專利名稱：確定被洗衣物質地的設備和方法
技術領域：
本發明涉及洗衣機，更具體地說涉及確定洗衣機中被洗衣物質地的設備和方法。
在確定洗衣機中被洗衣物質地的普通設備中，所檢測到的衣物質地信號是根據被洗衣物的數量和洗衣桶朝一邊的傾斜度而產生的。所檢測到的衣質信號通過比較器與參考信號相比，以確定該信號是高于還是低于參考信號。然后根據比較結果來確定衣物質地。
但是由于衣物包含各種不同性質的衣料，所以這樣的普通設備不能正確地確定被洗衣物的質地，在這種設備中，衣物的質地被粗略地定為軟質地的或是硬質地的。由于洗衣機根據一個代表這種粗測的衣質信號而得到控制，因此，不可能在洗衣過程中完全消除對衣物的損壞。
因此，本發明的目的是要提供確定洗衣機中被洗衣物質地的設備和方法。其中，代表衣物質量的檢測信號得到分析，從而確定該衣質信號是有用信號還是噪聲，以便在衣質信號為有用信號時，由該信號來控制洗衣機的旋轉速度，使得對衣物的損壞最小。
根據一方面，本發明提供了一種用于確定洗衣機中被洗衣物質地的設備，它包括衣質檢測裝置，用于根據衣物所產生的沖擊幅度來檢測所述衣物的質地，并且生成衣質信號;相關系數運算裝置，用于分析所述衣質檢測裝置輸出的所述衣質信號，并且輸出用于確定該衣質信號是有用信號還是噪聲的相關系數;以及一個微處理器，用于當最新輸入的衣質信號從所述相關系數被確認為是所述有用信號時，根據該衣質信號去控制所述洗衣機的旋轉速度。
根據另一方面，本發明提供一種用于確定洗衣機中被洗衣物的質地的方法，它包括這些步驟(a)向所述洗衣機的洗衣桶中供水，然后在驅動馬達攪動衣物的預定時間內，同時檢測所述衣物的質地，從而生成衣質信號;(b)接收所述步驟(a)中輸出的所述衣質信號并運算出該衣質信號的相關系數，判斷該衣質信號是有用信號還是噪聲;以及(c)在通過利用所述步驟(b)中輸出的相關系數確定了該衣物信號為有用信號時，根據該衣質信號控制所述馬達的旋轉力。
根據本發明，代表洗衣機中被洗衣物的質地的檢測信號得到分析。當衣質信號被確認為是有用信號時，以分析結果為依據，根據該衣質信號控制洗衣機的旋轉力，從而將衣損減到最小。
本發明的各種特性與優點參考下列結合附圖的詳細說明更容易理解，其中
圖1是施實本發明的洗衣機的剖面原理圖。該圖還用方框圖說明了本發明的衣質確定設備。
圖2是根據本發明的一個實施例在衣質確定設備中使用的衣質檢測單元的剖面圖。
圖3是根據本發明的另一個實施例在衣質確定設備中使用的衣質檢測單元的剖面圖。
圖4A到圖4E是本發明的衣質確定設備產生的各種衣物質地信號的說明圖。
圖5是說明本發明的衣質確定單元中所使用的相關系數運算單元的方框圖。
圖6是本發明的衣質確定單元中獲得的相關系數的說明圖。
圖7是說明根據本發明確定洗衣機中被洗衣物質地的方法的流程圖。
參考圖1，是一個用圖解說明的，施實本發明的洗衣機，在圖1中，本發明的衣質確定設備用方框圖示出。
如圖1所示，該洗衣機包括帶有脫水桶11和外桶12的雙重結構的洗衣桶1。洗衣機還包括用于通過皮帶接收馬達3的旋轉力、并將旋轉力傳遞給洗衣桶1的聯動器4，以及用于接收馬達3的旋轉力、并通過該力旋動洗衣桶1中的衣物2的脈動器5。
根據本發明，衣質確定設備包括衣質檢測單元6，用于根據衣物2產生的沖擊的幅度檢測衣物2的質地。衣質檢測單元6設置于聯動器4與脈動器5之間，衣質確定設備還包括A/D轉換器7，用于將衣質檢測單元6輸出的衣質信號轉換成數字信號，并輸出該衣質信號狀態值X(n);還包括相系數運算單元8，用于分析從A/D轉換器7輸出的衣質信號狀態值X(n)并輸出相關系數Y(n);以及一個微處理器9，用于根據相關系數運算單元8輸出的相關系數Y(n)來確定衣質信號的狀態值X(n)是否為有用信號，若X(n)為有用信號，它將根據該值X(n)控制馬達3的旋轉力。A/D轉換器7、相關系數運算單元8、以及微處理器9都設置在衣質檢測單元6的輸出側。
