ISO 25178

El estándar ISO 25178 se enfoca en las especificaciones geométricas de productos (GPS) para la textura superficial. En específico, este estándar está relacionado con la textura superficial areal 3D. Areal es una colección de normas internacionales de la Organización Internacional de Normalización relativas al análisis de la textura de la superficie de área 3D.

Estructura del Estándar 
Documentos que constituyen al 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 los métodos para medir la textura superficial
 Parte 70: Medidas de los materiales
 Parte 71: Estándares de medición de software
 Parte 72: Formato de archivos XML x3p
 Parte 600: Características metrológicas para métodos de medición de topografía areal
 Parte 601: Características nominales de los instrumentos de contacto (stylus)
 Parte 602: Características nominales de los instrumentos sin contacto (sonda cromática confocal)
 Parte 603: Características nominales de instrumentos sin contacto (microscopía interferométrica de cambio 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 (stylus)

Aunque podrían surgir nuevas propuestas en el futuro, la estructura general ya está casi definida. En concreto, la Parte 600 sustituirá la parte común que se encuentra en todas las otras partes. Al momento de revisarlas, se reducirán las partes 60x a descripciones específicas de la tecnología del instrumento en cuestión.

Nuevas características 
Este estándar internacional es el primero en considerar la especificación y medición de la textura superficial 3D. Su enfoque se centra en la definición de los parámetros de textura superficial 3D y sus operadores de especificación correspondientes. Además, describe las tecnologías aplicables para la medición, los métodos de calibración y los estándares físicos de calibración necesarios, junto con el software requerido para su calibración.

El nuevo estándar ha incorporado una característica crucial: la inclusión de métodos de medición sin contacto que ya se utilizan en la industria pero que, hasta ahora, no contaban con un estándar oficial que los respaldara en el marco del estándar ISO 9000 para auditorías de calidad. Este es el primer estándar que aborda los métodos de metrología de superficie 3D, que se suman a los métodos perfilométricos 2D que han estado sujetos a estándares durante más de 30 años. Además, las tecnologías de medición no se limitan solo al contacto con un lápiz de punta de diamante, sino que también pueden ser ópticas, como los medidores confocales cromáticos y los microscopios interferométricos.

Nuevas definiciones 
El enfoque principal del TC213 en relación con el estándar ISO 25178 es considerarlo como una redefinición de los fundamentos de la textura superficial, basada en la premisa de que la naturaleza es intrínsecamente 3D. Se espera que en el futuro se amplíen estos nuevos conceptos al análisis de textura superficial perfilométrica 2D, lo que requerirá una revisión total de los estándares existentes de textura superficial, incluyendo ISO 4287, ISO 4288, ISO 1302, ISO 11562, ISO 12085 e ISO 13565, entre otros.

Se impone un nuevo vocabulario:

 Filtro S: filtro que elimina los elementos de menor escala de la superficie (o de menor longitud de onda para un filtro lineal)
 Filtro L: filtro que elimina los elementos de mayor escala de la superficie (o de mayor longitud de onda 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, o a la escala del elemento estructurante de un filtro morfológico. En 25178, las taxonomías específicas de la industria, como rugosidad frente a ondulación, se reemplazan por el concepto más general de "superficie de escala limitada" y "corte" por "índice de anidamiento".

La serie de especificaciones técnicas contenidas en el estándar ISO 16610 describe los nuevos filtros disponibles, entre los que se incluyen el filtro gaussiano, el filtro spline, filtros robustos, filtros morfológicos, filtros wavelet, filtros en cascada, entre otros.

Parámetros

Generalidades 
Los parámetros de textura superficial en 3D se denotan con la letra S (o V) seguida de una o dos letras minúsculas. Estos se calculan en toda la superficie y no se promedian como en los parámetros 2D, que se basan en estimaciones a lo largo de una longitud de referencia. A diferencia de los nombres de los parámetros 2D, los nombres de los parámetros 3D no reflejan el tipo de filtro utilizado. Por ejemplo, el parámetro Sa siempre se usa para cualquier superficie 3D, mientras que en 2D se usan diferentes parámetros como Pa, Ra o Wa según el tipo de perfil de rugosidad u ondulación.

