ICS17.040.20 J 04
GB
中华人民共和国玉家标准
GB/T33523.62017/ISO25178-6:2010
产品几何技术规范（GPS
表面结构 区域法
第6部分：表面结构测量方法的分类
Geometrical product specifications(GPS)Surface texture : Areal-
Part 6 :Classification of methods for measuring surface texture
(ISO25178-6:2010,IDT)
2017-02-28发布
2017-09-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T33523.6—2017/ISO25178-6:2010
前言
GB/T33523《产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法》分为如下部分：
第2部分：术语、定义及表面结构参数；第3部分：规范操作集； -第6部分：表面结构测量方法的分类；第7部分：软件测量标准；
一
一第601部分：接触（触针）式仪器的标称特性；一第602部分：非接触（共聚焦色差探针）式仪器的标称特性：一第603部分：非接触（相移干涉显微镜）式仪器的标称特性；一第604部分：非接触（相干扫描干涉）式仪器的标称特性；一第605部分：非接触（点自动对焦）式仪器的标称特性；
第701部分：接触（触针）式仪器的校准及测量标准。 本部分为GB/T33523的第6部分本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本部分等同采用ISO25178-6：2010《产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第6部分：表
面结构测量方法的分类》。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本部分由全国产品几何技术规范标准化技术委员会（SAC/TC240）提出并归口。 本部分起草单位：哈尔滨量具刃具集团有限责任公司、杭州长庚测量技术有限公司、中机生产力促
进中心、中国计量科学研究院、深圳市计量质量检测研究院。
本部分主要起草人：郎岩梅、赵军、明翠新、高思田、于冀平、陈景玉、李海斌。
I GB/T33523.6—2017/ISO25178-6:2010
产品几何技术规范（GPS）
表面结构区域法
第6部分：表面结构测量方法的分类
1范围
GB/T33523的本部分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。
本部分适用于对表面结构测量方法进行分类。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T3505一2009产品几何技术规范（GPS）表面结构轮廓法术语、定义及表面结构参数 (ISO4287:1997.IDT)
ISO25178-2产品几何技术规范（GPS）表面结构区域法第2部分：术语、定义及表面结构参数[Geometrical product specifications (GPS)—Surface texture:ArealPart 2:Terms,definitions and surface texture parameters
ISO/IEC指南99：2007国际计量学词汇基本和通用概念和术语［Internationalvocabularyof metrology-Basic and general concepts and associated terms(VIM)
3术语和定义
3.1一般术语
GB/T3505、ISO/IEC指南99和ISO25178-2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1
测量坐标系 measurement coordinate system 用于表面结构参数测量的坐标系。 注1：若标称表面是一个平面（或平面的一部分），通常使用右手定则的笛卡尔直角坐标系，X坐标轴、Y坐标轴均位
于标称表面所在的平面内，且X坐标轴指向扫描线方向Z坐标轴指向向外的方向（从材料部分指向周围介质）。除3.2.1的注3和3.3.3采用柱坐标系外，在本部分中均使用直角坐标系。
注2：也可见ISO25178-2中的规范坐标系 3.1.2
表面轮廓surfaceprofile 一个指定平面与实际表面相交所得的轮廓注：实际上，通常采用一条标称上与实际表面平行和在一个适当方向的法线来选择一个平面。 ［GB/T3505—2009.定义3.1.4］
1 GB/T33523.6—2017/ISO25178-6:2010
3.1.3
纵坐标值 f ordinate alue Z(X.Y) （X，Y）位置的表面高度。
3.2表面结构测量方法的分类定义 3.2.1
