CN114216496A - 一种智能座便器功能指标的智能检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种智能座便器功能指标的智能检测方法，基于依次通讯连接的功能指标检测单元、运动控制单元及上位机，通过运动信息存储记录模块获取待测智能座便器的坐标信息；对待测智能座便器的坐标信息进行拆分；将不同待测功能的坐标信息分开存储，并编号，不同的编号对应不同的功能指标；运动控制模块读取编号后的坐标信息，并将功能指标检测单元运送到指定坐标点，并记录坐标信息的编号；功能指标检测单元用于获取待测智能座便器的功能指标数据和对检测到的数据进行预处理及存储。本发明可对任一智能座便器型号实现全自动化的功能指标质量检测，为各级智能检测系统提供更加精确的智能检测，在确保精度的情况下减轻工作人员的重复性工作。
Description
技术领域
本发明涉及功能指标检测技术领域，具体涉及一种智能座便器功能指标的智能检测方法。
背景技术
随着智能马桶整个产业链的建立和市场的深度推进，智能马桶产品质量监督检验工作还远不能满足产业发展，甚至还有所限制。就目前生产企业而言，针对智能座便器功能指标的检测，多以单一功能检测为主，智能化强、集成度高的智能检测平台尚未出现，众多以低成本集成式产品进入该领域的中小企业难以具备产品质量完善的检测能力，必须依靠各级政府权威的检验检测机构，从而各级政府检验检测机构将会面临大量的检测工作，从而将会导致检测人员可能会面对较多的检测设备时难免由错捡漏检等情况的发生。
因此，目前的测试方法存在如下问题：1功能指标覆盖率低；2数据存取需要复杂；3检测系统适用性低，往往只能适用某单一品牌；4检测效率低下。
发明内容
本发明提出的一种智能座便器功能指标的智能检测方法，可至少解决上述背景技术问题之一。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种智能座便器功能指标的智能检测方法，包括基于依次通讯连接的功能指标检测单元、运动控制单元及上位机，其中，
运动控制单元基于笛卡尔坐标系，所述运动控制单元包括运动信息存储记录模块和运动控制模块；
上位机包括数据管理存储模块和人机交互模块，数据管理存储模块用于存储待测智能座便器的坐标信息并传输给运动信息存储记录模块；
其中，检测方法包括以下步骤，
通过运动信息存储记录模块获取待测智能座便器的坐标信息；
对待测智能座便器的坐标信息进行拆分；
待测智能座便器的坐标信息包括每种待测功能的平面坐标系下的X/Y轴坐标信息及垂直坐标系下的Z轴深度信息；
将不同待测功能的坐标信息分开存储，并编号，不同的编号对应不同的功能指标；
运动控制模块读取编号后的坐标信息，并将功能指标检测单元运送到指定坐标点，并记录坐标信息的编号；
功能指标检测单元用于获取待测智能座便器的功能指标数据和对检测到的数据进行预处理及存储。
进一步的，所述运动控制模块还包括运动位置信息反馈及修订，具体包括：
通过传感器实时读取当前位置信息，判断是否正确将所述功能指标检测单元运动到指定位置，所述位置当前信息包括当前平面坐标信息以及当前深度坐标信息；
若已到达指定位置，通知功能指标检测单元开始检测；
若未到达指定位置，检查当前深度信息与平面坐标信息偏差；若平面坐标信息无偏差，深度信息有误，判断为人工放置环节出现偏差，此时对当前位置进行阵列扫描，寻找正确的平面坐标，当深度信息吻合时，更新本此测试该功能的坐标信息。
进一步的，所述传感器包括高精度编码器和红外测距传感器。
进一步的，所述功能指标检测单元包括数据处理及数据存储；
运动控制单元将功能指标数据采集模块运动到指定坐标后，开始执行数据采集任务，指标数据采集模块将采集到的功能指标信息进行数据预处理并存储在相应的功能指标编号下；
数据预处理包括对温度数据和水压数据的滑动平均滤波，对风速数据的低通滤波，对座圈温度的中值滤波；
最终功能指标数据存储记录模块将预处理后的数据存储在指定编号下的内存中，方便检测人员的提取和打印。
