CN107224208A - 一种水杯自动接水装置 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种水杯自动接水装置，包括水控箱、光源板、幕布板、采集箱、称重盘以及集水箱；光源板和幕布板分别支撑安装在水控箱下方的左右两侧；在光源板上阵列式安装有激光头；集水箱水平安装在光源板和幕布板之间；在称重盘的下方安装有压力传感器；压力传感器支撑在集水箱上方；在集水箱的内部设有积水空腔；在幕布板的矩形框内设有幕布；在采集箱内设有控制盒、摄像头以及LED灯；在控制盒内设有微处理器、电源模块、存储器以及A/D采集模块。该水杯自动接水装置通过实时称重和图像识别获得杯子的容积，从而进一步计算出待放水的重量，从而控制电磁水阀在杯子内自动存入适量的开水。

Description

一种水杯自动接水装置

技术领域

本发明创造涉及一种生活电器，尤其是一种水杯自动接水装置。

背景技术

目前，现有的饮水机在接水时，都要人工进行控制，在水杯装满时手动关闭水阀，这样不仅需要人工参与，耗费人力，而且在关闭水阀时还存在被烫伤的风险。因此有必要设计出一种自动接水的装置，能够自动检测判断水杯是否接满水，从而无需人工参与便可实现接水，节省人力且不存在烫伤风险。

发明内容

本发明创造要解决的技术问题是现有的人工接水耗费人力，而且在关闭水阀时还存在被烫伤的风险。

为了解决上述技术问题，本发明创造提供了一种水杯自动接水装置，包括水控箱、光源板、幕布板、采集箱、称重盘以及集水箱；在水控箱的顶部设有水桶座，在水控箱内设有电加热罐、导水管以及电磁水阀，在水控箱的底部设有出水口；电加热罐通过导水管分别连接水桶座和出水口，电磁水阀安装在导水管上；光源板和幕布板分别支撑安装在水控箱下方的左右两侧；在光源板上阵列式安装有激光头；集水箱水平安装在光源板和幕布板之间，且位于水控箱的下侧；在称重盘的下方安装有压力传感器；压力传感器支撑在集水箱上方；在集水箱的内部设有积水空腔；在集水箱的顶部且位于称重盘边缘的下方设有与积水空腔相连通的漏水孔；在幕布板的矩形框内设有幕布，且激光头的出射光线垂直指向幕布；在采集箱内设有控制盒、摄像头以及LED灯；摄像头安装在控制盒的上方，LED灯安装在控制盒的前侧；在控制盒内设有微处理器、电源模块、存储器以及A/D采集模块；微处理器分别与电磁水阀、摄像头、存储器以及A/D采集模块相连；压力传感器与A/D采集模块相连；电源模块分别为电磁水阀、激光头、压力传感器、摄像头、LED灯、微处理器、存储器以及A/D采集模块供电。

采用压力传感器实时称重，由微处理器计算获得空杯的重量，同时由摄像头采集幕布上激光头对杯子的投影光点，并进行图像识别处理，获得被遮光点数量，从而进一步计算出杯子的尺寸，在由微处理器结合杯子的尺寸和重量估算处杯子的容积，从而进一步计算出待放水的重量，再控制电磁水阀实现自动放水，并在压力传感器反馈的放水重量达到待放水质量时关闭电磁水阀，从而在杯子内自动存入适量的开水；采用LED灯能够使幕布上的光点清晰可见，便于摄像头采集到可靠光点图像。

作为本发明创造的进一步限定方案，在光源板的右侧面设有凹陷槽，在凹陷槽内设有激光阵列板；激光头阵列式分布在激光阵列板上；在凹陷槽的槽底部设有条形孔，且条形孔的开孔方向与水平面成45度角；在激光阵列板的背面设有截面为工形的条形滑块；条形滑块扣于条形孔上，并可沿条形孔来回滑动；在条形滑块的背面设有齿条，在光源板的背面通过支架安装有步进电机，在步进电机的输出轴上设有与齿条相啮合的蜗杆；在光源板的背面安装有防护罩，步进电机、条形滑块以及条形孔均位于防护罩内。采用条形滑块、步进电机以及条形孔的设计能够实现激光阵列板对角移动，且对角移动距离为对角相邻两个激光头距离的一半，相当于在相邻两个激光头之间又增加了一个激光头，增加了激光头的分布密度，从而利用移动前光点图像和移动后光点图像进行识别计算，有效增强测量的精度。

