雷尼绍数控机床测头在线测量系统益处
雷尼绍自动探测在测量报警中的应用
雷尼绍自动探测在测量报警中的应用摘要：本文在介绍雷尼绍触发式探头自动探测的工作原理和G31指令应用的基础上，分析了其测量误差及其改进措施方法，进一步通过宏程序实例，探讨了在探测圆（孔）中心并进行机床报警的应用方法，实现了在数控加工中测量方法的功能拓展。
关键词：雷尼绍探头；G31；宏程序雷尼绍(Renishaw)是一家跨国公司，主要提供测量、运动控制和精密加工等核心技术，数控机床探头是雷尼绍公司的主要产品之一，能保证机械加工质量、提升技术及产品的加工精度。
雷尼绍触发式探头可以在数控铣床、加工中心、数控车床等数控机床中实现自动对刀、工件找正、工序测量及工件检测的功能。
1.数控机床雷尼绍触发式探头工作原理数控机床采用雷尼绍触发式探头，探头在触碰到工件的一瞬间，通过读取机床此刻的坐标位置（根据当前坐标系的位置），通过系统变量传输到机床相对应的共用变量（也可以自行设定公用变量号），进一步通过公用变量和原来的坐标值进行比较（进行加减运算），将计算出来的结果自动补偿到工件坐标系或刀具长度（H）、刀具半径(D)中。
雷尼绍触发式探头采用3色灯来显示对应的工作状态：触碰到工件、障碍物等红色信号灯亮；电池电量不足或没有电黄色信号灯亮；工作状态未触碰到工件、障碍物等绿色信号灯亮，实际应用中可以根据3色灯的状态来判断操作是否正常，是否存在故障。
2.FANUC数控机床G31指令使用雷尼绍探头进行测量离不开G31指令的配合。
G31是跳转指令，通常只用于测量功能，需要外部输入信号，输入信号的地址是X4.7（信号名SKIP）。
G31执行过程中如果没有SKIP信号输入则和G01完全一样，如果在执行过程中SKIP信号置“1”，则在SKIP信号置“1”的位置清除剩余的运动量，直接执行下一个程序段。
在SKIP信号置“1”时，在X、Y、Z、A(B)轴坐标值被存储在#5061 ～5064这4个系统变量中，供测量宏程序计算使用。
3.雷尼绍自动探测报警程序的应用3.1雷尼绍自动探测误差雷尼绍在自动探测过程中如探测到工件的铁屑、毛刺等会出现测量结果与实际值相差甚大的情况。
雷尼绍探头在数控加工中的应用
我公司使用的雷尼绍 （ Ｒ ｅ ｎ ｉ ｓ ｈ ａ ｗ）探头 ，型号 为ＲＭＰ ６ ０ ，这种探头属于接 触式 触发测头 。当探 头接触到工件表面时 ，触发信号通过无线 电接收器
传 输 给 控制 器 （ 见图１ ）。
图 １
调整刀的安装高度 （ 就一般情况而言 ，根据车 间的 实际操作经验一般是 刀尖稍微高于工件的中心 ，这 样 比较适宜 ）。此种情况产生可以归结为操作者的 经验 、技术 问题 ，这个情况可以解决 。在数控车床 上安装刀具时加工 ，由于谚 大 型部件长约４ ｍ、宽０ ． ４ ｍ、高 度１ ． ５ ｍ，重０ ． ５ ｔ 左
右 ，吊装 到 回转 工 作 台上 ，需要 将 工 件水 平 中心 线
序执行 ，很少或者不用工人干涉加工过程 ，大大缩 短 了加 工时间 ，提高 了效率 。而 工件找正和检查等
检查 刀具并测量工件 ，根据具体情况进行调整刀具 或者更换刀具 。 情况 （ ３ ）可以通过是 在对刀 、读数过程 中不
可避 免 产 生 的一 些误 差 ，只 能通 过 操 作者 长 期 实践
的效果 ，省了很多事 。实践证 明在数控车床上这 么
编 写程 序 ，加 工 此 种盘 类 零 件 确实 能 够避 免 此 类 问 题 的产 生 。
辅 助加 工时 间并未 缩 短 ，甚 至 可 以 占到 整个 过 程 时 间的１ ／ ３ 以 上 。如 何 缩 短 辅 助 加 工时 间 已成 为 提 高 加 工效 率 的需 求 之 一 。
与机 床ｙ 车 由 重合后进行加 工 ，调 整过程非 常繁 琐耗
