专利名称：确定被洗衣物质地的设备和方法
技术领域：
本发明涉及洗衣机，更具体地说涉及确定洗衣机中被洗衣物质地的设备和方法。
在确定洗衣机中被洗衣物质地的普通设备中，所检测到的衣物质地信号是根据被洗衣物的数量和洗衣桶朝一边的倾斜度而产生的。所检测到的衣质信号通过比较器与参考信号相比，以确定该信号是高于还是低于参考信号。然后根据比较结果来确定衣物质地。
但是由于衣物包含各种不同性质的衣料，所以这样的普通设备不能正确地确定被洗衣物的质地，在这种设备中，衣物的质地被粗略地定为软质地的或是硬质地的。由于洗衣机根据一个代表这种粗测的衣质信号而得到控制，因此，不可能在洗衣过程中完全消除对衣物的损坏。
因此，本发明的目的是要提供确定洗衣机中被洗衣物质地的设备和方法。其中，代表衣物质量的检测信号得到分析，从而确定该衣质信号是有用信号还是噪声，以便在衣质信号为有用信号时，由该信号来控制洗衣机的旋转速度，使得对衣物的损坏最小。
根据一方面，本发明提供了一种用于确定洗衣机中被洗衣物质地的设备，它包括衣质检测装置，用于根据衣物所产生的冲击幅度来检测所述衣物的质地，并且生成衣质信号;相关系数运算装置，用于分析所述衣质检测装置输出的所述衣质信号，并且输出用于确定该衣质信号是有用信号还是噪声的相关系数;以及一个微处理器，用于当最新输入的衣质信号从所述相关系数被确认为是所述有用信号时，根据该衣质信号去控制所述洗衣机的旋转速度。
根据另一方面，本发明提供一种用于确定洗衣机中被洗衣物的质地的方法，它包括这些步骤(a)向所述洗衣机的洗衣桶中供水，然后在驱动马达搅动衣物的预定时间内，同时检测所述衣物的质地，从而生成衣质信号;(b)接收所述步骤(a)中输出的所述衣质信号并运算出该衣质信号的相关系数，判断该衣质信号是有用信号还是噪声;以及(c)在通过利用所述步骤(b)中输出的相关系数确定了该衣物信号为有用信号时，根据该衣质信号控制所述马达的旋转力。
根据本发明，代表洗衣机中被洗衣物的质地的检测信号得到分析。当衣质信号被确认为是有用信号时，以分析结果为依据，根据该衣质信号控制洗衣机的旋转力，从而将衣损减到最小。
本发明的各种特性与优点参考下列结合附图的详细说明更容易理解，其中
图1是施实本发明的洗衣机的剖面原理图。该图还用方框图说明了本发明的衣质确定设备。
图2是根据本发明的一个实施例在衣质确定设备中使用的衣质检测单元的剖面图。
图3是根据本发明的另一个实施例在衣质确定设备中使用的衣质检测单元的剖面图。
图4A到图4E是本发明的衣质确定设备产生的各种衣物质地信号的说明图。
图5是说明本发明的衣质确定单元中所使用的相关系数运算单元的方框图。
图6是本发明的衣质确定单元中获得的相关系数的说明图。
图7是说明根据本发明确定洗衣机中被洗衣物质地的方法的流程图。
参考图1，是一个用图解说明的，施实本发明的洗衣机，在图1中，本发明的衣质确定设备用方框图示出。
如图1所示，该洗衣机包括带有脱水桶11和外桶12的双重结构的洗衣桶1。洗衣机还包括用于通过皮带接收马达3的旋转力、并将旋转力传递给洗衣桶1的联动器4，以及用于接收马达3的旋转力、并通过该力旋动洗衣桶1中的衣物2的脉动器5。
根据本发明，衣质确定设备包括衣质检测单元6，用于根据衣物2产生的冲击的幅度检测衣物2的质地。衣质检测单元6设置于联动器4与脉动器5之间，衣质确定设备还包括A/D转换器7，用于将衣质检测单元6输出的衣质信号转换成数字信号，并输出该衣质信号状态值X(n);还包括相系数运算单元8，用于分析从A/D转换器7输出的衣质信号状态值X(n)并输出相关系数Y(n);以及一个微处理器9，用于根据相关系数运算单元8输出的相关系数Y(n)来确定衣质信号的状态值X(n)是否为有用信号，若X(n)为有用信号，它将根据该值X(n)控制马达3的旋转力。A/D转换器7、相关系数运算单元8、以及微处理器9都设置在衣质检测单元6的输出侧。
