CN110438746B - 材质识别装置、方法、洗衣机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种材质识别装置、方法、洗衣机及其控制方法，装置包括壳体、单色光源、光谱传感器、滤片、漫反射板、漫反射板驱动模块和识别模块，滤片安装于壳体上；漫反射板初始位置位于单色光源和滤片之间，单色光源发出的光经漫反射板反射后由光谱传感器获取到参考光谱，漫反射板驱动模块驱动漫反射板移动离开其初始位置，使得单色光源发出的光经滤片出射被被识别物反射后，由光谱传感器获取到样品光谱；识别模块基于参考光谱和样品光谱识别被识别物的材质；参考光谱为基于环境光的光谱，将样品光谱与其对应的参考光谱进行处理得到的是排除环境光影响的标准光谱，经该标准光谱判断的材质准确性更高，应用于洗衣机时，有助于提高洗涤效果。

Description

材质识别装置、方法、洗衣机及其控制方法

技术领域

本发明属于洗涤技术领域，具体地说，是涉及一种材质识别装置、方法、洗衣机及其控制方法。

背景技术

为提高洗衣机的洗涤效果，洗衣机中会根据洗涤物的不同材质设置不同的洗涤程序供用户选择，例如棉织物、腈纶、麻、羊毛、真丝等等，用户根据洗涤物的材质选择相应的洗涤程序执行即可；但普通用户不具备能够准确分清洗涤物材质的能力，会出现选择不合适的情况，降低洗涤效果。

一些洗衣机设计有对洗涤物的识别能力，例如，向放入洗涤物的内筒/桶中放水到设定水位，搅动洗涤物使得洗涤物吸水，水位传感器检测水位的变化，通过水位的下降程度判断洗涤物的吸水情况，进而根据吸水情况判断洗涤物的材质，又例如，通过拍摄洗涤物图像，以图像识别方法判断洗涤物材质，再例如，在洗衣机上安装条形码识别器，通过扫描洗涤物上的条形码来确定洗涤物材质等。

但，现有的这些洗涤物材质的自动识别方式中，吸水量判断的方式识别准确率不高，图像识别方式受光线影响较大，扫描条形码方式需要洗涤物具有条形码标签导致实施性不高。

发明内容

本发明提供了一种材质识别装置、方法、洗衣机及其控制方法，以光谱测量的方式识别洗涤物材质，对光线要求低，易实施且识别准确率高，有助于提高洗衣机的洗涤效果。

具体的，本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种材质识别装置，包括：壳体；单色光源，设置于所述壳体内部；光谱传感器，设置于所述壳体内部，用于获取所述单色光源的反射光谱；还包括：滤片，安装于所述壳体上；漫反射板，设置于所述壳体内部，且其初始位置位于所述单色光源和所述滤片之间，使得所述单色光源发出的光经所述漫反射板反射后由所述光谱传感器获取到参考光谱；漫反射板驱动模块，用于驱动所述漫反射板移动离开其初始位置，使得所述单色光源发出的光经所述滤片出射被被识别物反射后，由所述光谱传感器获取到样品光谱；识别模块，用于基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质。

进一步的，所述装置还包括：颜色传感器，设置于所述壳体上，用于获取所述被识别物的颜色信息，以使得所述识别模块还基于所述颜色信息识别所述被识别物的材质。

进一步的，所述单色光源发出单色光的波长为1000nm-2600nm。

进一步的，所述光谱传感器为量子点光谱仪。

提出一种洗衣机，包括：控制面板和内筒/桶；还包括：如上所述的材质识别装置，安装于所述控制面板上或所述内筒/桶中。

提出一种材质识别方法，应用于如上所述的材质识别装置中，包括：在检测到被识别物后启动所述单色光源；接收所述光谱传感器获取的参考光谱；驱动所述漫反射板离开其初始位置，接收光谱传感器获取的样品光谱；基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质。

进一步的，基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质，具体包括：归一化所述参考光谱和所述样品光谱得到标准样品光谱；查找材质信息库，确定所述标准样品光谱对应的材质。