本 文主要是介绍了雷尼绍探头的功能 ，并结合
５ ． 结语
数控CNC行业中雷尼绍探头应用与编程
目前大量先进的CNC数控设备都配备了测头系统，我们熟知的有雷尼绍探头、海克斯康、波龙、马波斯。
使用测头的好处有很多，比如，可以对工件进行自动找正、序中测量、序后检测，既能缩短工件的准备时间，又能在生产中实现自动调整加工，大大提升设备的自动化程度，减少工件不良和报废，微信公众号：CNCaction (cnc实战技术）就这一情况，做出了一个决定，就是录了全网唯一的一部有关这方面的视频，以下是其中的一些知识内容，供大家参考。
如下面所示的是探头内部的一个程序内容，但具体是什么意思？相信很多人都搞不懂，所以就会在工作中碰到问题时不知所措。
O9810(REN*PROTECTED*POSN)G65P9724IF[#9NE#0]GOTO3IF[#117NE#0]GOTO2#3000=88(NO*FEED*RATE)N2#9=#117N3#117=#9#148=0N4G31X#24Y#25Z#26F#9IF[#24EQ#0]GOTO5IF[ABS[#5041-[#24]]GT#123]GOTO8N5IF[#25EQ#0]GOTO6IF[ABS[#5042-[#25]]GT#123]GOTO8N6IF[#26EQ#0]GOTO7IF[ABS[[#5043-#116]-[#26]]GT#123]GOTO8N7GOTO9N8#148=7.IF[#13EQ1.]GOTO9#3000=86(PATH*OBSTRUCTED)N9M99%视频讲解了下面目录内容一、宏程序1、变量2、运算指令3、控制指令4、练习举例5、系统指令6、宏程序使用二、雷尼绍探头使用培训1、探头内部程序及要用到的各种变量的作用讲解2、算数和逻辑讲解3、程序调用4、探头快速校正讲解5、电池更换6、探头各种颜色指示灯的意义7、工作模式的设置8、探头各种报警的意义讲解及应对解决9、探头状态说明三、雷尼绍探头编程1、讲解各种探测的思路、方法2、分析使用正确的探测程序3、调用探测到的数据并在加工中灵活运用4、各探头程序的应用与编程5、实际编程案例6、其它……。
雷尼绍探头在加工中心中的应用探讨
雷尼绍探头在加工中心中的应用探讨发布时间：2022-10-19T11:10:47.625Z 来源：《科学与技术》2022年第11期6月作者：高禾林王腾达肖冲赵登登[导读] 随着我国社会经济的全面发展，工业制造业发展速度逐渐加快，为了确保生产加工工件质量得到全面提高，通过利用探头在内的相关监测装置高禾林王腾达肖冲赵登登中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266111摘要：随着我国社会经济的全面发展，工业制造业发展速度逐渐加快，为了确保生产加工工件质量得到全面提高，通过利用探头在内的相关监测装置，对生产全过程进行监督管理，一旦发现在生产加工工件质量不达标、刀具磨损较为严重等情况，探头等监控装置会自动发出警报，工作人员会快速对加工生产设备进行调换，确保加工中心自动化生产效率以及生产质量得到保障。
因此，本文通过对雷尼绍探头的了解，促使其可以在加工中心中得到全面应用，提高工件加工生产质量，为工业制造业的全面发展奠定良好基础。
关键词：雷尼绍探头；加工中心；应用探究前言：雷尼绍公司作为跨国性企业，主要是以生产高精度监测仪器设备为主，其中以雷尼绍探头为主，在加工中心中对其进行有效运用，可以确保加工工件生产质量以及生产效率，是提高加工生产技术以及工件精度的重要监测设备之一，促使加工中心的功能得到全面优化与改善，提高加工中心工作效率，为工业领域的进一步发展提供良好帮助。
