模糊控制工业洗衣机布质布量的检测方法

摘要

本发明公开了一种采用模糊控制技术进行洗涤控制的工业洗衣机中的布质与布量的检测方法;其主要原理是:中央处理器分别取得并贮存初始水位值H1、洗衣滚筒进水后转动前的水位值H2、以及洗衣滚筒转动后的水位值H3,并计算出水位差S1=H2－H1、S2=H3－H1;同时,中央处理器再分别取得与洗衣滚筒进水后的惯性旋转次数相关的脉冲数M1、以及与洗衣滚筒排水后的惯性旋转次数相关的脉冲数M2,然后再根据上述四个参数S1、S2、M1和M2与布质、布量之间的函数关系,推理出布质与布量的范围值;上述方法的优点是:能更加准确地推理出布质和布量这两个参数,相应地也提高了模糊控制的精确度,提高了洗衣机的工作效率。

说明书

技术领域

本发明涉及到采用模糊控制技术进行洗涤控制的工业洗衣机，尤其涉及到该种洗衣机中的布质与布量这两个参数的检测方法。

背景技术

模糊控制技术已在家用洗衣机行业得到成功应用，其主要工作原理是：通过若干个传感器来分别检测并推理出被洗衣物的面料性质——即布质、被洗衣物的重量——即布量、及被洗衣物的脏污程度和脏污性质等信息，中央处理器得到上述这些信息后，再根据贮存在模糊规则库中的、与上述信息有关的数据函数关系，并通过模糊推理和计算，使洗衣机采用最佳的程序——如合适的主洗时间、合适的用水量、适当的转速等来进行洗涤工作；上面所述的数据函数关系是指布质、布量、脏污程度等信息与洗衣机的主洗时间、洗涤时的用水量、滚筒的转速及洗涤剂的用量等洗涤参数之间的函数关系，这些函数关系通常可以通过大量的洗涤实验来得到，中央处理器将这些函数关系作为模糊推理的依据、并预先贮存在模糊规则库中，供其在模糊推理和计算中使用。

为了能检测到被洗衣物的布质、布量、脏污程度等信息，模糊控制洗衣机一般都将洗涤程序中的洗衣过程分为二个阶段，即：初洗阶段和主洗阶段，通常在初洗阶段检测并推理出被洗衣物的有关信息，中央处理器根据检测到的信息和贮存在模糊规则库中的有关数据函数关系，推理出主洗阶段的洗涤时间、所需的水量、滚筒的转速、洗涤剂的用量等参数，并进入主洗阶段，对被洗衣物进行洗涤工作。也就是说，设置初洗阶段的目的主要就是为了能检测到被洗衣物的布质、布量、脏污程度等信息，为中央处理器进行正确的模糊推理和计算、使洗衣机选择较佳的程序进行洗涤工作而服务。

模糊控制技术虽然已在家用洗衣机行业得到成功应用，但是，在广泛应用于宾馆、酒店、疗养院、医院、学校等场所的工业洗衣机行业，还未见使用模糊控制技术。

由上所述可知，布质与布量是采用模糊控制技术所必须获取的、两个十分重要的参数，能否准确地检测到这两个参数，直接关系到洗涤时间的长短、水位的高低、洗衣粉的投放量等洗涤参数的合理性、准确性。需要说明的是，在模糊控制理论中所谓的布质，通常是指布料中含棉量的多少，如：含棉量较多的就称为棉布，含棉量一般的就称为混纺，含棉量很少的就称为化纤等；在模糊控制理论中所谓的布量，通常也是一种模糊的数量概念，如：一般将布量分为多、中、少三个数量级别。

采用模糊控制技术的家用洗衣机，其布质与布量的检测是分别进行的。布量的检测采用“反电动势法”，其依据是：不同的布量会产生不同的布阻抗，电动机断电后洗衣滚筒停转的时间不同，即电动机断电后产生的反向电动势的脉冲数量——脉冲数不同，也就是说，布量与电动机断电后反向电动势的脉冲数之间存在一定的函数关系，这种函数关系可以通过大量的洗涤实验来得到，并可以将这种函数关系作为模糊推理的依据贮存在模糊规则库中，供中央处理器在进行模糊推理和计算时使用。因此，在传统的模糊控制家用洗衣机中，中央处理器通常首先检测到电动机断电后反向电动势的脉冲数，然后再根据有关的函数关系，进一步推理出布量的范围值。但由于工业洗衣机的传动机构比较复杂，而且采用变频器技术控制电动机，得出的数据无规律可循，因此，不能采用上述的“反电动势法”来检测布量。