作为本发明创造的进一步限定方案，在称重盘的中心处设有矩形孔，在集水箱的顶部且位于矩形孔的下方设有漏水窗口；在矩形孔的长度侧孔壁上设有滑槽；在两侧的滑槽上安装有挡水折叠板；挡水折叠板包括两块挡水矩形板；两块挡水矩形板的一侧长度边相铰接，另一侧长度边两端均设有嵌于滑槽内的凸柱；在称重盘的下方通过条形支撑板安装有接触开关，且接触开关的触头柱伸入矩形孔内；接触开关与微处理器相连，电源模块为接触开关供电。采用挡水折叠板能够在杯子放上后平铺在矩形孔处，与称重盘共同实现水杯的平稳支撑，在水杯拿走后在接触开关的触头柱弹性支撑作用下由铰接处升起构成“人”形结构，从而将出水口内的残余滴水沿挡水矩形板的坡面流入积水空腔内；采用两块挡水矩形板铰接构成挡水折叠板，从而在铰接处升起后在矩形孔边缘处形成漏水口，使流下来的水滴顺利进入积水空腔；采用接触开关与微处理器相连能够进一步确定水杯放置在出水口下方的相应位置处，防止通过光点图像识别造成误判。

作为本发明创造的进一步限定方案，在矩形孔的四个顶角处且位于滑槽上方均设有一个与滑槽相连的槽口，在称重盘的边缘设有倾斜坡面。采用槽口能够在维护时，将挡水折叠板上的凸柱取出，从而拆卸挡水折叠板；采用倾斜坡面能够防止在称重盘顶部积水。

作为本发明创造的进一步限定方案，在条形支撑板的上方竖向安装有压簧；压簧的上端支撑在挡水折叠板的下方；接触开关的触头柱位于压簧内。采用压簧的设置能够进一步增强挡水折叠板中间铰接位置的升起高度，使得水滴可以迅速下滑，也能够防止水滴正面碰撞时发生飞溅。

作为本发明创造的进一步限定方案，在接触开关的触头柱顶端设有圆盘，圆盘位于压簧内。采用圆盘能够对压簧起到导向作用，防止倾倒歪斜。

作为本发明创造的进一步限定方案，在两块挡水矩形板的下侧均通过支座铰接安装有一个连杆；两根连杆的另一端同时铰接安装在一个套管上；套管套设在压簧上。采用套管能够在压簧外侧进行限位固定，进一步增强压簧支撑的稳定性，同时结合内部的圆盘限位设置，使得两块挡水矩形板铰接处上升或下降时不会出现中心偏离；采用两根连杆和套管的连接设计，在两块挡水矩形板的背面构成拉杆机构，能够在两块挡水矩形板受压平铺时在背面形成支撑，防止受压下凹，确保平整度。

作为本发明创造的进一步限定方案，在接触开关的外侧包裹有防水外壳。采用防水外壳能够对接触开关进行有效保护。

作为本发明创造的进一步限定方案，在两块挡水矩形板的铰接处设有防水薄膜。采用在铰接处粘贴防水薄膜，从而防止从铰接连接位置处漏水。

作为本发明创造的进一步限定方案，矩形孔的长度边长大于等于两倍的挡水矩形板的宽度边长。该设置能够确保两块挡水矩形板可以平铺且在升起后能够在矩形孔边缘处形成漏水口。

本发明创造的有益效果在于：采用压力传感器实时称重，由微处理器计算获得空杯的重量，同时由摄像头采集幕布上激光头对杯子的投影光点，并进行图像识别处理，获得被遮光点数量，从而进一步计算出杯子的尺寸，在由微处理器结合杯子的尺寸和重量估算处杯子的容积，从而进一步计算出待放水的重量，再控制电磁水阀实现自动放水，并在压力传感器反馈的放水重量达到待放水质量时关闭电磁水阀，从而在杯子内自动存入适量的开水；采用LED灯能够使幕布上的光点清晰可见，便于摄像头采集到可靠光点图像。

