工件测头基于FANUC应用基础知识
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需要测量程序
apply innovation
工件测头与内外径量具（千分尺、内径表）
用途 优点
内外径量具
工件测头
测量工件外部及内部特征绝对尺寸 同左
简单易用
机床自动控制， 精度、效率高
缺点 人工操作
需要测量程序
apply innovation
工件测头与三坐标
三坐标
工件测头
用途 优点
缺点
测量工件各种形位精度，包括尺寸、同左 位置、形状
测球半径、测长长度 3. 查看核对标定数据
apply innovation
测头校准频率
当测头触发位置发生变化时需要校准测头。
• 第一次使用测头时 • 测头更换探针 • 怀疑探针弯曲或测头发生碰撞时 • 周期性地进行校准以补偿机床的机械变化误差 • 机床进行了调整，如补偿位置误差 • 如果测头刀柄的安装定位的重复性差。在这种情况下，可能每
如：G91G31X50.0F50 当手动触发测头时，机床是否能停止运动。
apply innovation
九、工件测头系统日常保养维护及安全性
1. 测头使用日常维护 2. 测头安全性 3. 更换电池注意事项
apply innovation
测头使用日常维护
1.将测头看成精密测量设备进行维护，而非普通刀具。 2.用干净的布擦拭测头玻璃窗，清除加工碎屑。应 定期清洁测头和接收器表面玻璃，使其保持最佳传输性能。
系统上电后，该灯一直亮起。
红：从测头接收的信号非常弱或无信号。
5
信号强度 黄：信号处于临界状态，系统不能保证正常工
作。
绿：信号良好，能正常工作。
6
红外信号发射
apply innovation
测量信号诊断
1. 在系统中找到测头信号对应的地址 2. 开启测头 3. 手动使测头触发，检查X4.7是否相应0/1变化。 4. 在MDI下以测量指令让机床运动
率高
缺点 人工操作
需要测量程序
apply innovation
使用千分表找出下面工件的倾斜角度？
300 * 180
#100=ARCTAN[4/50]
apply innovation
工件测头与分中棒
分中棒 用途 找正方形工件中心位置 优点 简单易用
缺点 人工操作
工件测头 同左 机床自动控制，精 度、效率高
apply innovation
一、工件测头是什么？
apply innovation
工件测头与千分表
千分表
工件测头
用途 拉平、找正工件位置，如圆心、分 工件测头可以理解为点碰
中；借助数控机床可进行简单测量，触千分表，实现自动压表，
如高度、简单角度
自动数值记录
优点 简单易用，连续轨迹
机床自动控制，精度、效
恒温环境，精度高；专用控制器， 可实现加工过程控
功能强大
制，自动补偿加工
参数
专业性强，不能直接创造生产价值 需要考虑机床精度
测量机构成要素： •空间概念——坐标系 •精度很高的尺子（位置反馈系统） •传感器（测头） •数据（坐标值）自动拾取功能（G31测量指令） •控制系统（运算、控制）
apply innovation
apply innovation
安装测针
apply innovation
连接测头和刀柄
apply innovation
调整测针对心
避免用力过大伤 害测头连接柱子
尽量调至5um之内
apply innovation
OMP40测头LED灯诊断
apply innovation
OMI LED灯含义
序号 1 2 3
源自文库
apply innovation
六、工件测头标定
如同普通量具，需要使用标准件（环规、标准球）对测头特性进行标定，如 测针偏心、测头预行程。 由于测针的各向异性，测头作几个方向测量，则必须做这几个方向的标定。
环规内径：40mm 测针直径：6mm
apply innovation
真实位置 X20.0 X-47.38
•测头定向使用，使用M19，因为不同方向，测针偏移量不一样
•测头校准的精度:环规直径的精度，上表面Z值设定的精度
•有时间规律的进行测头校准，保证测头的工作精度
apply innovation
八、工件测头调整及设置
•设置测头模式 •安装测针 •连接测头和刀柄 •调整测针对心 •OMP40测头LED灯诊断 •OMI LED灯含义 •测量信号诊断
4
含义
颜色
测头开启信号 机床执行开启指令时，该灯闪一下
电池电量低 测头电量不足时，该灯开始闪烁
测头状态
该灯与测头状态同步，触发时亮红灯，未触发 时亮绿灯
测头错误
存在通讯错误时该灯亮起，如红外线信号受阻、 测头关闭、电池没电。当发生测头错误时，测 头状态红灯亮起，测头处于触发状态，起到保 护测头的作用。
apply innovation
O9802测针X、Y 偏心标定
G65P9802D-[Z-] D：被测圆直径 Z：只有测量外部特征时才使用Z，表示轴向测量位置坐标 结果：#502、#503被更新，分别表示X、Y方向的测针偏心
apply innovation
O9803测针球头半径标定
G65P9803D-[Z-] D：被测圆直径 Z：只有测量外部特征时才使用Z，表示轴向测量位置坐标 结果：#500、#501被更新，分别表示X、Y方向的测针测量有效半径
apply innovation
测量循环
O9810 保护定位
G65P9810 X- Y- Z- FX\Y\Z：移动目标点位 F：进给速度 如果发生意外碰触，将产生报警“3086 PATH OBSTRUCTED”
apply innovation
O9801 测头长度标定
G65P9801Z- TZ：在激活的坐标系中，被测表面的精确位置，一般调用标准刀具通过塞尺、 试切方式得到。 T：测头刀号 结果：刀具表中测头刀号对应的长度磨耗值被更新
