CN110703652A - 一种新型智能洗衣机的显控系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种新型智能洗衣机的显控系统，包括触控显示单元、无线通讯模块、人脸识别装置、红外人体感应装置、材质识别单元、显示系统主控单元、洗衣机主控单元和电源模块。人脸识别装置包括摄像头、存储器和比对模块；红外人体感应装置包括红外传感器和模数转换器、光敏电阻；材质识别单元包括摄像头和MCU，MCU内置有材质分析算法。本发明实现了智能调节触控显示单元的亮度，节能省电，舒适显示；集操作与显示于一体，界面直观，操作简单；自动识别衣物材质，结合衣物重量，自动设置洗衣模式，一键操作，使用简单方便快捷；实现洗衣机专人专用，同时智能识别陌生人，实现防盗功能，还可通过无线设备远程控制，提高了操作的灵活性。

Description

一种新型智能洗衣机的显控系统和方法

技术领域

本发明属于家用电器技术领域，尤其是一种新型智能洗衣机的显控系统和方法。

背景技术

在现代家庭中，洗衣机是必不可少的家用电器，提高了生活效率。随着科学技术的发展，人工智能技术逐渐应用于家用电器中，人工智能技术带了更大的人机交互体验，智能洗衣机已逐渐取代传统全自动洗衣机。

传统全自动洗衣机采用按键和旋钮进行操作，可操作性差，洗涤模式选择较少，界面显示单一。随着洗衣机功能增多，操作界面也变得多元化，复杂化，传统洗衣机操作界面已无法满足。本设计针对这一问题提出了一种新型智能洗衣机显控系统，在触摸液晶屏上实现智能洗衣机面板设计，具有更多的选择模式，具有更细致的模式设置，界面美观，操作简单直观。采用红外模块和光感模块，智能调节屏幕的亮度，实现省电节能。材质识别实现智能化模式选择、洗衣设置，一键操作，快捷便利；利用人脸识别技术，智能识别陌生人，达到防盗效果。同时，还可以通过云平台远程控制，实现随时随地控制洗衣机。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种新型智能洗衣机的显控系统，采用红外人体感应装置，实现智能调节屏幕亮度，节能省电，同时采用材质识别单元，实现自动识别衣物材质，结合衣物重量，自动设置洗衣模式，方便快捷，利用人脸识别装置，实现洗衣机专人专用，同时智能识别陌生人，实现防盗功能，还可通过无线设备远程控制，提高了操作的灵活性。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种新型智能洗衣机的显控系统，包括：

触控显示单元，为人机交互界面，安装在智能洗衣机的外面板上，用于接收触摸控制信号，并实时动态显示洗衣机运行参数；

无线通讯模块，用于无线设备与显示系统主控单元之间进行数据信号传输；

人脸识别装置，包括两两相连的摄像头、存储器和比对模块，摄像头安装在智能洗衣机的外面板上，其中比对模块中内置人脸识别算法，人脸识别装置用于采集、存储和比对人脸图像数据；

红外人体感应装置，包括红外传感器和模数转换器、光敏电阻，红外传感器和光敏电阻均安装在智能洗衣机的外面板上，红外传感器用于检测人体信号并生成感应信号，模数转换器、光敏电阻组合用于检测当前的光强度并生成光照参数；

材质识别单元，包括摄像头和MCU，MCU内置有材质分析算法，摄像头用于采集待洗衣物图像，MCU用于计算得到待洗衣物材质；

显示系统主控单元，与触控显示单元、无线通讯模块、人脸识别装置、红外人体感应装置、材质识别单元均连接，用于获取洗衣机控制信息并发送给洗衣机主控单元，同时获取洗衣机工作数据、人体信息、光照信息并发送给触控显示单元；

洗衣机主控单元，与显示系统主控单元、洗衣机各机械模块连接，用于接收显示系统主控单元发来的控制信息并控制洗衣机各机械模块工作，再将工作数据传递给显示系统主控单元；

电源模块，包含电源管理模块，一端连接市电，通过电源管理模块降压至不同模块需要的工作电压，另一端与洗衣机主控单元、显示系统主控单元、材质识别单元、红外人体感应装置、人脸识别模块、无线通讯模块、触控显示单元连接并提供工作电压。