如圖2所示，衣質檢測單元6包括輔助脈動器61，它安裝在脈動器5的中心并適于接收由脈動器5的旋動而攪動起的衣物2所產生的沖擊。在輔助脈動器61的下方裝設有彈簧62，它接收輔助脈動器61的沖擊并產生與沖擊幅度相應的彈性變形。彈性棒63安裝在彈簧62的下方，其上端點與彈簧62相連，以接收來自彈簧62的彈性變形。在彈性棒63下面，彈簧64安裝在聯動器4中，它與彈性棒63的下端點相連，適于接收來自彈性棒63的彈性變形，并產生與所接收的彈性變形相應的彈性變形。還提供有磁傳感器65，它將彈簧64的彈性變形轉變為電信號，并輸出衣質信號。
如圖3所示，可用磁鐵66替代彈簧64。磁鐵66的作用為根據經由彈性棒63傳遞來的彈性變形控制電流的流動，并產生一個磁場。
如圖5所示，相關系數運算單元8包括開關電路81，它適于接通或關斷衣質信號狀態值X(n)，X(n)將被連續分析一段時間，并被輸出;狀態值選擇電路82，它適于根據沒入尺寸ED和延時時間DL去選擇從開關電路81輸出的狀態值;以及距離計算電路83，它適于根據狀態值選擇電路82中選出的兩個狀態值Xi和Xj去計算距離Rij，并將其輸出;還提供有相關和計算電路84，它適用于將距離計算電路84輸出的距離Rij與預先存儲的距離指數di相比較，并輸出應于滿足給定距離條件的距離指數的相關和C(r)。相關系數運算單元8還包括拐點判別電路85，它適于判斷相關和計算電路84輸出的相關和C(r)的合適的拐點;斜率計算電路86，它適于計算同從拐點判別電路85輸出的拐點相連的線的斜率，并輸出相關系數Y(n);而控制電路87，則適于根據輸入時鐘CLK、啟動信號EN、設入尺寸ED及延時時間DL來輸出用于控制開關電路81、狀態值選擇電路82、距離計算電路83、相關和計算電路84和判別電路85的控制信號。
狀態值選擇電路82包括一對寄存器，設置電路88與判別電路85的另一輸入端相連接，以便從判別電路85的外部輸入一個最佳拐點。
參考圖7，其中說明了根據本發明利用上述衣質確定設備來確定洗衣機中被洗衣物的質地的方法。該方法包括下列步驟首先將水注入洗衣桶，然后在由驅動馬達攪動衣物的預定時間里檢測該衣物質地，從而生成衣質信號;第二步，接收第一步輸出的衣質信號，并運算衣質信號的相關系數，從而確定衣質信號是有用信號還是噪聲;第三步在利用第二步輸出的相關系數，確認了衣質信號為有用信號時，根據該衣質信號控制馬達旋轉力。
現將結合圖1到圖7，說明衣質確定設備的功能和效果及確定衣質的方法。
當被洗衣物2在洗衣桶1的脫水桶11中已被注水之后洗衣方式被選定時，向洗衣桶1注入預定量的洗衣水，隨著馬達3被啟動，馬達3產生的旋轉力通過聯動器4傳遞給脈動器5，從而引起脈動器5作正向與反向交替旋轉。
由于脈動器5的正、反旋交替旋轉，因此衣物2受到攪動，被攪動的衣物沖擊輔助脈動器61，以至輔助脈動器61也產生沖擊。
如上所示，輔助脈動器61受到來自衣物2的沖擊，該沖擊施加于彈簧62，引起正比于該沖擊幅度的彈性變形，然后加在彈簧62上的彈性變形通過彈性棒63傳遞給彈簧64。
傳遞給彈簧64的彈性變形通過磁傳感器65轉變為電信號，以使生成衣質信號。
如圖3所示，在磁鐵66用來代替彈簧64處，通過彈性棒63傳遞的彈性變形便被施加于磁鐵66。磁鐵66受彈性變形而產生磁場，接著該磁場受到磁傳感器65的檢測。
例如，在衣質薄軟時，磁傳感器65感測到具有高振幅f1的衣質信號，如圖4A和4B所示。在衣質厚硬時，則產生具有低振幅f2的衣質信號，如圖4C和4D所示。
但是，在衣物包含了上述兩種質地時，磁傳感器65將檢測到兩種振幅f1與f2的衣質信號，如圖4E所示。
在衣物質地的種類更多的情況下，通過磁傳感器65輸出衣質信號就變得更加復雜。
首先，這樣的復雜衣質信號應當被分析，以確定其是有用信號還是噪聲。
為完成分析，衣質檢測單元6的磁傳感器65所輸出的衣質信號被加到A/D轉換器7上，A/D轉換器7依次將衣質信號轉換成數字信號，然后，輸出衣質信號狀態值X(n)。
