本发明涉及机床加工技术领域，更具体地说，涉及一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法。
背景技术：
在机测量，所谓在机测量，就是：以机床硬件为载体，附以相应的测量工具(硬件有：机床测头、机床对刀仪等；软件有：宏程式、专用3d测量软件等)，在工件加工过程中，实时在机床上进行几何特征的测量，根据检测结果指导后续工艺的改进。
目前家具生产加工领域已经基本全面普及数控机床，数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。
数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品，在家具加工过程中，经常需要对板材进行指定尺寸的切割，在数控机床的激光切割过程中难免会出现精度损失的加工误差，因此需要实时测量进行反馈指导，但是现有的测量方法大多采用复杂的测量仪器进行配合，成本高耗时多，且精度提升不够明显。
技术实现要素：
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，它可以实现基于红外感应技术，在机床上利用利用双态塑形组件对板材进行包裹塑形定位后形成测距基准边框，直接配合双轴红外测距组件在板材的切割角区域精确测距，利用超高精度的直接距离定位到转角点，并转而利用间接距离从转角点开始短边切割再转长边切割，实现板材的双轴测距定位切割，与现有技术中复杂的测量仪器和繁琐的测量方法相比，本发明直接在切割角区域定位转角点的方式，测得的双轴距离即为板材切割后的长度和宽度，将切割误差控制到最低，显著提高测距精度以及切割精度，从而提升板材的加工质量。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，包括以下步骤：
s1、在机床上放置好待加工的板材，利用双态塑形组件对板材进行包裹塑形定位后形成测距基准边框，然后上移该测距基准边框与激光切割头上的双轴红外测距组件保持同一高度；
s2、通过双轴动力组件移动激光切割头，同时激光切割头上的双轴红外测距组件以测距基准边框为基准进行实时双轴测距；
s3、双轴测距至指定距离后停止，该位置即为板材切割的转角点，启动激光切割头同时继续通过双轴动力组件驱动切割至短边起点；
s4、暂时关闭激光切割头并沿路复位至转角点，然后重新启动激光切割头同时继续通过双轴动力组件驱动切割至长边起点；
s5、切割得到的板材严格按照指定尺寸，下料后复位双态塑形组件对下一块待加工的板材重复上述步骤s1至s4。
进一步的，所述机床包括机床本体和控制系统，所述双轴动力组件包括一对x轴电动滑台和y轴电动滑台，一对所述x轴电动滑台固定连接于机床本体上端，所述x轴电动滑台上滑动安装有第一电动滑块，所述第一电动滑块上端固定连接有立柱，且y轴电动滑台固定安装于一对立柱上端，所述y轴电动滑台上滑动安装有第二电动滑块，所述第二电动滑块上固定连接有延伸柱，且双轴红外测距组件固定安装于延伸柱下端，所述激光切割头固定安装于双轴红外测距组件下端，所述y轴电动滑台下端固定安装有一对电动推杆，且电动推杆的输出端与双态塑形组件连接，通过控制系统实现自动化测距定位，并完成高精度的切割。
进一步的，所述双态塑形组件包括l型的固形定位板，所述固形定位板两端内壁均开凿有滑槽，所述滑槽内滑动卡接有滑块，一对所述滑块之间固定连接有塑形自贴合片，固形定位板用来对板材的非切割区域进行初始定位，塑形自贴合片则依靠滑块在滑槽内的滑动实现在弹力作用下自动与板材的切割角区域进行贴合，从而提供高精度零误差的测距基准面，以获得确定转角点的直接距离。
进一步的，所述固形定位板两端内部还镶嵌安装有电磁铁，所述滑块采用铁磁性金属材料制成，通过电磁铁对滑块的磁吸作用可以拉扯塑形自贴合片伸展开，方便放置待切割的板材，同时改变电流方向后转变磁场为磁斥作用，可以辅助塑形自贴合片对板材进行贴合。
