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基准系统：发那科0i-MODEL F
发那科系统在机内测量领域有两套核心G代码支撑着整个测头/对刀仪的应用体系：G31（跳转功能） 和 G36/G37（刀具自动测定）。前者是工件测头的触发基石，后者是对刀仪的自动测量入口。再往上，雷尼绍的Inspection Plus宏程序包把G31封装成了工程可直接调用的标定与测量循环。
本文把这套体系从头到尾拆一遍。
说明： 本文以发那科0i-MODEL F为基准编写，G31/G36/G37的基本用法同样适用于0i-D、30i/31i-B系列，参数号可能因系统版本略有差异。
G31跳转功能——测头触发的底层逻辑
G31干了什么
G31是发那科系统的跳转功能（Skip Function），属于00组一次性G代码（仅当前程序段有效）。它与G01在运动方式上完全一致——按指定的F速度做直线插补——唯一的区别是：G31在运动过程中持续监测跳转信号（SKIP信号）的输入。一旦SKIP信号从0变为1，系统立即中断当前运动、记录当前位置坐标，并跳转执行下一程序段。
这是测头触发的底层硬件机制。
G31 Z-50. F300 ; Z轴向下移动300mm/min，等待SKIP信号 #100 = #5063 ; 关键：在紧接着的下一行立即读取Z轴触发坐标 G90 G00 Z100. ; 安全退刀
注意： G31触发后系统会自动将触发时的各轴坐标存入 #5061（X）、#5062（Y）、#5063（Z） 这三个只读宏变量中。必须在G31的下一程序段立即读取并赋值给其他变量。单轴探测时只读取对应轴坐标即可（如上例只读#5063），不要在G31后连续读取多轴——此时X/Y变量可能已被减速停止后的位置坐标刷新，导致微米级精度超差。
SKIP信号的硬件链路
SKIP信号在发那科系统中的硬件路径：
测头触发 → OMI-2/OIM接收器 → PMC输入(X地址) → 系统内部SKIP信号
关键参数：
| 参数号 | 含义 | 典型设定 |
|---|---|---|
| #6200#0 (SKIP) | 跳转信号有效电平 | 1（高电平有效） |
| #6200#1 (MI) | 多段跳转信号有效电平 | 0 |
| X地址 | SKIP信号对应的PMC输入点 | 由梯形图定义，常用X4.7/X6.3 |
常见误区： 很多人以为测头装上就能用G31。实际上G31只认系统的SKIP信号，而SKIP信号需要两根东西配合：
- 接收器（OMI-2等）将测头触发信号转换为电气信号
- PMC梯形图将这个电气信号映射到系统SKIP输入端
两者缺一，G31就不会触发，轴会直接走到超程。
G31多段跳转（G31 P）
发那科0i-F及以上系统支持G31多段跳转功能——通过指定P参数，可以在一次G31运动中记录最多3个触发点：
G31 P2 Z-100. F500 ; 记录前2次触发位置
应用场景：刀具半径测量时，铣刀先触碰到对刀仪左壁（第一次触发），继续移动通过刀具中心空隙后触碰右壁（第二次触发）——两次触发位置之差就是刀具直径。
不过雷尼绍Inspection Plus宏程序在内部已经处理了这些逻辑，日常使用中直接调对应的宏程序即可，不需要手写G31多段跳转。
G36/G37刀具自动测定——对刀仪的专用指令
G36与G37的分工
G36和G37是发那科系统的一对刀具自动测定指令，同属00组G代码，功能互为反向：
