雷尼绍 OTS 对刀仪 vs 马波斯 VTS 对刀仪

技术路线、触发原理、接口方式、精度等级与适用场景的全面对比
本文仅列参数与特点，不做优劣评价

由宁波匠测科技（专注工业精密测量15年）基于官方数据和现场案例经验素材原创编制

一、产品定位概述

对比项	雷尼绍 OTS	马波斯 VTS
产品全称	OTS (Optical Tool Setter) 光学对刀仪	VTS (Visual Tool Setter) 视觉对刀仪
测量原理	接触式（touch-trigger），弹簧加载运动机构触发	非接触式，CCD 相机图像采集 + 图像处理
所属类别	3D 触发式对刀仪	非接触式视觉对刀仪
核心用途	刀具长度/直径快速测量、破损检测	刀具全几何参数测量（含刃口轮廓、表面完整性）、微径刀具精密测量
目标机型	中小型加工中心	各类加工中心、铣床、高精度车削中心、多任务机床
首次发布时间	2000 年代中期（OTS 系列）	2010 年代（VTS 系列）
市场定位	通用型接触式对刀标准方案	高精度非接触式视觉对刀方案

对刀仪（Tool Setter）是 CNC 加工中心中用于自动测量刀具几何参数（长度、直径、刃口半径等）的机床附件。在自动换刀（ATC）流程中，对刀仪替代了传统的手动对刀块或试切法，大幅缩短辅助时间并消除人为误差。对刀仪的使用已经成为现代加工中心标准配置的一部分，尤其在需要无人值守加工和自动化生产线的制造环境中，对刀仪的稳定性和精度直接决定加工质量的一致性和生产效率。正确选择对刀仪类型——接触式或非接触式视觉方案——对于优化加工流程和提升产品质量具有重要意义。

OTS（Optical Tool Setter）与 VTS（Visual Tool Setter）分别代表了接触式与非接触式两条技术路线，两者在测量原理、安装调试、系统集成和维护要求上存在根本差异。OTS 基于雷尼绍经典的触发式测头技术，采用弹簧加载运动机构实现高重复精度的触碰触发；VTS 则基于马波斯在精密测量领域的视觉技术积累，通过 CCD 相机直接拍摄刀具图像并提取几何参数。对刀仪的选型需要综合考量加工精度要求、刀具尺寸范围、机床类型、CNC 系统型号、操作人员技能水平和预算限制等多方面因素。

二、技术路线与触发原理

2.1 雷尼绍 OTS — 接触式运动机构触发

OTS 的核心测量机构继承自雷尼绍在坐标测量机（CMM）领域积累数十年的 弹簧加载运动机构（kinematic mechanism），其设计理念可追溯至 1970 年代触摸触发式测头（touch-trigger probe）的专利结构。雷尼绍在 1973 年首次将这种三球运动机构应用于触发式测头设计，此后该机构经历了多次进化，从最初的硬线传输发展到红外调制传输，从单一探针系统发展到多探针系统，但运动机构的基本工作原理——六点接触定位——在三十二年的产品迭代中始终保持不变。

六点接触运动机构的设计原理

六点接触运动机构的设计遵循机械工程中的”确定定位”原则（Exact Constraint Design）。根据经典的运动学理论，一个刚体在三维空间中具有六个自由度（三个平移自由度和三个旋转自由度）。OTS 的运动机构通过六对球-锥/球-平面接触点，精确约束了测针在空间中的位置：

底部三组球-锥对约束了三个平移自由度（X、Y、Z）和两个旋转自由度（绕 X 和 Y 轴的旋转）
顶部球-平面对约束了第六个自由度（绕 Z 轴的旋转）

当测针受到外力时，这六对接触点中至少有一对会脱离，破坏运动机构的稳定状态，从而产生触发信号。当外力消失后，复位弹簧将测针拉回原位，六对接触点重新精确闭合，重复定位精度由钢球与 V 形槽的几何精度决定。

钢球与 V 形槽的制造公差

OTS 中使用的钢球通常为 G5 级（ISO 3290），直径公差 ±0.13 μm，圆度误差 ≤ 0.13 μm。V 形槽由耐磨工具钢精密研磨加工，槽面粗糙度 Ra ≤ 0.1 μm。这种高精度的配合是 OTS 实现 1.0 μm 重复精度的机械基础。钢球与 V 形槽之间的正压力不是恒定值，而是取决于测针偏转角度和方向——偏转角度越大，正压力越大，触发触感也越重。

机械结构组成

OTS 内部的关键机械构件包括：

测针（Stylus）：与刀具直接接触的部件，标准配置为盘形（Ø12.7 mm × 8 mm，硬质合金）或方形（19.05 mm × 19.05 mm，陶瓷）。盘形测针主要用于长度和直径测量，方形测针在大面积平面测量中提供更稳定的接触。测针通过螺纹与传感器主体连接，可根据加工需求更换。
运动机构（Kinematic Mechanism）：由三组精密钢球与 V 形槽/平面构成六点接触结构。这种经典的三脚架（tripod）设计在三个方向上各提供两个接触点，形成稳定的空间约束。
复位弹簧（Return Spring）：确保测针在无外力时精确回位至机械零点。
触发电路：检测钢球与滚柱之间电阻/电信号的变化，当测针受力偏移时产生触发信号。

触发物理过程

OTS 的触发过程可分为四个阶段：

接近阶段：CNC 控制刀具沿预设路径向测针运动。测针处于自由状态，内部钢球与滚柱紧密接触，电路处于闭合状态。
初始接触：刀具触碰测针。测针开始克服复位弹簧的预紧力（1.30–2.40 N），内部运动机构处于弹性变形区。
脱离触发：当刀具施加的力超过弹簧预紧力时，钢球从 V 形槽中滚出，运动机构从稳定状态过渡到不稳定状态。此时钢球与滚柱之间的接触电阻发生跳变，触发电路检测到这一变化后立即发出信号。从机械脱离到电信号发出的延迟时间约为 1–3 ms。这一延迟时间被称为”触发飞行时间”（trigger flight time），是触发式对刀仪最重要的动态性能指标之一。
过行程保护：触发完成后刀具继续运动的额外行程由过行程余量吸收。OTS 的过行程极限为 ±X/±Y 方向 ±3.5 mm，+Z 方向 +6 mm。超出此范围可能导致测针永久变形。

触发力与精度关系

OTS 的触发力（1.30–2.40 N）由复位弹簧预紧力和运动机构几何参数共同决定。触发力并非固定值，而是表现为一个力度范围：

低触发力（1.30 N）：适合微径刀具和薄壁刀具，可减少接触变形和刀具偏摆。但过低触发力可能因冷却液冲击或主轴泄漏气流的扰动而产生误触发。
高触发力（2.40 N）：适合大直径刀具和重切削环境，可抵抗加工环境中的振动和冷却液冲击。但较高的接触力可能使小直径刀具（< 1 mm）产生弹性偏摆，引入测量误差。

触发重复性的影响因素

OTS 标称的 1.0 μm（2σ）重复精度是在标准条件下（清洁环境、标准刀具、稳定的 CNC 进给速度）获得的基准值。实际使用中，以下因素会影响重复性：

进给速度（approach speed）：标准推荐为 100–500 mm/min。速度过快会因惯性导致测针过行程不均，引入重复性偏差；速度过慢则增加测量节拍时间。
测针磨损：长期使用后测针接触面的磨损会改变接触几何，建议每 500,000 次触发检查一次测针状态。
温度漂移：机床热膨胀导致测针与刀具相对位置变化，需在程序中加入热补偿循环。

触发流程：刀具触碰测针 → 运动副脱离 → 电阻跳变 → 发送触发信号 → CNC 记录坐标。

2.2 马波斯 VTS — 非接触式 CCD 视觉成像

VTS 的测量原理与 OTS 截然不同。它基于光学成像技术，通过高分辨率 CCD 相机直接获取刀具的图像，再由图像处理软件提取几何参数。这一技术路线从根本上消除了接触式测量的固有局限：接触力、测针磨损和刀具变形。VTS 的本质是一台安装在机床上、专为刀具几何测量优化的机器视觉系统。

CCD vs CMOS 相机选择

VTS 选用 CCD（电荷耦合器件）而非更常见的 CMOS（互补金属氧化物半导体）相机，是基于以下技术考量：

全局快门（Global Shutter）：CCD 传感器在曝光时将所有像素的电荷同时转移到读出寄存器，实现真正的全局快门。相比 CMOS 的卷帘快门（Rolling Shutter），CCD 在拍摄旋转刀具时不会产生图像畸变（翘曲效应），因为旋转刀具在不同行像素曝光时间内的位置变化会导致图像失真。VTS 在测量刀具旋转状态下的跳动值（TIR）时，CCD 全局快门优势尤为关键。
动态范围：CCD 传感器的满阱容量通常高于同像素数量的 CMOS 传感器，配合 VTS 的前向照明策略，可以同时捕捉刀具高光刃口和暗区刀身的细节。
噪声特性：CCD 的读出噪声（Read Noise）低于 CMOS，在微径刀具低光照拍摄时信噪比更优。但 CCD 的帧率低于同价位 CMOS，因此 VTS 不适合需要高速视频流的应用场景——它的设计定位是单张静态图像的高精度测量，而非视频连续的刀具监控。

光学系统组成

VTS 的光学系统包括以下关键组件：

CCD 微相机：核心成像元件，分辨率取决于视野配置。Small Field（SF）系列使用高放大倍率镜头，像素分辨率达到 0.1 μm/pixel；Wide Field（WF）系列使用较低放大倍率，分辨率 0.4 μm/pixel。
前向 LED 照明系统：VTS 采用同轴前向照明（coaxial front lighting）而非传统的背光投影。这一设计选择具有明确的物理意义：背光投影只能得到刀具的二维轮廓阴影，无法区分多层切削刃；而前向照明利用刀刃对光的反射差异，可以分辨出每一个独立的切削刃，从而实现马波斯所谓的 “Total Tool Inspection”（全刀具检测）——对所有切削刃逐个测量。
物镜与光学管：根据视野配置选择不同焦距的物镜。SF-45 使用高倍物镜（约 10×–20× 放大率），WF-85/170 使用较低倍率的物镜（约 2×–5×）。光学管内含防反射镀膜和红外截止滤光片，以提高成像对比度。
气帘保护窗口：光学窗口配备正压气帘，在测量时持续吹出洁净空气，防止冷却液、切屑和油雾在镜头上凝结。