Parámetros de altura 
Los parámetros se enfocan únicamente en la distribución estadística de los valores de altura a lo largo del eje z.

Parámetros espaciales 
Estos parámetros tienen en cuenta la periodicidad espacial de los datos, en particular su dirección.

Parámetros híbridos 
Estos parámetros están relacionados con la configuración espacial de los datos.

Funciones y parámetros relacionados 
Los valores de estos parámetros se obtienen a partir de la curva de proporción de material (también conocida como curva de Abbott-Firestone).

Parámetros relacionados con la segmentación 
Los parámetros característicos se obtienen a través de una segmentación de la superficie en motivos, es decir, valles y colinas. Para realizar la segmentación se emplea un método de transformación divisoria.

Software 
En 2008, varias empresas formaron un consorcio llamado OpenGPS para desarrollar una implementación gratuita de parámetros de textura superficial 3D. El enfoque del consorcio cambió posteriormente a la creación de un formato de archivo XML (X3P), el cual se publicó bajo el estándar ISO 25178-72. Actualmente, varios paquetes comerciales ofrecen algunos o todos los parámetros definidos en ISO 25178, como MountainsMap de Digital Surf, SPIP de Image Metrology y TrueMap 6 de TrueGage, además del software de código abierto Gwyddion.

Instrumentos 
El estándar, en su parte 6, clasifica las tecnologías aplicables para medir la textura superficial en 3D en tres grupos distintos:

 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.

El estándar luego procede a examinar varias de estas tecnologías en detalle, dedicando 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 del estándar describen el perfilómetro de contacto, el cual emplea una punta de diamante para realizar mediciones de la superficie con la asistencia de un dispositivo de escaneo lateral.

Medidor confocal cromático 
La parte 602 del estándar describe el perfilómetro sin contacto que utiliza un sensor confocal cromático de luz blanca de un solo punto. Este tipo de perfilómetro se basa en la dispersión cromática de la fuente de luz blanca a lo largo del eje óptico, a través de un dispositivo confocal. Luego, la longitud de onda que se enfoca en la superficie es detectada por un espectrómetro para medir la superficie.

Interferometría de barrido de coherencia 
La parte 604 del estándar se enfoca en los métodos de medición de superficies ópticas que utilizan la localización de franjas de interferencia para determinar las características de la superficie, como la topografía, la estructura de la película transparente y las propiedades ópticas. La técnica abarca instrumentos que utilizan fuentes visibles de banda ancha espectral, como la luz blanca, para lograr la localización de franjas de interferencia. Este tipo de instrumentos se conocen como perfilómetros de interferometría de luz blanca. Además, la parte 604 también describe la técnica CSI, que utiliza la localización de franjas sola o en combinación con la fase de franjas de interferencia.

Variación de enfoque 
La Parte 606 describe un método sin contacto basado en área que utiliza una óptica de microscopio con profundidad de campo limitada y una cámara CCD. El principio de funcionamiento implica el escaneo en dirección vertical para recopilar varias imágenes con diferentes puntos de enfoque. Posteriormente, estos datos se utilizan para calcular un conjunto de datos de superficie que se utiliza para medir la rugosidad.

Véase también 
 Rugosidad de la superficie

Enlaces externos 

 ISO 25178 en el sitio web de ISO
 Nuevos parámetros 3D y técnicas de filtración para metrología de superficies, François Blateyron, Quality Magazine White Paper
 ISO/TS 16610-1 : Especificaciones geométricas del producto (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 superficial superficial. 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 superficial. proc. SPIE. 9110: 91100M-91101-91112.
 Leach, RK, Ed. (2013). Caracterización de la textura superficial superficial. Heidelberg, Springer
Metrología
Normas ISO