CN113116153B

CN113116153B - 水杯高度的测量方法、出水控制方法和出水控制装置

Info

Publication number: CN113116153B
Application number: CN201911424124.1A
Authority: CN
Inventors: 范志恒; 魏中科; 全永兵
Original assignee: Midea Group Co Ltd; Foshan Shunde Midea Water Dispenser Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Midea Group Co Ltd; Foshan Shunde Midea Water Dispenser Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2023-01-06
Anticipated expiration: 2039-12-31
Also published as: CN113116153A

Abstract

本发明公开了一种水杯高度的测量方法、出水控制方法和出水控制装置，包括：采集水杯的杯高范围；获取所述水杯的杯高曲线；获取所述杯高曲线的波峰；判断所述杯高曲线的波峰中是否有在所述杯高范围内的：若是，则判断所述杯高曲线的波峰中是否有大于预设阈值的：若是，则判断满足前述条件的所述杯高曲线的波峰的数量是否小于3：若是，则计算杯高；否则，重新获取所述水杯的杯高曲线；否则，重新获取所述水杯的杯高曲线；否则，重新获取所述水杯的杯高曲线。根据本发明的水杯高度的测量方法，简单可靠、精度高。

Description

水杯高度的测量方法、出水控制方法和出水控制装置

技术领域

本发明涉及水处理设备技术领域，具体而言，涉及一种水杯高度的测量方法、基于所述水杯高度的测量方法的出水控制方法和基于所述出水控制方法的出水控制装置。

背景技术

超声波测量的原理是通过换能器发射信号,然后读取换能器接收到的物体的反射信号，通过检波和波峰的提取后进行对波峰的筛选匹配，再经过数学运算得到杯子的高度和液面的高度，然后给主控进行出水和停水的控制。

整个出水停水操作的最基本的要素就是要精准地识别出杯子的高度信息和液面信息。而高度信息则是最重要的一个变量。

上述过程包括：①原始反射电信号->②电信号检波处理成AD电平信号->③数学运算->④得到杯子高度。

而杯高的提取就属于③处理完之后，④开始之前首先要做的事情。相关技术中对杯高的提取通常忽略了水滴、出水水柱、蒸汽、人的手臂等因素，导致出水停水的控制不是很精准。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种水杯高度的测量方法，所述水杯高度的测量方法具有简单可靠、精度高等优点。

本发明还提出一种基于所述水杯高度的测量方法的出水控制方法。

本发明还提出一种基于所述出水控制方法的出水控制装置

根据本发明第一方面实施例的水杯高度的测量方法，包括：

采集水杯的杯高范围；

获取所述水杯的杯高曲线；

获取所述杯高曲线的波峰；

判断所述杯高曲线的波峰中是否有在所述杯高范围内的：

若是，则判断所述杯高曲线的波峰中是否有大于预设阈值的：

若是，则判断满足前述条件的所述杯高曲线的波峰的数量是否小于3：

若是，则计算杯高；

否则，重新获取所述水杯的杯高曲线；

否则，重新获取所述水杯的杯高曲线。

根据本发明实施例的水杯高度的测量方法，杯子高度的提取是在计算出来波峰位置的基础上匹配杯子模型算法求出的，即可以排查波峰干扰项，建立属于杯子特征的波峰数学模型，从而确定哪个波峰是杯高，哪个波峰是干扰项，哪个波峰是液面高度，哪个波峰是接水台，提高测量精度和可靠性。

另外，根据本发明实施例的水杯高度的测量方法还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，采集水杯的杯高范围包括：