进一步的，在基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质之前，所述方法还包括：接收颜色传感器检测所述被识别物的颜色信息；则，基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质，具体为：基于所述参考光谱、所述样品光谱和所述颜色信息识别所述被识别物的材质。

进一步的，基于所述参考光谱、所述样品光谱和所述颜色信息识别所述被识别物的材质，具体包括：基于所述颜色信息判断所述被识别物的颜色；在所述被识别物的颜色属于设定颜色时，剔除所述参考光谱和所述样品光谱中的可见光谱部分后识别所述被识别物的材质。

提出一种洗涤控制方法，应用于如上所述的洗衣机中，包括：在检测到被识别物后启动所述单色光源；接收所述光谱传感器获取的参考光谱；驱动所述漫反射板离开其初始位置，接收光谱传感器获取的样品光谱；基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质；基于所述被识别物的材质确定洗涤程序并执行。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的材质识别装置、方法、洗衣机及其控制方法中，在检测到被识别物后，启动单色光源发出单色光，单色光经位于初始位置的漫反射板的反射后，由光谱传感器检测得到参考光谱，接着驱动漫反射板离开初始位置，使得单色光经过滤片出射被被识别物反射，再经滤片进入壳体被光谱传感器检测得到样品光谱，识别模块将获取的参考光谱和样品光谱进行归一化处理得到标准样品光谱后，查询材质信息库确定该标准样品光谱对应材质，使得洗衣机能够基于识别出的材质确定最适用的洗涤程序并执行，相比于现有的材质识别方式，基于本发明提出的材质识别装置和方法，除了采集被识别物的样品光谱，还通过漫反射板的反射采集一次参考光谱，该参考光谱为基于周围环境光线的参考光谱，将样品光谱与其对应的参考光谱进行归一化处理得到的标准样品光谱是排除周围环境光线影响的标准光谱，经该标准光谱判断的材质准确性更高。

进一步的，光谱传感器采用量子点光谱仪，量子点光谱仪的结构体积小，使得本发明提出的材质识别装置能够小型化，便于普及实施。

进一步的，由于可见光范围内的光谱容易受颜色的影响，例如深色或艳色材质，本发明提出的材质识别装置还设置有颜色传感器，经颜色传感器获取被识别物的颜色信息，能够判断被识别物的颜色深浅，在颜色属于设定颜色时，本发明提出的材质识别装置和方法中，剔除参考光谱和样品光谱中的可见光谱部分后，再结合参考光谱和样品光谱进行材质的识别，进一步提高识别准确率。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本发明提出的材质识别装置的一个实施例的装置架构图；

图2为图1所示实施例的漫反射板离开其初始位置的装置架构图；

图3为本发明提出的材质识别方法的一个实施例的方法流程图；

图4为本发明提出的洗衣机控制方法的一个实施例的方法流程图；

图5为本发明提出的洗衣系统的一个实施例的系统架构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细地说明。

本发明提出的材质识别装置100，如图1所示，包括壳体1、单色光源2、光谱传感器3、滤片4、漫反射板5、漫反射板驱动模块（图中未示出）和识别模块（图中未示出）；单色光源2设置于壳体1内部；光谱传感器3设置于壳体1内部，用于获取单色光源2的反射光谱；壳体1上开设孔洞，用于安装滤片4；漫反射板5设置于壳体1内部，且其初始位置位于单色光源2和滤片4之间，使得单色光源2发出的光经聚光系统8照射在漫反射板5上，经漫反射板5反射后由光谱传感器3获取到参考光谱；如图2所示，漫反射板驱动模块用于驱动漫反射板5移动离开其初始位置，使得单色光源2发出的光经滤片4出射被被识别物6反射后，由光谱传感器3获取到样品光谱；识别模块则基于参考光谱和样品光谱识别被识别物6的材质。