进一步的，本发明的新型智能洗衣机的显控系统，所述显示系统主控单元通过串口通信模块与洗衣机主控单元连接，采用轮询问答机制传输信号，具体为：显示系统主控单元定时发送添加特殊标记的询问指令，洗衣机主控单元回复含有特殊标记的洗衣机状态信息，显控单元收到状态信息后回复含有特殊标记的ACK信号。

进一步的，本发明的新型智能洗衣机的显控系统，所述无线通讯模块与路由器相连，无线通讯模块与无线设备之间还设置有云平台，通过无线通讯网络实现洗衣机和移动设备之间数据传输。

一种新型智能洗衣机，包括上述任一的新型智能洗衣机的显控系统。

一种新型智能洗衣机的显控方法，所述智能洗衣机包括触控显示单元、无线通讯模块、人脸识别装置、红外人体感应装置、材质识别单元、显示系统主控单元、洗衣机主控单元和电源模块，所述方法包括以下步骤：

洗衣机开机，人脸识别装置识别使用者是否为预设的使用者之一，若是则继续下一步，若不是提示输入使用密码，密码正确则进入下一步，密码错误则提示不能使用，10s后洗衣机自动关机；

红外人体感应装置获取感应信号和光照参数，使触控显示单元自动调整背光强度；

放入待洗衣物，材质识别单元识别待洗衣物材质，并在触控显示单元显示推荐洗衣模式；

若用户直接使用推荐洗衣模式，按确定键或等待10s后，显示系统主控单元将推荐洗衣模式的控制信号发送至洗衣机主控单元，洗衣机开始工作；若用户不使用推荐洗衣模式，则在触控显示单元上进行洗衣模式选择，显示系统主控单元将控制信号发送至洗衣机主控单元，按下开始键后，洗衣机开始工作。

进一步的，本发明的新型智能洗衣机的显控方法，材质识别单元识别待洗衣物材质的步骤包括：

采集大量不同材质衣物图像，在MCU内分类进行提取特征值，形成HIS颜色空间，经训练学习后，得到若干决策函数，利用这些决策函数建立材质识别模型；

摄像头拍摄得到待洗衣物图像；

MCU提取图像特征值，代入材质识别模型，自动识别衣物材质。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明的新型智能洗衣机的显控系统采用红外人体感应模块，能够智能调节触控显示单元的亮度，节能省电，舒适显示，同时采用触控显示单元，集操作与显示于一体，界面直观，操作简单。

2、本发明的新型智能洗衣机的显控系统采用材质识别单元，实现自动识别衣物材质，结合衣物重量，自动设置洗衣模式，一键操作，使用简单方便快捷。

3、本发明的新型智能洗衣机的显控系统采用人脸识别装置，实现洗衣机专人专用，同时智能识别陌生人，实现防盗功能，还可通过无线设备远程控制，提高了操作的灵活性。

附图说明

图1是本发明的新型智能洗衣机的显控系统结构示意图；

图2是本发明的新型智能洗衣机的显控系统显示界面的操作流程图；

图3是本发明的新型智能洗衣机的显控系统的无线模块通讯流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

一种新型智能洗衣机的显控系统，如图1所述，包括：

触控显示单元，为人机交互界面，安装在智能洗衣机的外面板上，用于接收触摸控制信号，并实时动态显示洗衣机运行参数；

无线通讯模块，用于无线设备与显示系统主控单元之间进行数据信号传输，所述无线通讯模块与路由器相连。无线通讯模块与无线设备之间还设置有云平台，无线通讯模块可同时实现微波通信和卫星通信，达到远程监控的目的。无线模块连接路由器后，手机连接任意wifi网络或者使用数据流量，均可通过云平台在任意地方对洗衣机进行监控。无线模块与主控间通过串口进行数据传输。可实现在局域网内以及远程控制洗衣机的开始、暂停、继续和结束，以及相关洗衣设置，以及收到洗衣机的状态信息提醒，同时也可接受网络商城的优惠信息推送。