apply innovation
设置测头模式
1. 进入设置模式：
重新装上电池，在测头自 检过程中压下测针，直到“ 电池状态”闪完5下红灯， 回到第一项“红-红-X”显示 ，松开测针
2. 轻碰测针将在同一个设置 循环变换，如“关闭方式” 中几个选项之间切换。
3. 要进入下一项设置需要长 压测针，直到显示下一项 的对应颜色，如从“关闭方 式”进入“增强型触发滤波 器设定”需要长压测针，直 到显示“绿-绿-X”松开。
次调用测头时都要对其重新校准 • 测量速度发生变化
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七、工件测头精度说明
•测头本身的重复性精度为1um
•测头工作的基础是机床，机床的定位精度、重复定位精度直接 影响测头工作精度
•测量速度的改变将影响测量精度，因为它会改变测头的触发位 置。所以测量速度要求恒定，不使用进给倍率调整
测量位置 X17.02 X-50.36
影响补偿值的因素： 测球直径、偏心量 测头预行程 机床响应时间（电气、机械）
差值 2.98
apply innovation
工件测头标定一般过程： 1. 安装标准件并确定标准件准确位置，如环规和标准
球的中心位置，将其设定为坐标系原点，如G54 2. 激活该坐标系，调用相应程序分别标定测针偏心、
Slide 34
apply innovation
测头安全性
确保测头与接收器通讯正常。 正确设定并调用测头长度。 正确设定并调用工件坐标系。 测头定位使用带保护移动。 正确编写测量编程，第一次谨慎运行。
Slide 35
apply innovation
更换电池注意事项
① 使用指定电池，不能对电池充电。 ② 更换电池时，请保持双手干燥、干净，如有可能，使用干燥手套。 ③ 移除电池盖前请用干布或纸巾把测头外表面擦干净。 ④ 不要让冷却液或铁屑进入电池仓，保持其干燥、干净。 ⑤ 安装电池时检查其极性。 ⑥ 不要将新旧电池或不同的电池类型混用 ⑦ 取下旧电池后，过5秒钟后再插入新电池。换电池过程中，不要触动测针。 ⑧ 一定要确保电池盒垫圈和结合面清洁无尘才能重新一起组装。 ⑨ 勿使电池触头短路，因为这可能引起火灾。确保接触片固定牢靠。 ⑩ 不要将用完的电池留在测头中。
五、工件测头测量过程
apply innovation
1. 执行测量指令 2. 机床运动，直至测头触发 3. 机床停止运动，数控系统（FANUC）记录相当坐标位置
FANUC测量指令格式 G31 X- Y- Z- F-
X、Y、Z：目标点位置，不同于G01， 该位置指明一个运动方向，有可能机床并不到达该点
机械式触发测头 OMP40-2
应变片测头 OMP400
apply innovation
原理 特性
机械式触发测头OMP40-2 （2D测头）
应变片测头OMP400（3D 测头）
盘形三点式触点结构，机械式开关触 同样有盘形三点式机械
点闭全或脱离产生测量信号
结构，但测量信号靠应
变片的变形产生
1. 结构简单，结实耐用
apply innovation
O9811 X、Y、Z单点测量
G65P9811 X-/ Y-/ ZX/Y/Z：被测表面的名义坐标，只能出现一个坐标，不能同时测量多个坐标
apply innovation
O9812 凸台/凹槽测量
G65P9812X-/Y-[Z-] X或Y字母表示被测槽或台的方向，数字表示槽或台的名义宽度。 Z：测量外部特征时使用，表示轴向测量Z坐标
练习：要实现1um的运动误差，测量速度 应该为多少？
1um / 4 ms = 15 mm/min
练习：写程序验证测头系统的重复性精度 及各向异性？
扫描周期： 4ms（普通跳步） 0.004（高速跳步）
练习：把前面的千分表计算工件角度改为 使用测头进行，写出对应程序？
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apply innovation
测量程序总览
O9721 X直径移动 O9722 Y直径移动 O9723 生效刀具偏置宏程序 O9724 设定宏程序 O9726 X、Y、Z，基本移动 O9727 矢量直径移动 O9731 矢量标定数据查找（也用于 ATAN 计算） O9732 偏置更新宏程序 --------------------------------------------------O9801 测头长度标定 O9802 测针X、Y 偏心标定 O9803 测针球头半径标定 O9810 保护定位 O9811 X、Y、Z单点测量 O9812 凸台/凹槽测量 O9814 内孔/外圆测量
1. 圆周方向各向同性
2. 圆周方向各向异性（触发力、预 2. 预行程很小
行程不同）
3. 精度0.25um
3. 预行程较大（测针长度有关）
4. 精度1um
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预行程 & 各向异性 比较
应变片
XY PTV = 0.34 m
机械式
XY PTV = 3.28 m
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Slide 36
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十、测头编程说明
1. 测量程序总览 2. 测量循环
O9810 保护定位 O9801 测头长度标定 O9802测针X、Y 偏心标定 O9803测针球头半径标定 O9811 X、Y、Z单点测量 O9812 凸台/凹槽测量 O9814 内孔/外圆测量 3. 测量结果查看 4. 可选参数输入 5. 二次触发参数优化 6. 报警处理