家用模糊控制洗衣机中，布质的检测依据是：不同的布质其吸水性不同，如：棉布的吸水性最大，混纺次之，化纤最小；吸水性又可通过洗衣滚筒转动前后的水位值之差来表述，即：一般来说，洗衣滚筒进水后、转动前，滚筒内的衣物还没有被水充分浸透，这时的水位值设为H2，当洗衣滚筒正常转动一定时间后，滚筒内的衣物已被水充分浸透，这时的水位值设为H3，这两个水位值H2与H3之间的差值S就与不同布质的吸水性有关；也就是说，不同的布质与其吸水性——即洗衣滚筒转动前后的水位值之差S之间存在有一定的函数关系，这种函数关系也可以通过大量的洗涤实验来得到，并且也可以将这种函数关系作为模糊推理的依据预先贮存在模糊规则库中，供中央处理器在进行模糊推理和计算中使用。因此，在传统的模糊控制家用洗衣机中，其布质的检测方法是：中央处理器首先通过水位传感器分别检测到洗衣滚筒转动前后的水位值H2和H3，然后计算出它们之间的水位差值S＝H2-H3，再根据模糊规则库中的有关函数关系，推理出布质这一参数。

但实际上，布阻抗、水位差是相互影响的，与布质、布量都有关系，因而布质、布量的检测也会产生相互影响，上述分别独立地检测布质、布量这两个参数就不很准确，这就会直接影响到模糊控制洗衣机的工作精度和工作效率；并且由于工业洗衣机的结构与家用洗衣机的结构大不相同，其滚筒、电机、带轮、配重等零部件的重量之和远大于负载——被洗衣物的重量，使得不同重量的干负载布所产生的布阻抗相对差别较小，因而上述在家用洗衣机中采用的检测方法就不能直接应用到工业洗衣机中。

发明内容

由于家用洗衣机中布质布量的检测方法存在上述问题，本发明将提供一种适合于工业洗衣机的、检测结果更准确的布质布量的检测方法。

由于工业洗衣机中的滚筒、电机、带轮、配重等零部件的重量之和远大于负载——被洗衣物的重量，使得不同重量的干负载布所产生的布阻抗相对差别较小，电动机断电后洗衣滚筒停转的时间差别也不大；但当加入一定量的水后，数据变化又较为明显，电动机断电后洗衣滚筒停转的时间差别较大，即洗衣滚筒惯性旋转的次数不同，因此，本发明是在洗衣滚筒内的负载——被洗衣物浸水后的状态下，再进行检测与洗衣滚筒的惯性旋转次数相关的脉冲数；又因为在实际的洗涤工作中，布质与布量这两个参数是互为影响的，因此，本发明所述的检测方法不再独立地检测和推理这两个参数，而是综合地进行检测和推理。

本发明所述的模糊控制工业洗衣机布质布量的检测方法，主要包括如下步骤：

a、中央处理器预先取得并贮存初始水位值H1；初始水位值H1是指：当洗衣滚筒内无任何被洗衣物时，往洗衣滚筒内加入设定的水量G后所呈现的水位值；

b、当洗衣滚筒内放入被洗衣物后，往洗衣滚筒内加入设定的水量G，中央处理器通过水位传感器测得此时的水位值H2，并计算出水位差S1＝H2-H1：

c、然后使洗衣滚筒正反旋转一定时间，使被洗衣物被水充分浸透；待洗衣滚筒运转平稳后切断电机电源，同时通过脉冲检测电路开始检测与洗衣滚筒的惯性旋转次数相关的脉冲数M，直到洗衣滚筒完全停止转动，得到第一个脉冲数M1；等洗衣滚筒内的水及衣物平静后，中央处理器通过水位传感器测得此时的水位值H3，并计算出水位差S2＝H3-H1；

d、再将洗衣滚筒内的水排掉，排完水后，再次启动电机，使洗衣滚筒正常旋转，待其运转平稳后切断电机的电源，同时通过脉冲检测电路开始检测与洗衣滚筒的惯性旋转次数相关的脉冲数M，直到洗衣滚筒完全停止转动，得到第二个脉冲数M2；

e、中央处理器得到上述四个参数S1、S2、M1和M2后，再根据贮存在模糊规则库中的、上述四个参数S1、S2、M1和M2与布质、布量之间的函数关系，推理出布质与布量的范围值。