成像与测量过程

VTS 的视觉测量流程分为以下步骤：

刀具定位：CNC 将刀具移动至 VTS 的测量位置。VTS Bridge 软件通过宏程序自动计算刀具进入视野的最佳路径。对于已知刀具，系统直接从数据库调取参考位置；对于未知刀具，执行搜索模式（搜索刀具在视野中的位置）。
图像采集：CCD 相机以电子快门（通常 1/100–1/10000 秒）拍摄刀具图像。刀具可在旋转状态下拍摄——VTS 支持最大 1200 m/min 的切向速度，即刀具直径越大，允许的转速越低。例如，Ø10 mm 刀具在 1200 m/min 切向速度下对应转速约 38,000 rpm，而 Ø50 mm 刀具对应约 7,600 rpm。
图像处理：VTS 内置的图像处理算法执行以下操作：

亚像素边缘检测：通过多项式插值将边缘定位精度提升至亚像素级别（SF: 0.1 μm）
切削刃提取：利用前向照明的反射差异，区分并识别每一条独立的切削刃
几何拟合：对提取的边缘数据进行直线/圆弧拟合，计算长度、直径、刃口圆弧半径（CR）、同心度/跳动（TIR）、刀具中心偏移（TC）

参数输出：测量结果通过 Ethernet 传输至 CNC。VTS 可同时输出最多 10 个独立的几何参数，包括 Z 高度（长度）、直径、CR、TIR、TC 偏移等。

亚像素边缘检测技术

VTS 实现亚微米分辨率的关键技术在于亚像素边缘检测算法。传统像素级边缘检测的精度受 CCD 像素尺寸限制（典型 CMOS/CCD 像素尺寸为 2–5 μm），理论极限约为 1 个像素。亚像素算法通过分析边缘附近像素的灰度梯度分布，利用多项式插值或高斯拟合，将边缘定位精度提升至像素尺寸的 1/10–1/50。

对于 SF 配置（0.1 μm/pixel 分辨率），亚像素算法可达到约 0.02–0.05 μm 的边缘检测精度，远高于单个像素尺寸。但需注意，这一精度仅为图像处理层面的理论值，实际系统精度（< 1.3 μm）还需考虑镜头畸变、照明一致性、温度漂移和机械定位误差等因素。

Total Tool Inspection 技术细节

传统接触式对刀仪只能测量刀具的”最长刃口”（即投影轮廓中最突出的刃口），而无法获知其他刃口的独立状态。VTS 的 Total Tool Inspection 概念突破了这一限制：

对于 4 刃铣刀，VTS 可分别测量并记录每条刃口的直径、跳动和刃口半径
测量结果以”数字指纹”（Digital Fingerprint）形式存储，包含每条刃口的独立几何参数
后续测量时，系统可对比当前数字指纹与基准数字指纹，识别出哪一条刃口发生了磨损或破损
这一能力在无人值守加工和自适应加工中具有重要价值

触发流程：刀具进入拍摄区域 → 相机拍照 → VTS 图像处理软件提取几何参数 → 通过 Ethernet 发送给 CNC。

三、通信与接口方式

3.1 雷尼绍 OTS 的信号传输

OTS 标准为 红外光学调制传输（Modulated Infrared），同时雷尼绍品牌旗下提供三种传输路线的对刀仪：

传输方式	对应型号	传输距离	适用场景
光学（红外调制）	OTS	最大 5 m	中小型加工中心，需视线无障碍
无线电（FHSS）	RTS	最大 15 m	各类加工中心，无需视线，可穿微小缝隙
硬线（电缆）	TS27R / TS34	电缆直连	各类加工中心，可靠稳定

OTS 兼容接口：

OMI-2：单探针系统接口/接收器
OMI-2T / OMI-2H：支持最多 3 个探针（多探针系统）
OMM-2C + OSI / OSI-D：通过 OSI 接口连接 CNC，支持调制传输
OMM-2 + OSI：独立接收器 + 接口单元

配置方式：

Opti-Logic™：通过手机 App（iOS/Android）以光脉冲传输设置
Trigger Logic™：通过手动触针偏转序列进行配置

信号传输时序

OTS 的触发信号传输延迟由以下环节构成：

机械触发延迟：1–3 ms（从触针偏转到电阻跳变）
信号编码延迟：< 0.5 ms（红外调制信号编码）
空中传输延迟：< 0.1 ms（光速传输）
接收器解码延迟：< 1 ms（OMI-2/OMM-2 解码）
CNC 输入扫描延迟：取决于 CNC 型号，通常 1–8 ms（PLC 扫描周期）

总信号链延迟约为 3–12 ms。对于典型的 100–500 mm/min 进给速度，延迟对应的位置误差约为 5–100 μm。现代 CNC 系统通常通过预测算法或”提前触发”补偿来消除这一误差，即在信号发出之前根据进给速度预判刀具到达位置。

3.2 马波斯 VTS 的通信与集成

VTS 为 Ethernet 通信 架构，通过 VTS Bridge 桥接软件 与 CNC 系统集成：

VTS GUI：图形化用户界面，可运行于 CNC 屏幕（Windows/Linux）或外部 PC
Merlin Plus：马波斯专用测量计算机（可选），用于 Heidenhain 和 Fanuc 系统时的标准方案
VTS Bridge 软件：桥接 VTS 与 CNC 控制器，管理测量循环和数据传输
预编程宏循环：自动刀具识别、测量、校准、多刃检测循环

Ethernet 通信协议

VTS 使用标准的 TCP/IP 协议栈进行通信，应用层采用马波斯定义的 VTS 协议。通信数据包包含以下信息：

命令帧：CNC → VTS（启动测量、选择刀具编号、切换测量模式）
状态帧：VTS → CNC（系统就绪、正在测量、测量完成、错误代码）
结果帧：VTS → CNC（测量值：长度、直径、CR、TIR、TC，以及设备状态、时间戳、图片质量参数）

通信周期时间（从 CNC 发送测量指令到收到完整结果）通常在 200–800 ms 之间，取决于刀具尺寸和图像处理复杂度。

支持的 CNC 系统（马波斯官方列明）：

CNC 品牌	集成方式	特殊要求
Fanuc	VTS Bridge + 宏程序	需以太网宏（Ethernet Macro）选项
Siemens	VTS Bridge + Sinumerik 接口	需 OP 接口或 PCU 连接
Heidenhain	Merlin Plus 或 VTS Bridge	需 TNC 以太网接口
Mitsubishi	VTS Bridge + 宏程序	需 M800/M80 系列
Okuma	VTS Bridge	需 OSP 以太网接口
Sodick	VTS Bridge	需 Linerizer 系列
Mazak	VTS Bridge + Mazak 接口	需 Mazak Smooth 或 Matrix 系统

连接拓扑：VTS 传感器单元 → Ethernet → CNC（运行 VTS GUI 或 Merlin Plus）→ 通过标准宏程序与 CNC 交互。

3.3 信号鲁棒性与抗干扰对比

在工业现场环境中，信号传输的鲁棒性直接影响对刀仪的测量可靠性。

OTS 红外传输的抗干扰能力

红外光学调制传输使用 880 nm 近红外波段，通过调制编码（Modulated Signal）方式将触发信号编码为特定频率的脉冲序列，接收器仅识别符合编码规则的信号，从而过滤环境光干扰。但红外传输存在以下固有局限：

视线要求：红外信号无法穿透金属壁、切屑帘或冷却液幕帘。在五轴加工中心中，当工作台旋转至特定角度时，OTS 与 OMI-2 之间可能被机床结构件遮挡，导致信号丢失。
距离衰减：红外信号强度随距离平方衰减。在 5 m 标称范围内信号充足，超过 5 m 后误触发和漏触发的概率显著上升。
环境光干扰：高强度弧光（如激光加工、电火花加工）中的红外分量可能干扰接收器。机床内部照明灯具（荧光灯或 LED 灯板）也可能产生红外辐射，但调制编码技术通常可有效过滤此类干扰。

VTS Ethernet 传输的抗干扰能力

VTS 使用标准工业 Ethernet（100BASE-TX 或 1000BASE-T），在电磁兼容性方面具备以下特性：

电气隔离：Ethernet 变压器提供 1500 V 的电气隔离，有效阻断地环路干扰。
差分信号：双绞线传输的差分信号对共模噪声具备天然抑制能力，CMRR（共模抑制比）通常 > 60 dB。
CRC 校验：Ethernet 数据包采用 32 位 CRC 校验，任何误码都会被识别并触发重传，保证数据完整性。
传输距离：标准 Ethernet 的传输距离为 100 m（Cat5e/Cat6），远大于红外方案的 5 m，在大型机床和自动化产线中布线更灵活。

但 Ethernet 方案也存在弱点：电缆物理损伤（被切屑切断或磨损）、接头接触不良（振动导致 RJ45 端子松动）以及交换机故障均会导致通信中断。

四、安装调试全流程对比

4.1 OTS 安装调试流程

步骤 1：机械安装

确定安装位置：OTS 通常安装在工作台（或机床床身）的侧面，确保在全部行程范围内刀具可到达对刀位置。
安装支架：使用雷尼绍提供的安装支架或用户自制支架。支架必须有足够的刚度（推荐最小支架壁厚 10 mm 以上为钢制或 15 mm 以上为铸铝），防止在刀具触碰时发生弹性变形影响精度。
对刀高度调整：使用标准对刀块或已知长度的基准刀具调整 OTS 的 Z 向安装高度，使 OTS 测针中心高度与主轴端面基准（Gauge Line）之间的差值在程序可补偿的范围内。
水平调整：使用精密水平仪（0.02 mm/m 精度）校准 OTS 安装基座的水平度。X/Y 方向水平度应控制在 0.02 mm/m 以内，超过此值将导致不同刀长方向上的测量偏差。

