雷尼绍测头与对刀仪选型指南

雷尼绍测头与对刀仪选型指南

精密测量设备维保技术资料系列

文档版本: V1.0
适用品牌: 雷尼绍（Renishaw）
参考手册: Probing systems for CNC machine tools（雷尼绍综合选型手册）
编制单位: 宁波匠测科技有限公司 技术部
发布日期: 2026-06-20

一、引言

雷尼绍（Renishaw）是全球CNC机床在线测量领域的领先品牌，其产品线涵盖工件测头（Workpiece probing）、对刀仪（Tool setting）和刀具破损检测（Broken tool detection）三大类别。本指南旨在为设备选型人员系统梳理雷尼绍各型号的技术定位、适用场景和选型逻辑，帮助根据实际加工需求匹配合适的产品方案。

本文所有技术数据引用自雷尼绍官方技术手册 Probing systems for CNC machine tools（综合选型手册）及对应型号产品规格书。

二、雷尼绍测头技术体系概述

雷尼绍CNC测头的核心分类维度有三个：触发技术、传输方式和精度等级。

2.1 触发技术

雷尼绍在机内测头领域采用两种核心触发技术：

运动学电阻式（Kinematic resistive）：传统机械触发结构，测头内部通过三组滚柱-球的运动学定位机构实现精密复位。当测针接触工件时，机械结构产生微小位移，触发电气信号。这是雷尼绍应用最广泛的技术路线，覆盖 OMP40-2、OMP60、RMP40、RMP60 等主流型号。重复精度 1.00 µm（2σ，标准测试条件）。

应变片式 RENGAGE™（Strain gauge）：雷尼绍专利技术，测针受力时内部压电应变片直接检测形变信号，无需机械位移即可触发。相比运动学结构，应变片测头具有三个核心技术优势：触发力极低（OMP400 XY 方向仅 0.06 N），可测量薄壁件和易变形工件；重复精度达到亚微米级（0.25 µm 2σ），适合高精度轮廓测量；测针偏摆行程极小，可有效避免误触发导致的碰撞风险。代表型号为 OMP400 和 OMP600。

2.2 传输方式

雷尼绍提供三种信号传输方式，以适应不同的机床结构和加工环境：

红外光学传输：360°全向红外光学信号，工作距离最远 5 m。适用于加工区域有清晰视线（Line-of-sight）的小型至中型加工中心。典型接收器组合为 OMI-2（集成式）或 OMM-2 + OSI（分体式）。光学传输响应快、延迟低，是雷尼绍最广泛采用的传输方式。

FHSS无线电传输：2.4 GHz ISM频段跳频扩频无线电，工作距离可达 15 m（RMI-QE接收器）。不依赖视线传输，适用于大型加工中心、卧式加工中心、五轴机床以及加工区域内有障碍物遮挡的场合。无线电传输采用跳频技术，具备良好的抗干扰能力。

硬线传输：通过电缆直连机床I/O接口。无需电池、无信号遮挡问题，可靠性极高。适用于机床结构固定、电缆布局允许的场合，或作为多测头系统中的备用方案。代表型号为 LP2 和 MP11。

2.3 精度等级

雷尼绍将机内测头明确分为两个精度等级：标准精度（Standard-accuracy，1.00 µm 2σ）和高精度（High-accuracy，0.25 µm 2σ）。选型时需根据工件的公差要求、材料特性以及机床本身的精度等级综合判断。

三、测头产品线与选型指南

3.1 标准精度运动学测头

3.1.1 OMP40-2 — 紧凑型光学测头

技术定位：OMP40-2 是雷尼绍产品线中尺寸最小、重量最轻的工件测头。直径 40 mm，重量仅 277 g（含电池），专门为中小型加工中心和小型多任务机床设计。光学红外传输，接收距离最远 5 m。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）1.00 µm
触发力 XY（低/高）0.50 N / 0.90 N
触发力 +Z5.85 N
重量（含电池，不含刀柄）277 g
防护等级IPX8
电池2 × ½ AA 锂电池
待机寿命1500 天
连续使用1350 小时