1雷尼绍探头相关内容1.1应用分类在加工中心对雷尼绍探头进行使用前，需要对探头自动测量参数进行相关调整，以便发挥出探头的功能，简化加工生产工装夹具，减少工件生产制造费用，缩短加工机床辅助时间，提高工件加工生产效率以及生产质量，全面改善机床性能。
在加工中心安装雷尼绍探头中，可以根据机床的功能，讲雷尼绍探头划分为刀具探头、工件监测探头等。
通过相关信号传输，也可以讲雷尼绍探头划分为光学式探头、硬线连接式探头、感应式探头、以及无线电式探头。
为此，工业制造企业在加工中心应用雷尼绍探头前，需根据合加工机床设备型号，选择配置相符合的雷尼绍探头。
雷尼绍工业测头助力空间研究
雷尼绍工业测头助力空间研究随着人类对地球上最小粒子的理论认知有了新的发展，一些物理学家现在开始对惯性和引力质量的等效原理提出质疑。
为了验证这些新的猜想是否正确，位于不伦瑞克的德国国家计量研究院(PTB) 的生产专家们开发出了圆柱形检测质量块，这些质量块的所有几何特征的加工精度均达到了2 µm至3 µm。
这一工程成就的实现，则要归功于来自Benzinger的高精度车床与来自雷尼绍的OMP400测头的有机结合。
背景对工程师来说，如今生产精度达到2 µm至3 µm的零件已经不是什么难事了。
但是，作为PTB表面计量工作组的项目主管兼经理，Daniel Hagedorn博士发现目前的加工技术仍存在一些局限性：“我们现有的机器能够在一或两个方向上毫无困难地实现2 µm至3 µm的定位精度，但对于我们的检测质量块，我们需要在整个三维空间达到这一高精度—不仅是在每个具体位置，还包括各个平面、圆柱表面和角度”。
PTB受委托为法国国家空间研究中心 (CNES) 生产十个圆柱形检测质量块，这些质量块将用在CNES发射的一颗名为MICROSCOPE (Micro-Satellite àtraînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) 的300 kg重的小卫星上。
CNES将与包括欧洲航天局在内的其他合作伙伴一起，利用MICROSCOPE卫星检验等效原理的普适性。
这些质量块每个大约长80 mm；较大圆柱的外径为70 mm，而较小圆柱的外径只有35 mm。
这些圆柱采用铂铑合金 (PtRh10) 和钛铝钒合金 (TiAl4V6) 制成，以同心方式放入差分加速度计内用于检测。
这种配置可确保两个圆柱的惯性矩位于同一轴上。
PtRh10圆柱作为参照，然后对由不同材料制成的其他圆柱进行加速度测量实验，以验证在测量精度达10-15 µm时惯性和引力质量的等效原理是否依然成立。
关于使用数控机床实现在线测量——系统连接的探索与分析
系统软件馁分
氧统帆械部分
图２．Ｉ数控机床在线测量系统结构
接触触发式测头像普通刀具～样，如果有自动换刀的话可以安装在刀库当中，自动调出并安装在机床主轴上，没有的话就直接安装在机床主轴上，由程序控制进行自动测量并将测量结果反馈给机床控制系统。
图２．２测头系统部件圈
操作灵活方便，重复精度较高的优点，尤其适用于机床工作环境。
所以，触发式测头在数控机床检测系统中得到了广泛的应用。
前面针对现有的各类测头的结构、性能、精度等方面进行了简单的介绍和对比，并介绍了测头的特点，鉴于本文所研究的方向是在数控机床上进行在线测量，且仅限于在实验中进行，而且更多的是手动测量，从我院情况、经济角度和便于实际操作出发，故选用触发式球形机械测头。
本实验拟采用英国雷尼绍公司的产品雷尼绍ＴＰ４Ｌ－Ｚ２０，如图４．７。
ＲｅｎｉｓｈａｖＴＰ４Ｌ－Ｚ２０型三维测头，当测球在测量程序的控制下接触到测量工件时，测头停止前进并发出提示信号，同时将测量值读入到工件坐标保存到Ｎｃ内存中，在串口传输软件的驱使下将坐标点信息传输到Ｐｃ中并被保存在指定文件下以待后期数据处理。
图４．７雷尼绍ＴＰ４Ｌ－Ｚ２０有线通讯三维测头
关于此测头的工作参数见附录ＡＴＰ４Ｌ触发式三维测头技术参数。