衣質信號狀態值X(n)被施加于相關系數運算單元8，并以給定沒入尺寸ED和延時時間DL為依據進行選擇。
這一步驟將以沒入尺寸ED＝1和延時時間DL＝τ＝△t為例加以說明。
被輸入的衣質信號狀態值X(n)通過開關電路81被加到狀態選擇電路82上，開關電路81根據控制電路87的控制信號完成接通與關斷操作。
假設被輸入的狀態X(n)的初始值是X(t0)，該初始狀態值X(t0)通過開關電路81饋給狀態選擇電路82，以每一延時間τ連續地輸入的狀態值通過開關電路81加到狀態選擇電路82上。
換句話說，初始狀態值X(t0)首先被輸入給選擇電路82。而后在延時時刻t0+△t，狀態值選擇電路82接收狀態值X(t0+△t)。狀態值X(t0)與X(t0+△t)根據控制電路87的控制信號加到距離計算路83上。
距離計算電路83分別將所輸入的狀態值X(t0)與X(t0+△t)存入它的寄存器一段預定時間，然后將它們作為歷時狀態值輸出。
距離計算電路83用輸出的狀態值X(t0)與X(t0+△t)計算兩狀態值X(t0)與X(t0+△t)之間的距離R11。此時，沒入尺寸ED為1，延時時間τ為△t。因此距離R11可用下列公式運算得出R11＝〔X(t0)-X(t0+△t)〕2計算得出的距離R11在將它已被標稱化為最大值Dmax、最小值Dmin和其他全部可選擇地預定的值中的一個值的條件下被輸出。
距離R11施加到相關和計算電路84，該電路依次將所輸入距離R11與預行存貯的距離指數di相比較，當滿足R11＞di的條件時，距離指數di加一從而獲得增長的距離指數di。
換句話說，增長的距離指數滿足下列公式(2)dj＝di+1……………(2)上述步驟是在延時時間△t內執行的，開關電路81提供它在下一延時2△t接收到的狀態值X(t0+2△t)，距離計算電路83根據輸入的狀態值X(t0+2△t)與初始狀態值X(t0)，輸出這兩個狀態值之間的距離R12。
輸出的距離R12通過相關和計算電路84與先前存儲的距離指數dj相比較。當比較結果滿足條件R12＞dj時，距離指數dj被增加。
上述步驟對于以延時為間隔接收到的所有狀態值進行重復，當處于直徑相當于增長的距離指數的圓周內的狀態值的數目Ndj達到預定終值Dmax時，就不會再有狀態值通過開關電路81施加于狀態值選擇電路82上了。
也就是說，在直徑相當于距離指數dj的圓周內存在狀態值數目Ndj已通過相關和計算電路84確認為達到了終值Dmax的情況下，控制電路87將向開關電路81提供一個控制信號使開關電路81完成其接通或關斷運行。通過開關電路81的接通或關斷運行，向狀態值選擇電路82提供狀態值的工作便被停止。
與此同時，判別電路85接收來自控制電路87的控制信號，并選擇在曲線上具有合適拐點的距離指數di和dj，該曲線表示在直徑相當于輸入距離指數圓周內的出現的狀態值數目Ndj。
該拐點可按照，預先設置于判別電路85內的距離指數di和dj選出。否則，使用者可通過在外部的設定電路88設置拐點。
在距離指數已預先通過判別電路85設置時，為了導出拐點，從可選擇的距離指數di和dj中選出一個距離指數。為此可尋找一個距離指數，這個距離指數滿足從該被選擇的指數到其他距離指數的連線間的距離為最小的條件。一旦這個距離指數被找到，將被找到的距離指數設定為拐點的步驟被完成，從而確定了一個合適的拐點。在距離指數由設定電路88所確定時，則從外部由試驗推導而確定最佳拐點。
如上確定的拐點被送到斜率計算電路86。這里的X-Y坐標平面由軸d和軸Nd限定，軸d代表距離指數，軸Nd代表存在于直徑相當距離指數的圓周內的狀態值數目。斜率計算電路86計算由增加的狀態值得出的斜率。
這時，斜率利用下列公式(3)算出斜率＝〔log(Ndj)-log(Ndi)〕/〔log(dj)-log(di)〕…(3)計算所得斜率就是衣質信號狀態值的相關系數，亦即，相關系數運算單元8的最終輸出Y(n)。
衣質信號狀態值的相關系數是假設沒入尺寸ED為1，延時時間DL為△t的情況下得到的，以下稱作根據逐點方法的相關系數。
