CN111802930B - 一种家用自动调速搅拌机及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及家用电器领域，其公开了一种家用自动调速搅拌机及其控制方法，解决现有家用搅拌机不能进行自动无极调速，不够智能化的问题。该搅拌机包括控制器、电机以及测距模块，测距模块和电机均与控制器电连接；测距模块用于探测搅拌机容器的内壁上的探测区域的距离信息并将探测的距离信息传输给控制器；控制器用于在搅拌机系统启动时，利用测距模块探测的距离信息建立用于标定探测区域的模型，在系统启动后，将测距模块探测的距离信息与模型进行比对，判断搅拌机容器中内容物的边缘高度是否到达探测区域的下限高度，若是，则控制电机保持当前转速，若否，则控制电机逐级增速到搅拌机容器中内容物的上边缘高度到达探测区域的下限高度。

Description

一种家用自动调速搅拌机及其控制方法
技术领域
本发明涉及家用电器领域，具体涉及一种家用自动调速搅拌机及其控制方法。
背景技术
现有的搅拌类机器都是手动设定档位高低，无法自动探测转速是否合理。特别是针对液体，同一容器装载液体多少的不同往往影响相同档位的效果，比如对于同一容器，若装载液体较少采用某一较高档位搅拌时可以提高搅拌效率，但是若装载液体较多，采用该档位搅拌时可能造成内容物溢出，现有的搅拌机在使用时为了避免内容物溢出，通常都会采用较低转速的档位，这样会影响搅拌效率。
此外，家用搅拌机常常用于搅拌水果等物体，当物体由固态、固液混合物、液态三者间转换时，需要的搅拌速度是不相同的，因此自动无级调速就是一个非常必要的实现方案，现有技术的搅拌机并不具备此功能，不够智能化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种家用自动调速搅拌机及其控制方法，解决现有家用搅拌机不能进行自动无极调速，不够智能化的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
一种家用自动调速搅拌机，包括控制器、电机以及测距模块，所述测距模块和电机均与控制器电连接；所述测距模块用于探测搅拌机容器的内壁上的探测区域的距离信息并将探测的距离信息传输给控制器；所述控制器用于在搅拌机系统启动时，利用测距模块探测的距离信息建立用于标定所述探测区域的模型，在系统启动后，将测距模块探测的距离信息与所述模型进行比对，判断搅拌机容器中内容物的边缘高度是否到达所述探测区域的下限高度，若是，则控制电机保持当前转速，若否，则控制电机逐级增速到搅拌机容器中内容物的上边缘高度到达所述探测区域的下限高度。
作为进一步优化，所述测距模块为tof模块。
作为进一步优化，所述tof模块的安装位置满足：在搅拌机盖上盖子后能够探测到搅拌机容器内壁的一个区域，该区域大小由tof模块的安装位置和安装角度决定。
此外，本发明还提供了应用于上述家用自动调速搅拌机的控制方法，其包括：
a.系统启动，测距模块进行自检并采集探测区域的信息，根据采集的信息进行建模；
b.在系统启动后，控制器依据测距模块反馈的探测区域的信息与建立的模型进行比较，判断搅拌机容器中内容物的上边缘高度是否达到探测区域的下限，若是，则进入步骤c，否则进入步骤d；
c.控制电机逐级加速，返回步骤b；
d.控制电机保持当前速度。
作为进一步优化，步骤d中还包括：
在保持当前速度一定时间后，控制电机加速，返回步骤b。
本发明的有益效果是：
通过测距模块探测搅拌机容器内壁上的一个区域的特征，利用在搅拌过程中探测的区域特征的变化从而动态检测容器中内容物的上边缘高度，在未达到区域下限时，调整搅拌电机的转速逐渐递增直至容器中内容物的上边缘高度达到区域下限，由此实现自动调速，在保证容器中内容物不会溢出的同时高效地完成搅拌工作，更加智能化。
附图说明
图1为实施例中的tof模块安装位置的示意图；
图2为搅拌机中加入内容物的液面状态示意图；
图3为搅拌机工作时液面状态示意图；
图4为实施例中的自动调速搅拌机的控制方法流程图。
具体实施方式
本发明旨在提出一种家用自动调速搅拌机及其控制方法，解决现有家用搅拌机不能进行自动无极调速，不够智能化的问题。其核心思想是：采用微距测距技术，通过测距模块在初始化时测量容器内壁的反馈距离，并基于此测量值建立探测区域的模型，该模型能够反映容器内壁上探测区域各点与测距模块之间的距离，在搅拌机工作时，能够以此模型作为对比基础，从而利用容器中内容物对容器内壁的距离反馈是否造成干扰、是否破坏模型来实现判断是否搅拌速度已经达到能够保证内容物上边缘不高于限定值(能够保证不溢出的探测区域下限高度)的速度，实现对电机的自动调速控制。
实施例：
以测距模块采用tof模块为例对本发明的方案作进一步的描述。
tof是一种通过测量光波飞行时间来测量目标物距离的技术，其能够通过定向发射光线并且接收其反射回的信号的消耗时间来判断物体与发射端的距离。当采用点阵扫描的方式发射测距光线时，高频率的tof模组甚至可以返回成像平面的点云图。
我们将tof模块和家用搅拌机结合起来，由于家用搅拌机搅拌时，其中固体/液体/固体液体混合物的运动是以涡流方式延容器壁不断上升，这样我们可以通过观测发送至容器壁的tof信号改变(固体/液体/固体液体混合物，导致的tof信号被遮挡/干涉/折射等情况)判断其是否因为搅拌机旋转机构输出功率提升而达到其内容物超过最大允许涡流边缘上限。当容器内的内容物涡流上限达到允许值时，tof输出监测模型动态调整搅拌机功率，使得容器内涡流流体永远不超过上限尺度。
在具体实现上，由于家用搅拌机的形态不一、结构不一、搅拌刀的安装位置不一等因素，我们并不对tof模块的具体安装位置进行限定，只要满足在搅拌机盖上盖子后能够探测到搅拌机容器内壁的一个区域即可，该区域大小由tof模块的安装位置和安装角度决定，因此，tof模块在上电工作时能够监控到一个特定角度范围内的距离反馈信息。
一个较佳的实施例是：tof模块安装在转动机构的非运动部位，闭合容器时其探测摄像头应该正对容器内壁，以便探查其距离，如图1所示。
在向搅拌机容器中加入液体/固体/固体液体混合物后液面状态如图2所示。当搅拌机工作时，内部内容物呈现涡流状，如图3所示，其内容物边缘由于表面张力和离心力的作用高于静止时液面，并且，其液面高度和搅拌机旋转机构的输出功率正向相关。此时，tof模块探测到内容物边缘高度达到探测区域时，会显著影响tof返回值(由于遮挡、反射、折射等)，此时通过数据模型可以同步调整搅拌机输出功率，保证其液面高度不超过tof探测区域，以保证内容物不溢出。
由于tof是对物体距离的探测，我们这里以初始化时tof反馈回的数据进行建模形成初始参数，这样的好处是，每次都新建模型可以避免完全透明的容器(比如玻璃/透明度高的塑料)对模型的不确定干扰。即便是完全透明的容器，我们依然可以通过其透射/反射/折射的tof值来标定这块tof探测区域。当机器运行时，只要我们采集到的数据能够和初始标定数据发生差异，我们就能够确定液面高度达到了tof探测区域。进而对PWM进行调制输出达到驱动模块功率调整的效果。
上述自动调速搅拌机的控制方法如图4所示，其包括以下步骤：
1、在系统启动时，tof模块进行自检并采集探测区域的信息，根据采集的信息进行建模；
2、系统启动后，控制器控制电机由一个初始低速不断加速，同时根据tof模块实时反馈的采集信息与模型进行比对，以此判断容器内容物的上边缘高度是否达到探测区域，若未达到，则控制电机继续加速，直至达到tof探测区域；
3、在容器中内容物达到tof探测区域后，稳定该速度运行一段时间，然后尝试加速，看是否因为内容物形态变换(固体/液态/固液混合态)导致的速度可以调整，以提高搅拌效率。