进一步的，数据预处理包括采用滑动窗口对原始数据进行均值滤波，同时窗口滑动过程中实时更新所测数据的最小值与最大值，当滑动窗口运算至数据尾端时，即可得到滤除一定干扰后相对平滑的数据曲线和根据极值计算得到的数据波动特征。
进一步的，数据预处理包括假设当前数据容量为M，需要对采集到的M个水温数据进行预处理及特征提取；
首先设置窗口大小为N，当前数据为xi，则当窗口划过当前数据时，处理后的数据yi计算公式如下：
式中xmin为当前滑动窗口的最小值，xmax为当前窗口的最大值，N为窗口大小；
窗口滑动过程中，实时记录当前数据容量内的全局最小值ymin及全局最大值ymax；
ymin＝ymin<xmin？ymin:xmin (2)
ymax＝ymax>xmax？ymax:xmax (3)。
进一步的，所述功能指标检测单元包括冲水温度采集和风干温度采集；
其中，所述冲水温度采集、风干温度采集均采用热电偶测温，测温传感器安装与功能指标数据采集模块机械臂末端；
进一步的，所述功能指标检测单元包括风干风速采集；
所述风干风速采集采用脉冲式风速检测方法，通过读取风扇扇叶的转动过程产生的脉冲信号计算出风速大小，由出风口高度H(mm)、出风口宽L(mm)及暖风平均速度VF(m/s)最终求得出风量Q(m3/min)。出风量Q计算公式如下：
Q＝VF×H×L×60×10-6。
进一步的，所述功能指标检测单元包括座圈温度采集；
所述座圈温度采集采用非接触式红外测温模块，红外测温模块安装于功能指标检测单元的机械臂末端；红外测温模块测温范围为-30-1300℃，测量精度为±1％，输出端输出为0-5V的模拟信号量。
进一步的，功能指标检测单元包括检测传感器，检测传感器包括水压检测传感器、水温传感器、风速检测传感器和座圈温度检测传感器，每个传感器均与数据处理单元相连接。
由上述技术方案可知，本发明的智能座便器功能指标的智能检测方法，可对任一智能座便器型号实现全自动化的功能指标质量检测，为各级智能检测系统提供更加精确科学的智能检测装置，在确保精度的情况下进一步的减轻工作人员的重复性工作。
具体的说，本发明提供的一种智能座便器功能指标的智能检测方法采用运动控制技术实现功能指标采集单元的高自由度，从而完成对任意智能座便器型号的鲁棒性，通过深度信息采集工作及时更正因人为防止误差引起的检测点偏移现象，进而智能检测系统可以准确的利用系统集成的多项高精度数据采样传感器进行不同功能的数据采集工作。由于系统的自由度高、采样传感器丰富、运动控制精准高效和数据存储功能完善等特性，使得本发明具有检测效率高、检测功能全、适用性广泛和数据存储方便等优势。
本发明的智能座便器功能指标的智能检测系统在使用时仅需检测人员将智能座便器放置在指定位置接好供水系统，之后输入智能座便器型号信息并启动智能座便器，即可开始对智能座便器进行一键检测。此种方法无需检测人员在整个检测过程中均在旁边看护，同时该方法检测效率高，重复性好，不会出现因为人工检测方式的不同出现检测偏差。
附图说明
图1为本发明实施例的结构框图；
图2为本发明实施例的结构示意图；
图3为本发明实施例的检测流程示意图；
图4为本发明实施例运动控制单元的软件流程图；
图5为本发明实施例运动控制单元手动模式子程序流程图；
图6为本发明实施例功能检测单元的软件流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，包括：基于依次通讯连接的功能指标检测单元、运动控制单元及上位机，运动控制单元基于笛卡尔坐标系，所述运动控制单元包括运动信息存储记录模块和运动控制模块；
上位机包括数据管理存储模块和人机交互模块，数据管理存储模块用于存储待测智能座便器的坐标信息并传输给运动信息存储记录模块；
其中，检测方法包括以下步骤，
通过运动信息存储记录模块获取待测智能座便器的坐标信息；
对待测智能座便器的坐标信息进行拆分；
待测智能座便器的坐标信息包括每种待测功能的平面坐标系下的X/Y轴坐标信息及垂直坐标系下的Z轴深度信息；
将不同待测功能的坐标信息分开存储，并编号，不同的编号对应不同的功能指标；
运动控制模块读取编号后的坐标信息，并将功能指标检测单元运送到指定坐标点，并记录坐标信息的编号；
