CN115359342A - 一种洗碗机控制方法、控制系统、介质、设备及终端 - Google Patents

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CN115359342A CN202210963280.0A CN202210963280A CN115359342A CN 115359342 A CN115359342 A CN 115359342A CN 202210963280 A CN202210963280 A CN 202210963280A CN 115359342 A CN115359342 A CN 115359342A
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Abstract

本发明属于电器设备技术领域，公开了一种洗碗机控制方法、控制系统、介质、设备及终端，通过摄像头对洗碗机内部餐具进行图像采集，通过图像处理边缘检测统计餐具数量；利用浊度传感器检测电路实时获取洗碗机内部参数作为模糊控制器变量，通过基于预先设定好模糊控制规则的模糊控制器转化为决策信号控制洗碗机执行不同模块功能。针对洗涤餐具过程中用水量和水温的自动调节，本发明通过由图像获取及处理算法和多传感器构成的数据采集模块与模糊控制器构成的控制系统实现洗碗机针对不同情况下的洗涤模式的智能选择，增加了用户使用过程中的便利性，并且在达到较高的洗净度的情况下降低了用水量和用电量，实现低耗水和低耗能达到节能降耗的目的。

Description

一种洗碗机控制方法、控制系统、介质、设备及终端
技术领域
本发明属于电器设备技术领域，尤其涉及一种洗碗机控制方法、控制系统、介质、设备及终端。
背景技术
随着“双碳经济”的提出，市面上大部分的厨房电器趋向于以“节能减排”为核心设计理念，而洗碗机作为一种可以代替人洗涤碗、碟、盘勺等餐具的家用厨房电器，随着人们生活水平的提高开始普及，目前市面上大多数洗碗机的工作模式是接收用户选择的功能指令，执行相对应的餐具清洁功能。
然而由于较为死板的功能选择方式，对于不同污垢程度，不同放置时间所导致的油污凝固程度，不同的餐具数量等多种情况，简单的模式选择始终无法达到较为理想的清洗效果。虽然市面某些洗碗机产品通过增加内部上下喷管的进水量和压力、提高电热管的加热效率等方式提高餐具的洗净度，但会造成用水量和用电量的增加。因此洗净度、耗电量、耗水量三个用户最关注的问题在目前产品上始终没有得到很好的解决，如何在用户便于操作的情况下达到较为满意的洗净度，同时实现低耗水，低耗电仍是目前急需解决的问题。
目前市面上虽然存在通过传感器采集实时数据实现洗碗机控制的相关研究，但是针对获取洗碗机内部碗碟的具体数量的传感器问题仍然没有得到解决，大多数采用压力传感器粗略估计碗碟数量，参数准确度较低。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
(1)现有洗碗机将大多数洗涤模式粗略的分为节能洗、快洗、净洗三种模式，使得用户对于变化的碗碟量无法匹配最为合适的洗涤模式，导致出现洗不净、耗水量大等情况。
(2)现有洗碗机的功能选择方式较为死板，耗电量和耗水量较高，洗净度、耗电量、耗水量的问题在目前产品上始终没有得到很好的解决。
(3)现有洗碗机采用压力传感器粗略估计碗碟数量，参数准确度较低，针对获取洗碗机内部碗碟的具体数量的传感器问题仍然没有得到解决。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种洗碗机控制方法、控制系统、介质、设备及终端，尤其涉及一种基于图像处理与多变量模糊控制器的洗碗机控制方法、控制系统、介质、设备及终端。
本发明是这样实现的，一种洗碗机控制方法，所述洗碗机控制方法包括：
通过摄像头对洗碗机内部餐具进行图像采集，并通过图像处理边缘检测统计餐具数量；利用浊度传感器检测电路实时获取洗碗机内部参数作为模糊控制器变量，并通过基于预先设定好模糊控制规则的模糊控制器转化为决策信号控制洗碗机执行不同模块功能。
进一步，所述洗碗机控制方法包括以下步骤：
步骤一，通过数据获取模块中模糊变量图像采集装置和传感器检测电路采集待洗餐具和洗碗机内部的数据信息；
步骤二，将图像采集装置中摄像头所获取的图像通过预先设定好图像处理算法获取洗碗机中碗碟数量数据信号，并与传感器检测电路采集的碗碟脏污度数据信号作为初始待输入信号；