本发明实施例中，单色光源发出单色光的波长优选为1000nm-2600nm的红外光，相应的滤片4选用红光外滤片；光谱传感器3采用量子点光谱仪，量子点光谱仪的结构体积小，使得本发明提出的材质识别装置能够小型化，便于普及实施；由于光谱传感器3检测到的光谱也包括可见光光谱，而可见光范围内的光谱容易受颜色的影响，使用受影响的可见光光谱进行识别有时会产生误判，本发明实施例中，在壳体1上还安装有颜色传感器7，用于获取被识别物6的颜色信息，以使得识别模块能够基于颜色信息判断被识别物的颜色，在被识别物的颜色较深或较艳时，采用剔除参考光谱和样品光谱的可见光谱部分后，再使用参考光谱和样品光谱来识别被识别物的材质。

基于上述提出的材质识别装置，本发明提出一种材质识别方法，如图3所示，包括如下步骤：

步骤S21：在检测到被识别物后启动单色光源。

当被识别物移到材质识别装置区域时，材质识别装置启动单色光源2。

步骤S22：接收光谱传感器获取的参考光谱。

光谱传感器的检测容易受到环境光的影响，尤其是光线的强度，直接采集被识别物的光谱会夹杂环境光因素，导致获取到的光谱与材质信息库中存储的理想情况下的标准光谱存在明显误差，会造成识别率下降，因此，本发明中，单色光源2发出的光首先被漫反射板5反射，由光谱传感器3检测获得包含有环境光光谱的参考光谱。

步骤S23：驱动漫反射板离开其初始位置，接收光谱传感器获取的样品光谱。

随后驱动漫反射板5离开其初始位置，使得单色光源2发出的光照射在滤片4上，经滤片4出射照射在被识别物6上，光线被被识别物6反射，再经滤片4进入壳体1，由光谱传感器3检测得到样品光谱。

步骤S24：基于参考光谱和样品光谱识别被识别物的材质。

具体的，将参考光谱和样品光谱进行归一化处理，由于参考光谱为基于环境光因素的光谱，归一化处理后能够去除环境光因素的干扰，得到排出周围环境光线影响的标准样品光谱；进而查找材质信息库，确定标准样品光谱对应的材质；材质信息库存储有各种材质以及其对应的标准光谱。

由于可见光范围内的光谱容易受颜色的影响，使用受影响的可见光光谱进行识别有时会产生误判，本发明实施例中，在基于参考光谱和样品光谱识别被识别物的材质之前，启动颜色传感器，接收颜色传感器检测被识别物的颜色信息，基于参考光谱、样品光谱和颜色信息识别被识别物的材质。具体的，基于颜色信息判断被识别物的颜色，在被识别物的颜色属于设定颜色时，例如深色、颜色或其他光谱受可见光影响较大的颜色，提出参考光谱和样品光谱中可见光谱的部分，使用不带有可见光谱部分的参考光谱和样品光谱进行归一化处理得到标准样品光谱进行识别，在被识别物的颜色属于浅色或光谱不受可将光影响的颜色时，其可见光范围内的光谱影响不大，可以不予剔除。去除无效光谱信息，能够保证识别结果更加精准。

识别结束后，漫反射板驱动模块驱动漫反射板5返回初始位置，单色光源2熄灭，整个装置进入待机状态即可。

材质信息库，可以存储于材质识别装置的存储器中，将材质识别装置使用传输模块与云平台连接，通过云平台可以随时更新材质信息库，在优选的实施例中，材质信息库存储于云平台，将参考光谱、样品光谱、颜色信息等数据发送给云平台，由云平台进行材质的识别，并将识别结果返回给材质识别装置；识别结果还可以由云平台发送给用户的智能终端以供参考。

基于上述提出的材质识别装置和方法，本发明还提出一种洗衣机，该洗衣机包括控制面板和内筒/桶，材质识别装置安装于控制面板或内筒/桶中，使用时，用户将被识别物，也即洗涤物，放置于控制面板上的材质识别装置区域，或者将洗涤物投入内筒/桶过程中，即可启动材质识别装置，如图4所示的洗衣机控制方法，经过步骤S21至步骤S24确定洗涤物的材质，进而执行步骤S25：基于被识别物的材质确定洗涤程序并执行。