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适用场景：OMP40-2 适合在小型三轴立式加工中心上进行工件找正、坐标设定和尺寸测量。其紧凑的外形尺寸使其能够在刀库中占用最小的刀位空间，适合刀位紧张的小型机床。触发力适中（XY方向 0.50 N），可满足铝合金、铜合金等常规材料的测量需求。

选型建议：

  • 机床工作台行程在 800 mm 以内的小型立加
  • 刀位数量少于 30 把的刀库
  • 加工区域有清晰光学视线
  • 工件材料为铝合金、模具钢等常规金属

3.1.2 OLP40 — 增强防护型光学测头

技术定位：OLP40 与 OMP40-2 结构尺寸完全相同，但在密封和防护设计上做了强化处理，适用于车床和磨床等冷却液流量大、切削环境恶劣的应用场合。核心参数与 OMP40-2 一致。

与OMP40-2的差异：OLP40 在壳体密封和电池仓盖设计上采用更高的防护标准，适合长时间浸泡在冷却液中的工作环境。重复精度和触发力参数与 OMP40-2 保持一致，可以视为 OMP40-2 的恶劣环境升级版。

3.1.3 OMP60 — 通用型光学测头

技术定位：OMP60 是雷尼绍应用最广泛的通用型工件测头。直径 63 mm，重量 885 g（含电池），采用大尺寸光学窗口设计，信号接收稳定性优异。适用于各类尺寸的加工中心。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）1.00 µm
触发力 XY（低/高）0.75 N / 1.40 N
触发力 +Z5.30 N
重量（含电池，不含刀柄）885 g
防护等级IPX8
电池2 × AA 锂电池
待机寿命1767 天
连续使用690 小时

适用场景：OMP60 是雷尼绍产品线中适用面最广的型号。较大的外形尺寸使内部运动学结构更加稳定，电池容量（AA规格）提供更长的续航。XY方向触发力为 0.75 N，较 OMP40-2 略高，但仍属于低触发力范围。

选型建议：

  • 工作台行程在 500 mm ~ 2000 mm 的中型立式/卧式加工中心
  • 对测头续航时间有较高要求的应用场景
  • 需要更换多种测针长度的通用性应用
  • 已安装 OMI-2/OSI 光学接收器的机床

3.1.4 RMP40 — 紧凑型无线电测头

技术定位：RMP40 是 OMP40-2 的无线电版本，采用 2.4 GHz FHSS 跳频扩频无线电传输，在光学视线受限的机床中提供更可靠的信号传输。核心触发参数与 OMP40-2 保持一致。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）1.00 µm
触发力 XY（低/高）0.50 N / 0.90 N
重量（含电池，不含刀柄）250 g
传输方式FHSS 无线电 2.4 GHz
工作距离最远 15 m（RMI-QE）
防护等级IPX8
待机寿命82 个月
连续使用2560 小时
电池2 × ½ AA

适用场景：RMP40 适合光学视线无法保证的加工环境。典型应用包括卧式加工中心的翻转工作台、五轴机床的摆角加工，以及加工区域内有夹具或工件遮挡的场合。无线电传输无需对光，安装时可节省调试时间。

选型建议：

  • 卧式加工中心（加工过程中工作台旋转，光学信号间歇中断）
  • 五轴联动加工中心（主轴摆角导致光学窗口偏离传输路径）
  • 大型龙门加工中心（测头与接收器距离超过光学有效范围）
  • 多测头系统需要与光学测头配合使用

3.1.5 RLP40 — 增强防护型无线电测头

技术定位：RLP40 是 RMP40 的增强防护版本，专为车床、磨床和多任务机床设计。触发力参数略有不同（XY低 0.60 N / XY高 0.97 N），无线传输性能保持一致。适合浸泡在冷却液和切屑环境中的持续作业。