附图说明

图1为本发明创造的整体结构示意图；

图2为本发明创造的采集箱内部结构示意图；

图3为本发明创造的幕布板结构示意图；

图4为本发明创造的光源板正面结构示意图；

图5为本发明创造的光源板背面结构示意图；

图6为本发明创造的称重盘结构示意图；

图7为本发明创造的称重盘及集水箱局部剖视结构示意图。

图中:1、水控箱，2、光源板，3、幕布板，4、防护罩，5、采集箱，6、出水口，7、水桶座，8、集水箱，9、称重盘，10、压力传感器，11、控制盒，12、LED灯，13、摄像头，14、幕布，15、激光阵列板，16、激光头，17、条形孔，18、条形滑块，19、齿条，20、步进电机，21、支架，22、蜗杆，23、倾斜坡面，24、矩形孔，25、挡水矩形板，26、凸柱，27、槽口，28、防水薄膜，29、防水外壳，30、接触开关，31、触头柱，32、条形支撑板，33、积水空腔，34、漏水窗口，35、连杆，36、压簧，37、套管，38、滑槽，39、圆盘，40、水桶，41、漏水孔。

具体实施方式

如图1-7所示，本发明创造公开的水杯自动接水装置包括：水控箱1、光源板2、幕布板3、采集箱5、称重盘9以及集水箱8；在水控箱1的顶部设有水桶座7，在水控箱1内设有电加热罐、导水管以及电磁水阀，在水控箱1的底部设有出水口6；电加热罐通过导水管分别连接水桶座7和出水口6，电磁水阀安装在导水管上；光源板2和幕布板3分别支撑安装在水控箱1下方的左右两侧；在光源板2上阵列式安装有激光头16；集水箱8水平安装在光源板2和幕布板3之间，且位于水控箱1的下侧；在称重盘9的下方安装有压力传感器10；压力传感器10支撑在集水箱8上方；在集水箱8的内部设有积水空腔33；在集水箱8的顶部且位于称重盘9边缘的下方设有与积水空腔33相连通的漏水孔41；在幕布板3的矩形框内设有幕布14，且激光头16的出射光线垂直指向幕布14；在采集箱5内设有控制盒11、摄像头13以及LED灯12；摄像头13安装在控制盒11的上方，LED灯12安装在控制盒11的前侧；在控制盒11内设有微处理器、电源模块、存储器以及A/D采集模块；微处理器分别与电磁水阀、摄像头13、存储器以及A/D采集模块相连；压力传感器10与A/D采集模块相连；电源模块分别为电磁水阀、激光头16、压力传感器10、摄像头13、LED灯12、微处理器、存储器以及A/D采集模块供电。

进一步地，在光源板2的右侧面设有凹陷槽，在凹陷槽内设有激光阵列板15；激光头16阵列式分布在激光阵列板15上；在凹陷槽的槽底部设有条形孔17，且条形孔17的开孔方向与水平面成45度角；在激光阵列板15的背面设有截面为工形的条形滑块18；条形滑块18扣于条形孔17上，并可沿条形孔17来回滑动；在条形滑块18的背面设有齿条19，在光源板2的背面通过支架21安装有步进电机20，在步进电机20的输出轴上设有与齿条19相啮合的蜗杆22；在光源板2的背面安装有防护罩4，步进电机20、条形滑块18以及条形孔17均位于防护罩4内。