人脸识别装置，包括两两相连的摄像头、存储器和比对模块，摄像头安装在智能洗衣机的外面板上，其中比对模块中内置人脸识别算法，人脸识别算法采用基于图像特征的算法或基于模型可变参数的算法，人脸识别装置用于采集、存储和比对人脸图像数据。摄像头用于采集人脸图像，存储器用于存储用户保存的人脸图像，比对模块用于将实时采集到的人脸图像与存储器中存储的人脸图像进行匹配，匹配失败时将采集到的人脸图像发送至无线模块。初次使用时，先采集家人人脸图像，多角度多次采集，形成数据库。开启防盗模式时，对经过的人采集图像，比对数据库，识别为陌生人，通过无线通讯模块将采集图片发送至无线设备或智能手机，并振动手机提示用户。

红外人体感应装置，包括红外传感器和模数转换器、光敏电阻，红外传感器和光敏电阻均安装在智能洗衣机的外面板上，红外传感器用于检测人体信号并生成感应信号，模数转换器、光敏电阻组合用于检测当前的光强度并生成光照参数。1）通过红外传感器来检测显示器面是否有人，来控制洗衣机触控显示单元亮灭状态，实现节能。具体地，当红外传感器检测到距离显示器3米内（用户可自行调节），并且在30s内（可调节）没有红外信号，则显示器熄灭进入待机状态；当检测到距离显示器3米内有红外信号，显示器从待机状态恢复至正常显示状态。2）模数转换器采集光敏电阻电压值，再将模拟量转换数字量，分等级数字化处理。具体地，采集到不同光强度照射下光敏电阻两端电压值，再转换成数字量，将电压值从最小值到最大值等级划分，每个等级对应一个显示亮度，从而实现亮度调节。

材质识别单元，包括摄像头和MCU，MCU内置有材质分析算法。采集大量不同材质衣物图像，分类进行提取特征值，形成HIS颜色空间，处理后得到空间曲面，再算出S分量到达曲面最近距离，形成若干个训练集，对所有训练集分别进行支持向量机的训练，得到若干决策函数，利用这些决策函数建立衣物识别模型；洗衣机转动称重期间摄像头捕捉多组图像，提取图像特征值，代入材质识别模型，得到当前筒内衣物材质。

显示系统主控单元，与触控显示单元、无线通讯模块、人脸识别装置、红外人体感应装置、材质识别单元均连接，用于获取洗衣机控制信息并发送给洗衣机主控单元，同时获取洗衣机工作数据、人体信息、光照信息并发送给触控显示单元。

洗衣机主控单元，与显示系统主控单元、洗衣机各机械模块连接，其中，洗衣机主控单元通过串口通信模块与显示系统主控单元连接，并采用轮询问答机制加特殊标记符传输信号。洗衣机主控单元用于接收显示系统主控单元发来的控制信息并控制洗衣机各机械模块工作，再将工作数据传递给显示系统主控单元。

电源模块，包含电源管理模块，一端连接市电，通过电源管理模块降压至不同模块需要的工作电压，另一端与洗衣机主控单元、显示系统主控单元、材质识别单元、红外人体感应装置、人脸识别模块、无线通讯模块、触控显示单元连接，并通过电源管理模块提供工作电压。

本发明的方案还提出一种新型智能洗衣机，包括上述新型智能洗衣机的显控系统。

一种新型智能洗衣机的显控方法，所述智能洗衣机包括触控显示单元、无线通讯模块、人脸识别装置、红外人体感应装置、材质识别单元、显示系统主控单元、洗衣机主控单元和电源模块，所述方法包括以下步骤：

S1:洗衣机开机，人脸识别装置识别使用者是否为预设的使用者之一，若是则继续下一步，若不是提示输入使用密码，密码正确则进入下一步，密码错误则提示不能使用，10s后洗衣机自动关机，用户可设置密码和时间参数，也可关闭功能；