步骤 2：接收器安装

选择接收器安装位置：OMI-2 接收器应安装在能接收到红外信号的位置，确保 OTS 与接收器之间无遮挡。接收器最大安装距离为 5 m（无遮挡）。
固定接收器：使用 M4 或 M5 螺栓固定接收器支架。接收器应安装在远离冷却液飞溅和切屑冲击的位置。
连接电缆：将接收器与 CNC 的 I/O 接口连接。标准接线：触发信号接入 CNC 的跳步输入（Skip Signal Input），通常为 24V 输入。

步骤 3：信号接线

OTS 的电气接线因接口类型而异：

接口	接线方式	信号类型
OMI-2 → CNC I/O	跳步信号（Skip）接入 CNC 探针输入端口	数字 24V
OMI-2 → HSI	通过 HSI 接口转换后接入 CNC	数字/模拟
MI 8-4（TS27R）	8 芯电缆直连 CNC	数字 24V
OMM-2 + OSI	独立接收器 + 接口单元，通过 OSI 输出到 CNC	标准探针信号

步骤 4：参数配置

使用 Opti-Logic™ App 配置：打开手机 App 对准 OTS 的光学窗口，通过光脉冲传输以下参数：
角度模式（Angle Mode）：设置测针偏转角度范围
灵敏度（Sensitivity）：选择触发信号的灵敏度等级（低/中/高）
刀具测量模式：标准测量 / 多刃测量
关闭延迟（Shut Down Delay）：设置无操作后自动关闭的时间（节省电池）
使用 Trigger Logic™ 配置：依次偏转测针到指定位置，系统根据偏转序列识别配置指令。
CNC 参数设置：设置 CNC 探针接口参数，包括进给速度（Feed Rate）、过行程余量（Overtravel Distance）、信号极性（Signal Polarity）和最大测量范围（Max Measuring Range）。

步骤 5：精度校准

使用标准校准规（Master Tool）执行校准循环
测量标准刀具的长度和直径，与已知值对比
记录偏差值并输入校准偏移量（Calibration Offset）
重复测量 10 次以上，计算标准偏差以确认重复精度
若重复精度 > 1.5 μm，需排查安装水平度、支架刚性和信号延迟因素

步骤 6：程序验证

编写简单的测量宏程序，依次测量 3–5 把已知尺寸的刀具
对比测量值与机床显示值（手动对刀数据）
确认偏差在允许范围内后锁定校准参数

OTS 安装时间估算：熟练技术人员约需 2–4 小时（含机械安装、接线、参数配置和基本校准）。

4.2 VTS 安装调试流程

步骤 1：机械安装

VTS 传感器单元通过安装法兰固定在工作台或专用支架上。SF-45 Compact 型号设计为紧凑型，适合安装空间有限的机床。
安装高度要求：VTS 的光学窗口应处于刀具可到达的 Z 向行程范围内。需注意 VTS 的测量参考面是光学窗口前端面，该面到主轴端面的距离需在程序中定义。
安装方向：VTS 的光学窗口必须朝向刀具方向，确保刀具可以进入 VTS 的视野（SF: 0.7×0.5 mm，WF: 3.0×2.3 mm）。
电缆布线：Ethernet 电缆和供电电缆需沿机床线槽布线，避免与动力电缆（主轴电机、伺服电机）平行走线超过 1 m，以防止电磁干扰。建议使用屏蔽 Cat6 或更高级别以太网电缆。
气源连接：VTS 配备气帘保护系统，需连接洁净压缩空气（过滤精度 ≤ 5 μm，压力 4–6 bar），用于在测量过程中持续吹扫光学窗口。

步骤 2：网络通信配置

设置 VTS 传感器 IP 地址：通过 VTS GUI 或 DHCP 分配固定 IP 地址（推荐使用静态 IP 以避免 CNC 扫描周期中地址变化）。
CNC 端网络配置：在 CNC 系统中配置 Ethernet 通信参数。对于 Fanuc 系统，需启用 Ethernet 宏功能；对于 Siemens 系统，需配置 OP 接口。
防火墙规则：确保 CNC 与 VTS 之间的 TCP 端口（默认为 5000–5100）未被防火墙或网络策略阻止。
通信测试：使用 VTS Bridge 的诊断工具执行 Ping 测试和握手测试，确认连接正常。

步骤 3：VTS Bridge 软件安装

在 CNC 控制器或外部 PC 上安装 VTS Bridge 软件
配置 VTS Bridge 与 CNC 的通信通道（如 Fanuc 的宏变量接口或 Siemens 的 NC 变量接口）
导入预编程宏循环库：VTS 提供多种标准测量宏，包括刀具长度测量、直径测量、刃口半径测量和多刃检测
定义刀具数据库：在 VTS GUI 中输入已知刀具的参数（类型、材料、刃数、额定直径、长度容差等）

步骤 4：光学系统校准

VTS 的光学校准比 OTS 的机械校准复杂，包含以下子步骤：

像素校准（Pixel Calibration）：使用标准校准试片（已知尺寸的精密刻线）确定每个像素对应的物理尺寸（μm/pixel）。对于 SF 配置，校准后精度应达到 0.1 μm/pixel 级别。
照明校准（Illumination Calibration）：调整 LED 照明亮度和曝光时间，确保刀具图像具有足够的对比度和信噪比。标准参考：图像暗部灰度值 < 30，高亮刃口区域灰度值 > 200（8 位灰度范围 0–255）。
视野校准（Field Calibration）：使用标准校准棒在不同位置测量，确认视野范围内各区域的测量一致性。任何非线性畸变需通过软件畸变校正算法补偿。
参考零点校准：定义 VTS 光学参考面与机床坐标系的对应关系。使用基准刀具（Master Tool）进行长度和直径的交叉验证。

步骤 5：刀具测量验证

选择 3–5 把用于生产的实际刀具进行测试测量
对比 VTS 测量值与离线检测值（如工具显微镜、三坐标测量机数据）
记录偏差并调整校准偏移量
对于多刃刀具，验证每条刃口的独立测量结果是否一致

步骤 6：自动化循环集成

将 VTS 测量循环集成到机床的自动换刀程序（ATC Macro）中
定义刀具更换后的自动测量触发条件（换刀后自动执行长度/直径测量）
配置破损检测阈值（如直径偏差超过 0.03 mm 或长度偏差超过 0.05 mm 时报警）
集成数字指纹功能：对重要刀具（精密模具、航空零件刀具）在首次使用前建立数字指纹基准

VTS 安装时间估算：首次安装约需 4–8 小时（含机械安装、网络配置、软件安装、光学校准和程序集成）。后续同类机型的安装时间可缩短至 2–3 小时。

4.3 安装调试关键差异总结

项目	OTS	VTS
安装基础	对支架刚度要求高	对支架刚度要求较低
校准工具	标准校准规 + 水平仪	标准校准试片 + 基准刀具
校准复杂度	中等（机械调整为主）	较高（光学调整 + 软件设置）
电气接线	24V 信号线（简单）	Ethernet 网线 + 气源管（中等）
软件配置	手机 App 或手动序列	VTS Bridge + VTS GUI
首次安装时间	2–4 小时	4–8 小时
重复安装时间	1–2 小时	2–3 小时
工具显微镜交叉验证	非必需	强烈推荐

五、不同 CNC 系统的集成差异

对刀仪在实际使用中必须与 CNC 系统深度集成，不同品牌和系列的 CNC 在接口方式、宏程序语言和信号处理上存在差异。以下分解 FANUC、三菱（Mitsubishi）和马扎克（Mazak）三个典型系统的集成要点。

5.1 FANUC 系统集成

FANUC 是全球范围内最广泛使用的 CNC 系统，其对刀仪集成方式最具代表性。

OTS 在 FANUC 上的集成

信号接口：OTS 通过 OMI-2 或 HSI 接口连接到 FANUC 的跳步输入（Skip Signal，通常为 X 地址的探针输入点）。标准接线：触发信号接入 FANUC 的 SKIP 引脚（CNC 主板上的 SKIP/ESKIP 输入）。
宏程序：使用 FANUC 宏程序 G31（跳步指令）执行测量。G31 X_ Y_ Z_ F_ 指令控制刀具沿指定轴以给定速度进给，直到接收到跳步信号后立即停止并记录当前坐标。
参数设置：
参数 #6200–#6202：探针输入信号配置
参数 #5010–#5029：探针宏变量存储区
参数 #5060–#5069：对刀仪位置偏置值
参数 #6050（G31 跳步条件设定）
标准宏程序变量：
#10001–#10400：刀具长度几何偏置（H 代码对应）
#11001–#11400：刀具长度磨损偏置
#12001–#12400：刀具直径几何偏置（D 代码对应）
#13001–#13400：刀具直径磨损偏置
注意事项：FANUC 系统的 G31 跳步信号检测周期为 PMC 扫描周期（通常 4–8 ms），对于高速测量建议使用高速跳步功能（G31 P1 或 G31.1 指令），将信号检测延迟降至 0.1–0.5 ms。

VTS 在 FANUC 上的集成

信号接口：VTS 通过 Ethernet 连接 FANUC 控制器，需启用 FANUC 的以太网宏功能（Ethernet Macro）。
通讯方式：VTS Bridge 软件运行在 FANUC 的 Windows 嵌入式操作环境（FANUC Picture）或外部 PC 上。测量结果通过宏变量写入 FANUC 的公共变量区（#500–#999 或 #10000–#14999）。
宏程序：VTS 的标准宏循环通过 VTS Bridge 加载到 FANUC 中，用户通过 M 代码或 G 代码调用。典型调用方式：
M60：启动 VTS 刀具测量循环
M61：启动 VTS 刀具破损检测循环
M62：启动 VTS 刃口半径测量循环
参数设置：
Ethernet 宏参数：IP 地址、端口号、超时时间
宏变量映射表：VTS 输出参数到 FANUC 偏置变量的对应关系
最大通信延迟时间设置（建议 300–500 ms，避免通信超时导致报警）
注意事项：FANUC 的 Windows 环境（Embedded Win 7/10）在长期运行后可能因内存泄漏导致 VTS Bridge 响应延迟，建议每周重启一次 VTS Bridge 服务。