3.1.6 RMP60 — 通用型无线电测头

技术定位：RMP60 是OMP60的无线电版本，也是雷尼绍产品线中续航能力最强（待机 101 个月/连续 4870 小时）和工作范围最大（最远 15 m）的测头。适合超大型机床和不具备视线通路的复杂加工环境。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）1.00 µm
触发力 XY（低/高）0.75 N / 1.40 N
重量（含电池，不含刀柄）876 g
传输方式FHSS 无线电 2.4 GHz
工作距离最远 15 m（RMI-QE）
待机寿命101 个月
连续使用4870 小时
电池2 × AA

选型建议：

  • 大型龙门加工中心（工作区域 > 5 m）
  • 卧式加工中心（工作台交换和旋转）
  • 多任务机床（车铣复合）
  • 自动化生产线中长期无人值守运行

3.1.7 LP2 — 硬线型测头

技术定位：LP2 是雷尼绍硬线传输式测头的代表型号。重量仅 65 g，是全线产品中最轻的型号。硬线传输无需电池和无线模块，信号直接通过电缆传输至机床接口，可靠性极高。

核心参数：

参数项LP2LP2H
重复精度（2σ）1.00 µm2.00 µm
触发力 XY（低/高）0.50 N / 0.90 N2.00 N / 4.00 N
触发力 +Z5.85 N30.00 N
重量65 g65 g
防护等级IPX8IPX8
电源硬线供电硬线供电

LP2 有两种变体：LP2DD 和 LP2HDD 为双膜片密封型，适用于含颗粒切削液的恶劣环境（如磨床和铸铁加工）。LP2H 具有更高的弹簧力，可使用更长测针，但精度相应降低。

选型建议：

  • 车床和磨床（冷却液流量大，无线信号易受干扰）
  • 安装空间极度紧凑的工位
  • 多测头系统中作为固定式测头
  • 长测针工况（如深腔测量）

3.1.8 MP11 — 集成接口型硬线测头

技术定位：MP11 是自带信号处理接口的硬线测头，配备螺旋电缆，可直接连接 CNC 系统的 I/O 接口，无需额外接收器。重量 540 g，专为手动换刀的普通CNC铣床设计。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）1.00 µm
触发力 XY（低/高）0.50 N / 1.50 N
触发力 +Z1.80~7.00 N
重量540 g
防护等级IP66
电源硬线供电

选型建议：

  • 无刀库的普通数控铣床
  • 手动换刀的立式铣床
  • 硬线接口已预留的老式CNC系统

3.2 高精度应变片测头（RENGAGE™）

雷尼绍 RENGAGE™ 应变片技术是当前机内触发式测头中精度最高的技术路线。与运动学电阻式测头不同，应变片测头通过检测测针根部的应变片形变来产生触发信号，触发力极低且无机械滞后。

3.2.1 OMP400 — 紧凑型高精度光学测头

技术定位：OMP400 搭载 RENGAGE™ 应变片技术，重复精度达到 0.25 µm（2σ，50 mm 测针），XY方向触发力仅 0.06 N，是雷尼绍全线产品中触发力最低的型号。直径 40 mm，重量 256 g，与 OMP40-2 外形尺寸一致，适合中小型机床。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）0.25 µm（50 mm 测针）
0.35 µm（100 mm 测针）
触发力 XY0.06 N
触发力 +Z2.55 N
重量（含电池）256 g
传输方式360°红外光学（调制/传统）
推荐测针高模量碳纤维，50 mm ~ 200 mm
防护等级IPX8
电池2 × ½ AA
待机寿命1 年
连续使用105~110 小时

适用场景：OMP400 适用于高精度加工和薄壁件测量。极低的触发力（0.06 N）使其能够在薄壁零件、易变形工件和精密模具加工中实现可靠的在线测量。0.25 µm 的重复精度可满足 IT5~IT6 级公差要求的工件检测。