获取所述水杯的杯底在所述杯高曲线上对应的横坐标a0、所述水杯的最小高度H1、所述水杯的最大高度H2；

根据以下公式计算具有最小高度H1的水杯在所述杯高曲线上对应的横坐标a1以及具有最大高度H2的水杯在所述杯高曲线上对应的横坐标a2：

a1＝a0-H1，a2＝a0-H2。

进一步地，在判断所述杯高曲线的波峰中是否有大于预设阈值的之前，判断所述水杯是否为规则水杯：

若是，则根据所述杯高曲线的波峰计算杯高；

否则，根据所述杯高曲线的波峰的平均值计算杯高。

在本发明的一些具体实施例中，根据以下公式计算所述杯高曲线的波峰的平均值：

H’＝(h1+h2)/2，h1和h2分别为相邻两个所述杯高曲线的波峰的横坐标。

在本发明的一些实施例中，根据以下公式计算杯高：

H＝a0-H’，H为杯高。

根据本发明的一些实施例，所述水杯高度的测量方法还包括：

判断所述水杯是否为规则水杯：

若是，则根据所述杯高曲线的波峰计算杯高；

否则，根据所述杯高曲线的波峰的平均值计算杯高。

在本发明的一些实施例中，根据以下条件判断所述水杯为规则水杯：

所述杯高曲线的波峰在所述杯高范围内且所述杯高曲线的波峰大于所述预设阈值且所述杯高曲线的波峰数量为1。

在本发明的一些具体实施例中，根据以下条件判断所述水杯不是规则水杯：

所述杯高曲线的波峰在所述杯高范围内且所述杯高曲线的波峰大于所述预设阈值且所述杯高曲线的波峰数量为2。

根据本发明第二方面实施例的出水控制方法，包括：

发射信号并接收反射信号；

对所述反射信号进行检波处理；

根据本发明第一方面实施例所述的水杯高度的测量方法；

计算杯高后再出水，否则，禁止出水。

根据本发明实施例的出水控制方法，利用如上所述的水杯高度的测量方法，精度和可靠性较高。

根据本发明第三方面实施例的基于第二方面实施例所述的出水控制方法的出水控制装置，包括：发射模块，所述发射模块用于发射超声波信号；接收模块，所述接收模块用于接收物体的反射信号并对所述反射信号进行检波处理；控制模块，所述控制模块分别与所述发射模块和所述接收模块通讯；输出模块，所述输出模块用于根据所述控制模块的指令控制是否出水。

根据本发明实施例的出水控制装置，利用如上所述的出水控制方法，能够精准出水停水。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的水杯高度的测量方法的流程图；

图2是根据本发明实施例的出水控制装置的结构示意图；

图3是根据本发明第一实施例的杯高曲线检波后的示意图；

图4是根据本发明第一实施例的杯高曲线提取后的示意图；

图5是根据本发明第二实施例的杯高曲线提取后的示意图；

图6是根据本发明第三实施例的杯高曲线提取后的示意图；

图7是根据本发明第四实施例的杯高曲线提取后的示意图；

图8是根据本发明另一个实施例的水杯高度的测量方法的流程图。

附图标记：

出水控制装置1、

发射模块10、第一激励电路11、第二激励电路12、MUX模块13、

接收模块20、放大电路21、滤波电路22、检波电路23、

控制模块30、激励控制区31、模式控制区32、增益控制区33、同步采样区34、波形解析区35、界面判断区36、异常诊断区37、

输出模块40。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的水杯高度的测量方法。

如图1所示，根据本发明实施例的水杯高度的测量方法，包括：

采集水杯的杯高范围。

具体地，采集水杯的杯高范围包括：

获取水杯的杯底在杯高曲线上对应的横坐标a0、水杯的最小高度H1、水杯的最大高度H2；

根据以下公式计算具有最小高度H1的水杯在杯高曲线上对应的横坐标a1以及具有最大高度H2的水杯在杯高曲线上对应的横坐标a2：

a1＝a0-H1，a2＝a0-H2。

例如，具有最小高度的水杯为纸杯，H1＝65mm，具有最大高度的水杯为保温杯，H2＝200mm。如图4所示，从波形上看，波峰X表示杯口、波峰Y表示杯底，杯底的横坐标为260左右，杯高为65mm的纸杯子的杯高波峰应该在260-65＝195的横坐标位置上，而杯高为200mm的保温杯，其杯高波峰应该在260-200＝60的横坐标位置上。最后算出来符合杯子属性的横坐标区间(即杯高范围)是60-195，图中两条纵向虚线之间的区域B，而区域A表示探头的位置，区域C表示接水台以外的位置。