| 指令 | 功能 | 测量方向 |
|---|---|---|
| G36 | 刀具径向自动测定 | X轴或Y轴方向（测偏置/半径） |
| G37 | 刀具轴向自动测定 | Z轴方向（测刀长） |
两者的行为与G31类似——在进给运动中监测SKIP信号——但区别在于：
- G31只记录触发坐标，不做后续处理
- G36/G37触发后 自动将测量计算结果写入当前刀具的磨损偏置或几何偏置
安全距离保护：参数#5091/#5092
G36和G37本身不提供”安全围栏”功能。防止对刀仪被撞坏的安全距离是通过系统参数设定的：
| 参数号 | 含义 | 典型设定 |
|---|---|---|
| #5091 | 刀具自动测定（G36/G37）的最大移动距离（轴向） | 根据实际刀具范围设定 |
| #5092 | 刀具自动测定时的进给速度 | 300~500 mm/min |
如果G36/G37在执行过程中移动距离超过#5091的设定值仍未触发SKIP信号，系统会触发报警并停止运动，从而保护对刀仪不被撞击。
在实际应用中，也有在一些非标准场景下使用G31配合宏程序手写限位保护的做法，但标准的发那科安全方案就是参数#5091控制搜索范围。
G37刀具长度测定（轴向/Z向）
G37的工作原理：
- 系统读取#5091设定的最大移动距离
- G37开始沿Z轴向下移动
- 对刀仪被触发 → SKIP信号拉高
- 系统记录触发点Z坐标 → 存入只读变量**#5063**（G31触发位置Z）
- 系统自动计算 刀长 = 对刀仪参考高度 – Z_trigger
- 结果写入当前刀具的H偏置
对刀仪参考高度如何设定： 对刀仪顶面在机床坐标系中的Z坐标，是在首次安装时手工设定到参数No.5063（不是宏变量#5063）中的。操作方式是在系统参数画面中找到5063号参数，手动输入对刀仪顶面的机床坐标Z值。不需要也不允许在程序中用#5063 = …赋值——宏变量#5061~#5068是只读的，无法赋值。
G37完整示例（马波斯T25对刀仪）
(=== 首次安装：设定对刀仪偏置 ===) (基准刀长度 L_ref = 120.000mm) (1. 手轮移至对刀仪上方，使基准刀端面刚好接触对刀仪上表面) (2. 记录此时机床Z坐标值，假设为Z_arm_pos) (3. 计算：对刀仪顶面Z值 = Z_arm_pos - L_ref) (4. 在系统参数画面中找到"No.5063"，手动输入计算结果) (5. 这个值永久有效，不需要每次都设) (=== 日常生产：自动对刀 ===) T02 M06 (换刀) G90 G00 X#501 Y#502 (移至对刀仪中心，#501/#502预先存储) G00 Z150. (用机床坐标快速下至安全高度，勿带G43) G49 (取消刀长补偿，防止干扰G37计算) G37 G91 Z-30. F500 (自动测量：向下30mm，500mm/min) (触发后系统自动计算刀长并更新至H02对应的几何偏置) G90 G00 Z300. (退刀)
G36半径/直径测量（径向/X向）
G36用于刀具沿X轴或Y轴的径向触发，系统自动将测量结果写入刀具偏置：
(=== 刀具半径测量 ===) G90 G00 X#501 Y#502 (移至对刀仪中心) Z#503+50. (到对刀仪顶面上方50mm) G36 G91 X25. F300 (+X方向，刀具右侧触面对刀仪侧壁) G90 G00 Z300.