5.2 三菱（Mitsubishi）系统集成

三菱 M800/M80 系列 CNC 在亚洲市场（特别是日本、东南亚和中国华南地区）有广泛装机量。

OTS 在三菱系统上的集成

信号接口：OTS 通过 OMI-2 接收器输出跳步信号，连接至三菱 CNC 的探针输入口（标准 24V 输入）。三菱系统的探针输入通常定义为 X 地址（如 X0.0–X0.3）。
宏程序：三菱使用 G31 跳步指令，语法与 FANUC 类似但存在细微差异：
G31 X_ Y_ Z_ F_：标准跳步测量
G31.1 X_ Y_ Z_ F_：高速跳步测量（支持 0.5 ms 响应）
参数设置：
#2001–#2048：刀具长度偏置（对应 H 代码）
#2051–#2098：刀具直径偏置（对应 D 代码）
#1195：探针输入点设定
#1223：G31 跳步信号选择
注意事项：三菱系统的宏变量编号与 FANUC 不同，移植 FANUC 环境下的 OTS 宏程序时需重新映射变量地址。

VTS 在三菱系统上的集成

信号接口：VTS 通过 Ethernet TCP/IP 与三菱控制器通信。三菱 M800/M80 系列支持标准以太网通信，无需额外硬件。
VTS Bridge 集成：VTS Bridge 通过三菱的 API 接口（Mitsubishi CNC API）读写宏变量。测量结果映射到三菱的系统变量中。
宏变量映射：
长度测量结果 → #5020–#5029（刀具长度缓冲）
直径测量结果 → #5030–#5039（刀具直径缓冲）
刃口半径 → #5040–#5049
跳动值（TIR）→ #5050–#5059
注意事项：三菱系统的以太网通信周期建议设置为 50–100 ms，过短的周期频率可能增加 CPU 负载。VTS 图像处理时间通常为 100–400 ms，通信周期设置应匹配处理时间。

5.3 马扎克（Mazak）系统集成

马扎克使用自有品牌 CNC 系统（Mazatrol），包括 Smooth、Matrix 和 SMART 系列，其编程风格（Mazatrol 对话式编程）与 FANUC 的 ISO 编程差异较大。

OTS 在马扎克系统上的集成

信号接口：OTS 通过 OMI-2 或 HSI 接口连接 Mazak 的探针输入端口。Mazak Smooth 系列提供了专用的探针接口（Probe Interface），支持标准接触式探针信号输入。
程序调用方式：Mazatrol 编程环境下，OTS 测量循环需通过 Mazatrol 的用户循环（User Cycle）或 EIA/ISO 模式下的 G65 宏调用实现。
在 Mazatrol 的”Tool Data”页面中设置对刀仪尺寸和位置
使用 Mazak 提供的 Tool Setter 标准循环（如 TSC 代码）调用测量
参数设置：
Mazak 的刀具数据集（Tool Data Set）中对刀仪偏置参数
探针信号输入延迟补偿参数
刀具偏置自动更新功能（Auto Tool Offset Update）设置
注意事项：Mazak Smooth 系统的探针接口在默认配置下使用不同的信号极性（常开/常闭），需根据 OTS 的信号输出类型进行适配。

VTS 在马扎克系统上的集成

信号接口：VTS 通过 Ethernet 直接连接 Mazak Smooth 系统的以太网口。VTS Bridge 软件运行在 Mazak 的 Windows PC 环境（Smooth 系列标配 Windows Embedded）或外部 PC 上。
VTS Bridge 集成：马波斯为 Mazak 系统提供专用的 VTS Bridge 版本，通过 Mazak 的 API（Mazak API Server）与 Mazatrol 交互。
数据流：

Mazatrol 调用测量循环 → 发送测量请求至 VTS Bridge
VTS Bridge → 通过 Ethernet 指令 VTS 传感器执行测量
VTS 传感器 → 返回测量结果至 VTS Bridge
VTS Bridge → 通过 Mazak API 将结果写入刀具数据表（Tool Data Table）

与 Mazatrol 的集成：VTS 的测量结果可以直接写入 Mazatrol 的刀具数据表中，包括：
刀具长度（Length）
刀具直径（Diameter）
刀具寿命计数（Tool Life Count）
刀具状态（Tool Status：OK/NG/Needs Inspection）
注意事项：Mazak Smooth 系统在运行 Mazatrol 对话式程序时，VTS Bridge 的响应时间应控制在 500 ms 以内，否则可能触发 Mazatrol 的超时报警。建议使用 Smooth 系统的”并行处理”功能，将 VTS 测量作为后台任务执行。

5.4 CNC 系统集成对比总表

项目	FANUC	三菱（M800/M80）	马扎克（Smooth）
OTS 跳步信号接口	SKIP/ESKIP 输入	X0.0–X0.3 探针输入	专用探针接口
OTS 宏指令	G31 / G31.1	G31 / G31.1	TSC 循环 / G65
OTS 变量体系	#10001–#10400（H）	#2001–#2048（H）	Tool Data Set
VTS 通信方式	Ethernet + Macro	Ethernet + API	Ethernet + API Server
VTS 变量映射	#500–#999	#5020–#5059	Tool Data Table
VTS 软件环境	Windows Embedded	外接 PC	Windows Embedded
高速跳步支持	G31.1（0.1 ms）	G31.1（0.5 ms）	专用接口
宏程序兼容性	FANUC 宏 B 标准	类 FANUC 语法	Mazatrol / EIA
集成难度	低（标准方案）	低中（需变量映射）	中（需 API 配置）

六、典型场景 G 代码配置示例

以下给出两个典型加工场景的完整 G 代码配置示例。所有代码均为纯文本格式，注释以圆括号（…）标注。

场景 1：通用 3 轴加工中心 — OTS 刀具长度与直径自动测量

场景说明：一台配备 FANUC 控制器的立式加工中心，安装 OTS 对刀仪（½AA 电池版，红外传输至 OMI-2 接收器）。每次自动换刀（ATC）后执行长度和直径测量，自动更新刀具偏置。

机床参数：

OTS 安装位置：工作台左前方，坐标 X-300.0 Y-200.0
OTS 测针顶端 Z 高度（相对于主轴端面）：Z-50.0
基准刀具（Master Tool）：长度 100.0 mm，直径 20.0 mm（标准校准规）

OTS 长度测量宏程序

(OTS 刀具长度测量宏 —— FANUC 宏 B 版本)
(调用方式：G65 P9001 T_ H_）
(参数说明：T=刀具号，H=长度补偿号)

O9001 (OTS 刀具长度测量子程序)

(1. 安全检查：关闭冷却液和主轴)
M9 (冷却液关)
M5 (主轴停转)
G91 G28 Z0 (Z 轴回零)

(2. 将刀具移动至 OTS 上方安全位置)
G90 G53 G00 Z-30.0 (移动到 Z 安全高度)
(OTS 测针顶端 Z = -50.0，上方留 20 mm 安全间隙)
G53 X-300.0 Y-200.0 (移动到 OTS 正上方)

(3. 设置测量参数)

501 = 50.0 (测量进给速度 mm/min)

502 = 3.0 (过行程余量 mm)

503 = 100.0 (基准刀具长度 mm)

504 = -50.0 (OTS 测针顶端 Z 坐标 mm)

505 = 0.0 (触发位置临时存储)

(4. 执行 Z 向测量（G31 跳步进给）)
G01 Z-50.0 F#501 (以进给速度接近测针)
G31 Z-53.0 F#501 (执行跳步进给，过行程 3 mm)
(若刀具接触到测针，则 CNC 记录坐标于 #5061)

(5. 判断测量是否成功)
IF [#5061 GE -53.0] GOTO 100 (触发正常，进入计算)
(若 #5061 = -53.0，说明未触发，可能刀具未接触)
M0 (暂停，检查刀具与 OTS 是否对齐)
GOTO 900 (测量失败出口)

(6. 计算刀具长度)
N100

505 = #5061 (读取触发点 Z 坐标)

101 = #504 – #505 + #503

(计算公式：刀具长度 = OTS Z 参考 + 触发点 + 基准修正)
(实际含义：刀具长度 = 主轴端面到刀具刀尖的距离)
(OTS 测针顶端 Z = -50.0，触发时刀具已向下走至 #505)
(基准修正 = 基准刀具长度 – 基准触发位置差值)

(7. 写入刀具长度偏置)

1 = #101 (将计算值存入 #1)

G91 G28 Z0 (Z 轴退回)

11001 = #101 (写入 H 代码偏置，假设 H01)

M99 (子程序返回)

(8. 故障处理)
N900
M30 (程序结束，报警)

OTS 直径测量宏程序

(OTS 刀具直径测量宏 —— FANUC 宏 B 版本)
(调用方式：G65 P9002 T_ D_）
(参数说明：T=刀具号，D=直径补偿号)

O9002 (OTS 刀具直径测量子程序)

(1. 安全检查)
M9
M5
G91 G28 Z0

(2. 定位至 OTS 侧面测量位置)
G90 G53 G00 Z-50.0 (Z 方向降至测针平面)
G53 X-280.0 Y-200.0 (移动至测针右侧（X 正方向）)

(3. 设置测量参数)

501 = 100.0 (测量进给速度 mm/min)

502 = 3.0 (过行程余量 mm)

503 = 20.0 (基准刀具直径 mm)

504 = -280.0 (OTS 测针 X 坐标 mm)

505 = 0.0 (触发位置临时存储，X 方向)

(4. 执行 X 负方向测量)
G31 X-303.0 F#501 (跳步进给向左）

(5. 记录第一次触发位置)
IF [#5061 LE -303.0] GOTO 200 (未触发）

505 = #5061 (记录第一次触发 X 坐标）

(6. 退回至测针另一侧，测量第二次)
G00 X-280.0 (退回）
G00 Y-210.0 (Y 方向偏移 10 mm，避开同一测量点)
G00 X-280.0 (重新定位）
G31 X-257.0 F#501 (从另一方向（X 正方向）接近）
IF [#5061 GE -257.0] GOTO 200