４．７测头保护
测头系统是坐标测量机的探测瞄准系统，是一个高灵敏度的传感器。
测头是通过本。
雷尼绍球杆仪的作用
雷尼绍球杆仪的作用
雷尼绍球杆仪（Renishaw Ballbar）是用于机床性能评估和校准的一种精密测量设备。
它主要用于评估和测试机床的圆度、直线性、重复性以及其它几何精度相关的性能参数。
以下是雷尼绍球杆仪的一些主要作用：
1.机床性能评估：雷尼绍球杆仪能够在机床操作过程中测量
运动轴的运动误差和机床的定位精度。
通过评估球杆测量
结果，可以识别机床的轴向误差、位置偏差、重复性等问
题，从而评估机床的性能和精度。
2.机床校准和调整：通过对测量数据的分析，雷尼绍球杆仪
可以指示机床潜在的机械问题和运动误差。
根据测量结果，可以根据需要采取校准和调整步骤，来提高机床的几何精
度和性能。
3.故障诊断和维护：雷尼绍球杆仪通过监测和测量机床轴向
的性能，还可以帮助检测并诊断机床的故障和问题。
当机
床发生异常或性能下降时，通过球杆测量结果可以定位问
题的源头并进行适当的维护和修复。
4.机床精度验证：雷尼绍球杆仪提供了一种用于验证机床几
何性能和重复性的标准方法。
通过定期测量，可以跟踪机
床的性能变化，并确保其在规定的精度和可靠性范围内运
行。
综上所述，雷尼绍球杆仪在机床制造和维护过程中扮演了重要
的角色。
它可以帮助评估机床的性能和精度，并提供有效的校准和维护指导，以确保机床的稳定性、精度和生产能力。
雷尼绍测头(OMP60)在数控加工中心的应用
设备管理与维修2021翼1（上）雷尼绍测头（OMP60）在数控加工中心的应用吴连伟，刘付友，代志勇，刘晓龙，薛永贵（潍柴动力股份有限公司一号工厂，山东潍坊261061）摘要：随着工业4.0技术（云计算、大数据等先进技术）的迅速发展，机械制造业已迈向高、精、尖方向的数控加工时代，机加工的过程控制精度及过程质量要求也越来越高。
雷尼绍测头在加工行业中的广泛应用顺应了智能制造发展的高精度要求，推动了机加工行业向智能化方向迈进。
针对雷尼绍测头（OMP60）在CNC 系统（数控加工系统）的具体应用实例，介绍测头在机加工中的应用。
关键词：工业4.0；智能化；雷尼绍测头；CNC 系统；机加工中图分类号：TG659文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.01.600引言随着工业4.0技术（云计算、大数据等先进技术）在全国迅速推广以及中国工业2025计划要求，中国机械制造业竞争日益激烈且格局日益多元化。
随着精益生产理念在机械制造业的日益推进，对机加工的要求也越来越高。
不仅要求机加工零部件的高质量，而且对零部件加工过程保障数据的采集及存储提出了更高要求。
提高制造过程的过程保障能力，成为制造行业急需解决的问题。
雷尼绍测头在数控加工中心的广泛应用，提供完美的问题解决方案，促进机械制造业在过程保障能力上实现一次质的飞跃，大大提高了机加工的加工质量和效率。
1雷尼绍测头原理雷尼绍机床测头按功能分类，可分为工件检测测头和刀具测头；按信号传输方式分类，可分为硬线连接式、感应式、光学式和无线电式；按接触形式分类，可分为接触测量和非接触测量。
用户可根据机床的具体型号选择合适的配置。
雷尼绍OMP60测头的测量精度可以达到1滋m ，它采用最先进的调制光学传输方法，配置OMI-2集成接口接收器，具有极强的抗光干扰能力，广泛应用在数控加工机床。
本文以某品牌柴油机机体的部分加工内容为例，主要阐述雷尼绍工件OMP60测头在CNC 系统的实际应用，并做进一步分析。
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数控机床在线检测系统