逻辑说明：
- G36沿X正方向移动，刀具侧壁触碰对刀仪时触发
- 系统根据触发坐标和已知对刀仪中心X坐标，自动计算刀具半径
- 结果写入当前刀具对应的D偏置（或半径几何/磨损偏置中，具体由系统参数决定）。
注意： 半径测量依赖的是相对差值，因此对刀仪的安装位置偏差在此过程中会自动抵消。但对刀仪的机械状态（侧壁垂直度、表面清洁度）直接影响测量精度。
Inspection Plus宏程序体系——把G31封装成工程语言
雷尼绍的Inspection Plus是一套预装在发那科系统上的宏程序包。它不是硬件，而是以O9000~O9999系列宏程序的形式存储在CNC内存中。它的核心价值：把G31跳转坐标 → 与已知基准对比计算 → 更新偏置变量 这个流程封装成一条G65调用。
核心宏程序一览
标定类（O9800系列）
| 宏程序 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|
| P9801 | 标定测头长度 | 用环规或基准面标定测头的Z向长度偏置 |
| P9802 | 标定测头直径 | 用环规内壁四方向测量标定触发半径 |
| P9804 | 标准球标定（长度+直径） | 合并P9801+P9802，用标准球替代环规 |
测量类（O9801~O9814系列通用测量循环）
| 宏程序 | 功能 |
|---|---|
| P9810 | 安全定位移动（遇触发急停） |
| P9811 | 单点表面Z轴测量 |
| P9812 | 内径/外径测量 |
| P9814 | 标准球验证/角度测量 |
| P9732 | 电池电量检测 |
P9810安全定位——防撞第一道防线
G65 P9810 Z-5. F3000
P9810做的事情：以3000mm/min的G00速度移动到Z-5.位置，但在移动过程中监测测头触发信号。如果在到达目标位置之前测头触碰到任何障碍物，立即急停并触发报警。
这个设计的精妙之处：如果测头带电开启，P9810移动时如果路上遇到切屑堆积或工件残留，会在触碰瞬间停下报警，而不是像常规G00那样硬推过去把测头撞坏。
P9801测头长度标定
用环规标定测头（OMP40-2为例）：
G90 G54 G00 X0 Y0 G43 Z100. H01 (调出测头刀补) G65 P9810 Z-5. F3000 (安全定位到环规上方) G65 P9801 Z_ring_top (标定：测量环规顶面，自动计算测头长度偏置) M30
内部逻辑（简化版）：
- 用G31向下进给，触碰环规顶面
- 记录触发坐标（存入#5063）
- 已知环规顶面在机床坐标系中的Z值（由P9801的Z参数传入）
- 计算测球半径补偿量，写入系统测头长度偏置变量
P9802测头直径标定
G65 P9810 X0 Y0 Z-5. F3000 (回到环规中心上方) G65 P9802 D25. (标定：环规内径Ø25mm) M30
内部逻辑（简化版）：
- 测头在环规内壁触碰+X、-X、+Y、-Y四个方向
- 每次触发用G31 P2或循环调用记录位置
- 系统根据环规已知内径D反算测头触发半径R_probe
- R_probe值写入偏置变量
注意：正负方向不对称（如+方向与-方向测得的半径差>2μm）说明测头预行程变化（PTV）已超出正常范围——常见原因是测针弯曲、测头内部机械磨损或密封老化导致触发力不对称。
P9811工件表面Z轴测量（非标定）
标定完成后，日常生产中用P9811测量工件表面Z坐标：
G65 P9810 Z-5. F3000 (安全定位到测量点上方) G65 P9811 Z-10. (测量Z轴表面，结果用于工件找正)
注意： P9811是测量循环，不是标定循环。很多初学者把P9811/P9812当标定用，实际上标定应该走P9801/P9802，测量才走P9811/P9812。
标定验证
G65 P9810 X0 Y0 Z-5. F3000 G65 P9814 D25. (标准球/环规校验) #3000=1 (CHECK DIA) (偏差>0.005mm触发报警)
生产现场最容易被跳过的一步。 标定做完不验证，相当于换完电池不确认设备是否真的通电了。定期做验证记录的车间，测头故障响应速度比不做验证的快50%以上。
现在说说参数设置与宏程序加载
关键系统参数如下：
| 参数号 | 含义 | 设定值 |
|---|---|---|
| #8133#5 | 跳转功能（Skip）是否可用 | 1（开启） |
| #8133#6 | 刀具自动测定（G36/G37）是否可用 | 1（开启） |
