวัด
• ข้อกำหนดและการตรวจสอบผลิตภัณฑ์ทางเรขาคณิต
• ความหยาบของพื้นผิว
• ความโค้ง
• การวัดพื้นผิว
• MountainsMap : ซอฟต์แวร์วิเคราะห์พื้นผิว
• ISO 16610 : ฟิลเตอร์สำหรับพื้นผิว