在材质识别装置识别出洗涤物的材质之后，将识别结果发送给洗衣机的中央控制模块，由中央控制模块根据识别结果选择与材质相适应的洗涤程序并执行。

如图5所示，在包含有洗衣机41、云平台42和用户智能终端43的洗衣系统中，洗衣机41的中央控制模块或云平台42对洗涤物的光谱建立档案，存储洗涤物的洗涤信息，包括但不限定于洗涤时间、洗涤水温、洗涤水量、烘干要求等，并将识别结果、洗涤信息等信息发送给用户智能终端，用户可以根据这些信息，得到手洗的一些建议，解决用户对一些洗涤物材质不了解而错误洗涤的痛点。

本发明实施例中，通过对洗涤物的洗涤信息的保存，按照设定周期向用户智能终端发送洗涤提醒信息，提醒用户定期对特定材质的洗涤物进行保养，例如真丝、羊绒等材质的洗涤物。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种材质识别装置，包括：

壳体；

单色光源，设置于所述壳体内部；

光谱传感器，设置于所述壳体内部，用于获取所述单色光源的反射光谱；

其特征在于，还包括：

滤片，安装于所述壳体上；

漫反射板，设置于所述壳体内部，且其初始位置位于所述单色光源和所述滤片之间，使得所述单色光源发出的光经所述漫反射板反射后由所述光谱传感器获取到参考光谱；

漫反射板驱动模块，用于驱动所述漫反射板移动离开其初始位置，使得所述单色光源发出的光经所述滤片出射被被识别物反射后，由所述光谱传感器获取到样品光谱；

识别模块，用于基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质；所述装置还包括：

颜色传感器，设置于所述壳体上，用于获取所述被识别物的颜色信息，以使得所述识别模块还基于所述颜色信息识别所述被识别物的材质。

2.根据权利要求1所述的材质识别装置，其特征在于，所述单色光源发出单色光的波长为1000nm-2600nm。

3.根据权利要求1所述的材质识别装置，其特征在于，所述光谱传感器为量子点光谱仪。

4.一种洗衣机，包括：

控制面板和内筒/桶；

其特征在于，还包括：

如权利要求1-3任一项所述的材质识别装置，安装于所述控制面板上或所述内筒/桶中。

5.一种材质识别方法，应用于如权利要求1-3任一项所述的材质识别装置中，包括：

在检测到被识别物后启动所述单色光源；

接收所述光谱传感器获取的参考光谱；

驱动所述漫反射板离开其初始位置，接收光谱传感器获取的样品光谱；

基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质；

在基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质之前，所述方法还包括：

接收颜色传感器检测所述被识别物的颜色信息；则，基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质，具体为：

基于所述参考光谱、所述样品光谱和所述颜色信息识别所述被识别物的材质。

6.根据权利要求5所述的材质识别方法，其特征在于，基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质，具体包括：

归一化所述参考光谱和所述样品光谱得到标准样品光谱；

查找材质信息库，确定所述标准样品光谱对应的材质。

7.根据权利要求5所述的材质识别方法，其特征在于，基于所述参考光谱、所述样品光谱和所述颜色信息识别所述被识别物的材质，具体包括：

基于所述颜色信息判断所述被识别物的颜色；

在所述被识别物的颜色属于设定颜色时，剔除所述参考光谱和所述样品光谱中的可见光谱部分后识别所述被识别物的材质。

8.洗涤控制方法，应用于如权利要求4所述的洗衣机中，其特征在于，包括：

在检测到被识别物后启动所述单色光源；

接收所述光谱传感器获取的参考光谱；

驱动所述漫反射板离开其初始位置，接收光谱传感器获取的样品光谱；

基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质；

基于所述被识别物的材质确定洗涤程序并执行；

在基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质之前，所述方法还包括：

接收颜色传感器检测所述被识别物的颜色信息；则，基于所述参考光谱和所述样品光谱识别所述被识别物的材质，具体为：

基于所述参考光谱、所述样品光谱和所述颜色信息识别所述被识别物的材质。

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