线轮廓法line-profiling method 一种表面形貌测量方法它生成反映微观起伏的二维图形或轮廓作为测量数据，这组数据可以用数
学方法表示为高度函数Z（X）。
注1：与此不同的是，区域形貌法（3.2.2)和区域整体法（3.2.3）用来定量地表示一个指定区域上的表面结构特性而
不是一条轮廓线上的表面结构特性注2：已经采用线轮廓测量的仪器有接触触针扫描仪、早期的相移干涉仪和光学差分轮廓仪。 注3：还有一种方法采用旋转扫描法在柱坐标系中测量圆周轮廓，此时2值是角度9的函数，例如圆周干涉轮廓仪
3.2.2
区域形貌法 areal-topography method 一种表面测量方法，它生成表面的一个形貌图像，可以用数学方法表示为两个独立变量（X，Y）的
高度函数Z（X，Y）。
注1：已经采用区域形貌测量的仪器包括接触触针扫描仪、相移干涉显微镜、相干扫描干涉仪、共聚焦显微镜、共聚
焦色差显微镜、结构光投影仪（包括三角法）、跨焦显微镜、光学差分轮廓仪、数字全息显微镜、点自动对焦轮廓仪、角分辨的扫描电子显微镜（SEM）、SEM体视显微镜、扫描隧道显微镜和原子力显微镜。这些方法的区域测量能力通常来自于一系列平行轮廓的顺序扫描或显微照相机中手动扫描操作所取得的二维图像。所有这些方法也可用来生成线轮廓测量结果
注2：使用由序列轮廊，例如用一系列平行的轮廓Z（X）生成表面的形貌图像Z(X，Y），应确保沿Y轴的Z(Y）的测
量精度。尽管Z（X，Y）的形貌图像可以用区域轮廓法显示，但有时此方法对Z(Y）的变化并不敏感，或Z（Y）轮廊精度受到仪器漂移的限制。
3.2.3
区域整体法 area-integrating method 一种表面测量方法，它测量表面上一个有代表性的区域并生成其整体特性的数值结果注1：该方法不产生线轮廓数据Z（X）或区域形貌数据Z（X，Y）。 注2：已经采用区域整体测量的仪器包括使用全积分光散射、角分辨光散射、平行板电容和气体动力学（流量）测量
技术的仪器。
注3：区域整体法与校准的粗糙度比较样块或校准的标准样块（作为比较器）联合使用，用来判别相似加工方法制造
的工件表面结构特征或反复进行表面结构评定。
3.3具体方法的术语及描述 3.3.1
接触触针扫描法contact stylus scanning 种表面形貌测量方法，通过一个使用接触触针的探测系统实现测量，接触触针的运动被转换为位
置函数的信号
注：更多信息见ISO25178-601 3.3.2
相移干涉显微法phase-shifting interferometric microscopy；PSI -种表面形貌测量方法，通过一个使用已知波长的光源进行照明的光学显微镜和与光学显微镜集
成在一起的干涉测量附件产生多幅带有干涉条纹的光学图像，从中可计算得到轮廓或表面形貌图像。
2 GB/T33523.6—2017/ISO25178-6:2010
注1：当两束或多束相干光束重叠时，可得到明暗干涉条纹的图像。 注2：更多信息见ISO25178-603。
3.3.3
圆周干涉轮廓法circular interferometric profiling 种表面轮廓测量方法，通过一个带有扫描光束的干涉探头探测局部表面的高度，干涉探头位于圆
环的圆周上，参考光束位于该圆环的圆心上，从而在柱坐标系中产生一个圆周轮廓乙（），而不是产生个线轮廓或区域形貌图像。 3.3.4
光学差分轮廓法optical differential profiling 一种表面形貌测量方法，通过对表面上两临近点的高度差进行测量，从而得到一系列沿移动方向且
测量点间隔相近的高度差数据，通过对这些局部高度差数据的积分得到一个表面轮廓 3.3.5
相干扫描干涉法coherencescanninginterferometry：Csi 种表面形貌测量方法，通过对光路长度范围扫描获得干涉条纹变化，得到表面形貌图像。
3.3.6
共聚焦显微法confocalmicroscopy 一种表面形貌测量方法，通过将光源照明的针孔借助透镜成像在被测表面，并将反射回的光线借助
透镜照射到位于探测器前的第二针孔内，形成一空间频率滤波器。通过测量光强变化，得到表面形貌图像。
注：更多信息见ISO25178-602。 3.3.7
共聚焦色差显微法confocal chromatic microscopy -种表面形貌测量方法，由一个带有色差物镜的共聚焦显微镜和集成的检测装置（如光谱仪）组成
通过检测表面反射光的波长获得一个单点的表面高度。
注：更多信息见ISO25178-602。 3.3.8
结构光投影法 structured light projection 种表面形貌测量方法，通过将已知结构或图案的光图像投影到被测表面上，利用反射光的图案和
人射光的结构信息可获得表面形貌。
注：当结构光是一个单独的聚焦光点或一条细线，该技术被称为三角法。 3.3.9
跨焦显微法focus variation microscopy 一种表面形貌测量方法，通过在光学显微镜中表面图像的锐度（或最佳焦点处反射光的其他特性）
确定表面各位置的高度。 3.3.10