Claims (5)

1.一种家用自动调速搅拌机，其特征在于，
包括控制器、电机以及测距模块，所述测距模块和电机均与控制器电连接；所述测距模块用于探测搅拌机容器的内壁上的探测区域的距离信息并将探测的距离信息传输给控制器；所述控制器用于在搅拌机系统启动时，利用测距模块探测的距离信息建立用于标定所述探测区域的模型，在系统启动后，将测距模块探测的距离信息与所述模型进行比对，判断搅拌机容器中内容物的边缘高度是否到达所述探测区域的下限高度，若是，则控制电机保持当前转速，若否，则控制电机逐级增速到搅拌机容器中内容物的上边缘高度到达所述探测区域的下限高度。
2.如权利要求1所述的一种家用自动调速搅拌机，其特征在于，
所述测距模块为tof模块。
3.如权利要求2所述的一种家用自动调速搅拌机，其特征在于，
所述tof模块的安装位置满足：在搅拌机盖上盖子后能够探测到搅拌机容器内壁的一个区域，该区域大小由tof模块的安装位置和安装角度决定。
4.应用于如权利要求1-3任意一项所述的家用自动调速搅拌机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.系统启动，测距模块进行自检并采集探测区域的信息，根据采集的信息进行建模；
b.在系统启动后，控制器依据测距模块反馈的探测区域的信息与建立的模型进行比较，判断搅拌机容器中内容物的上边缘高度是否达到探测区域的下限，若是，则进入步骤d，否则进入步骤c；
c.控制电机逐级加速，返回步骤b；
d.控制电机保持当前速度。
5.如权利要求4所述的控制方法，其特征在于，步骤d中还包括：
在保持当前速度一定时间后，控制电机加速，返回步骤b。
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