F：
测量速度
坐标保存系统变量(WCS) #5061 — X #5062 — Y #5063 — Z
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123 4
1. 机械预行程 2. 接口响应时间 3. 控制器响应时间 4. 减速距离
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练习： 当连接普通跳步信号时，请计算 F1000速度测量时，系统的最大运动误差？ 1000mm/min * 4 ms = 0.067mm
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工件测头基于FANUC应用 基础知识
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培训提纲
1. 工件测头是什么 2. 工件测头系统基本组成 3. 工件测头基本参数 4. 工件测头触发原理 5. 工件测头测量过程 6. 工件测头标定 7. 工件测头精度说明 8. 工件测头调整及设置 9. 工件测头系统日常保养维护及安全性 10.测头编程说明 11.工件测量编程思路
二、工件测头系统基本组成
工件测头相当于刀具，具有刀具的属性，如刀号、刀长、刀径；通过红外线信号与机 床端（红外线接收器）进行通讯，报告测头各种状态（开启、关闭、就绪、触发）。
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三、工件测头基本参数
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四、工件测头触发原理
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工件测头与内外径量具（千分尺、内径表）
用途 优点
内外径量具
工件测头
测量工件外部及内部特征绝对尺寸 同左
简单易用
机床自动控制， 精度、效率高
缺点 人工操作
需要测量程序
apply innovation
工件测头与三坐标
三坐标
工件测头
用途 优点
缺点
测量工件各种形位精度，包括尺寸、同左 位置、形状
测球半径、测长长度 3. 查看核对标定数据
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测头校准频率
当测头触发位置发生变化时需要校准测头。
• 第一次使用测头时 • 测头更换探针 • 怀疑探针弯曲或测头发生碰撞时 • 周期性地进行校准以补偿机床的机械变化误差 • 机床进行了调整，如补偿位置误差 • 如果测头刀柄的安装定位的重复性差。在这种情况下，可能每
如：G91G31X50.0F50 当手动触发测头时，机床是否能停止运动。
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九、工件测头系统日常保养维护及安全性
1. 测头使用日常维护 2. 测头安全性 3. 更换电池注意事项
apply innovation
测头使用日常维护
1.将测头看成精密测量设备进行维护，而非普通刀具。 2.用干净的布擦拭测头玻璃窗，清除加工碎屑。应 定期清洁测头和接收器表面玻璃，使其保持最佳传输性能。
系统上电后，该灯一直亮起。
红：从测头接收的信号非常弱或无信号。
5
信号强度 黄：信号处于临界状态，系统不能保证正常工
作。
绿：信号良好，能正常工作。
6
红外信号发射
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测量信号诊断
1. 在系统中找到测头信号对应的地址 2. 开启测头 3. 手动使测头触发，检查X4.7是否相应0/1变化。 4. 在MDI下以测量指令让机床运动
率高
缺点 人工操作
需要测量程序
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使用千分表找出下面工件的倾斜角度？
300 * 180
#100=ARCTAN[4/50]
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工件测头与分中棒
分中棒 用途 找正方形工件中心位置 优点 简单易用
缺点 人工操作
工件测头 同左 机床自动控制，精 度、效率高
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一、工件测头是什么？
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工件测头与千分表
千分表
工件测头
用途 拉平、找正工件位置，如圆心、分 工件测头可以理解为点碰
中；借助数控机床可进行简单测量，触千分表，实现自动压表，
如高度、简单角度
自动数值记录
优点 简单易用，连续轨迹
机床自动控制，精度、效
恒温环境，精度高；专用控制器， 可实现加工过程控
功能强大
制，自动补偿加工
参数
专业性强，不能直接创造生产价值 需要考虑机床精度
测量机构成要素： •空间概念——坐标系 •精度很高的尺子（位置反馈系统） •传感器（测头） •数据（坐标值）自动拾取功能（G31测量指令） •控制系统（运算、控制）
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apply innovation
安装测针