功能指标检测单元用于获取待测智能座便器的功能指标数据和对检测到的数据进行预处理及存储。
所述运动控制模块还包括运动位置信息反馈及修订，具体包括：
通过传感器实时读取当前位置信息，判断是否正确将所述功能指标检测单元运动到指定位置，所述位置当前信息包括当前平面坐标信息以及当前深度坐标信息；
若已到达指定位置，通知功能指标检测单元开始检测；
若未到达指定位置，检查当前深度信息与平面坐标信息偏差；若平面坐标信息无偏差，深度信息有误，判断为人工放置环节出现偏差，此时对当前位置进行阵列扫描，寻找正确的平面坐标，当深度信息吻合时，更新本此测试该功能的坐标信息。
其中，所述传感器包括高精度编码器和红外测距传感器。
所述功能指标检测单元包括数据处理及数据存储；
运动控制单元将功能指标数据采集模块运动到指定坐标后，开始执行数据采集任务，指标数据采集模块将采集到的功能指标信息进行数据预处理并存储在相应的功能指标编号下；
数据预处理包括对温度数据和水压数据的滑动平均滤波，对风速数据的低通滤波，对座圈温度的中值滤波；
最终功能指标数据存储记录模块将预处理后的数据存储在指定编号下的内存中，方便检测人员的提取和打印。
本实施例所述的智能座便器功能指标的智能检测方法对应的系统结构如图2所示，包括运动控制单元10、功能指标检测单元20、上位机30和电源开关40和支架；
运动控制单元10设置支架的顶部，功能指标检测单元20固定在运动控制单元10的下方，待测智能座便器放置在功能指标检测单元20的下方；上位机30和电源开关分别固定在支架的合适位置。
运动控制单元10包括运动信息存储记录模块、运动控制模块；检测人员通过上位机的数据管理存储模块输入待检测智能座便器型号，数据管理存储模块根据输入的型号向运动控制单元的运动信息存储记录模块，之后运动控制单元10根据接收到的坐标信息开始进行运动控制。当运动控制单元10运动到指定坐标点后，发送检测指令给功能指标检测单元20的功能指标数据存储记录模块，功能指标检测单元20接收到检测指令后，开始调用检测传感器的相关检测程序，检测传感器将读取的传感器数据发送给功能指标检测单元20的功能指标数据存储记录模块，功能指标数据存储记录模块对数据进行预处理和存储等操作，最后功能指标数据存储记录模块将处理后的数据发送给数据管理存储模块，检测人员可在数据管理存储模块处查询已检测的智能座便器功能指标信息。
图4、图5及图6分别是运动控制单元及功能检测单元对应的相关软件程序流程图。
检测传感器包括水压检测传感器、水温传感器、风速检测传感器和座圈温度检测传感器，每个传感器均与功能指标采集单元的数据采集模块相连接，数据采集模块主要复责对检测传感器传来的原始数据进行预处理，包括滑动窗口平滑、低通滤波和最小二乘法求取斜率等操作。
具体的说，本发明实施例还公开一种基于滑动窗口的数据滤波及特征提取算法，对于智能座便器功能指标数据需要对采集的原始数据进行预处理操作，为了减小工作环境下的高频电磁扰动产生的数据波动，设计了一种基于滑动窗口的数据平滑滤波及特征提取算法，算法采用滑动窗口对原始数据进行均值滤波，同时窗口滑动过程中实时更新所测数据的最小值与最大值，当滑动窗口运算至数据尾端时，即可得到滤除一定干扰后相对平滑的数据曲线和根据极值计算得到的数据波动特征。
假设当前数据容量为M，需要对采集到的M个水温数据进行预处理及特征提取。首先设置窗口大小为N，当前数据为xi，则当窗口划过当前数据时，处理后的数据yi计算公式如下。
式中xmin为当前滑动窗口的最小值，xmax为当前窗口的最大值，N为窗口大小。
窗口滑动过程中，实时记录当前数据容量内的全局最小值ymin及全局最大值ymax。
ymin＝ymin<xmin？ymun:xmin (2)
ymax＝ymax>xmax？ymax:xmax (3)
对水温数据进行该方式预处理后，可以较为明显的看出预处理后的数据曲线更平滑，且有效剔除了极端噪声。
数据管理存储模块可为检测人员提供操作界面及接口，检测人员可通过数据管理存储模块查看检测得到的功能指标数据，也可利用该模块实现对运动控制单元的手动操作。为整体系统提供了极大的便捷性和极高的自由度。