| #6200#0 | SKIP信号极性 | 1（高电平有效） |
| #6200#1 | MI多段跳转信号极性 | 0 |
| #5091 | G36/G37轴向最大移动距离（安全范围） | 根据实际刀具设定 |
| #5092 | G36/G37进给速度 | 300~500 |
| No.5063 | 系统参数（注意：不是宏变量#5063）— 对刀仪参考位置Z值 | 手动输入参数画面 |
| #6000~#6500 | 用户宏变量区 | 测头宏程序使用 |
宏程序加载
Inspection Plus宏程序必须通过以下方式加载到CNC：
- RS-232串口传输（传统方式）
- CF卡/U盘（用I/O操作从外部存储复制到CNC内存）
- 以太网DNC传输（新型号支持）
加载后检查O9000~O9999程序是否存在：
// 在MDI模式下输入 O9001 // 如果能浏览到程序内容，说明已加载
开放宏程序权限
雷尼绍宏程序通常是O9000系列，发那科系统默认受保护。需要开放参数：
#3202#4 (NE8) = 0 允许编辑O9000~O9999 #3202#0 (NEP) = 0 允许删除O9000~O9999
⚠️ 安全提示： 宏程序导入完成后，必须将#3202#4(NE8)和#3202#0(NEP)重新恢复为1。O9000系列宏程序是机床厂和雷尼绍的底层核心程序，如果不重新锁上，操作工在加工时误删或误改了P9810等安全移动程序，会导致严重的撞机事故。这一点是很多现场忽略的。
这里还有几个常见问题排查
比如，G31不触发
| 现象 | 原因 | 排查 |
|---|---|---|
| G31走到终点不触发 | 测头未激活 | 检查测头是否已光学开启；OMI-2绿灯是否常亮 |
| G31触发但坐标不准 | SKIP信号毛刺 | 检查电缆屏蔽是否断裂，OMI-2安装角度是否偏移 |
| G31时有时无 | 电池电量低 | OMP40-2用P9732检测，或直接换电池 |
| 程序跑完测头没亮 | 宏程序未加载 | 检查O9810等是否存在 |
或者，G36/G37不触发
| 现象 | 原因 | 排查 |
|---|---|---|
| G37无反应直接过冲 | #6200#0未设 | MDI输入参数，设为1 |
| G37走到终点不停 | 参数#5091设定过小，刀具超出搜索范围 | 检查#5091值是否满足刀具最大长度 |
| 每次重复性>5μm | 对刀仪表面脏 | 清洁对刀仪表面，确认吹气正常 |
| 刀长写不进去 | 偏置写入方式参数错误 | 检查#6201相关设定 |
| G36无法触发 | 使用G37指令测量径向 | 确认：半径测量用G36，长度测量用G37 |
以及 Inspection Plus宏程序报警
| 报警码 | 含义 | 处理 |
|---|---|---|
| 报警92 P/S | 宏程序调用失败 | 检查对应O程序是否在CNC内存中 |
| 测头不触发报警 | 接收器未就绪 | 检查OMI-2状态灯 |
| 超程报警 | P9810移动路径受阻 | 确认Z轴安全高度足够 |
从G31到G36/G37到宏程序——一条完整链路
把这三层串起来看，发那科系统的测头/对刀仪编程体系其实非常简洁：
物理层： 测头触发 → 接收器 → SKIP信号（X地址）
指令层： G31（记录触发坐标 → 宏程序读取#5061~#5063计算偏置）
G36（径向测量：X/Y轴自动测偏置 → 写入D偏置/半径偏置）
G37（轴向测量：Z轴自动测刀长 → 写入H偏置）
应用层： Inspection Plus（O9800系列标定 + O9810~O9820系列测量）→ 工程API
G31是底层指令，什么品牌的测头都能用，触发后坐标存入只读变量**#5061（X）/ #5062（Y）/ #5063（Z）**，需在下一程序段立即读取。
G36/G37是发那科给对刀仪准备的专用指令，G36管径向（半径），G37管轴向（刀长），两者不可混用。安全距离由参数#5091控制，不是靠G36保护G37。
Inspection Plus宏程序是雷尼绍在G31之上的封装，标定走O9800系列（如P9801/P9802），测量走O9810~O9820系列（如P9811/P9812），两者功能不同，不可混淆。
三者面向的设备不同、入手的深度不同，但底层共用同一套SKIP信号机制。理解了这条链路，遇到任何品牌的测头/对刀仪在发那科系统上配置，都可以从G31和SKIP信号开始逆向推理。