选型建议：

  • 精密模具加工（放电加工前后工件检测）
  • 医疗零部件加工（钛合金、不锈钢薄壁件）
  • 涡轮叶片等复杂3D轮廓的五轴加工
  • 需要测针长度超过 50 mm 的应用
  • 标准精度测头无法满足公差要求的场合

3.2.2 OMP600 — 通用型高精度光学测头

技术定位：OMP600 是 OMP400 的大尺寸版本。直径 63 mm，重量 1029 g，触发力 XY 方向 0.15 N，重复精度 0.25 µm。采用 AA 规格电池，续航能力更强。适合大型加工中心的高精度测量需求。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）0.25 µm（50 mm 测针）
触发力 XY0.15 N
触发力 +Z1.75 N
重量（含电池）1029 g
传输方式360°红外光学（调制/传统）
防护等级IPX8
电池2 × AA
待机寿命800 天
连续使用380~410 小时

选型建议：

  • 大型精密模具加工中心
  • 需要高精度测量的大型工件
  • 对续航时间有严格要求的高强度生产
  • 批量生产中的在机尺寸管控

四、对刀仪产品线与选型指南

4.1 接触式对刀仪

雷尼绍接触式对刀仪采用与工件测头相同的运动学触发原理，通过盘形测针与刀具刀刃的接触实现刀具长度和直径的精确测量。按传输方式分为三个系列。

4.1.1 OTS — 光学接触式对刀仪

技术定位：OTS 采用红外光学传输，安装方式与工件测头相同（装入刀柄、放入刀库），使用时由主轴夹持送入对刀工位。适合中小型加工中心的自动对刀。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）1.00 µm
触发力1.30~2.40 N（依触测方向）
重量（含盘形测针及电池）870 g（½ AA）/ 950 g（AA）
传输方式红外光学（调制）
防护等级IPX8
电池½ AA 或 AA
待机寿命310 天（½ AA）/ 730 天（AA）
连续使用400 小时（½ AA）/ 800 小时（AA）

选型建议：

  • 刀库中有空余刀位放置对刀仪
  • 加工中心具备光学视线条件
  • 与 OMP 系列光学测头共用接收器

4.1.2 RTS — 无线电接触式对刀仪

技术定位：RTS 采用 FHSS 无线电传输，适用于大型加工中心、卧式加工中心和龙门加工中心，不受光学视线限制。核心触发参数与 OTS 一致。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）1.00 µm
触发力1.30~2.40 N
重量（含盘形测针及电池）870 g
传输方式FHSS 无线电 2.4 GHz
工作距离最远 15 m
防护等级IPX8
电池2 × AA
待机寿命99 个月
连续使用4860 小时

选型建议：

  • 大型龙门加工中心（对刀仪与接收器距离超过光学范围）
  • 卧式加工中心（加工区域遮挡严重）
  • 自动化无人值守生产

4.1.3 TS27R — 硬线接触式对刀仪

技术定位：TS27R 是雷尼绍固定式硬线对刀仪的经典型号。安装在工作台或机床侧壁，通过 4 芯屏蔽电缆直接连接机床 I/O。无需电池、无需信号接收器，可靠性极高。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）1.00 µm
触发力1.30~2.40 N
重量（含盘形测针）1055 g
传输方式硬线（4芯屏蔽电缆，10 m）
防护等级IPX8
电源硬线供电

选型建议：

  • 长期固定工位的对刀作业
  • 对可靠性要求极高、不允许信号中断的场合
  • 已配置硬线接口的数控系统
  • 切削环境恶劣（大流量冷却液、铸件切屑）

4.1.4 LTS — 小型单轴接触式对刀仪

技术定位：LTS 是雷尼绍接触式对刀仪中精度最高的型号（0.75 µm 2σ），但仅测量 Z 向刀具长度。配备气吹清洁功能，适合各类 CNC 机床的长度设定和热补偿。