506 = #5061 (记录第二次触发 X 坐标）

(7. 计算刀具直径)

102 = ABS [#505 – #506] – #503

(直径 = 两次触发坐标差 – 测针宽度补偿)
(测针盘直径为 12.7 mm，基准校准已包含此项)

(8. 写入直径偏置)

12001 = #102 (写入 D 代码偏置)

G91 G28 Z0
M99

N200
M0 (测量失败，请检查刀具直径是否超出测针范围)
GOTO 900
N900
M30

主程序调用示例

(主程序中自动换刀后调用 OTS 测量)

O1000 (主程序）

T1 M6 (换刀至 T01，D01 直径 10 mm 立铣刀）

(调用长度测量：T01，长度补偿 H01）
G65 P9001 T01 H01

(调用直径测量：T01，直径补偿 D01）
G65 P9002 T01 D01

(继续加工）
G90 G54 G00 X0 Y0
G43 H01 Z100.0
M3 S8000
(加工内容……)

M30

场景 2：精密模具加工 — VTS 微径刀具全参数测量

场景说明：一台配备三菱 M80 控制器的精密模具加工中心，安装 VTS SF-45（小视野，分辨率 0.1 μm）。加工内容为淬火钢模具型腔精加工，使用 Ø0.5 mm 球头铣刀，需测量长度、直径、刃口半径（CR）和跳动（TIR）。

机床参数：

VTS 安装位置：工作台左后方，坐标 X-350.0 Y-250.0
VTS 光学窗口参考面 Z 高度：Z-60.0（相对主轴端面）
VTS IP 地址：192.168.1.100（固定 IP）

VTS 全参数测量宏程序

(VTS 刀具全参数测量 —— 三菱 M80 宏程序版本)
(调用方式：G65 P9101 T_）
(参数说明：T=刀具号，测量结果写入 #5030-#5059)

O9101 (VTS 刀具全参数测量）

(1. 初始化 VTS 通信)

500 = 2 (VTS Bridge 通信通道号)

501 = 192.168.1.100 (VTS 传感器 IP)

502 = 5000 (通信端口号)

503 = 300 (通信超时时间 ms）

(2. 打开 VTS Bridge 通信通道)
M60 (M60 = 启动 VTS 通信通道）
(通道打开后，VTS Bridge 返回状态代码至 #510)
IF [#510 NE 1] GOTO 900 (通信失败处理）

(3. 发送刀具信息至 VTS)

511 = #20 (T 代码传入的刀具号）

512 = 5 (刀具类型编码：5=球头铣刀）

513 = 4 (刀具刃数：4 刃）

514 = 500 (额定直径：0.500 mm，单位 μm）

M61 (M61 = 发送刀具参数至 VTS）
IF [#510 NE 1] GOTO 901

(4. 移动刀具至 VTS 测量位置)
G91 G28 Z0 (Z 轴回零）
G90 G00 X-350.0 Y-250.0 (移动至 VTS 正上方）
G00 Z-57.0 (Z 方向移动至安全高度，距参考面 3 mm）

(5. 启动测量循环)
M62 (M62 = VTS 测量循环启动）
(测量过程自动进行：VTS 调整刀具位置 → 拍照 → 图像处理 → 输出参数)
(测量期间 CNC 等待 VTS 完成信号）

(6. 等待测量完成并读取结果)

520 = 0 (等待计数器初始化）

N100
G04 X0.1 (等待 100 ms）

520 = #520 + 1

IF [#520 GT 100] GOTO 902 (等待超过 10 秒，超时处理）
IF [#5030 EQ -1] GOTO 100 (检查完成标志：#5030 = -1 表示测量中）
(测量完成后，VTS 自动将结果写入以下变量区）

(7. 读取测量结果)
(VTS 输出变量映射——三菱系统）

150 = #5030 (刀具长度 mm，测量值）

151 = #5031 (刀具直径 mm，测量值）

152 = #5032 (刃口半径 CR mm）

153 = #5033 (跳动 TIR mm）

154 = #5034 (刀具中心偏移 X mm）

155 = #5035 (刀具中心偏移 Y mm）

156 = #5036 (测量质量评分 0-100）

(质量评分 >= 80 视为合格测量）

(8. 判断测量质量)
IF [#156 LT 80] GOTO 903 (测量质量不合格）

(9. 更新刀具偏置)
(写入长度偏置 H 代码）

2051 = #150 (H01 长度偏置）

(写入直径偏置 D 代码）

2101 = #151 (D01 直径偏置）

(刃口半径写入扩展变量区用于参考）

5060 = #152 (CR 存储）

(10. 判断是否超出容差)
(设定容差：长度 ±0.010 mm，直径 ±0.005 mm）

160 = 0.010 (长度容差 mm）

161 = 0.005 (直径容差 mm）

162 = ABS [#150 – 3.000] (长度偏差，假设额定长度 3.000 mm）

163 = ABS [#151 – 0.500] (直径偏差，额定直径 0.500 mm）

IF [#162 GT #160] GOTO 910 (长度超差报警）
IF [#163 GT #161] GOTO 911 (直径超差报警）

(11. 测量完成，退回安全位置)
G91 G28 Z0
M63 (M63 = 关闭 VTS 通信通道）
M99 (正常返回）

(故障处理)
N900 M0 (VTS 通信通道打开失败）
GOTO 999
N901 M0 (VTS 刀具参数发送失败）
GOTO 999
N902 M0 (VTS 测量超时，检查 VTS 状态）
GOTO 999
N903 M0 (VTS 测量质量不合格，请重新测量）
GOTO 999
N910 M0 (刀具长度超差，请检查刀具装夹）
GOTO 999
N911 M0 (刀具直径超差，请检查刀具状态）
GOTO 999

N999
M63 (关闭通信通道）
M30

在 Mazatrol 中的集成调用

（对于马扎克 Smooth 系统，上述宏程序需转换为 Mazatrol 可识别的 EIA/ISO 程序）
（以下为在 Mazatrol 的”加工单元”中以 EIA/ISO 方式调用的示例）

(T01 换刀后执行 VTS 测量)
(程序名：T01_VTS_CHECK.EIA)

N10 G90 G54
N20 G91 G28 Z0
N30 G00 X-350.0 Y-250.0
N40 G65 P9101 T01
(调用 VTS 测量，测量结果自动写入刀具数据表)
N50 IF [#5030 EQ 0.0] GOTO 900
(若返回长度为 0，视为测量失败报警)
N60 G90 G54 G00 X100.0 Y50.0
(定位到加工起始点)
N70 G43 Z100.0 H01
N80 M3 S24000
(后续加工程序…)
N900 M0 (刀具测量失败)
N910 M30

七、精度等级

7.1 雷尼绍 OTS 精度

参数	数值
单向重复精度（2σ）	1.0 μm
测针触发力	1.30 N ～ 2.40 N
推荐可达到的平行度	5 μm（测针平面/方形测针各轴）
分辨率	取决于 CNC 系统反馈
测针过行程	±3.5 mm（X/Y），+6 mm（Z）
温度范围（工作）	0–60°C

注意：OTS 的重复精度为 机械重复精度（2σ），实际测量精度受 CNC 定位精度、主轴夹持重复性、刀具跳动和机床热稳定性等因素叠加影响。2σ 置信水平对应的误差包容率为 95.45%，意味着在 100 次重复测量中约 95 次落在标称范围内。

7.2 马波斯 VTS 精度

VTS 分 Small Field（小视野） 和 Wide Field（大视野） 两个系列，精度参数差异明显：

参数	Small Field（SF）	Wide Field（WF）
测量视野	0.7 × 0.5 mm	3.0 × 2.3 mm
分辨率	0.1 μm	0.4 μm
重复精度（6σ）	0.2 μm	0.8 μm
精度（Accuracy）	< 1.3 μm	< 1.3 μm
最小可测直径（全画幅）	10 μm	40 μm
最大可测直径（全画幅）	0.6 mm	2.9 mm
最大可测直径（单边）	40 mm	80 / 165 mm
最大切向速度	1200 m/min	1200 m/min
温度范围（工作）	10–50°C	10–50°C

说明：VTS 的精度为 视觉系统精度，不依赖机械接触，因此不受刀具形状/材质影响，且可实现 亚微米级分辨率。6σ 置信水平对应的误差包容率为 99.99966%。

7.3 精度与统计置信度说明

OTS 与 VTS 使用的精度统计方法不同，直接对比数值时需注意统计基础的差异：

OTS 重复精度 1.0 μm (2σ)：在重复测量中，约 95.45% 的测量值落在 ±1.0 μm 范围内。2σ 是触发式探针行业的常规表述方式。
VTS 重复精度 0.2 μm (6σ)：在重复测量中，约 99.99966% 的测量值落在 ±0.2 μm 范围内。6σ 是马波斯使用的内控标准，对应过程能力指数（Cpk）为 2.0。
若将 VTS 的 0.2 μm (6σ) 换算为 2σ 水平，约为 0.067 μm。同理，将 OTS 的 1.0 μm (2σ) 换算为 6σ 水平约为 3.0 μm。

因此精度对比应基于 实际应用需求而非单纯数值比较。对于多数常规加工（零件公差 ±0.05 mm 以上），两者精度均远高于需求。

7.4 精度对比要点

维度	OTS	VTS（SF）	VTS（WF）
重复精度	1.0 μm (2σ)	0.2 μm (6σ)	0.8 μm (6σ)
系统精度	受机械因素叠加	< 1.3 μm（系统级）	< 1.3 μm（系统级）
微径刀具（< 1 mm）	可测但精度受接触变形影响	非常适合，分辨率 0.1 μm	适合，分辨率 0.4 μm
大直径刀具（> 40 mm）	可测，需合适测针	单边可测至 40 mm	单边可测至 80/165 mm
温度敏感度	中等（金属热膨胀影响运动机构）	较低（光学系统热补偿）	较低（光学系统热补偿）
冷却液影响	低（IPX8 防护）	中（气帘保护窗口）	中（气帘保护窗口）