如图2所示，衣质检测单元6包括辅助脉动器61，它安装在脉动器5的中心并适于接收由脉动器5的旋动而搅动起的衣物2所产生的冲击。在辅助脉动器61的下方装设有弹簧62，它接收辅助脉动器61的冲击并产生与冲击幅度相应的弹性变形。弹性棒63安装在弹簧62的下方，其上端点与弹簧62相连，以接收来自弹簧62的弹性变形。在弹性棒63下面，弹簧64安装在联动器4中，它与弹性棒63的下端点相连，适于接收来自弹性棒63的弹性变形，并产生与所接收的弹性变形相应的弹性变形。还提供有磁传感器65，它将弹簧64的弹性变形转变为电信号，并输出衣质信号。
如图3所示，可用磁铁66替代弹簧64。磁铁66的作用为根据经由弹性棒63传递来的弹性变形控制电流的流动，并产生一个磁场。
如图5所示，相关系数运算单元8包括开关电路81，它适于接通或关断衣质信号状态值X(n)，X(n)将被连续分析一段时间，并被输出;状态值选择电路82，它适于根据没入尺寸ED和延时时间DL去选择从开关电路81输出的状态值;以及距离计算电路83，它适于根据状态值选择电路82中选出的两个状态值Xi和Xj去计算距离Rij，并将其输出;还提供有相关和计算电路84，它适用于将距离计算电路84输出的距离Rij与预先存储的距离指数di相比较，并输出应于满足给定距离条件的距离指数的相关和C(r)。相关系数运算单元8还包括拐点判别电路85，它适于判断相关和计算电路84输出的相关和C(r)的合适的拐点;斜率计算电路86，它适于计算同从拐点判别电路85输出的拐点相连的线的斜率，并输出相关系数Y(n);而控制电路87，则适于根据输入时钟CLK、启动信号EN、设入尺寸ED及延时时间DL来输出用于控制开关电路81、状态值选择电路82、距离计算电路83、相关和计算电路84和判别电路85的控制信号。
状态值选择电路82包括一对寄存器，设置电路88与判别电路85的另一输入端相连接，以便从判别电路85的外部输入一个最佳拐点。
参考图7，其中说明了根据本发明利用上述衣质确定设备来确定洗衣机中被洗衣物的质地的方法。该方法包括下列步骤首先将水注入洗衣桶，然后在由驱动马达搅动衣物的预定时间里检测该衣物质地，从而生成衣质信号;第二步，接收第一步输出的衣质信号，并运算衣质信号的相关系数，从而确定衣质信号是有用信号还是噪声;第三步在利用第二步输出的相关系数，确认了衣质信号为有用信号时，根据该衣质信号控制马达旋转力。
现将结合图1到图7，说明衣质确定设备的功能和效果及确定衣质的方法。
当被洗衣物2在洗衣桶1的脱水桶11中已被注水之后洗衣方式被选定时，向洗衣桶1注入预定量的洗衣水，随着马达3被启动，马达3产生的旋转力通过联动器4传递给脉动器5，从而引起脉动器5作正向与反向交替旋转。
由于脉动器5的正、反旋交替旋转，因此衣物2受到搅动，被搅动的衣物冲击辅助脉动器61，以至辅助脉动器61也产生冲击。
如上所示，辅助脉动器61受到来自衣物2的冲击，该冲击施加于弹簧62，引起正比于该冲击幅度的弹性变形，然后加在弹簧62上的弹性变形通过弹性棒63传递给弹簧64。
传递给弹簧64的弹性变形通过磁传感器65转变为电信号，以使生成衣质信号。
如图3所示，在磁铁66用来代替弹簧64处，通过弹性棒63传递的弹性变形便被施加于磁铁66。磁铁66受弹性变形而产生磁场，接着该磁场受到磁传感器65的检测。
例如，在衣质薄软时，磁传感器65感测到具有高振幅f1的衣质信号，如图4A和4B所示。在衣质厚硬时，则产生具有低振幅f2的衣质信号，如图4C和4D所示。
但是，在衣物包含了上述两种质地时，磁传感器65将检测到两种振幅f1与f2的衣质信号，如图4E所示。
在衣物质地的种类更多的情况下，通过磁传感器65输出衣质信号就变得更加复杂。
首先，这样的复杂衣质信号应当被分析，以确定其是有用信号还是噪声。
为完成分析，衣质检测单元6的磁传感器65所输出的衣质信号被加到A/D转换器7上，A/D转换器7依次将衣质信号转换成数字信号，然后，输出衣质信号状态值X(n)。