S2:红外人体感应装置获取感应信号和光照参数，使触控显示单元自动调整背光强度；

S3:放入待洗衣物，材质识别单元识别待洗衣物材质，并结合筒内衣物重量，在触控显示单元上显示推荐洗衣模式；其中，材质识别单元识别待洗衣物材质的步骤包括：

S3-1:采集大量不同材质衣物图像，在MCU内分类提取特征值，形成HIS颜色空间，经训练学习后，得到若干决策函数，利用决策函数建立材质识别模型；

S3-2:选择衣物识别功能，洗衣机转筒转动称重，并拍摄得到多组待洗衣物图像；

S3-3：MCU提取图像特征值，将待洗衣物图像代入材质识别模型，MCU自动识别并得到当前筒内衣物材质。

S4: 若用户直接使用推荐洗衣模式，按确定键或等待10s后，显示系统主控单元将推荐洗衣模式的控制信号发送至洗衣机主控单元，洗衣机开始工作；若用户不使用推荐洗衣模式，则在触控显示单元上进行洗衣模式选择，显示系统主控单元将控制信号发送至洗衣机主控单元，按下开始键后，洗衣机开始工作。

如图2所示，洗衣机开机后，洗衣桶开始旋转，得到桶内衣物进行重量，获得的桶内衣物材质，根据衣物中来了和材质推荐洗涤模式，以及洗涤设置参数，点击开始，洗衣机进水开始洗衣；用户可使用推荐模式和参数，也可行选择模式设置参数，可对洗衣过程时间划分、洗涤剂选择、温度和水位进行设置，设置完成点击开始；用户可对各模式的自定设置进行收藏，方便下次使用，不收藏下次使用默认系统设置；系统记录常使用模式和习惯设置进行保留供选择，方便设置，节约时间；同时提供预约洗模式，可以通过无线终端App或者洗衣机显显控系统预约洗衣时间和洗衣模式，在预约界面设置洗衣时间，时间到自行开始洗衣，并发送消息给App提示用户，在用户外出或者睡觉时洗衣，到家后晾晒，节约时间提高工作效率；在洗衣过程中，洗衣进度会以点亮图标和熄灭图标进行显示，可暂停添加或减少衣物，可返回重新开始或更换模式；洗衣结束后语音提示，并发消息至App振动手机，双重提醒用户；在洗衣机上电期间，任意洗衣机故障都会在显示器上语音提醒，并发送至手机，振动提醒；洗衣过程中会定期保存洗衣剩余时间和洗衣设置，以免突发断电情况，重新上电后用户开机，提示用户意外断电是否继续上次洗涤，选择是，自动跳转上次未完成洗衣过程，选择否，记忆清除回到主界面等待用户其他操作指令。

如图3所示，初次使用时，通过手机App配置无模块连接路由器，通过wifi与云平台通信，在不变更wifi网络名和密码的情况下，无需二次配置；手机连接任意wifi网络或者使用数据流量，通过App发送控制指令至云平台，云平台接收后发送给无线模块，无线模块解析数据后通过串口传递至显示系统主控，进而完成洗衣机相关操作；显示系统主控将上报的数据通过串口传递至无线模块，无线模块解析整理后再转发至云平台，继而发给App进行显示和提示。App通过云平台可以在局域网内以及远程给洗衣机下发控制指令，也可以接收来自洗衣机的信息包括洗衣进度和洗衣机异常等信息，实时显示，并在洗衣结束和洗衣机异常时以响铃和振动形式通知用户。可实现外出时控制洗衣机洗衣服，回家后晾晒。同时也可以关联相关网络商城账号，根据洗衣机内洗涤剂的剩余量，进行相关商品优惠信息推送。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种新型智能洗衣机的显控系统，其特征在于，包括：

触控显示单元，为人机交互界面，安装在智能洗衣机的外面板上，用于接收触摸控制信号，并实时动态显示洗衣机运行参数；

无线通讯模块，用于无线设备与显示系统主控单元之间进行数据信号传输；

人脸识别装置，包括两两相连的摄像头、存储器和比对模块，摄像头安装在智能洗衣机的外面板上，其中比对模块中内置人脸识别算法，人脸识别装置用于采集、存储和比对人脸图像数据；