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连接测头和刀柄
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调整测针对心
避免用力过大伤 害测头连接柱子
尽量调至5um之内
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OMP40测头LED灯诊断
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OMI LED灯含义
序号 1 2 3
源自文库
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六、工件测头标定
如同普通量具，需要使用标准件（环规、标准球）对测头特性进行标定，如 测针偏心、测头预行程。 由于测针的各向异性，测头作几个方向测量，则必须做这几个方向的标定。
环规内径：40mm 测针直径：6mm
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真实位置 X20.0 X-47.38
•测头定向使用，使用M19，因为不同方向，测针偏移量不一样
•测头校准的精度:环规直径的精度，上表面Z值设定的精度
•有时间规律的进行测头校准，保证测头的工作精度
apply innovation
八、工件测头调整及设置
•设置测头模式 •安装测针 •连接测头和刀柄 •调整测针对心 •OMP40测头LED灯诊断 •OMI LED灯含义 •测量信号诊断
4
含义
颜色
测头开启信号 机床执行开启指令时，该灯闪一下
电池电量低 测头电量不足时，该灯开始闪烁
测头状态
该灯与测头状态同步，触发时亮红灯，未触发 时亮绿灯
测头错误
存在通讯错误时该灯亮起，如红外线信号受阻、 测头关闭、电池没电。当发生测头错误时，测 头状态红灯亮起，测头处于触发状态，起到保 护测头的作用。
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O9802测针X、Y 偏心标定
G65P9802D-[Z-] D：被测圆直径 Z：只有测量外部特征时才使用Z，表示轴向测量位置坐标 结果：#502、#503被更新，分别表示X、Y方向的测针偏心
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O9803测针球头半径标定
G65P9803D-[Z-] D：被测圆直径 Z：只有测量外部特征时才使用Z，表示轴向测量位置坐标 结果：#500、#501被更新，分别表示X、Y方向的测针测量有效半径
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测量循环
O9810 保护定位
G65P9810 X- Y- Z- FX\Y\Z：移动目标点位 F：进给速度 如果发生意外碰触，将产生报警“3086 PATH OBSTRUCTED”
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O9801 测头长度标定
G65P9801Z- TZ：在激活的坐标系中，被测表面的精确位置，一般调用标准刀具通过塞尺、 试切方式得到。 T：测头刀号 结果：刀具表中测头刀号对应的长度磨耗值被更新
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设置测头模式
1. 进入设置模式：
重新装上电池，在测头自 检过程中压下测针，直到“ 电池状态”闪完5下红灯， 回到第一项“红-红-X”显示 ，松开测针
2. 轻碰测针将在同一个设置 循环变换，如“关闭方式” 中几个选项之间切换。
3. 要进入下一项设置需要长 压测针，直到显示下一项 的对应颜色，如从“关闭方 式”进入“增强型触发滤波 器设定”需要长压测针，直 到显示“绿-绿-X”松开。
次调用测头时都要对其重新校准 • 测量速度发生变化
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七、工件测头精度说明
•测头本身的重复性精度为1um
•测头工作的基础是机床，机床的定位精度、重复定位精度直接 影响测头工作精度
•测量速度的改变将影响测量精度，因为它会改变测头的触发位 置。所以测量速度要求恒定，不使用进给倍率调整
测量位置 X17.02 X-50.36
影响补偿值的因素： 测球直径、偏心量 测头预行程 机床响应时间（电气、机械）
差值 2.98
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工件测头标定一般过程： 1. 安装标准件并确定标准件准确位置，如环规和标准
球的中心位置，将其设定为坐标系原点，如G54 2. 激活该坐标系，调用相应程序分别标定测针偏心、
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测头安全性
确保测头与接收器通讯正常。 正确设定并调用测头长度。 正确设定并调用工件坐标系。 测头定位使用带保护移动。 正确编写测量编程，第一次谨慎运行。
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更换电池注意事项
① 使用指定电池，不能对电池充电。 ② 更换电池时，请保持双手干燥、干净，如有可能，使用干燥手套。 ③ 移除电池盖前请用干布或纸巾把测头外表面擦干净。 ④ 不要让冷却液或铁屑进入电池仓，保持其干燥、干净。 ⑤ 安装电池时检查其极性。 ⑥ 不要将新旧电池或不同的电池类型混用 ⑦ 取下旧电池后，过5秒钟后再插入新电池。换电池过程中，不要触动测针。 ⑧ 一定要确保电池盒垫圈和结合面清洁无尘才能重新一起组装。 ⑨ 勿使电池触头短路，因为这可能引起火灾。确保接触片固定牢靠。 ⑩ 不要将用完的电池留在测头中。