衣质信号状态值X(n)被施加于相关系数运算单元8，并以给定没入尺寸ED和延时时间DL为依据进行选择。
这一步骤将以没入尺寸ED＝1和延时时间DL＝τ＝△t为例加以说明。
被输入的衣质信号状态值X(n)通过开关电路81被加到状态选择电路82上，开关电路81根据控制电路87的控制信号完成接通与关断操作。
假设被输入的状态X(n)的初始值是X(t0)，该初始状态值X(t0)通过开关电路81馈给状态选择电路82，以每一延时间τ连续地输入的状态值通过开关电路81加到状态选择电路82上。
换句话说，初始状态值X(t0)首先被输入给选择电路82。而后在延时时刻t0+△t，状态值选择电路82接收状态值X(t0+△t)。状态值X(t0)与X(t0+△t)根据控制电路87的控制信号加到距离计算路83上。
距离计算电路83分别将所输入的状态值X(t0)与X(t0+△t)存入它的寄存器一段预定时间，然后将它们作为历时状态值输出。
距离计算电路83用输出的状态值X(t0)与X(t0+△t)计算两状态值X(t0)与X(t0+△t)之间的距离R11。此时，没入尺寸ED为1，延时时间τ为△t。因此距离R11可用下列公式运算得出R11＝〔X(t0)-X(t0+△t)〕2计算得出的距离R11在将它已被标称化为最大值Dmax、最小值Dmin和其他全部可选择地预定的值中的一个值的条件下被输出。
距离R11施加到相关和计算电路84，该电路依次将所输入距离R11与预行存贮的距离指数di相比较，当满足R11＞di的条件时，距离指数di加一从而获得增长的距离指数di。
换句话说，增长的距离指数满足下列公式(2)dj＝di+1……………(2)上述步骤是在延时时间△t内执行的，开关电路81提供它在下一延时2△t接收到的状态值X(t0+2△t)，距离计算电路83根据输入的状态值X(t0+2△t)与初始状态值X(t0)，输出这两个状态值之间的距离R12。
输出的距离R12通过相关和计算电路84与先前存储的距离指数dj相比较。当比较结果满足条件R12＞dj时，距离指数dj被增加。
上述步骤对于以延时为间隔接收到的所有状态值进行重复，当处于直径相当于增长的距离指数的圆周内的状态值的数目Ndj达到预定终值Dmax时，就不会再有状态值通过开关电路81施加于状态值选择电路82上了。
也就是说，在直径相当于距离指数dj的圆周内存在状态值数目Ndj已通过相关和计算电路84确认为达到了终值Dmax的情况下，控制电路87将向开关电路81提供一个控制信号使开关电路81完成其接通或关断运行。通过开关电路81的接通或关断运行，向状态值选择电路82提供状态值的工作便被停止。
与此同时，判别电路85接收来自控制电路87的控制信号，并选择在曲线上具有合适拐点的距离指数di和dj，该曲线表示在直径相当于输入距离指数圆周内的出现的状态值数目Ndj。
该拐点可按照，预先设置于判别电路85内的距离指数di和dj选出。否则，使用者可通过在外部的设定电路88设置拐点。
在距离指数已预先通过判别电路85设置时，为了导出拐点，从可选择的距离指数di和dj中选出一个距离指数。为此可寻找一个距离指数，这个距离指数满足从该被选择的指数到其他距离指数的连线间的距离为最小的条件。一旦这个距离指数被找到，将被找到的距离指数设定为拐点的步骤被完成，从而确定了一个合适的拐点。在距离指数由设定电路88所确定时，则从外部由试验推导而确定最佳拐点。
如上确定的拐点被送到斜率计算电路86。这里的X-Y坐标平面由轴d和轴Nd限定，轴d代表距离指数，轴Nd代表存在于直径相当距离指数的圆周内的状态值数目。斜率计算电路86计算由增加的状态值得出的斜率。
这时，斜率利用下列公式(3)算出斜率＝〔log(Ndj)-log(Ndi)〕/〔log(dj)-log(di)〕…(3)计算所得斜率就是衣质信号状态值的相关系数，亦即，相关系数运算单元8的最终输出Y(n)。
衣质信号状态值的相关系数是假设没入尺寸ED为1，延时时间DL为△t的情况下得到的，以下称作根据逐点方法的相关系数。