进一步的，所述固形定位板内开凿有吸风空腔，所述机床本体下端固定安装有真空泵，所述真空泵与吸风空腔之间连通有管道，所述固形定位板内壁上开凿有多个均匀分布并与吸风空腔连通的吸附孔，可以通过真空吸附的作用对板材进行初始定位，从而提高整体定位精度，间接提高塑形自贴合片贴合后的定形精度。
进一步的，所述双轴红外测距组件包括圆柱形外壳和两对x轴红外线测距离传感器和y轴红外线测距离传感器，所述圆柱形外壳的中轴线与激光切割头的输出端位于同一条直线上，x轴红外线测距离传感器和y轴红外线测距离传感器分别对应塑形自贴合片贴合板材后的两条边，用来测距获得直接距离确定转角点，而转角点即为激光切割刀的起始点。
进一步的，所述塑形自贴合片包括内部填充有电流变液的锁液囊袋，所述锁液囊袋靠近固形定位板一端镶嵌安装有双性顺平片，电流变液在正常状态下为液态，具有可流动性，塑形自贴合片可以进行任意形变，在施加一定的强度后会发生向固态的转变，从而实现复制板材的边缘形成测距基准边框，双性顺平片用来限制锁液囊袋的形变，将其限制在仅能沿水平方向进行延伸，避免出现形变失位导致误差的出现。
进一步的，所述双性顺平片包括交错分布的高弹定型片和延展膜片，所述高弹定型片采用弹簧钢材料制成，所述延展膜片采用pdms有机硅薄膜制成，高弹定型片既具有高弹性，同时具备定形作用，主要起到对锁液囊袋形变的限制作用，延展膜片则起到柔性过渡的作用，且平直度很高，不易出现测距误差。
进一步的，所述高弹定型片的长度为5-10cm，且高弹定型片与延展膜片的长度比为1∶0.4-0.6，高弹定型片和延展膜片合适的长度可以实现满足延伸的同时，对锁液囊袋的形变进行限制，太短限制作用微弱，太长不易形变贴合。
进一步的，所述步骤s3中转角点的确定依靠双轴红外测距组件与塑形自贴合片之间的直接距离，所述步骤s4中激光切割头复位至转角点依靠双轴红外测距组件与固形定位板之间的间接距离。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以实现基于红外感应技术，在机床上利用利用双态塑形组件对板材进行包裹塑形定位后形成测距基准边框，直接配合双轴红外测距组件在板材的切割角区域精确测距，利用超高精度的直接距离定位到转角点，并转而利用间接距离从转角点开始短边切割再转长边切割，实现板材的双轴测距定位切割，与现有技术中复杂的测量仪器和繁琐的测量方法相比，本发明直接在切割角区域定位转角点的方式，测得的双轴距离即为板材切割后的长度和宽度，将切割误差控制到最低，显著提高测距精度以及切割精度，从而提升板材的加工质量。
(2)机床包括机床本体和控制系统，双轴动力组件包括一对x轴电动滑台和y轴电动滑台，一对x轴电动滑台固定连接于机床本体上端，x轴电动滑台上滑动安装有第一电动滑块，第一电动滑块上端固定连接有立柱，且y轴电动滑台固定安装于一对立柱上端，y轴电动滑台上滑动安装有第二电动滑块，第二电动滑块上固定连接有延伸柱，且双轴红外测距组件固定安装于延伸柱下端，激光切割头固定安装于双轴红外测距组件下端，y轴电动滑台下端固定安装有一对电动推杆，且电动推杆的输出端与双态塑形组件连接，通过控制系统实现自动化测距定位，并完成高精度的切割。
(3)双态塑形组件包括l型的固形定位板，固形定位板两端内壁均开凿有滑槽，滑槽内滑动卡接有滑块，一对滑块之间固定连接有塑形自贴合片，固形定位板用来对板材的非切割区域进行初始定位，塑形自贴合片则依靠滑块在滑槽内的滑动实现在弹力作用下自动与板材的切割角区域进行贴合，从而提供高精度零误差的测距基准面，以获得确定转角点的直接距离。
(4)固形定位板两端内部还镶嵌安装有电磁铁，滑块采用铁磁性金属材料制成，通过电磁铁对滑块的磁吸作用可以拉扯塑形自贴合片伸展开，方便放置待切割的板材，同时改变电流方向后转变磁场为磁斥作用，可以辅助塑形自贴合片对板材进行贴合。
(5)固形定位板内开凿有吸风空腔，机床本体下端固定安装有真空泵，真空泵与吸风空腔之间连通有管道，固形定位板内壁上开凿有多个均匀分布并与吸风空腔连通的吸附孔，可以通过真空吸附的作用对板材进行初始定位，从而提高整体定位精度，间接提高塑形自贴合片贴合后的定形精度。