八、适用加工场景配置方案

以下按典型应用场景列出各品牌可选型号及关键参数。

场景 1：通用 3 轴加工中心 — 常规刀具测量与破损检测

特点：刀具直径范围 1–50 mm，以标准铣刀、钻头为主，加工精度要求适中。

品牌	可选型号	传输方式	重复精度	关键参数
雷尼绍	OTS（½AA）	红外光学	1.0 μm (2σ)	传输距离 5 m，尺寸 118.6×62.5×101.8 mm，870 g
雷尼绍	OTS（AA）	红外光学	1.0 μm (2σ)	传输距离 5 m，AA 电池（与主轴探针同型号），950 g
雷尼绍	TS27R	硬线	1.0 μm (2σ)	无需电池/视线，接口 MI 8-4 / HSI
马波斯	VTS WF-85	CCD + Ethernet	0.8 μm (6σ)	视野 3.0×2.3 mm，单边测至 Ø80 mm，分辨率 0.4 μm
马波斯	VTS WF-170	CCD + Ethernet	0.8 μm (6σ)	单边测至 Ø165 mm，适合大尺寸刀具

场景 2：精密模具 / 微细加工 — 微径刀具测量（< 1 mm）

特点：刀具直径 0.01–3 mm，微型铣刀、钻头，对精度要求极高，传统接触式可能损伤刀具。

品牌	可选型号	测量原理	分辨率	重复精度	最小可测直径
马波斯	VTS SF-45	CCD 视觉	0.1 μm	0.2 μm (6σ)	10 μm
马波斯	VTS SF-45 Compact	CCD 视觉	0.1 μm	0.2 μm (6σ)	10 μm（紧凑型，适合狭小空间）
马波斯	VTS WF-85	CCD 视觉	0.4 μm	0.8 μm (6σ)	40 μm
雷尼绍	OTS（½AA）	接触触发	—	1.0 μm (2σ)	接触式，小微刀具需注意测针力

注：对于 < 1 mm 微径刀具，VTS 的非接触特性具备天然优势。OTS 虽可测量极小刀具，但 1.30–2.40 N 的触发力可能使微径刀具发生偏摆或损伤。

场景 3：五轴 / 多任务加工中心 — 复杂空间中的对刀

特点：工作台回转、刀具姿态多变，需无线方案以避免线缆干涉。

品牌	可选型号	传输方式	传输距离	重复精度	特点
雷尼绍	RTS	无线电（FHSS）	15 m	1.0 μm (2σ)	无需视线，可穿微小缝隙，适合多探针系统
雷尼绍	OTS	红外光学	5 m	1.0 μm (2σ)	需视线，适合中小型五轴机（注意遮挡问题）
马波斯	VTS WF-170	CCD + Ethernet	电缆/Ethernet	0.8 μm (6σ)	单边 165 mm，适合大型五轴加工中心
马波斯	VTS SF-45	CCD + Ethernet	电缆/Ethernet	0.2 μm (6σ)	超高精度，适合精密五轴

场景 4：高精度车削中心 / 多任务车铣复合

特点：刀具形式多样（车刀、镗刀、成形刀），需测量刀尖圆弧半径和轮廓。

品牌	可选型号	测量原理	精度	特殊能力
马波斯	VTS WF-85	CCD 视觉	< 1.3 μm	可测刀尖圆弧半径（CR）、跳动（TIR）、多刃逐齿检测
马波斯	VTS WF-170	CCD 视觉	< 1.3 μm	适合大直径车刀/镗刀，最大 Ø165 mm
雷尼绍	APC / APCS-45	接触触发	1.5 μm (2σ)	专为车床设计，不锈钢本体，可选自动防护盖
雷尼绍	OTS + 专用循环	接触触发	1.0 μm (2σ)	需配合旋转刀具使用

注：VTS 的 “Total Tool Inspection” 概念可对车刀每个切削刃进行独立测量和完整性检查，OTS/APC 则为接触式单点触发。

场景 5：大批量生产 — 快速刀具更换与破损检测

特点：节拍要求高，刀具更换频繁，需快速确认刀具状态。

品牌	可选型号	单次测量速度	破损检测方式	自动循环
雷尼绍	OTS	快速（接触式两次触碰）	触碰后无信号=破损	支持 Renishaw 标准宏程序
雷尼绍	TS27R / TS34	快速（硬线响应迅速）	触碰后无信号=破损	支持 HSI / MI 8-4 接口
马波斯	VTS WF-85	极快（单张照片出结果）	图像比对 + 轮廓完整性检查	预编程循环 + VTS Bridge 软件

九、综合参数对比总表

对比维度	雷尼绍 OTS 系列	马波斯 VTS 系列
测量方式	接触式（触碰触发）	非接触式（视觉成像）
核心技术	弹簧加载运动机构	CCD 微相机 + 图像处理
可测维度	长度（Z）、直径（X/Y）	长度、直径、刃口半径（CR）、跳动（TIR）、刀具中心（TC）、表面完整性、轮廓扫描
重复精度	1.0 μm (2σ)	SF: 0.2 μm (6σ) / WF: 0.8 μm (6σ)
分辨率	取决于 CNC 反馈	SF: 0.1 μm / WF: 0.4 μm
最小可测刀具	无明确下限（但触发力制约微刀具）	SF: Ø10 μm / WF: Ø40 μm
最大可测刀具	取决于测针尺寸	SF 单边: Ø40 mm / WF 单边: Ø80–165 mm
无线方案	光学（5 m）/ 无线电（15 m）	不适用（Ethernet 有线）
硬线方案	TS27R / TS34（电缆直连）	不适用（Ethernet 有线）
接口方式	OMI-2 / OMM-2 + OSI / HSI / MI 8-4	Ethernet + VTS Bridge 软件 + Merlin Plus（可选）
CNC 兼容性	支持所有主流 CNC（通过标准 I/O 接口）	Fanuc, Siemens, Heidenhain, Mitsubishi, Okuma, Mazak, Sodick
防护等级	IPX8	IP67
供电	电池（½AA 或 AA）	电缆供电
气压要求	无	4–6 bar 洁净压缩空气（气帘）
配置方式	Opti-Logic™ App / Trigger Logic™	VTS GUI / Merlin Plus
适用刀具类型	标准铣刀、钻头、丝锥等旋转刀具	所有刀具（含车刀、镗刀、成形刀、非标刀具、磨轮）
特殊能力	破损检测、刀具偏置自动更新	数字指纹、逐齿检测、磨损前后对比、未知刀具全参数识别
软件更新方式	无（硬件配置）	VTS GUI 固件升级、VTS Bridge 版本更新
操作人员培训	基础（接触式直觉简单）	中高级（需视觉软件操作知识）

十、故障排查速查表

10.1 OTS 常见故障

故障现象	可能原因	排查步骤	解决方案
测量时无触发信号	电池电量耗尽	1. 检查 OTS 电池指示灯

使用 Opti-Logic App 查看电量
替换已知电量充足的新电池 | 更换 ½AA 或 AA 电池
注意：½AA 和 AA 型号不可混用 |
| 测量时无触发信号 | 接收器（OMI-2）断电或信号遮挡 | 1. 检查 OMI-2 电源指示灯
检查 OTS 与接收器之间是否有障碍物
检查接收器天线方向 | 调整接收器位置
清除遮挡物
检查 OMI-2 供电电缆 |
| 测量时无触发信号 | 测针卡滞或损坏 | 1. 手动轻推测针检查活动性
检查测针螺纹是否松动
目测检查测针有无变形 | 更换测针
清洁运动机构
拧紧测针固定螺纹 |
| 触发信号不稳定（偶发性漏触发） | 冷却液或切屑污染运动机构 | 1. 拆卸 OTS 防尘罩
目测检查内部是否有异物
检查冷却液喷嘴方向是否正对 OTS | 清洁运动机构
调整冷却液喷嘴方向
增加 OTS 防护罩 |
| 触发位置漂移（重复精度 > 2 μm） | 安装支架松动 | 1. 检查固定螺栓扭矩
检查支架是否产生裂纹
用百分表检查 OTS 在刀具触碰时的位移 | 紧固螺栓（扭矩 15–20 N·m）
更换损坏支架
增加支架壁厚或加强筋 |
| 触发位置漂移（温度相关） | 机床热膨胀 | 1. 记录机床冷机和热机时的测量差值
在程序中加入热补偿循环
检查冷却液温度 | 在程序开始前加入预热循环
使用热补偿宏变量
调整冷却液温度 |
| 电池消耗过快 | 关闭延迟设置过短 | 1. 检查 Opti-Logic 中的关闭延迟设置
检查是否频繁进入电池更换模式 | 延长关闭延迟时间
在关机前手动关闭 OTS |
| 无法通过 Opti-Logic 配置 | 手机 App 版本不匹配 | 1. 检查 App 版本号
检查 OTS 固件版本
尝试使用 Trigger Logic 手动配置 | 更新 App 至最新版本
切换至 Trigger Logic |
| 红外传输距离明显缩短 | 光学窗口脏污 | 1. 清洁 OTS 红外发射窗口
清洁 OMI-2 接收窗口
使用无纺布 + 酒精清洁 | 定期清洁窗口
检查机床内有无雾气和油雾 |