获取水杯的杯高曲线；

获取杯高曲线的波峰；

判断杯高曲线的波峰中是否有在杯高范围内的：

若是，则判断杯高曲线的波峰中是否有大于预设阈值的：

若是，则判断满足前述条件的杯高曲线的波峰的数量是否小于3：

若是，则计算杯高；

否则，重新获取水杯的杯高曲线；

否则，重新获取水杯的杯高曲线。

可以理解，预设阈值为杯高曲线的纵坐标。

进一步地，在判断杯高曲线的波峰中是否有大于预设阈值的之前，判断水杯是否为规则水杯：

若是，则根据杯高曲线的波峰计算杯高；

否则，根据杯高曲线的波峰的平均值计算杯高。如此，杯高的计算结果更加精确。

可以理解，根据水杯的构造的不同可以将水杯分成两种：一种是不规则水杯，例如水杯杯口带螺纹、水杯杯口为阶梯形、水杯带有手柄；另一种是规则水杯，例如玻璃水杯、纸杯等不带明显阶梯或螺纹的。

其中，可以根据以下条件判断水杯为规则水杯：

杯高曲线的波峰在杯高范围内且杯高曲线的波峰大于预设阈值且杯高曲线的波峰数量为1。

可以根据以下条件判断水杯不是规则水杯：

杯高曲线的波峰在杯高范围内且杯高曲线的波峰大于预设阈值且杯高曲线的波峰数量为2。值得注意的是，这里杯高曲线的波峰指的是满足前述判断条件的波峰，对于不满足前述判断条件(不包括规则水杯的判断)的波峰我们认为是干扰项，并不计入杯高的计算中。

例如，如图4所示，预设阈值为1600，从波形来看，只有横坐标为165附近有一个波峰，该波峰在杯高范围内、大于预设阈值。所以该水杯为规则水杯，水杯的高度为260-165＝95mm。

在本发明的一些具体实施例中，根据以下公式计算杯高曲线的波峰的平均值：

H’＝(h1+h2)/2，h1和h2分别为相邻两个杯高曲线的波峰的横坐标。

进一步地，根据以下公式计算杯高：

H＝a0-H’，H为杯高。

由于超声波是根据声反射成像的原理形成杯高曲线，杯口附近如果不规则，则波形就很复杂。例如，如图5所示，为带螺纹杯口的波形。此时我们的杯高计算方法是取杯口两个波峰的平均值，H’＝(h1+h2)/2＝(162+178)/2＝170。最后求出杯高为260-H’＝260-170＝90mm。

还应当理解，波峰的幅度需超过最小的幅值：

由于在饮水机的周围会有很多的物体也能发射超声波的能量，譬如附在饮水机背板上的水滴、人手、出水的水柱、蒸汽等都能在杯高曲线上产生波峰的信号。在本发明的另一些实施例中，如图6所示，可以先定义出一个适合所有杯子模型的波峰幅值的最小阈值，例如图6中的虚线位置所示为1600。因此，只有大于该预设阈值的波峰才能被认为是杯高的信号，即波峰X’，而波峰Z表示干扰项。图中波峰Y’表示杯底，大于该预设阈值的两个波峰X’是挨在一起的，所以符合不规则的带螺纹杯口的杯子模型，其高度的也是计算两个波峰的平均值。

另外，如图7所示，在杯高范围内的波峰W大于2个，并且都在预设阈值以上。这种情况多数是外部的干扰，譬如手的晃动、饮水机上面放有很多杂物，或者同时有多个杯子在接水台上。这种情况是不允许测量杯高的，禁止出水。

需要说明的是，本发明中涉及的几个判断条件，其判断顺序可以不分先后，只要保证最终的波峰为符合杯高范围、经过规则水杯判断且排除了干扰项的波峰即可。例如，如图8所示，若在杯高范围内有大于预设阈值且数量小于3的波峰，则进行规则水杯的判断。