(6)双轴红外测距组件包括圆柱形外壳和两对x轴红外线测距离传感器和y轴红外线测距离传感器，圆柱形外壳的中轴线与激光切割头的输出端位于同一条直线上，x轴红外线测距离传感器和y轴红外线测距离传感器分别对应塑形自贴合片贴合板材后的两条边，用来测距获得直接距离确定转角点，而转角点即为激光切割刀的起始点。
(7)塑形自贴合片包括内部填充有电流变液的锁液囊袋，锁液囊袋靠近固形定位板一端镶嵌安装有双性顺平片，电流变液在正常状态下为液态，具有可流动性，塑形自贴合片可以进行任意形变，在施加一定的强度后会发生向固态的转变，从而实现复制板材的边缘形成测距基准边框，双性顺平片用来限制锁液囊袋的形变，将其限制在仅能沿水平方向进行延伸，避免出现形变失位导致误差的出现。
(8)双性顺平片包括交错分布的高弹定型片和延展膜片，高弹定型片采用弹簧钢材料制成，延展膜片采用pdms有机硅薄膜制成，高弹定型片既具有高弹性，同时具备定形作用，主要起到对锁液囊袋形变的限制作用，延展膜片则起到柔性过渡的作用，且平直度很高，不易出现测距误差。
(9)高弹定型片的长度为5-10cm，且高弹定型片与延展膜片的长度比为1∶0.4-0.6，高弹定型片和延展膜片合适的长度可以实现满足延伸的同时，对锁液囊袋的形变进行限制，太短限制作用微弱，太长不易形变贴合。
(10)步骤s3中转角点的确定依靠双轴红外测距组件与塑形自贴合片之间的直接距离，步骤s4中激光切割头复位至转角点依靠双轴红外测距组件与固形定位板之间的间接距离。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明机床的结构示意图；
图3为本发明双态塑形组件正常状态下的结构示意图；
图4为本发明双态塑形组件塑形状态下的结构示意图；
图5为本发明塑形自贴合片正常状态下的结构示意图；
图6为本发明塑形自贴合片塑形状态下的结构示意图。
图中标号说明：
1机床本体、2x轴电动滑台、3立柱、4y轴电动滑台、5延伸柱、6固形定位板、7塑形自贴合片、701锁液囊袋、702高弹定型片、703延展膜片、8滑槽、9滑块、10电磁铁、11吸风空腔、12吸附孔、13真空泵、14管道、15电动推杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，包括以下步骤：
s1、在机床上放置好待加工的板材，利用双态塑形组件对板材进行包裹塑形定位后形成测距基准边框，然后上移该测距基准边框与激光切割头上的双轴红外测距组件保持同一高度；
s2、通过双轴动力组件移动激光切割头，同时激光切割头上的双轴红外测距组件以测距基准边框为基准进行实时双轴测距；
s3、双轴测距至指定距离后停止，该位置即为板材切割的转角点，启动激光切割头同时继续通过双轴动力组件驱动切割至短边起点；
s4、暂时关闭激光切割头并沿路复位至转角点，然后重新启动激光切割头同时继续通过双轴动力组件驱动切割至长边起点；
s5、切割得到的板材严格按照指定尺寸，下料后复位双态塑形组件对下一块待加工的板材重复上述步骤s1至s4。
值得注意的是双轴红外测距组件测距的时候需要考虑到自身占据的初始距离。
请参阅图2，机床包括机床本体1和控制系统，双轴动力组件包括一对x轴电动滑台2和y轴电动滑台4，一对x轴电动滑台2固定连接于机床本体1上端，x轴电动滑台2上滑动安装有第一电动滑块，第一电动滑块上端固定连接有立柱3，且y轴电动滑台4固定安装于一对立柱3上端，y轴电动滑台4上滑动安装有第二电动滑块，第二电动滑块上固定连接有延伸柱5，且双轴红外测距组件固定安装于延伸柱5下端，激光切割头固定安装于双轴红外测距组件下端，y轴电动滑台4下端固定安装有一对电动推杆15，且电动推杆15的输出端与双态塑形组件连接，通过控制系统实现自动化测距定位，并完成高精度的切割。