数字全息显微法digital holograhpy microscopy;DHM 一种表面形貌测量方法，通过记录参考光和从表面反射的物光间发生的干涉获得全息图，经过数字
化处理得到表面形貌。
注：DHM不同于载波频率法，载波频率法主要用于形状的测量而不是表面粗糙度的测量 3.3.11
点自动对焦轮廓法pointautofocusprofiling 一种表面形貌测量方法，通过使来自样品表面反射的会聚光束自动聚焦在位置传感器上，获得表面
高度函数，从而测量局部表面高度。
3 GB/T33523.6—2017/ISO25178-6:2010
3.3.12
角分辨的扫描电子显微法angle-resolved scanning electronmicroscopy；SEM 一种表面形貌测量方法，通过反射的或二次电子发射强度的角度分布确定表面的局部梯度，将这些
局部梯度积分便可获得区域形貌图像。 3.3.13
SEM体视法SEM stereoscopy 一种表面形貌测量方法，通过在角度略微不同的两个方向上拍摄两幅（有时多幅）扫描电子显微镜
（SEM)图像，并对这两幅图像进行比较计算便可产生具有立体效果的图像，从而获得表面形貌。 3.3.14
扫描隧道显微法scanningtunnelingmicroscopy；STM 一种表面形貌测量方法，通过在导电表面和距其非常近的导电探针之间维持恒定的电压，利用产生
的与高度相关的电子隧道电流变化得出表面的高度。 3.3.15
原子力显微法atomic forcemicroscopy;AFM 扫描力显微法scanningforcemicroscopy；SFM 一种表面形貌测量方法，通过探针针尖和表面之间的吸弓力或排斥力感知表面的高度注：STM和AFM（或SFM）两种方法也可归类于扫描探针显微法（SPM）。SPM还可包括近场扫描光学显微法
（NSOM/SNOM）、扫描电容显微法（SCM）和其他方法。与这些技术有关的标准的制定，由ISO/TC201/SC9 “扫描探针显微法”负责
3.3.16
全积分散射法total integrated scatter 种表面区域整体方法，通过在大角度范围内收集来自表面的散射光，计算表面粗糙度均方根值。
3.3.17
角分辨散射法angle-resolved scatter 种表面区域整体方法，通过采集来自表面的散射光得到以人射角或散射角或二者作为变量的函
数，该函数可用于表面粗糙度均方根值、功率谱密度和其他表面粗糙度参数的计算。 3.3.18
平行板电容法parallel-plate capacitance method -种表面区域整体方法，将一个电容平板放在导电表面上方，中间为绝缘介质，通过电容平板和导
电表面间的电容计算出与表面粗糙度相关的参数。 3.3.19
气体动力学测量法 pneumatic measuring system 一种表面区域整体方法，通过使气体流过一个粗糙表面，利用气流的阻力（或相关量）计算出与表面
粗糙度相关的参数。
4分类方法
如图1所示，测量表面结构的方法可以分为三大类：线轮廓法、区域形貌法和区域整体法。 线轮廓法产生形貌轮廓Z（X），区域形貌法产生形貌图像Z（X，Y）。通常将一系列平行的轮廓（如
图2）并列排列起来就得到了高度函数Z（X，Y）。高度函数通常表示为被测形貌与中心表面之间逐点偏差。
形貌数据可用来计算客种表面结构参数。然而，测得的参数值受所采用测量方法细节的影响。只
要每次测量在每个方向上都提供空间分辨力和取样长度（或替换成取样区域），区域形貌法就可以用于
4 GB/T33523.6—2017/ISO25178-6:2010
测量表面结构参数。另外，确定测量坐标X，YZ的不确定度是非常重要的。一个重要的问题是仪器是否能够检测到沿Y方向轮廓之间的高度差，如果不是这样，是否滤掉了这些高度差（也可见3.2.2 注2）。另一个问题在于任意横向扫描系统的准确度和得到的X坐标轴或Y坐标轴的准确度。
表面计量方法受到许多限制，应引起使用者注意。某些重要的限制在附录A中做了说明。
区域整体法
线轮廓法感知Z(X)
区域形貌法感知ZCX，)或ZCX)
作为严的函数
接触触针扫描法相移干涉显微法圆周干涉轮靡法光学差分轮席法
接触触针扫描法相移干涉显微法相干扫描干涉法共聚焦显微法共聚焦色差显微法结构光投影法
全积分散射法角分辨散射法平行板电容法气体动力学测量法
跨焦显微法数字全息显微法
角分辨的扫描电子显微法
SEM体视法扫描隧道显微法原子力显微法光学差分轮廊法点自动对焦轮廓法
Z(Y）轮的精度与采用的方法有关，并由每种方法确定。 依赖圆周扫描生成Z(の)轮廓。 “STM和AFM方法也可归类于扫描探针显微法（SPM）。SPM还可包括近场扫描光学显微法（NSOM/SNOM）、扫描电容显微法（SCM），这些方法也可开发为或直接采用为表面形貌测量方法。 图标表示每类测量方法所产生数据的类型。
图1 带示例的表面结构测量方法的分类
h GB/T33523.6—2017/ISO25178-6:2010
Z/L
Y/m
X/mIT
图2由区域形貌法得到的形貌图像示例，用一系列平行轮廓Z（X）绘制