上述的初始水位值H1可以通过如下方法得到：当洗衣滚筒内无任何被洗衣物时，往洗衣滚筒内加入设定的水量G，中央处理器通过水位传感器测得此时的水位值H1。

上述的与洗衣滚筒的惯性旋转次数相关的脉冲数M，就是与带动洗衣滚筒旋转的皮带轮的惯性旋转次数相关的脉冲数；并且，该脉冲数可通过如下的方法得到：在皮带轮上开设六个通孔，在正对通孔的位置安装一个电磁感应接近开关，通过电磁感应接近开关的电磁感应信号来检测与皮带轮的惯性旋转次数相关的脉冲数。

当然，和模糊控制家用洗衣机中应用的函数关系一样，上述的四个参数S1、S2、M1和M2与布质、布量之间的函数关系也是通过大量的洗涤实验来得到的，并将这种函数关系作为模糊推理的依据预先贮存在模糊规则库中，供中央处理器在进行模糊推理和计算中使用。

本发明的优点是：通过上述方法能更加准确地得到布质和布量这两个参数，相应地也提高了模糊控制的精确度，提高了洗衣机的工作效率，更好地达到了节能、降耗的目的。

附图说明

图1是本发明所述模糊控制工业洗衣机的一个实施例的工作原理方框图；

图2是图1中电磁感应接近开关与皮带轮上通孔的位置关系示意图；

图3是本发明用来推理布质和布量的一个模糊推理逻辑表。

实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明所述的技术方案作进一步的描述。

如图1所示，是本发明所述的模糊控制工业洗衣机的一个实施例的原理框图，图中，1是洗衣机的机壳，2是洗衣滚筒，洗衣滚筒2通过传动轴12与皮带轮3相连接，电动机4的输出力通过皮带轮3、并由传动轴12传递给洗衣滚筒2；水位传感器5用来检测洗衣滚筒2中的水位高低，水位检测电路将水位传感器5的信号传送给中央处理器；浑浊度传感器6安装在检测管道13上，在检测管道13上还安装有电磁阀7和排水泵8，浑浊度检测电路将浑浊度传感器6的信号传送给中央处理器。流量传感器9安装在进水管上，用来检测进水量的多少，流量检测电路将流量传感器9的信号传送给中央处理器；电磁感应接近开关10通过支架安装在滚筒2的外壳上，当然也可以安装在机壳1上，如图2所示，接近开关10正对着皮带轮3上的六个工艺圆孔14，用来检测与皮带轮3的惯性旋转次数相关的脉冲数，其检测的工作原理是：当皮带轮3旋转时，皮带轮3上的六个工艺圆孔14就会间隔地经过接近开关10的面前，由于皮带轮3是用铁等金属材料制成的，因而工艺圆孔14每经过一次接近开关10，接近开关10就会因电磁感应信号的不同而发出一个脉冲数，从而可以测得与皮带轮3的惯性旋转次数相关的脉冲数；脉冲检测电路将接近开关10的信号传送给中央处理器；温度传感器11用来检测洗衣滚筒2内的洗涤液的温度，温度检测电路将温度传感器11的信号传送给中央处理器。中央处理器得到各传感器检测到的信号后，再根据贮存在模糊规则库中的有关数据函数关系，经过模糊推理和计算，最终去控制各路阀门的动作和电动机4的旋转，以完成模糊洗涤工作。