在將沒入尺寸ED延時時間DL(DL＝τ)分別設為n和p△t時，則狀態值選擇電路82經開關電路81在to時刻輸出狀態值Xi，歷時(n-1)p△t。
狀態值可由下列公式表式Xi＝〔X(t0)，X(t0+p△t)，…，X(t+(n-1)p△t)〕同樣，在t0+△t時刻的狀態值Xj可由下列公式表示Xj＝〔X(t0+△t)，X(t0+(p+1)△t)，…，X(t0+np△t)〕由上述狀態值計算出的距離值Rij是〔Xj-Xi〕2，以計算所得距離為依據，衣質狀態值的相關系數Y(n)可通過相關和計算電路84，判別電路85，斜率計算電路86和控制電路87得出。
圖6是說明由相關系數運算單元8輸出的最終相關系數的曲線圖。
根據所獲得的相關系數Y(n)，可作出輸入的衣質信號狀態值是從有用信號獲得的，這是從噪聲獲得的判斷。
相關系數Y(n)施加于微處理器9，以便根據經A/D轉換器7收到衣質售狀態值出控制馬達3的旋轉力。
根據以上描述，本發明提供了衣質確定設備及方法，該裝置和方法能夠分析包括各種質地的衣物在洗衣桶中洗滌時所產生的衣質信號，從而確定該信號是從有用信號獲得的衣質信號，還是從噪聲中獲得的衣質信號，并根據已確定的衣質信號控制洗衣機的旋轉力，于是使衣物的損失減到最小。
雖然本發明的最佳實施例為了解釋起見已被披露，但本領域的熟練人員將懂得，在不違背所附權利要求書中提出的本發明的范圍和精神的前提下的各種修改、增加和替代都是可行的。
權利要求
1.確定洗衣機中被洗衣物質地的設備，它包括衣質檢測裝置，用于根據衣物所產生的沖擊幅度檢測所述衣物的質地并生成衣質信號；相關系數運算裝置，用于分析所述衣質檢測裝置輸出的所述衣質信號并輸出用于確定衣質信號是有用信號還是噪聲的相關系數；微處理器，用于當現行輸入的衣質信號由所述相關系數被確定為是所述有用信號時，根據衣質信號控制所述洗衣機的旋轉速度。
2.根據權利要求1的設備，其中所述衣質檢測裝置，還包括輔助脈動器，用于接收來自所述被攪動衣物的所述沖擊;第一彈簧，用從所述振攪器接沖擊并根據所接收的沖擊產生彈性變形;彈性棒，用于從所述第一彈簧接收所述彈性變形;第二彈簧，用于從所述彈性棒接收彈性變形并產生與所述接收的彈性變形同振幅的彈性變形;以及磁傳感器，用于將來自所述第二彈簧的所述彈性變形轉變為電信號并將其作為衣質信號輸出。
3.根據權利要求2的設備，其中所述衣質檢測裝置包括一個用于接收來自所述被攪動衣物的所述沖擊的輔助脈動器;從所述輔助脈動器接收沖擊并根據所接收的沖擊產生彈性變形的第一彈簧;從所述第一彈簧接收所述彈性變形的彈性棒;從所述彈性棒接收彈性變形并根據所接收的彈性變形產生電場的磁鐵;以及將所述磁鐵的所述電場轉變為電信號并將其作為衣質信號輸出的磁傳感器。
4.確定洗衣機中被洗衣物的質地方法，包括的步驟是(a)將水注入所述洗衣機的洗衣桶，然后通過驅動馬達在預定時間內攪動衣物的同時，檢測衣物質地，從而產生衣質信號;(b)接收在所述步驟(a)中輸出的所述衣質信號，并運算該衣質信號的相關系數，從而確定該衣質信號是有用信號還是噪聲;以及(c)當利用所述步驟(b)中輸出的相關系數確定了衣質信號是有用信號時，根據該衣質信號控制所述馬達的旋轉力。
全文摘要
確定衣物質地的設備和方法，能夠分析代表洗衣機中被洗衣物的質地的檢測信號，確定該衣質信號是衣質信號還是一個噪聲，并據此控制洗衣機的旋轉力，將對衣物的損失減到最小。該設備包括，根據衣物產生的沖擊幅度檢測衣物質地并產生衣質信號的檢測單元；分析衣質檢測單元輸出的衣質信號是有用信號還是噪聲的相關系數的相關系數運算單元；根據該衣質信號控制洗衣機的旋轉速度的微處理器。
文檔編號D06F33/00GK1099441SQ9311864
公開日1995年3月1日 申請日期1993年10月5日 優先權日1993年6月19日
發明者金政皓, 金炯燮, 李炳勛, 盧永薰, 丁海隆 申請人:株式會社金星社