数控机床是现代高科技发展的产物，每当一批零件开始加工时，有大量的检测需要完成，包括夹具和零件的装卡、找正、零件编程原点的测定、首件零件的检测、工序间检测及加工完毕检测等。
目前完成这些检测工作的主要手段有手工检测、离线检测和在线检测。
在线检测也称实时检测，是在加工的过程中实时对刀具进行检测，并依据检测的结果做出相应的处理。
在线检测是一种基于计算机自动控制的检测技术，其检测过程由数控程序来控制。
闭环在线检测的优点是：能够保证数控机床精度，扩大数控机床功能，改善数控机床性能，提高数控机床效率。
一、数控机床在线检测系统的组成
数控机床在线检测系统分为两种，一种为直接调用基本宏程序，而不用计算机辅助；另一种则要自己开发宏程序库，借助于计算机辅助编程系统，随时生成检测程序，然后传输到数控系统中。
数控机床的在线检测系统由软件和硬件组成。
硬件部分通常由以下几部分组成：
(1)机床本体
机床本体是实现加工、检测的基础，其工作部件是实现所需基本运动的部件，它的传动部件的精度直接影响着加工、检测的精度。
(2)数控系统
目前数控机床一般都采用CNC数控系统，其主要特点是输入存储、数控加工、插补运算以及机床各种控制功能都通过程序来实现。
计算机与其他装置之间可通过接口设备联接，当控制对象或功能改变时，只需改变软件和接口。
CNC系统一般由中央处理存储器和输入输出接口组成，中央处理器又由存储器、运算器、控制器和总线组成。
(3)伺服系统
伺服系统是数控机床的重要组成部分，用以实现数控机床的进给位置伺服控制和主轴转速(或位置)伺服控制。
伺服系统的性能是决定机床加工精度、测量精度、表面质量和生产效率的主要因素。
(4)测量系统
测量系统有接触触发式测头、信号传输系统和数据采集系统组成，是数控机床在线检测系统的关键部分，直接影响着在线检测的精度。
其中关键部件为测头，使用测头可在加工过程中进行尺寸测量，根据测量结果自动修改加工程序，改善加工精度，使得数控机床既是加工设备，又兼具测量机的某种功能。
目前常用的雷尼绍测头，是英国雷尼绍公司的产品，它们用于数控车床、加工中心，数控磨床、专机等大多数数控机床上。
测头按功能可分为工件检测测头和刀具测头；按信号传输方式可分为硬线连接式、感应式、光学式和无线电式；按接触形式可分为接触测量和非接触测量。
用户可根据机床的具体型号选择合适的配置。
(5)计算机系统
在线检测系统利用计算机进行测量数据的采集和处理、检测数控程序的生成、检测过程的仿真及与数控机床通信等功能。
在线检测系统考虑到运行目前流行的Windows和CAD/CAM/CAPP/CAM以及VC++等软件，以及减少测量结果的分析和计算时间，一般采用Pentium级别以上的计算机。
二、数控机床在线检测的工作原理
实现数控机床的在线检测时，首先要在计算机辅助编程系统上自动生成检测主程序，将检测主程序由通信接口传输给数控机床，通过G31跳步指令，使测头按程序规定路径运动，当测球接触工件时发出触发信号，通过测头与数控系统的专用接口将触发信号传到转换器，并将触发信号转换后传给机床的控制系统，该点的坐标被记录下来。
信号被接收后，机床停止运动，测量点的坐标通过通信接口传回计算机，然后进行下一个测量动作。
上位机通过监测CNC系统返回的测量值，可对系统测量结果进行计算补偿及可视化等各项数据处理工作。
测量典型几何形状时检测路径的步骤为：
(1)确定零件的待测形状特征几何要素；
(2)确定零件的待测精度特征；
(3)根据测量的形状特征几何要素和精度特征，确定检测点数及分布；
(4)根据测点数及分布形式建立数学计算公式；
(5)确定检测零件的工件坐标系；
(3)根据检测条件确定检测路径。
三、数控机床在线检测编程
在线检测技术的关键主要体现在检测程序的编制上，检测程序编制质量的优劣直接影响到检测效果。