10.2 VTS 常见故障

故障现象	可能原因	排查步骤	解决方案
VTS 无法启动	供电故障	1. 检查电源指示灯

测量供电电压（额定 24V DC ±10%）
检查供电电缆有无破损 | 更换电源适配器
检查断路器
修复或更换电缆 |
| VTS 无法连接 CNC | Ethernet 通信故障 | 1. Ping VTS IP 地址检查连通性
检查网线物理连接（端口指示灯）
检查 CNC 端 Ethernet 参数配置
重启 VTS Bridge 软件 | 更换网线
重新配置 IP 地址
重启 VTS Bridge 服务
检查防火墙规则 |
| VTS 无法连接 CNC | VTS Bridge 崩溃 | 1. 检查 Windows 任务管理器中的 VTS Bridge 进程状态
查看 VTS Bridge 日志文件
检查系统内存使用情况 | 重启 VTS Bridge 服务
定期重启 CNC Windows 系统（每周）
增加系统虚拟内存 |
| 测量结果异常偏大或偏小 | 光学系统污染 | 1. 目测检查光学窗口是否有油污或切屑
执行光学窗口清洁
运行光学校准程序 | 清洁光学窗口（专用无尘布 + 酒精）
清洁后重新进行像素校准 |
| 测量结果异常偏大或偏小 | 刀具位置未正确进入视野 | 1. 检查 VTS GUI 中的实时图像
确认刀具是否在视野范围内（SF: 0.7×0.5 mm）
检查 CNC 定位程序 | 调整刀具定位坐标
扩大搜索范围
检查 Z 轴高度是否准确 |
| 测量结果在重复测量中逐次漂移 | 机床热变形导致刀具与 VTS 相对位置变化 | 1. 记录机床冷机和热机时的 VTS 测量差值
对比不同温度条件下的测量数据
检查机床冷却系统运行状态 | 在程序中加入热补偿循环
确保机床达到热平衡后再执行精密测量
调整冷却液温度稳定性 |
| 测量重复性差（超出规格） | 照明不稳定 | 1. 检查 LED 照明状态
检查曝光时间设置
检查环境光干扰 | 调整 LED 亮度参数
增加遮光罩
更改安装位置避免直射光 |
| 测量重复性差（超出规格） | 气帘压力不足 | 1. 检查压缩空气压力（应 4–6 bar）
检查气源过滤器是否堵塞
检查气管有无泄漏 | 调整气源压力
更换过滤器滤芯
更换气管 |
| 测量速度明显变慢 | 图像处理负载过高 | 1. 检查 CPU 占用率
检查 VTS 软件版本
检查刀具图像质量 | 升级 VTS 软件版本
降低相机分辨率（在允许范围内）
清理历史测量数据缓存 |
| VTS GUI 报错 “Camera Timeout” | CCD 相机故障 | 1. 重启 VTS 传感器
检查相机连接电缆
查看 VTS 系统日志中的错误代码 | 重启整体系统（传感器 + Bridge）
如果反复出现，联系供应商检修 |

10.3 通用故障（两者共适用）

故障现象	可能原因	OTS 处理	VTS 处理
测量值与实际值偏差大	刀具装夹不到位	检查刀柄清洁度和拉钉状况	同左
测量值与实际值偏差大	主轴热伸长	加入主轴预热循环和热补偿	同左
测量值与实际值偏差大	对刀仪位置偏移（被撞）	检查安装螺栓和测针状态	检查光学窗口和安装支架
刀具破损未检出	破损检测阈值设置不当	调整宏程序中的破损判定阈值	调整数字指纹比对阈值
刀具破损未检出	检测程序未正确执行	检查 M 代码调用和宏程序路径	检查 VTS Bridge 循环触发状态

十一、总拥有成本与经济效益分析

11.1 OTS 总拥有成本构成

OTS 的购置总成本由以下要素构成：

成本项目	说明	估算范围
对刀仪本体	OTS 传感器单元（含测针）	¥XX,XXX–XX,XXX（视市场报价）
接收器/接口	OMI-2 / OMM-2 + OSI	¥X,XXX–XX,XXX
安装支架与配件	固定支架、电缆、接头	¥X,XXX
首次安装调试	技术服务费（如非自行安装）	¥X,XXX–X,XXX
电池消耗	½AA 每 6–12 月更换	¥XXX/年
测针更换	每 500,000 次或磨损后	¥X,XXX/次
年度校准	基准校准块 + 精度验证	¥X,XXX/年
操作培训	基础培训	¥X,XXX（一次性）

经济特征：OTS 的经济优势在于（1）初始投资低于视觉方案；（2）维护工作可由机床操作人员自行完成；（3）标准接口兼容性强，几乎无隐形成本。

11.2 VTS 总拥有成本构成

成本项目	说明	估算范围
VTS 传感器单元	包含 CCD 相机、光学系统、控制器	视型号和视野配置
VTS Bridge 软件许可	集成软件许可费	视 CNC 品牌
Merlin Plus（可选）	专用测量计算机	视配置
安装支架与配件	固定支架、Ethernet 电缆、气源	中等
首次安装调试	光学校准 + 软件集成	较高（需专业技术人员）
气源系统	洁净压缩空气（如机床无配置）	中等
光学窗口清洁耗材	无尘布、高纯度酒精	低廉
过滤器滤芯更换	每季度更换	¥XXX/年
年度深度校准	需第三方工具	中等
软件升级费	可选功能更新	视厂商政策
操作培训	需视觉测量软件操作培训	中等

经济特征：VTS 的初始投资高于 OTS，但在需要超精密测量或多刃全参数检测的场景下，VTS 可减少离线检测次数，节省工具显微镜室和三坐标测量机（CMM）的占用时间，从而部分抵消初投资差异。

11.3 回收周期参考

两种方案的回收周期取决于实际应用场景：

大批量生产（拾取和放置式应用）：OTS 可为每把刀具节省 15–30 秒手动对刀时间。按每日换刀 50 次计算，每年节省时间约 60–120 小时，对应人工成本节约。
精密模具/微细加工：VTS 可替代部分离线显微镜检测。按每把刀具节省 3–5 分钟离线测量时间，每日检测 20 把刀具计算，每年节省时间约 400–600 小时。
无人值守加工（lights-out manufacturing）：OTS 和 VTS 均可实现无人值守状态下的刀具自动测量和破损检测。VTS 通过数字指纹功能可进一步实现刀具磨损趋势分析和优化换刀时机，减少过早换刀的刀具浪费和过晚换刀的工件报废。

十二、维护保养规范

12.1 OTS 维护保养

日常维护（每班次）

目测检查测针外观，确认无弯曲、磨损或切屑粘附
检查 OTS 红外发射窗口表面清洁度，使用无纺布擦拭
检查 OMI-2 接收器指示灯状态（正常：绿色常亮）
检查冷却液喷嘴方向，确保冷却液未直接喷向 OTS

周度维护

使用清洁干燥的压缩空气吹扫 OTS 防尘罩区域
检查电池电量（使用 Opti-Logic App），若电量 < 30% 安排更换
使用标准校准规执行一次完整的长度和直径校准循环，记录偏差值
检查安装支架螺栓扭矩（推荐扭矩：15–20 N·m）

月度维护

拆卸防尘罩，清洁内部运动机构
检查测针螺纹连接有无松动
检查 OMI-2 天线和电缆接头
运行 X/Y/Z 三轴重复精度验证（10 次重复测量，计算标准偏差）
记录精度趋势图，观察有无漂移趋势

季度维护

更换测针（建议每 500,000 次触发或目测磨损明显时）
检查运动机构内部弹簧状态
检查 OMI-2 接收器安装支架是否松动
备份 OTS 配置参数（Opti-Logic App 中的设置存档）

年度维护

更换 OMI-2 接收器电池（如适用）
全面清洁 OTS 内部
检查密封圈和 O 形圈（OTS 为 IPX8 防护）
使用工具显微镜或 CMM 验证 OTS 精度
更新 Opti-Logic App 至最新版本

OTS 电池更换规范

型号	电池类型	预计寿命（标准使用）	更换注意事项
OTS（½AA）	½AA 锂电池（3.6V）	约 6–12 个月	注意极性：+ 向下，- 向上
OTS（AA）	AA 锂电池（3.6V）	约 12–18 个月	注意与 ½AA 不可互换
RTS	AA 锂电池（3.6V）	约 12–18 个月	无线电型号功耗较高

12.2 VTS 维护保养

日常维护（每班次）

目测检查光学窗口外观，确认无冷却液、切屑或油雾附着
检查气帘压力表读数，应稳定在 4–6 bar 范围
检查 VTS Bridge 软件运行状态（无报错弹窗）
检查 Ethernet 连接指示灯（正常：绿色/橙色闪烁）

周度维护

清洁光学窗口：使用专用光学无尘布蘸无水酒精（99% 以上纯度），从中心向外以螺旋方式轻擦
检查压缩空气过滤器，排空储水杯中的冷凝水
使用标准校准试片执行像素校准验证
检查 VTS Bridge 日志文件，确认无异常错误记录
清理 VTS GUI 历史测量数据缓存

月度维护

执行完整的系统校准（像素校准 + 视野校准 + 参考零点校准）
检查 Ethernet 电缆接头和布线路径，确认无磨损或松动
使用标准校准棒进行多位置交叉测量验证
检查 VTS 传感器单元的安装螺栓扭矩
检查供电电压稳定性（24V DC ±10%）

季度维护

更换压缩空气过滤器滤芯
检查并清洁 CCD 相机镜头内部（需由经过培训的技术人员执行）
检查光学系统的焦距和成像清晰度
更新 VTS Bridge 软件和 VTS 固件至最新版本
备份 VTS 配置文件（刀具数据库、校准数据、用户参数）

年度维护

全面检查光学系统（镜头、CCD 传感器、LED 照明模块）
使用第三方校准工具（如光学标尺、标准刀具）验证精度
检查机械快门功能是否正常
检查密封件和防护罩完整性
执行系统级软件和固件全面更新
清理 VTS 传感器内部（需由马波斯授权服务人员或经过培训的技术人员执行）

12.3 维护对比总表

维护项目	OTS 周期	VTS 周期	OTS 检查内容	VTS 检查内容
外观检查	每班次	每班次	测针状态	光学窗口洁净度
清洁	每月	每周	运动机构 + 防尘罩	光学窗口（专用工具）
精度验证	每月	每月	标准校准规	标准校准试片
电池/供电	每周	每班次	电池电量	24V 供电电压
通信检查	每月	每周	红外信号强度	Ethernet 连接
软件更新	不适用	每季度	—	VTS Bridge + 固件
全面校准	每年	每年	工具显微镜验证	第三方工具验证
操作复杂度	低	中高	无需专用工具	需光学清洁和校准工具
故障恢复时间	约 30 分钟（现场处理）	约 1–2 小时（含软件排查）	通常可快速更换备件	需诊断软件和通信问题
备件库存建议	测针、电池、密封圈	光学窗口保护片、过滤器滤芯、备用网线	轻度库存	中度库存