进一步地，在称重盘9的中心处设有矩形孔24，在集水箱8的顶部且位于矩形孔24的下方设有漏水窗口34；在矩形孔24的长度侧孔壁上设有滑槽38；在两侧的滑槽38上安装有挡水折叠板；挡水折叠板包括两块挡水矩形板25；两块挡水矩形板25的一侧长度边相铰接，另一侧长度边两端均设有嵌于滑槽38内的凸柱26；在称重盘9的下方通过条形支撑板32安装有接触开关30，且接触开关30的触头柱31伸入矩形孔24内；接触开关30与微处理器相连，电源模块为接触开关30供电。

进一步地，在矩形孔24的四个顶角处且位于滑槽38上方均设有一个与滑槽38相连的槽口27，在称重盘9的边缘设有倾斜坡面23；在条形支撑板32的上方竖向安装有压簧36；压簧36的上端支撑在挡水折叠板的下方；接触开关30的触头柱31位于压簧36内；在接触开关30的触头柱31顶端设有圆盘39，圆盘39位于压簧36内；在两块挡水矩形板25的下侧均通过支座铰接安装有一个连杆35；两根连杆35的另一端同时铰接安装在一个套管37上；套管37套设在压簧36上；在接触开关30的外侧包裹有防水外壳29；在两块挡水矩形板25的铰接处设有防水薄膜28；矩形孔24的长度边长大于等于两倍的挡水矩形板25的宽度边长。

本发明创造公开的水杯自动接水装置在使用时，首先将水桶40倒装在水桶座7上，水控箱1的设置可以参考现有饮水机的设置，电加热罐采用现有饮水机的加热罐，电磁水阀采用无压常闭电控水阀，微处理器采用现有的单片机模块，具有实时图像处理能力，幕布14可以采用磨砂玻璃；待识别的水杯均为圆筒形水杯，且为非透明水杯。

当需要接水时，将水杯放置在称重盘9上，水杯底部按压挡水折叠板平铺在矩形孔24处，下方的两根连杆35和套管37拉直支撑在两块挡水矩形板25的下方进行支撑，同时挡水矩形板25的下侧面按压接触开关30的触头柱31顶端的圆盘39，使得开关闭合，微处理器获取到开关信号，判断水杯放置就位；再控制摄像头13对幕布14进行图像采集，通过被遮住光点的数量估算出水杯的初测体积，再控制步进电机20作45度对角移动激光阵列板15，移动距离为对角相邻两个激光头16距离的一半，相当于在相邻两个激光头16之间又增加了一个激光头16，增加了激光头16的分布密度，从而利用移动后光点图像估算出水杯的再测体积，将初测体积和再测体积求平均计算出更加精确的水杯体积，再通过四个压力传感器10实现水杯的重量测量，结合水杯的体积估算出水杯的大概容积，从而进一步估算出该水杯的加水上限，再控制电磁水阀开始放水，待四个压力传感器10测得重量变化量达到加水上限时，由微处理器控制电磁水阀关闭；在水杯拿走后压簧36的作用使得挡水折叠板中间铰接位置处升起形成“人”形结构，使得出水口6处的残留滴水沿挡水矩形板25的倾斜面快速下滑，由漏水窗口34流入至积水空腔33内，防止水滴四溅。

Claims (10)