目前检测软件有商业化软件和自主开发的软件。
商业化软件如英国DELCAM 公司新版本的PowerInspect，是一款开放的检测软件，不受测量设备的限制，既可以在线检测，也可以脱机检测。
不仅提供在线检测的功能，还能够在检测前针对读取的CAD模型进行检测路径的编程工作，并进行检测的仿真。
随后可以把编制好的程序传输给CNC检测设备，进行自动检测。
又如雷尼绍公司基于PC机的在机检测软件OMV（on machine verification），该软件专为数控机床配用系统而编写，主要应用于：根据原始CAD数据，检测样件、复杂零件及大型零件、多工序零件以及模具。
自主开发软件的编程方式有：基于C、C++、VC++、VB、Delphi开发平台的在线检测编程和基于CAD开发平台的在线检测编程。
检测部分主要模块的功能如下：
(1)测量主程序自动生成模块：主要完成零件待测信息的输入，生成检测主程序。
(2)误差补偿模块：对测量过程中所产生的误差进行补偿，提高测量精度。
(3)通信模块：完成主程序与被调用宏程序的发送及测量点坐标信息的接收。
(4)测量宏程序模块：实现宏程序的管理和内部调用。
主模块要实现对宏程序的查找、增添、修改及删除等操作。
(5)数据处理模块：对测量点坐标进行补偿，完成各种尺寸及精度计算。
通过打开测量结果数据文件，获得测量点坐标信息，经过相应的运算过程最终得到所测值。
基于CAD开发平台的在线检测自动编程是采用AutoCAD作为系统集成开发平台，并采用ObjectARY作为二次开发工具，开发该系统可弥补CAD/CAM系统所欠缺的功能，实现检测程序的图形化编制，即CAD/在线检测。
四、数控机床在线检测系统仿真
目前数控机床在线检测借鉴于CAD/CAM技术的发展思路可开发相应的在线检测仿真系统。
仿真系统以图形化的方式再现数控机床在线检测过程，可形象直观地对检测路径规划进行检查，提前发现宏程序编制中的错误，以避免在真实检测过程中对在线检测系统所造成的破坏。
以VC++作为系统开发工具，OpenGL作为三维场景开发工具，按照面向对象的程序设计思想开发数控机床在线检测仿真系统的过程是：
(1)虚拟检测环境的建立
采用OpenGL标准进行图形处理工作。
OpenGL是一个图形硬件的软件接口，利用它可进行几何建模、图形变换、渲染、光照、材质等多种操作，大部分对于图形的底层处理工作都由一些专门的函数来处理。
(2)检测信息的提取
在线检测仿真系统，必须在仿真过程中，如实地反映测量宏程序的每一条语句，即利用测量宏程序驱动检测仿真过程的进程。
因而该仿真系统应具备完整的检测信息提取能力，能实现对测量程序的语法检查，能实现相关的计算与判断，最为重要的是能够提取出测头的运动轨迹，以驱动测头的检测仿真。
(3)虚拟测头的驱动
在线检测系统是利用测头与待测物体的碰撞来确定接触点的位置信息的，因而检测仿真必须逼真的再现这一过程，这也是整个仿真系统的核心问题。
为保证测头可靠地撞击上待测物体，应使测头检测运动的最远行程大于测头到实际接触点位置的距离，即实际接触点位于测量起始点与测头最远行程点之间的直线段上。
五、结束语
将检测技术融于数控加工的内容之中，采用在线测量的方式，能使操作者及时发现工件存在的问题，并反馈给数控系统。
据抽样调查，目前我国因产品质量问题，如废品、次品、返修品等，所造成的经济损失约为产值的10%～15%，而在线测量技术应用于数控系统，其最直接的经济效益就在在于既节省了工时又提高了测量精度。
而且由于利用了机床数控系统的功能，又使得数控系统能及时得到检测系统所反馈的信息，从而能及时修正系统误差和随机误差，以改变机床的运动参数，更好地保证加工质量，促进加工测量一体化的发展。
可以预见，在线测量技术在数控机床中的应用未来具有非常广阔的前景，早一天使用早一天受益。