在使用时，检测人员将智能座便器放置在支架下方的检测台的水箱上，放置正确后将供水管道连接成功，此时，检测人员在系统的数据管理存储模块输入待测座便器的具体型号，系统通过输入的座便器型号信息获取当前型号的具体功能指标检测坐标。其次，检测人员看到显示屏上出现准备就绪的字样时，点击自动检测即可开始智能座便器功能指标的自动检测实验。最后，检测结束会生成检测报表，检测人员可选择导出报表并打印。
本发明实施例智能座便器功能指标的智能检测方法的流程示意图，如图3所示，本发明提供的智能座便器功能指标的智能检测方法步骤具体如下：
步骤S10：坐标信息读取，通过检测人员输入的待测智能座便器信号，读取数据库中对应型号的功能指标参数信息，并进行区分编号。
步骤S20：运动过程控制，控制功能指标检测单元移动到指定坐标点。
步骤S30：数据采集，获取检测传感器的检测数据，检测传感器包括水压检测传感器、水温传感器、风速检测传感器和座圈温度检测传感器等；
步骤S40：数据预处理，对读取到的传感器信号进行预处理操作。
步骤S50：数据管理：将预处理后的信号，进行分类存储，有序的管理在数据管理存储模块内部，方便检测人员的提取查看。
其中，步骤S20具体包括：
采用步进电机驱动进行加减速控制，防止机械冲量过大造成持续性损耗。
采用编码器模块读取运动过程的实时位置信息，是实现运动控制操作的闭环特性。
步骤S40具体包括：
判断采集到的数据属性，如果是温度属性，采用滑动窗口进行数据平滑处理。如果是风速数据，采用软件低通滤波实现对高频干扰的有效消除。若检测座圈温度，则需进行多点采样，并对所有温度采样点的温度数据进行求取均值操作，同时计算不同测试点座圈温度的方差，依据均值和方差作为温度参数的合格校验参数。
步骤S50具体包括：
根据运动控制单元10得到的功能指标坐标点信息编号，对不同坐标点预处理后的数据进行分类存储，将不同属性的数据存储到对应的编号内存空间，并提供数据查看接口，方便检测人员随时查看历史检测数据。
综上所述，本发明实施例的优点如下：
(1)系统鲁棒性较强可适用多数型号的智能座便器功能指标检测，基于运动控制系统统一管理的智能座便器功能指标检测系统，可满足对多数型号智能座便器功能指标检测的检测需求，检测系统可根据智能座便器型号的改变自由调整检测方案(包括不同功能指标的检测坐标、不同功能指标所需的检测时间及不同型号智能座便器所需检测的功能指标数量)。
(2)高集成度的检测方案，通过将多种功能指标检测传感器集成于一种的检测系统内，一方面进一步的简化对数据的管理及存储，通过高集成化数据采集检测存储系统，实现数据采集、指标检测、数据管理的一体化。另一方便大大简化了智能座便器的功能指标检测流程，将本应通过多人配合检测、记录方可实现的复杂流程，简化为可单人一键操作的高集成化检测系统。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种智能座便器功能指标的智能检测方法，基于依次通讯连接的功能指标检测单元、运动控制单元及上位机，其特征在于：
运动控制单元基于笛卡尔坐标系，所述运动控制单元包括运动信息存储记录模块和运动控制模块；
上位机包括数据管理存储模块和人机交互模块，数据管理存储模块用于存储待测智能座便器的坐标信息并传输给运动信息存储记录模块；
其中，检测方法包括以下步骤，
通过运动信息存储记录模块获取待测智能座便器的坐标信息；
对待测智能座便器的坐标信息进行拆分；
待测智能座便器的坐标信息包括每种待测功能的平面坐标系下的X/Y轴坐标信息及垂直坐标系下的Z轴深度信息；
将不同待测功能的坐标信息分开存储，并编号，不同的编号对应不同的功能指标；
运动控制模块读取编号后的坐标信息，并将功能指标检测单元运送到指定坐标点，并记录坐标信息的编号；
功能指标检测单元用于获取待测智能座便器的功能指标数据和对检测到的数据进行预处理及存储。
2.根据权利要求1所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：所述运动控制模块还包括运动位置信息反馈及修订，具体包括：