核心参数：

参数项数值
重复精度（2σ）0.75 µm
触发力3 N（Z 方向）
重量（含气吹组件）835 g
传输方式硬线（7芯屏蔽电缆，8 m）
防护等级IPX6, IPX8
电源硬线供电

选型建议：

  • 主要关注刀具长度测量（无需直径测量）
  • 需要热补偿功能的批量生产
  • 安装空间有限的紧凑型机床
  • 对 Z 向精度要求高的精密加工

4.2 非接触式对刀仪

4.2.1 NC4+ Blue — 非接触激光对刀仪

技术定位：NC4+ Blue 是雷尼绍最先进的非接触式对刀系统。采用蓝色激光（405 nm），相比传统红光激光（670 nm）具有更高的光束质量和更小的最小可检测刀具直径。重复精度可达 ±0.5 µm。可对刀具进行长度测量、直径测量和轮廓检测，同时具备刀具破损检测功能。

核心参数：

参数项F115F145F230F300
重复精度（2σ）±0.5 µm±0.5 µm±0.75 µm±0.75 µm
最小可检测刀具Ø0.03 mmØ0.05 mmØ0.1 mmØ0.2 mm
重量（依配置）1080~2000 g1080~2000 g1080~2000 g1080~2000 g
激光类型蓝光（405 nm）/ 红光（670 nm）蓝光（405 nm）/ 红光（670 nm）蓝光（405 nm）/ 红光（670 nm）蓝光（405 nm）/ 红光（670 nm）
传输方式硬线（NCi-6接口）硬线（NCi-6接口）硬线（NCi-6接口）硬线（NCi-6接口）
防护等级IPX6, IPX8IPX6, IPX8IPX6, IPX8IPX6, IPX8
电源硬线供电硬线供电硬线供电硬线供电

适用场景：NC4+ Blue 适用于对刀具精度要求极高的加工场景。0.03 mm 的最小可检测刀具直径使其能够检测微径钻头和微型铣刀。±0.5 µm 的重复精度满足高精密加工的对刀需求。蓝光激光方案在切削液溅射、油雾弥漫的加工环境中比红光更稳定。

选型建议：

  • 精度要求高（IT5~IT7）的精密加工
  • 微型刀具（Ø1 mm 以下）频繁使用的场合
  • 需要同时完成对刀和断刀检测的自动化产线
  • 冷却液/油雾环境复杂的加工中心

型号选择（激光光束分离距离）：

  • F115：短光束分离，适合小型刀具
  • F145：中等光束分离，通用型
  • F230：长光束分离，适合大型刀具
  • F300：超长光束分离，适合极大型刀具

4.2.2 TRS2 — 非接触刀具破损检测系统

技术定位：TRS2 是雷尼绍专为刀具破损检测设计的非接触系统。采用 ToolWise™ 技术，通过分析旋转刀具反射的激光信号频率特征来判断刀具是否完好，不受切削液和切屑干扰。最小可检测断刀尺寸 Ø0.2 mm。

核心参数：

参数项数值
检测方式非接触（ToolWise™ 激光反射分析）
最小断刀检测Ø0.2 mm
重量（含10 m电缆）750 g
传输方式硬线（集成接口）
防护等级IPX8（通气状态下）
电源硬线供电
检测时间约 1 秒/刀

选型建议：

  • 大批量生产中的断刀自动化检测
  • 无人值守加工中心的刀具状态监控
  • 与 NC4+ 激光对刀仪配合使用（NC4 做对刀 + TRS2 做断刀检测）
  • 微小刀具（Ø0.2 mm ~ Ø3 mm）的破损检测

五、选型决策参考

5.1 按机床类型选型

机床类型推荐工件测头推荐对刀仪选型依据
小型三轴立加（< 800 mm）OMP40-2 / OMP400OTS / TS27R测头尺寸紧凑，刀库空间有限
中型加工中心（500~2000 mm）OMP60 / OMP600OTS / TS27R / NC4+ Blue通用性强，适配性好
大型龙门/卧加（> 2000 mm）RMP60 / RMP40RTS / TS27R / NC4+ Blue无线电消除视线限制
五轴加工中心RMP60 / RMP40RTS / NC4+ Blue摆角加工中视线多变
车床/车铣复合RLP40 / LP2LTS / APC环境恶劣，硬线更可靠
精密模具加工OMP400 / OMP600NC4+ Blue亚微米级精度需求
普通数控铣床MP11—硬线接口，无需刀库