五、工件测头测量过程
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1. 执行测量指令 2. 机床运动，直至测头触发 3. 机床停止运动，数控系统（FANUC）记录相当坐标位置
FANUC测量指令格式 G31 X- Y- Z- F-
X、Y、Z：目标点位置，不同于G01， 该位置指明一个运动方向，有可能机床并不到达该点
机械式触发测头 OMP40-2
应变片测头 OMP400
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原理 特性
机械式触发测头OMP40-2 （2D测头）
应变片测头OMP400（3D 测头）
盘形三点式触点结构，机械式开关触 同样有盘形三点式机械
点闭全或脱离产生测量信号
结构，但测量信号靠应
变片的变形产生
1. 结构简单，结实耐用
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O9811 X、Y、Z单点测量
G65P9811 X-/ Y-/ ZX/Y/Z：被测表面的名义坐标，只能出现一个坐标，不能同时测量多个坐标
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O9812 凸台/凹槽测量
G65P9812X-/Y-[Z-] X或Y字母表示被测槽或台的方向，数字表示槽或台的名义宽度。 Z：测量外部特征时使用，表示轴向测量Z坐标
练习：要实现1um的运动误差，测量速度 应该为多少？
1um / 4 ms = 15 mm/min
练习：写程序验证测头系统的重复性精度 及各向异性？
扫描周期： 4ms（普通跳步） 0.004（高速跳步）
练习：把前面的千分表计算工件角度改为 使用测头进行，写出对应程序？
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测量程序总览
O9721 X直径移动 O9722 Y直径移动 O9723 生效刀具偏置宏程序 O9724 设定宏程序 O9726 X、Y、Z，基本移动 O9727 矢量直径移动 O9731 矢量标定数据查找（也用于 ATAN 计算） O9732 偏置更新宏程序 --------------------------------------------------O9801 测头长度标定 O9802 测针X、Y 偏心标定 O9803 测针球头半径标定 O9810 保护定位 O9811 X、Y、Z单点测量 O9812 凸台/凹槽测量 O9814 内孔/外圆测量
1. 圆周方向各向同性
2. 圆周方向各向异性（触发力、预 2. 预行程很小
行程不同）
3. 精度0.25um
3. 预行程较大（测针长度有关）
4. 精度1um
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预行程 & 各向异性 比较
应变片
XY PTV = 0.34 m
机械式
XY PTV = 3.28 m
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十、测头编程说明
1. 测量程序总览 2. 测量循环
O9810 保护定位 O9801 测头长度标定 O9802测针X、Y 偏心标定 O9803测针球头半径标定 O9811 X、Y、Z单点测量 O9812 凸台/凹槽测量 O9814 内孔/外圆测量 3. 测量结果查看 4. 可选参数输入 5. 二次触发参数优化 6. 报警处理
F：
测量速度
坐标保存系统变量(WCS) #5061 — X #5062 — Y #5063 — Z
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123 4
1. 机械预行程 2. 接口响应时间 3. 控制器响应时间 4. 减速距离
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练习： 当连接普通跳步信号时，请计算 F1000速度测量时，系统的最大运动误差？ 1000mm/min * 4 ms = 0.067mm
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工件测头基于FANUC应用 基础知识
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培训提纲
1. 工件测头是什么 2. 工件测头系统基本组成 3. 工件测头基本参数 4. 工件测头触发原理 5. 工件测头测量过程 6. 工件测头标定 7. 工件测头精度说明 8. 工件测头调整及设置 9. 工件测头系统日常保养维护及安全性 10.测头编程说明 11.工件测量编程思路
二、工件测头系统基本组成
工件测头相当于刀具，具有刀具的属性，如刀号、刀长、刀径；通过红外线信号与机 床端（红外线接收器）进行通讯，报告测头各种状态（开启、关闭、就绪、触发）。
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三、工件测头基本参数
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四、工件测头触发原理