1.一种水杯自动接水装置，其特征在于：包括水控箱（1）、光源板（2）、幕布板（3）、采集箱（5）、称重盘（9）以及集水箱（8）；在水控箱（1）的顶部设有水桶座（7），在水控箱（1）内设有电加热罐、导水管以及电磁水阀，在水控箱（1）的底部设有出水口（6）；电加热罐通过导水管分别连接水桶座（7）和出水口（6），电磁水阀安装在导水管上；光源板（2）和幕布板（3）分别支撑安装在水控箱（1）下方的左右两侧；在光源板（2）上阵列式安装有激光头（16）；集水箱（8）水平安装在光源板（2）和幕布板（3）之间，且位于水控箱（1）的下侧；在称重盘（9）的下方安装有压力传感器（10）；压力传感器（10）支撑在集水箱（8）上方；在集水箱（8）的内部设有积水空腔（33）；在集水箱（8）的顶部且位于称重盘（9）边缘的下方设有与积水空腔（33）相连通的漏水孔（41）；在幕布板（3）的矩形框内设有幕布（14），且激光头（16）的出射光线垂直指向幕布（14）；在采集箱（5）内设有控制盒（11）、摄像头（13）以及LED灯（12）；摄像头（13）安装在控制盒（11）的上方，LED灯（12）安装在控制盒（11）的前侧；在控制盒（11）内设有微处理器、电源模块、存储器以及A/D采集模块；微处理器分别与电磁水阀、摄像头（13）、存储器以及A/D采集模块相连；压力传感器（10）与A/D采集模块相连；电源模块分别为电磁水阀、激光头（16）、压力传感器（10）、摄像头（13）、LED灯（12）、微处理器、存储器以及A/D采集模块供电。

2.根据权利要求1所述的水杯自动接水装置，其特征在于：在光源板（2）的右侧面设有凹陷槽，在凹陷槽内设有激光阵列板（15）；激光头（16）阵列式分布在激光阵列板（15）上；在凹陷槽的槽底部设有条形孔（17），且条形孔（17）的开孔方向与水平面成45度角；在激光阵列板（15）的背面设有截面为工形的条形滑块（18）；条形滑块（18）扣于条形孔（17）上，并可沿条形孔（17）来回滑动；在条形滑块（18）的背面设有齿条（19），在光源板（2）的背面通过支架（21）安装有步进电机（20），在步进电机（20）的输出轴上设有与齿条（19）相啮合的蜗杆（22）；在光源板（2）的背面安装有防护罩（4），步进电机（20）、条形滑块（18）以及条形孔（17）均位于防护罩（4）内。

3.根据权利要求1所述的水杯自动接水装置，其特征在于：在称重盘（9）的中心处设有矩形孔（24），在集水箱（8）的顶部且位于矩形孔（24）的下方设有漏水窗口（34）；在矩形孔（24）的长度侧孔壁上设有滑槽（38）；在两侧的滑槽（38）上安装有挡水折叠板；挡水折叠板包括两块挡水矩形板（25）；两块挡水矩形板（25）的一侧长度边相铰接，另一侧长度边两端均设有嵌于滑槽（38）内的凸柱（26）；在称重盘（9）的下方通过条形支撑板（32）安装有接触开关（30），且接触开关（30）的触头柱（31）伸入矩形孔（24）内；接触开关（30）与微处理器相连，电源模块为接触开关（30）供电。

4.根据权利要求3所述的水杯自动接水装置，其特征在于：在矩形孔（24）的四个顶角处且位于滑槽（38）上方均设有一个与滑槽（38）相连的槽口（27），在称重盘（9）的边缘设有倾斜坡面（23）。

5.根据权利要求3所述的水杯自动接水装置，其特征在于：在条形支撑板（32）的上方竖向安装有压簧（36）；压簧（36）的上端支撑在挡水折叠板的下方；接触开关（30）的触头柱（31）位于压簧（36）内。

6.根据权利要求5所述的水杯自动接水装置，其特征在于：在接触开关（30）的触头柱（31）顶端设有圆盘（39），圆盘（39）位于压簧（36）内。

7.根据权利要求3所述的水杯自动接水装置，其特征在于：在两块挡水矩形板（25）的下侧均通过支座铰接安装有一个连杆（35）；两根连杆（35）的另一端同时铰接安装在一个套管（37）上；套管（37）套设在压簧（36）上。

8.根据权利要求3所述的水杯自动接水装置，其特征在于：在接触开关（30）的外侧包裹有防水外壳（29）。

9.根据权利要求3所述的水杯自动接水装置，其特征在于：在两块挡水矩形板（25）的铰接处设有防水薄膜（28）。

10.根据权利要求3所述的水杯自动接水装置，其特征在于：矩形孔（24）的长度边长大于等于两倍的挡水矩形板（25）的宽度边长。