CN102897699A - 红酒电动开瓶器的智能控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红酒电动开瓶器的智能控制方法。目前，酒瓶软木塞的开启，所用老式螺旋开瓶器工具造型不美观，制造工艺复杂，成本高，开启费时费力，且开瓶时软木塞脱落下的木渣易进入酒中。本发明中的低功耗单片机XC866将控制旋转电机，旋进螺旋钻。通过光栅尺来检测旋转电机的运动速度和位置信息。通过模糊逻辑控制算法，完成对旋转电机的位置、速度的控制。通过模糊逻辑控制算法，控制直线电机的运动，同时将红酒软木塞拔出瓶口。本发明结构紧凑,力度强劲,升降运动自如，由于采用电动结构,开瓶快捷轻松、效率较高、方便实用。

Description

红酒电动开瓶器的智能控制方法

技术领域

本发明属于计算机工程领域，具体涉及一种红酒电动开瓶器的智能控制方法。

背景技术

随着人们物质文化生活水平的不断提高，我国的酒文化也在不断发扬光大，今天的人们在注重身体健康的前提下，饮用葡萄酿造的干红酒已成为生活的主线律。一般葡萄酒开瓶器工作过程可分解为三个最基本的动作：旋入螺丝钻、拔出木塞、退下木塞。目前，酒瓶软木塞的开启，所用老式螺旋开瓶器工具造型不美观，制造工艺复杂，成本高，开启费时费力，且开瓶时软木塞脱落下的木渣易进入酒中。充气式开瓶器容易将软木塞钻穿，不利于瓶内剩余葡萄酒的保持，且压力过大可能会导致瓶子胀破，造成安全隐患。电动开瓶器效率较高、使用方便，因此得到了广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种红酒电动开瓶器的智能控制方法，解决传统机械式开瓶器或者充气式开瓶器开瓶费时的缺点，提高用户对红酒开瓶的效率和实用性，实现操作简单、省力、安全的自动红酒开瓶。

本发明采用西门子的低功耗单片机XC866作为红酒电动开瓶器的智能处理器。低功耗单片机XC866处理系统包括微处理器模块、电源模块、传感器模块。具体实现方法是：

(1)将低功耗单片机XC866初始化，包括系统寄存器初始化、控制参数初始化、螺旋钻初始位置检测。

(2)将开瓶器支架底部的操作口套在红酒瓶口，用户通过启动“开瓶”按键命令，低功耗单片机XC866将控制旋转电机，开始旋进螺旋钻。

(3)旋转电机固定安装在直线电机的输出轴上，通过安装在直线电机上的光栅尺来检测旋转电机的运动速度和位置信息。通过模糊逻辑控制算法，在低功耗单片机XC866内部完成对旋转电机的位置、速度的控制。

(4)根据光栅尺得到的旋转电机的移动位置信息，可以知道螺旋钻行进的位置。当螺旋钻到达可以安全可靠地将红酒瓶软木塞取出的位置时，旋转电机停止螺旋钻运动。

(5)通过模糊逻辑控制算法，控制直线电机的运动，同时将红酒软木塞拔出瓶口。当直线电机触发固定安装在支架上的限位开关时，直线电机停止运动。此时，红酒软木塞完全拔出红酒瓶口。旋转电机反向运动，将软木塞从螺旋钻上退出。

(6)重复进行步骤(2)、(3)、(4)和(5)，完成下一次红酒开瓶的完整动作。

本发明是设计一种红酒电动开瓶器的智能控制方法。红酒电动开瓶器通常采用电机作为驱动装置，传统的电动开瓶器的运动方式比较单一，需要两个离合器和减速箱等具有良好性能的传动装置，结构复杂度高。

本发明采用直线电机实现直线运动，固定在直线电机输出端的旋转电机实现旋转运动。电动开瓶器包括支架和位于支架内部的电机、电池、减速器组件和螺旋钻。减速器组件的输入端与电机的电机输出轴相连接，减速器组件的输出端与螺旋钩相连接。支架的底部具有与瓶口相适配的操作口，螺旋钻可以转动并且可沿支架上下移动。

本发明采用光栅尺来检测旋转电机和直线电机运行的位置和速度信息，采用固定在支架上的限位开关来实现旋转电机和直线电机的绝对定位。本发明采用模糊控制技术。模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量以及模糊逻辑推理为基础的一种计算机控制方法。它在一定程度上模仿了人的控制思想，其中包含了人的控制经验和知识，它不需要有准确的控制对象模型，是一种典型的智能控制。模糊控制的独特之处就在于，在系统数学模型未知的情况下成功地完成任务，甚至是复杂的非线性系统。

本发明结构紧凑,力度强劲,升降运动自如，由于采用电动结构,开瓶快捷轻松、效率较高、方便实用。

具体实施方式

红酒电动开瓶器采用低功耗单片机XC866作为智能控制器，通过直线电机与旋转电机的复合运动，实现红酒开瓶的旋入螺丝钻、拔出木塞、退下木塞三个动作，完成红酒软木塞从红酒瓶取出。具体实现方法是：