请参阅图3，双态塑形组件包括l型的固形定位板6，固形定位板6两端内壁均开凿有滑槽8，滑槽8内滑动卡接有滑块9，一对滑块9之间固定连接有塑形自贴合片7，固形定位板6用来对板材的非切割区域进行初始定位，塑形自贴合片7则依靠滑块9在滑槽8内的滑动实现在弹力作用下自动与板材的切割角区域进行贴合，从而提供高精度零误差的测距基准面，以获得确定转角点的直接距离，固形定位板6两端内部还镶嵌安装有电磁铁10，滑块9采用铁磁性金属材料制成，通过电磁铁10对滑块9的磁吸作用可以拉扯塑形自贴合片7伸展开，方便放置待切割的板材，同时改变电流方向后转变磁场为磁斥作用，可以辅助塑形自贴合片7对板材进行贴合，固形定位板6内开凿有吸风空腔11，机床本体1下端固定安装有真空泵13，真空泵13与吸风空腔11之间连通有管道14，固形定位板6内壁上开凿有多个均匀分布并与吸风空腔11连通的吸附孔12，可以通过真空吸附的作用对板材进行初始定位，从而提高整体定位精度，间接提高塑形自贴合片7贴合后的定形精度。
双轴红外测距组件包括圆柱形外壳和两对x轴红外线测距离传感器和y轴红外线测距离传感器，圆柱形外壳的中轴线与激光切割头的输出端位于同一条直线上，x轴红外线测距离传感器和y轴红外线测距离传感器分别对应塑形自贴合片7贴合板材后的两条边，用来测距获得直接距离确定转角点，而转角点即为激光切割刀的起始点。
请参阅图5-6，塑形自贴合片7包括内部填充有电流变液的锁液囊袋701，锁液囊袋701靠近固形定位板6一端镶嵌安装有双性顺平片，电流变液在正常状态下为液态，具有可流动性，塑形自贴合片7可以进行任意形变，在施加一定的强度后会发生向固态的转变，从而实现复制板材的边缘形成测距基准边框，双性顺平片用来限制锁液囊袋701的形变，将其限制在仅能沿水平方向进行延伸，避免出现形变失位导致误差的出现，双性顺平片包括交错分布的高弹定型片702和延展膜片703，高弹定型片702采用弹簧钢材料制成，延展膜片703采用pdms有机硅薄膜制成，高弹定型片702既具有高弹性，同时具备定形作用，主要起到对锁液囊袋701形变的限制作用，延展膜片703则起到柔性过渡的作用，且平直度很高，不易出现测距误差，高弹定型片702的长度为5-10cm，且高弹定型片702与延展膜片703的长度比为1∶0.4-0.6，高弹定型片702和延展膜片703合适的长度可以实现满足延伸的同时，对锁液囊袋701的形变进行限制，太短限制作用微弱，太长不易形变贴合。
请参阅图4，步骤s3中转角点的确定依靠双轴红外测距组件与塑形自贴合片7之间的直接距离，步骤s4中激光切割头复位至转角点依靠双轴红外测距组件与固形定位板6之间的间接距离。
具体的，在使用时先将板材沿塑形自贴合片7放置至贴合，然后启动真空泵13间接对其吸附定位，断开电磁铁10的电流，在塑形自贴合片7的弹性作用下主动靠近板材进行贴合，完成切割区域边缘的复制，然后施加电场迫使塑形自贴合片7转变为固态形式，关闭真空泵13启动电动推杆15带动双态塑形组件上升至与双轴红外测距组件同一高度，并进行实时测距至指定尺寸，停止后的位置即为转角点，撤销电场启动y轴电动滑台4驱动激光切割头沿短边切割，切割到边缘时由于塑形自贴合片7恢复可形变状态，因此不会阻挡和干扰到激光切割头的切割，切割好短边后开始复位，复位依靠一开始测得的与塑形自贴合片7之间的间接距离，复位后沿长边进行切割即可。
本发明可以实现基于红外感应技术，在机床上利用利用双态塑形组件对板材进行包裹塑形定位后形成测距基准边框，直接配合双轴红外测距组件在板材的切割角区域精确测距，利用超高精度的直接距离定位到转角点，并转而利用间接距离从转角点开始短边切割再转长边切割，实现板材的双轴测距定位切割，与现有技术中复杂的测量仪器和繁琐的测量方法相比，本发明直接在切割角区域定位转角点的方式，测得的双轴距离即为板材切割后的长度和宽度，将切割误差控制到最低，显著提高测距精度以及切割精度，从而提升板材的加工质量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
1.一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：包括以下步骤：