十三、产品型号速查

13.1 雷尼绍 OTS 家族

型号	传输	适用	重复精度	参考重量
OTS（½AA）	红外光学	中小型加工中心	1.0 μm	870 g
OTS（AA）	红外光学	中小型加工中心	1.0 μm	950 g
RTS	无线电 FHSS	全尺寸加工中心	1.0 μm	—
TS27R	硬线	全尺寸加工中心	1.0 μm	—
TS34	硬线	全尺寸加工中心（紧凑型）	1.0 μm	—
LTS	硬线	仅长度测量	0.75 μm	—
APC/APCS-45	硬线	车床/多任务	1.5 μm	—

13.2 雷尼绍 OTS 配件与耗材

配件	型号/规格	说明
测针（盘形）	Ø12.7 mm × 8 mm	硬质合金材质
测针（方形）	19.05 mm × 19.05 mm	陶瓷材质
电池（½AA）	3.6V ½AA 锂电池	OTS ½AA 型号适用
电池（AA）	3.6V AA 锂电池	OTS AA 型号适用
OMI-2 接收器	OMI-2	单探针系统接口
OMI-2T	OMI-2T	多探针系统接口（最多 3 探针）
OMI-2H	OMI-2H	多探针系统接口（含 HSI 功能）
OMM-2C	OMM-2C	紧凑型接收器
OSI / OSI-D	OSI / OSI-D	接口单元
备用防尘罩	配件号参见手册	防冷却液飞溅

13.3 马波斯 VTS 家族

型号	视野	分辨率	重复精度	最大单边直径	特点
VTS SF-45	0.7×0.5 mm	0.1 μm	0.2 μm	40 mm	标准小视野，微径刀具专用
VTS SF-45 Compact	0.7×0.5 mm	0.1 μm	0.2 μm	40 mm	紧凑型，节省工作台空间
VTS WF-85	3.0×2.3 mm	0.4 μm	0.8 μm	80 mm	标准大视野，通用型
VTS WF-170	3.0×2.3 mm	0.4 μm	0.8 μm	165 mm	超大刀具视野，适用大型机床

13.4 马波斯 VTS 配件与选件

配件	说明
VTS Bridge 软件	标准集成软件，用于所有支持的 CNC 系统
Merlin Plus	马波斯专用测量计算机（Heidenhain/Fanuc 系统配置）
VTS GUI	用户界面软件，运行于 CNC 或外部 PC
标准校准试片	用于像素校准和精度验证
标准校准棒	用于参考零点校准和交叉验证
备用光学窗口保护片	防止光学窗口划伤
气帘过滤器套件	压缩空气过滤组件（5 μm 过滤精度）
安装支架	马波斯提供标准支架套件
Ethernet 电缆	屏蔽 Cat6 电缆，长度按需选择

十四、选型参考要点（不做推荐，仅列考量因素）

刀具尺寸范围：若经常涉及 < 1 mm 微径刀具，需重点关注非接触方案的视觉分辨率与最小可测直径；若主要为标准刀具（Ø3–50 mm），接触式方案完全胜任。
精度需求：亚微米级需求（重复精度 < 0.5 μm）时视觉方案更具优势；1 μm 级精度需求两者均可满足。
机床类型与空间：五轴机、带交换工作台的机型需考虑无线方案（OTS/RTS 的红外或无线电）；有 Ethernet 布线条件的机床可选 VTS。
刀具类型多样性：若涉及车刀、成形刀、非标刀具的刀尖圆弧和轮廓测量，VTS 的单张照片多参数提取能力更匹配；若仅为标准旋转刀具的长度/直径+破损检测，OTS 系列足够。
现有系统兼容：已使用 Renishaw 探针系统的用户更易集成 OTS（同一接口、同一软件生态）；已有 Marposs 测量系统的用户同理。
环境条件：接触式对刀仪对冷却液、切屑不敏感（OTS: IPX8）；VTS 虽配备气帘+机械快门双防护（IP67），但光学窗口仍需定期清洁。
机床振动环境：OTS 的机械运动机构在振动环境中（如重型切削、断续切削）可能因振动加速度超过触发力阈值而产生误触发。通常当振动加速度超过 1 g（9.81 m/s²）时需关注误触发电平。VTS 采用非接触式光学测量，不受机械振动影响，但振动可能导致刀具图像模糊——VTS 通过电子快门（高速曝光 1/1000–1/10000 秒）来减小振动造成的图像运动模糊。
扩展与升级：OTS 的升级路径是在同一运动机构基础上更换传输方式（红外→无线电）或增加接收器功能扩展。VTS 的升级主要通过软件固件更新和 VTS Bridge 版本升级实现，在硬件不变的前提下可增加新功能（如新的刀具类型识别算法、更高的图像处理速度）。
自动化集成复杂度：在自动化产线和柔性制造单元（FMC）中，VTS 的 Ethernet 通信更易于与上位机系统和 MES（制造执行系统）集成，因为测量数据可直接通过 OPC-UA 或 REST API 接口传输至生产数据库。OTS 的信号为简单的 I/O 触发信号，需通过 CNC 的宏变量间接上传数据，集成复杂度较高。
节拍要求：VTS 单次拍照即可获得多个参数，在需要全参数测量的场景下总节拍可能更快；OTS 需逐项测量（长度一次、直径两次），对于仅需长度和直径的场景节拍可能更短。
操作人员技能水平：OTS 操作直观，无需图像处理知识；VTS 需要操作人员具备基础的视觉测量软件操作能力。
维护成本：OTS 的电池是持续性消耗成本（½AA 每 6–12 个月，AA 每 12–18 个月）；VTS 无电池成本但需定期更换压缩空气过滤器滤芯。
升级路径：OTS 升级需更换型号或增加接收器功能；VTS 的软件更新（VTS Bridge + 固件）可在原有硬件基础上增加功能和改进性能。

附录：A4 可打印快速选型卡

（以下为 A4 单页可打印格式。请将本页独立打印，折叠或裁剪后作为快速参考卡）
（本选型卡浓缩了全文核心对比数据，用于现场快速决策参考。）

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│            OTS vs VTS 快速选型卡                                │
│            宁波匠测科技有限公司 技术部                          │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│                                                                │
│ 【接触式 OTS】     vs     【视觉式 VTS】                       │
│                                                                │
│ 测量原理                                                       │
│   弹簧加载触碰触发          CCD 相机 + 图像处理                │
│                                                                │
│ 可测参数                                                       │
│   长度+直径（需两次触碰）    长度+直径+CR+TIR+TC（一次拍照）   │
│                                                                │
│ 重复精度                                                       │
│   1.0 μm (2σ)                SF: 0.2 μm / WF: 0.8 μm (6σ)     │
│                                                                │
│ 最小可测刀具                                                   │
│   无明确下限                  SF: Ø10 μm / WF: Ø40 μm          │
│                                                                │
│ 最大可测刀具（单边）                                           │
│   取决于测针                   SF: Ø40 / WF: Ø80–165 mm        │
│                                                                │
│ 传输方式                                                       │
│   红外光学 5 m / 无线电 15 m   Ethernet 有线（Cat6）           │
│                                                                │
│ 供电方式                                                       │
│   ½AA 或 AA 锂电池            24V DC 电缆供电                  │
│                                                                │
│ 防护等级                                                       │
│   IPX8                           IP67（气帘+机械快门）          │
│                                                                │
│ 气压要求                                                       │
│   无                              4–6 bar 洁净压缩空气          │
│                                                                │
│ 校准工具                                                       │
│   标准校准规 + 水平仪          标准校准试片 + 基准刀具          │
│                                                                │
│ 安装时间（首次）                                               │
│   2–4 小时                        4–8 小时                     │
│                                                                │
│ 维护工作量                                                     │
│   低（检查测针+换电池）        中高（清洁窗口+软件更新）        │
│                                                                │
│ 操作培训难度                                                   │
│   基础                            中高级                       │
│                                                                │
│ 刀具类型兼容                                                   │
│   旋转刀具为主                    所有刀具                     │
│                                                                │
│ 特殊能力                                                       │
│   破损检测、偏置自动更新        数字指纹、逐齿检测、轮廓测量    │
│                                                                │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 适用场景快速判断                                               │
│                                                                │
│ 考虑 OTS 的情况：             考虑 VTS 的情况：                │
│ · 标准刀具 Ø3-50 mm           · 微径刀具 < 1 mm               │
│ · 精度需求 1 μm 级            · 精度需求亚微米级               │
│ · 无线传输需求（五轴）         · 车刀/成形刀轮廓测量            │
│ · 简单快速的大批量检测         · 多刃逐齿检测需求              │
│ · 冷却液冲击严重               · 无人值守/自适应加工           │
│ · 操作人员技能有限             · 有 Ethernet 布线条件          │
│                                                                │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ CNC 系统兼容速查                                               │
│  FANUC: OTS √ VTS √          三菱: OTS √ VTS √                │
│  马扎克: OTS √ VTS √         西门子: OTS √ VTS √              │
│  海德汉: OTS √ VTS √         大隈: OTS √ VTS √                │
│  沙迪克: OTS √ VTS √                                          │
│                                                                │
├─────────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 版本: 2.0    编制: 宁波匠测科技有限公司 技术部                 │
│ 建议配合全文对照使用，选型前请结合实际加工需求评估              │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

参考文档

Renishaw OTS Installation Guide (H-5514-8504-05-A, 11.2024)
Renishaw — OTS Optical Tool Setter, 技术参数表 (H-5514-8505)
Renishaw — TVI 200, Tool Setter Video Inspection Interface (H-5600-5000)
Renishaw 官网：https://www.renishaw.com/en/contact-tool-setters-for-cnc-machines–48510
Marposs VTS 技术手册 (D6C08800G0)
Marposs — VTS Visual Tool Setter 产品目录 (MARPOSS_06-2024)
Marposs — Merlin Plus 软件手册
Marposs 官网：https://www.marposs.com/eng/product/non-contact-visual-tool-setter
FANUC Series 30i/31i/32i 宏编程手册 (B-64604EN)
Mitsubishi M800/M80 系列 PLC 编程手册 (IB-1500122)
Mazak Smooth 系统操作手册