在将没入尺寸ED延时时间DL(DL＝τ)分别设为n和p△t时，则状态值选择电路82经开关电路81在to时刻输出状态值Xi，历时(n-1)p△t。
状态值可由下列公式表式Xi＝〔X(t0)，X(t0+p△t)，…，X(t+(n-1)p△t)〕同样，在t0+△t时刻的状态值Xj可由下列公式表示Xj＝〔X(t0+△t)，X(t0+(p+1)△t)，…，X(t0+np△t)〕由上述状态值计算出的距离值Rij是〔Xj-Xi〕2，以计算所得距离为依据，衣质状态值的相关系数Y(n)可通过相关和计算电路84，判别电路85，斜率计算电路86和控制电路87得出。
图6是说明由相关系数运算单元8输出的最终相关系数的曲线图。
根据所获得的相关系数Y(n)，可作出输入的衣质信号状态值是从有用信号获得的，这是从噪声获得的判断。
相关系数Y(n)施加于微处理器9，以便根据经A/D转换器7收到衣质售状态值出控制马达3的旋转力。
根据以上描述，本发明提供了衣质确定设备及方法，该装置和方法能够分析包括各种质地的衣物在洗衣桶中洗涤时所产生的衣质信号，从而确定该信号是从有用信号获得的衣质信号，还是从噪声中获得的衣质信号，并根据已确定的衣质信号控制洗衣机的旋转力，于是使衣物的损失减到最小。
虽然本发明的最佳实施例为了解释起见已被披露，但本领域的熟练人员将懂得，在不违背所附权利要求书中提出的本发明的范围和精神的前提下的各种修改、增加和替代都是可行的。
权利要求
1.确定洗衣机中被洗衣物质地的设备，它包括衣质检测装置，用于根据衣物所产生的冲击幅度检测所述衣物的质地并生成衣质信号；相关系数运算装置，用于分析所述衣质检测装置输出的所述衣质信号并输出用于确定衣质信号是有用信号还是噪声的相关系数；微处理器，用于当现行输入的衣质信号由所述相关系数被确定为是所述有用信号时，根据衣质信号控制所述洗衣机的旋转速度。
2.根据权利要求1的设备，其中所述衣质检测装置，还包括辅助脉动器，用于接收来自所述被搅动衣物的所述冲击;第一弹簧，用从所述振搅器接冲击并根据所接收的冲击产生弹性变形;弹性棒，用于从所述第一弹簧接收所述弹性变形;第二弹簧，用于从所述弹性棒接收弹性变形并产生与所述接收的弹性变形同振幅的弹性变形;以及磁传感器，用于将来自所述第二弹簧的所述弹性变形转变为电信号并将其作为衣质信号输出。
3.根据权利要求2的设备，其中所述衣质检测装置包括一个用于接收来自所述被搅动衣物的所述冲击的辅助脉动器;从所述辅助脉动器接收冲击并根据所接收的冲击产生弹性变形的第一弹簧;从所述第一弹簧接收所述弹性变形的弹性棒;从所述弹性棒接收弹性变形并根据所接收的弹性变形产生电场的磁铁;以及将所述磁铁的所述电场转变为电信号并将其作为衣质信号输出的磁传感器。
4.确定洗衣机中被洗衣物的质地方法，包括的步骤是(a)将水注入所述洗衣机的洗衣桶，然后通过驱动马达在预定时间内搅动衣物的同时，检测衣物质地，从而产生衣质信号;(b)接收在所述步骤(a)中输出的所述衣质信号，并运算该衣质信号的相关系数，从而确定该衣质信号是有用信号还是噪声;以及(c)当利用所述步骤(b)中输出的相关系数确定了衣质信号是有用信号时，根据该衣质信号控制所述马达的旋转力。
全文摘要
确定衣物质地的设备和方法，能够分析代表洗衣机中被洗衣物的质地的检测信号，确定该衣质信号是衣质信号还是一个噪声，并据此控制洗衣机的旋转力，将对衣物的损失减到最小。该设备包括，根据衣物产生的冲击幅度检测衣物质地并产生衣质信号的检测单元；分析衣质检测单元输出的衣质信号是有用信号还是噪声的相关系数的相关系数运算单元；根据该衣质信号控制洗衣机的旋转速度的微处理器。
文档编号D06F33/00GK1099441SQ9311864
公开日1995年3月1日 申请日期1993年10月5日 优先权日1993年6月19日
发明者金政皓, 金炯燮, 李炳勋, 卢永薰, 丁海隆 申请人:株式会社金星社