s1、在机床上放置好待加工的板材，利用双态塑形组件对板材进行包裹塑形定位后形成测距基准边框，然后上移该测距基准边框与激光切割头上的双轴红外测距组件保持同一高度；
s2、通过双轴动力组件移动激光切割头，同时激光切割头上的双轴红外测距组件以测距基准边框为基准进行实时双轴测距；
s3、双轴测距至指定距离后停止，该位置即为板材切割的转角点，启动激光切割头同时继续通过双轴动力组件驱动切割至短边起点；
s4、暂时关闭激光切割头并沿路复位至转角点，然后重新启动激光切割头同时继续通过双轴动力组件驱动切割至长边起点；
s5、切割得到的板材严格按照指定尺寸，下料后复位双态塑形组件对下一块待加工的板材重复上述步骤s1至s4。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述机床包括机床本体(1)和控制系统，所述双轴动力组件包括一对x轴电动滑台(2)和y轴电动滑台(4)，一对所述x轴电动滑台(2)固定连接于机床本体(1)上端，所述x轴电动滑台(2)上滑动安装有第一电动滑块，所述第一电动滑块上端固定连接有立柱(3)，且y轴电动滑台(4)固定安装于一对立柱(3)上端，所述y轴电动滑台(4)上滑动安装有第二电动滑块，所述第二电动滑块上固定连接有延伸柱(5)，且双轴红外测距组件固定安装于延伸柱(5)下端，所述激光切割头固定安装于双轴红外测距组件下端，所述y轴电动滑台(4)下端固定安装有一对电动推杆(15)，且电动推杆(15)的输出端与双态塑形组件连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述双态塑形组件包括l型的固形定位板(6)，所述固形定位板(6)两端内壁均开凿有滑槽(8)，所述滑槽(8)内滑动卡接有滑块(9)，一对所述滑块(9)之间固定连接有塑形自贴合片(7)。
4.根据权利要求3所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述固形定位板(6)两端内部还镶嵌安装有电磁铁(10)，所述滑块(9)采用铁磁性金属材料制成。
5.根据权利要求3所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述固形定位板(6)内开凿有吸风空腔(11)，所述机床本体(1)下端固定安装有真空泵(13)，所述真空泵(13)与吸风空腔(11)之间连通有管道(14)，所述固形定位板(6)内壁上开凿有多个均匀分布并与吸风空腔(11)连通的吸附孔(12)。
6.根据权利要求2所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述双轴红外测距组件包括圆柱形外壳和两对x轴红外线测距离传感器和y轴红外线测距离传感器，所述圆柱形外壳的中轴线与激光切割头的输出端位于同一条直线上。
7.根据权利要求3所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述塑形自贴合片(7)包括内部填充有电流变液的锁液囊袋(701)，所述锁液囊袋(701)靠近固形定位板(6)一端镶嵌安装有双性顺平片。
8.根据权利要求7所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述双性顺平片包括交错分布的高弹定型片(702)和延展膜片(703)，所述高弹定型片(702)采用弹簧钢材料制成，所述延展膜片(703)采用pdms有机硅薄膜制成。
9.根据权利要求1所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述高弹定型片(702)的长度为5-10cm，且高弹定型片(702)与延展膜片(703)的长度比为1:0.4-0.6。
10.根据权利要求1所述的一种基于红外感应技术的双轴测距定位方法，其特征在于：所述步骤s3中转角点的确定依靠双轴红外测距组件与塑形自贴合片(7)之间的直接距离，所述步骤s4中激光切割头复位至转角点依靠双轴红外测距组件与固形定位板(6)之间的间接距离。
技术总结