通过传感器实时读取当前位置信息，判断是否正确将所述功能指标检测单元运动到指定位置，所述位置当前信息包括当前平面坐标信息以及当前深度坐标信息；
若已到达指定位置，通知功能指标检测单元开始检测；
若未到达指定位置，检查当前深度信息与平面坐标信息偏差；若平面坐标信息无偏差，深度信息有误，判断为人工放置环节出现偏差，此时对当前位置进行阵列扫描，寻找正确的平面坐标，当深度信息吻合时，更新本此测试该功能的坐标信息。
3.根据权利要求2所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：所述传感器包括高精度编码器和红外测距传感器。
4.根据权利要求1所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：所述功能指标检测单元包括数据处理及数据存储；
运动控制单元将功能指标数据采集模块运动到指定坐标后，开始执行数据采集任务，指标数据采集模块将采集到的功能指标信息进行数据预处理并存储在相应的功能指标编号下；
数据预处理包括对温度数据和水压数据的滑动平均滤波，对风速数据的低通滤波，对座圈温度的中值滤波；
最终功能指标数据存储记录模块将预处理后的数据存储在指定编号下的内存中，方便检测人员的提取和打印。
5.根据权利要求4所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：数据预处理包括采用滑动窗口对原始数据进行均值滤波，同时窗口滑动过程中实时更新所测数据的最小值与最大值，当滑动窗口运算至数据尾端时，即可得到滤除一定干扰后相对平滑的数据曲线和根据极值计算得到的数据波动特征。
6.根据权利要求5所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：数据预处理包括假设当前数据容量为M，需要对采集到的M个水温数据进行预处理及特征提取；
首先设置窗口大小为N，当前数据为xi，则当窗口划过当前数据时，处理后的数据yi计算公式如下：
式中xmin为当前滑动窗口的最小值，xmax为当前窗口的最大值，N为窗口大小；
窗口滑动过程中，实时记录当前数据容量内的全局最小值ymin及全局最大值ymax；
ymin＝ymin＜xmin？ymin：xmin (2)
ymax＝ymax＞xmax？ymax：xmax (3)。
7.根据权利要求1所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：所述功能指标检测单元包括冲水温度采集和风干温度采集；
其中，所述冲水温度采集、风干温度采集均采用热电偶测温，测温传感器安装与功能指标数据采集模块机械臂末端。
8.根据权利要求1所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：所述功能指标检测单元包括风干风速采集；
所述风干风速采集采用脉冲式风速检测方法，通过读取风扇扇叶的转动过程产生的脉冲信号计算出风速大小，由出风口高度H(mm)、出风口宽L(mm)及暖风平均速度VF(m/s)最终求得出风量Q(m3/min)。出风量Q计算公式如下：
Q＝VF×H×L×60×10-6。
9.根据权利要求1所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：所述功能指标检测单元包括座圈温度采集；
所述座圈温度采集采用非接触式红外测温模块，红外测温模块安装于功能指标检测单元的机械臂末端；红外测温模块测温范围为-30-1300℃，测量精度为±1％，输出端输出为0-5V的模拟信号量。
10.根据权利要求4所述的智能座便器功能指标的智能检测方法，其特征在于：功能指标检测单元包括检测传感器，检测传感器包括水压检测传感器、水温传感器、风速检测传感器和座圈温度检测传感器，每个传感器均与数据处理单元相连接。
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