本实施方式所述的模糊控制工业洗衣机布质布量的检测方法，主要包括如下步骤：

a、中央处理器预先取得并贮存初始水位值H1；初始水位值H1是指：当洗衣滚筒2内无任何被洗衣物时，往洗衣滚筒2内加入设定的水量G后所呈现的水位值。在本实施方式中，上述的初始水位值H1可以通过如下方法得到：当洗衣滚筒2内无任何被洗衣物时，往洗衣滚筒2内加入设定的水量G，中央处理器通过水位传感器5测得此时的水位值H1。另外，初始水位值也可以通过计算的方法得到：如在本实施例中，已知洗衣滚筒2的直径为813mm，深度为520mm，当初洗阶段设定的水量G确定后，水的体积也就确定了，就可以计算出初始水位值H1，并可将此初始水位值H1预先贮存在中央处理器中；本实施例中初始水位值H1＝200mm；水量G的大小可以通过流量传感器9来进行检测。

b、当洗衣滚筒2内放入被洗衣物后，往洗衣滚筒2内加入设定的水量G，中央处理器通过水位传感器5测得此时的水位值H2，并计算出水位差S1＝H2-H1：

c、然后使洗衣滚筒2正常地正反旋转一定时间，目的之一是让被洗衣物充分吸水——即被水充分浸透；待洗衣滚筒2运转平稳后切断电机4的电源，同时通过电磁感应接近开关10开始检测与洗衣滚筒2的惯性旋转次数相关的脉冲数M——即与皮带轮3的惯性旋转次数相关的脉冲数M，直到洗衣滚筒2完全停止转动——也即皮带轮3完全停止转动，得到第一个脉冲数M1；等洗衣滚筒2内的水及衣物平静后，中央处理器通过水位传感器5测得此时的水位值H3，并计算出水位差S2＝H3-H1；

d、再将洗衣滚筒2内的水排掉，排完水后，再次启动电机4，使洗衣滚筒2正常旋转，待其运转平稳后切断电机4的电源，同时通过电磁感应接近开关10再次检测脉冲数M，直到洗衣滚筒2完全停止转动——也即皮带轮3完全停止转动，得到第二个脉冲数M2；

e、中央处理器得到上述四个参数S1、S2、M1和M2后，再根据贮存在模糊规则库中的、上述四个参数S1、S2、M1和M2与布质、布量之间的函数关系，推理出布质与布量的范围值。

需要说明的是：和传统的模糊控制家用洗衣机一样，上述四个参数S1、S2、M1和M2与布质、布量之间的函数关系是通过实验的方式得到的，即预先通过大量的洗涤实验，找出模糊控制技术中所需的有关数据之间的函数关系，在本实施方式中，就是S1、S2、M1和M2这四个参数与布质、布量之间的函数关系，然后，将通过实验得到的函数关系作为模糊推理的依据，贮存在模糊规则库中，供中央处理器在模糊推理和计算时使用；

图3是本实施例用来推理布质和布量的一个逻辑函数表，该逻辑函数表通过大量的洗涤实验而得到，并且可预贮在模糊规则库中。根据该逻辑函数表，具体的推理步骤如下：中央处理器取得S1、S2、M1和M2这四个参数后，首先判断S1和S2的情况，分三步推理：一、在S1大于152mm及S2大于112mm的情况下，再判断M1和M2的情况；若M1大于24、M2大于31，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉多、布量多的结论；若M1小于24但大于22、M2小于31但大于27，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉多、布量中的结论；若M1小于22、M2小于27，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉多、布量少的结论。二、在S1小于152mm但大于140mm、S2小于112mm但大于70mm的情况下，再判断M1和M2的情况；若M1大于20、M2大于25，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉中、布量多的结论；若M1小于20但大于14、M2小于25但大于17，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉中、布量中的结论；若M1小于14、M2小于17，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉中、布量少的结论。三、在S1小于140mm、S2小于70mm的情况下，再判断M1和M2的情况；若M1大于14、M2大于20，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉少、布量多的结论；若M1小于14但大于12、M2小于20但大于14，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉少、布量中的结论；若M1小于12、M2小于14，则中央处理器就推理出被洗衣物含棉少、布量少的结论。

综上所述，本发明经过综合检测和推理，最终导出布质和布量这两个参数，该方法与传统的布质布量的检测方法相比，能更加准确地推理出布质和布量这两个参数，相应地也进一步提高了模糊控制的精确度，提高了洗衣机的工作效率，更好地达到了节能、降耗的目的。