5.2 按加工精度需求选型

公差等级推荐测头推荐对刀仪说明
> IT7（> ±0.02 mm）OMP40-2 / OMP60 / RMP40 / LP2OTS / TS27R标准精度测头即可满足
IT5~IT7（±0.005~±0.02 mm）OMP400 / OMP600NC4+ Blue需要应变片或激光技术
< IT5（< ±0.005 mm）OMP400NC4+ Blue需结合机床精度和热补偿

5.3 按加工环境条件选型

环境条件推荐传输方式推荐型号
切削液流量大、无遮挡光学OMP40-2 / OMP60 / OTS
切削液流量大、有遮挡无线电RMP40 / RMP60 / RTS
磨削/铸铁加工、颗粒切削液硬线LP2DD / LP2HDD / TS27R
切屑冲击严重的重切削硬线MP11 / TS27R
油雾环境、光学传输困难无线电RMP系列 / RTS

5.4 推荐组合方案

经济型组合（三轴立加，600~1000 mm工作台）：

  • 工件测量：OMP40-2 + OMI-2 接收器
  • 对刀系统：OTS 接触式对刀仪
  • 软件：Inspection Plus 工件测量软件 + GoProbe 入门级对刀软件

标准型组合（通用加工中心，800~1600 mm工作台）：

  • 工件测量：OMP60 + OMI-2 或 OMM-2/OSI 接收器
  • 对刀系统：TS27R 或 NC4+ Blue 激光对刀仪
  • 软件：Inspection Plus + 非接触对刀软件（GUI）

高精密型组合（五轴/精密模具加工中心）：

  • 工件测量：OMP400（中小型）或 OMP600（大型） + 调制接收器
  • 对刀系统：NC4+ Blue（F115/F145）
  • 软件：Inspection Plus + Productivity+

自动化产线组合（无人值守加工单元）：

  • 工件测量：RMP60（无线电，续航最长）
  • 对刀系统：NC4+ Blue + TRS2 断刀检测
  • 软件：Inspection Plus + Set and Inspect + Reporter

六、接收器与接口选型参考

不同传输方式的雷尼绍测头需配合相应的接收器或接口：

光学接收器：

  • OMI-2 / OMI-2T：集成接收器和接口一体，适合单测头或多测头配置（最多支持2个光学测头）
  • OMM-2 + OSI：分体式接收器 + 接口，适合需要远距离安装接收天线的场合
  • OMM-2C：紧凑型光学接收器

无线电接收器：

  • RMI-QE：集成天线、接收器和接口一体，工作距离最远 15 m，支持多测头
  • RMI-Q 与 RMI-QE 功能相同，但无以太网接口

硬线接口：

  • MI 8-4：4路硬线测头接口单元
  • HSI / HSI-C：高速硬线测头接口

对刀仪专用接口：

  • NCi-6：非接触对刀仪接口（用于 NC4+ Blue）
  • TSI 2 / TSI 2-C / TSI 3 / TSI 3-C：接触式对刀仪接口

文档版本: V1.0
适用品牌: 雷尼绍（Renishaw）
参考手册: Probing systems for CNC machine tools（雷尼绍综合选型手册）
编制单位: 宁波匠测科技有限公司 技术部
技术支持: 宁波匠测科技有限公司
版权声明: 本文档由宁波匠测科技有限公司技术部编制，仅用于技术交流与培训目的。

本文档中引用的雷尼绍（Renishaw）及相关产品名称为雷尼绍公司注册商标。所有技术参数以雷尼绍官方产品手册为准。

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