(1)将低功耗单片机XC866初始化，包括系统寄存器初始化、控制参数初始化、螺旋钻初始位置检测。

低功耗单片机XC866作为智能控制器，根据从光栅尺获得的直线电机和旋转电机的运动位置和速度信息，实现直线电机和旋转电机的运行控制，完成红酒电动开瓶动作。因此，必须在系统运行的初始阶段，对系统运行所需的寄存器、位置、速度等参数进行初始化，保证整个红酒开瓶动作的可靠操作。

(2)将开瓶器支架底部的操作口套在红酒瓶口，用户通过启动“开瓶”按键命令，低功耗单片机XC866将控制旋转电机，开始旋进螺旋钻。

将开瓶器支架底部的操作口套住红酒瓶口，这样可以使得螺旋钻正对着红酒软木塞的中心。当低功耗单片机XC866控制旋转电机运行，驱动螺旋钻前进时，受到的阻力最小。用户按下“开瓶”按键，将发给低功耗单片机XC866控制命令，开始开瓶操作。

(3)旋转电机固定安装在直线电机的输出轴上，通过安装在直线电机的光栅尺来检测旋转电机的运动速度和位置信息。通过模糊逻辑控制算法，在低功耗单片机XC866内部完成对旋转电机的位置、速度的控制。

旋转电机用来实现螺旋钻的旋转运动，直线电机用来实现红酒软木塞拔出的直线运动。为了实时检测直线电机与旋转电机的位置和速度信息，本发明采用了光栅尺来完成直线电机与旋转电机的位置和速度信息检测。该结构也避免了传统开瓶器运行位置不可知的缺陷。

通过位置误差，利用模糊控制技术获得瞬时直线电机和旋转电机的控制闭环的校正控制量，利用校正控制量对直线电机和旋转电机的控制闭环的速度控制指令进行修改；利用修改后的速度控制指令控制螺旋钻前进的速度。采用模糊控制技术，不仅能够提高系统的控制精度，还能提高系统的快速反应能力，使得整个系统的动态控制性能达到优化。在获得了模糊控制算法的离散形式后，在低功耗单片机XC866中，可以通过查表法进行实现。这样，也大大提高了嵌入式控制系统的运行速度，进一步保证了系统的快速控制性能。

(4)根据光栅尺得到的旋转电机的移动位置信息，可以知道螺旋钻行进的位置。当螺旋钻到达可以安全可靠地将红酒瓶软木塞取出的位置时，旋转电机停止螺旋钻运动。

红酒软木塞的长度是在一定范围内。因此，当旋转电机驱动螺旋钻前进时，通过光栅尺的反馈信息可以知道螺旋钻前进的距离。当该距离大于红将软木塞的长度时，旋转电机即终止控制信号输出，停止螺旋钻前进运动。这时，只要将螺旋钻直线运动返回，就可以将红酒软木塞拔出。

(5)通过模糊逻辑控制算法，控制直线电机的运动，同时将红酒软木塞拔出瓶口。当直线电机触发固定安装在支架上的限位开关时，直线电机停止运动。此时，红酒软木塞完全拔出红酒瓶口。旋转电机反向运动，将软木塞从螺旋钻上退出。

螺旋钻直线运动，实现红酒软木塞拔出动作，需要直线电机进行向上直线运动操作。根据光栅尺的反馈信息，根据行走距离的误差和误差变化率，通过模糊逻辑控制算法，直线电机可以实现快速平稳的直线运动。直线电机向上直线运动时，即可拔出红酒软木塞。当直线电机运行一段距离时，直线电机触发固定在支架上部的限位开关时，直线电机停止运行。此时，红酒软木塞也完全被拔出红酒瓶口。同时，限位开关也将实现低功耗单片机XC866系统的光栅尺传感器的复位标定工作。低功耗单片机XC866控制旋转电机反向运动，即可将软木塞从螺旋钻上退出，实现一次红酒电动开瓶的完整动作。

(6)重复进行步骤(2)、(3)、(4)和（5），完成下一次红酒开瓶的完整动作。

Claims (1)

1. 红酒电动开瓶器的智能控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤(1)将低功耗单片机XC866初始化，包括系统寄存器初始化、控制参数初始化、螺旋钻初始位置检测；

步骤(2)将开瓶器支架底部的操作口套在红酒瓶口，用户通过启动“开瓶”按键命令，低功耗单片机XC866将控制旋转电机，开始旋进螺旋钻；

步骤(3)旋转电机固定安装在直线电机的输出轴上，通过安装在直线电机上的光栅尺来检测旋转电机的运动速度和位置信息；通过模糊逻辑控制算法，在低功耗单片机XC866内部完成对旋转电机的位置、速度的控制；

步骤(4)根据光栅尺得到的旋转电机的移动位置信息，可以知道螺旋钻行进的位置；当螺旋钻到达可以安全可靠地将红酒瓶软木塞取出的位置时，旋转电机停止螺旋钻运动；

步骤(5)通过模糊逻辑控制算法，控制直线电机的运动，同时将红酒软木塞拔出瓶口；当直线电机触发固定安装在支架上的限位开关时，直线电机停止运动；此时，红酒软木塞完全拔出红酒瓶口；旋转电机反向运动，将软木塞从螺旋钻上退出；

步骤(6)重复进行步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)，完成下一次红酒开瓶的完整动作。