根据本发明第二方面实施例的出水控制方法，包括：

发射信号并接收反射信号；

对反射信号进行检波处理，如图3所示，为检波后的AD电平信号曲线；

根据本发明第一方面实施例所述的水杯高度的测量方法；

计算杯高后再出水，否则，禁止出水。

根据本发明第三方面实施例的基于第二方面实施例所述的出水控制方法的出水控制装置1，包括：发射模块10、接收模块20、控制模块30和输出模块40。

具体而言，发射模块10用于发射超声波信号，包括第一激励电路11、第二激励电路12和MUX模块13。接收模块20用于接收物体的反射信号并对反射信号进行检波处理，包括放大电路21、滤波电路22和检波电路23。控制模块30分别与发射模块10和接收模块20通讯，包括激励控制区31、模式控制区32、增益控制区33、同步采样区34、波形解析区35、界面判断区36和异常诊断区37。输出模块40用于根据控制模块的指令控制是否出水。

根据本发明实施例的出水控制装置1，利用如上所述的出水控制方法，能够精准出水停水。

根据本发明实施例的出水控制装置1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种水杯高度的测量方法，其特征在于，包括：

采集水杯的杯高范围；

获取所述水杯的杯高曲线；

获取所述杯高曲线的波峰；

判断所述杯高曲线的波峰中是否有在所述杯高范围内的：

若杯高曲线的波峰有在所述杯高范围内的，则判断所述杯高曲线的波峰中是否有大于预设阈值的：若杯高曲线的波峰没有在所述杯高范围内的，则重新获取所述水杯的杯高曲线；

所述在判断所述杯高曲线的波峰中是否有大于预设阈值的时；若所述杯高曲线的波峰有大于预设阈值，则判断满足在所述杯高范围内且大于所述预设阈值的所述杯高曲线的波峰的数量是否小于3；若所述杯高曲线的波峰没有大于预设阈值的，则重新获取所述水杯的杯高曲线；

所述在判断满足在所述杯高范围内且大于所述预设阈值的所述杯高曲线的波峰的数量是否小于3；若数量小于3，则计算杯高；若数量不小于3，则重新获取所述水杯的杯高曲线。

2.根据权利要求1所述的水杯高度的测量方法，其特征在于，采集水杯的杯高范围包括：

a1＝a0-H1，a2＝a0-H2。

3.根据权利要求2所述的水杯高度的测量方法，其特征在于，在判断所述杯高曲线的波峰中是否有大于预设阈值的之前，判断所述水杯是否为规则水杯：

若是，则根据所述杯高曲线的波峰计算杯高；

否则，根据所述杯高曲线的波峰的平均值计算杯高。

4.根据权利要求3所述的水杯高度的测量方法，其特征在于，根据以下公式计算所述杯高曲线的波峰的平均值：

5.根据权利要求4所述的水杯高度的测量方法，其特征在于，根据以下公式计算杯高：

H＝a0-H’，H为杯高。

6.根据权利要求1所述的水杯高度的测量方法，其特征在于，还包括：

判断所述水杯是否为规则水杯：

若是，则根据所述杯高曲线的波峰计算杯高；

否则，根据所述杯高曲线的波峰的平均值计算杯高。

7.根据权利要求6所述的水杯高度的测量方法，其特征在于，根据以下条件判断所述水杯为规则水杯：

8.根据权利要求6所述的水杯高度的测量方法，其特征在于，根据以下条件判断所述水杯不是规则水杯：

9.一种出水控制方法，其特征在于，包括：

发射信号并接收反射信号；

对所述反射信号进行检波处理；

根据权利要求1-8中任一项所述的水杯高度的测量方法；

计算杯高后再出水，否则，禁止出水。

10.一种基于权利要求9所述的出水控制方法的出水控制装置，其特征在于，包括：

发射模块，所述发射模块用于发射超声波信号；

接收模块，所述接收模块用于接收物体的反射信号并对所述反射信号进行检波处理；

控制模块，所述控制模块分别与所述发射模块和所述接收模块通讯；

输出模块，所述输出模块用于根据所述控制模块的指令控制是否出水。