红外人体感应装置，包括红外传感器和模数转换器、光敏电阻，红外传感器和光敏电阻均安装在智能洗衣机的外面板上，红外传感器用于检测人体信号并生成感应信号，模数转换器、光敏电阻组合用于检测当前的光强度并生成光照参数；

材质识别单元，包括摄像头和MCU，MCU内置有材质分析算法，摄像头用于采集待洗衣物图像，MCU用于计算得到待洗衣物材质；

显示系统主控单元，与触控显示单元、无线通讯模块、人脸识别装置、红外人体感应装置、材质识别单元均连接，用于获取洗衣机控制信息并发送给洗衣机主控单元，同时获取洗衣机工作数据、人体信息、光照信息并发送给触控显示单元；

洗衣机主控单元，与显示系统主控单元、洗衣机各机械模块连接，用于接收显示系统主控单元发来的控制信息并控制洗衣机各机械模块工作，再将工作数据传递给显示系统主控单元；

电源模块，包含电源管理模块，一端连接市电，通过电源管理模块降压至不同模块需要的工作电压，另一端与洗衣机主控单元、显示系统主控单元、材质识别单元、红外人体感应装置、人脸识别模块、无线通讯模块、触控显示单元连接并提供工作电压。

2.根据权利要求1所述的新型智能洗衣机的显控系统，其特征在于，材质识别单元识别材质的过程为：利用大量不同材质衣物图片，分类提取特征值，形成HIS颜色空间，经训练学习后形成材质识别模型，洗衣期间摄像头拍摄得到待洗衣物图像，提取特征值代入模型，自动识别衣物材质。

3.根据权利要求1所述的新型智能洗衣机的显控系统，其特征在于，所述显示系统主控单元通过串口通信模块与洗衣机主控单元连接，采用轮询问答机制传输信号，具体为：显示系统主控单元定时发送添加特殊标记的询问指令，洗衣机主控单元回复含有特殊标记的洗衣机状态信息，显示系统主控单元收到状态信息后回复含有特殊标记的ACK信号。

4.根据权利要求1所述的新型智能洗衣机的显控系统，其特征在于，无线通讯模块与路由器相连，无线通讯模块与无线设备之间还设置有云平台，通过无线通讯网络实现洗衣机和移动设备之间数据传输。

5.一种新型智能洗衣机，其特征在于，包括权利要求1-4任一的新型智能洗衣机的显控系统。

6.一种新型智能洗衣机的显控方法，其特征在于，所述智能洗衣机包括触控显示单元、无线通讯模块、人脸识别装置、红外人体感应装置、材质识别单元、显示系统主控单元、洗衣机主控单元和电源模块，所述方法包括以下步骤：

洗衣机开机，人脸识别装置识别使用者是否为预设的使用者之一，若是则进入下一步，若不是则提示输入使用密码，密码正确则进入下一步，密码错误则提示不能使用，10s后洗衣机自动关机；

红外人体感应装置获取感应信号和光照参数，使触控显示单元自动调整背光强度；

放入待洗衣物，材质识别单元识别待洗衣物材质，结合筒内衣物重量，并在触控显示单元显示推荐洗衣模式；

若用户直接使用推荐洗衣模式，按确定键或等待10s后，显示系统主控单元将推荐洗衣模式的控制信号发送至洗衣机主控单元，洗衣机开始工作；若用户不使用推荐洗衣模式，则在触控显示单元上进行洗衣模式选择，显示系统主控单元将控制信号发送至洗衣机主控单元，按下开始键后，洗衣机开始工作。

7.根据权利要求5所述的新型智能洗衣机的显控方法，其特征在于，材质识别单元识别待洗衣物材质的步骤包括：

采集不同材质衣物图像，在MCU内分类进行提取特征值，形成HIS颜色空间，经训练学习后，得到若干决策函数，利用决策函数建立材质识别模型；

摄像头拍摄得到待洗衣物图像；

MCU提取图像特征值，代入材质识别模型，自动识别衣物材质。

Images