步骤三，对初始输入信号进行处理及A/D转换将转化为模糊控制器所能识别的数字信号；
步骤四，将数字信号传至基于设定好模糊控制规则和模糊化控制算法的模糊控制器，作为模糊控制器的输入变量进行模糊推断并将初始推断结果进行反模糊化处理，根据输出结果决定洗涤时间长短、进水量多少以及加热温度高低；
步骤五，将经过反模糊化处理后的输出信号输入至单片机控制系统调控不同功能模块。
进一步，所述步骤二中的将图像采集装置中摄像头所获取的图像通过预先设定好图像处理算法获取洗碗机中碗碟数量数据信号包括：采用Canny边缘检测算法进行形状匹配获取碗碟数量，具体包括：
(1)摄像头对洗碗机内部进行拍摄，获取初始图像；
(2)对RGB图像进行灰度化处理，并进行图像二值化处理；
(3)通过Canny算子对灰度图像进行边缘检测，同时进行边缘提取；
(4)对边缘提取后的灰度图像进行几何形状拟合；
(5)统计碗碟数量。
进一步，所述步骤(3)中的通过Canny算子对灰度图像进行边缘检测包括：
1)对原始图像与高斯模板进行卷积操作，并使用高斯平滑滤波器卷积降噪；
2)通过Sobel模板计算梯度幅度与方向；
其中，Sobel模板具体包括：
Figure BDA0003793940490000031
其中，Gx为水平方向x方向掩码模板，Gy为垂直方向y方向掩码模板，K为邻域标记矩阵；
Figure BDA0003793940490000032
根据三个模板及计算公式计算图像梯度幅值以及相应的方向。
3)进行非极大值抑制：寻找像素点局部的最大值，将非极大值点所对应灰度值设置为背景像素点，像素邻域区域满足梯度值的局部最优值判断为像素的边缘，对于其他非极大值的相关信息进行抑制；
4)利用滞后阈值算法求解图像边缘，去除获取的伪边缘，实现Canny的边缘检测。
进一步，所述步骤四中的模糊输入变量包括：洗碗机内部碗碟的重量和碗碟的脏污程度，经过模糊控制器后输出变量为：洗涤时间的长短、进水量的多少、加热温度的高低，所述模糊推理规则具体包括：
(1)进水量的推理：将进水量的多少分为“偏少”、“正常”、“偏高”；
进水量的控制规则为：①若碗碟数量少，进水量偏少；②若碗碟数量适中，则进水量正常；③若碗碟数量较多，则进水量长；
(2)电热管加热温度的推理：将加热温度分为“稍低”、“正常”、“较高”；
电热管加热温度的控制规则为：①若碗碟数量少，则加热温度稍低；②若碗碟数量适中，则加热温度正常；
(3)洗涤时间推理：将洗涤时间分为“较短”、“短”、“适中”、“长”、“偏长”；五种模糊方式的规则为：①若碗碟数量少，脏污程度低，则洗涤时间较短；②碗碟数量少，脏污程度适中，则洗涤时间短；③碗碟数量少，脏污程度较高，则洗涤时间适中；④碗碟数量适中，脏污程度低，则洗涤时间短；⑤碗碟数量适中，脏污程度适中，则洗涤时间适中；⑥碗碟数量适中，脏污程度较高，则洗涤时间长；⑦碗碟数量较多，脏污程度低，则洗涤时间适中；⑧碗碟数量较多，脏污程度适中，则洗涤时间长；⑨碗碟数量较多，脏污程度较高，则洗涤时间偏长。
对模糊推理结果进行反模糊化，将推理结果转化为精确值；采用最大隶属度方法，最大隶属度法不考虑输出隶属度函数得形状，只考虑最大隶属度处的输出值；所述最大隶属度反模糊化方法通过选取推理结果的模糊量中隶属度最大的元素作为输出值：
v0＝maxμv(v),v∈V0；
如果在输出论域V中，最大隶属度对应的输出值多于一个，则取具有最大隶属度输出的平均值：
Figure BDA0003793940490000041
其中，N为具有最大相同隶属度输出的总数。
本发明的另一目的在于提供一种应用所述的洗碗机控制方法的洗碗机控制系统，所述洗碗机控制系统包括：
数据获取模块模块，用于通过模糊变量图像采集装置和传感器检测电路采集待洗餐具和洗碗机内部的数据信息；
数据信号获取模块，用于将图像采集装置中摄像头所获取的图像通过预先设定好图像处理算法获取洗碗机中碗碟数量数据信号，并与传感器检测电路采集的碗碟脏污度数据信号作为初始待输入信号；
信号处理模块，用于对初始输入信号进行处理及A/D转换将转化为模糊控制器所能识别的数字信号；
模糊推断模块，用于将数字信号传至基于设定好模糊控制规则和模糊化控制算法的模糊控制器，作为模糊控制器的输入变量进行模糊推断并将初始推断结果进行反模糊化处理，根据输出结果决定洗涤时间长短、进水量多少以及加热温度高低；
系统功能调控模块，用于将经过反模糊化处理后的输出信号输入至单片机控制系统调控不同功能模块。
进一步，所述数据获取模块包括图像采集处理装置、非模糊变量检测电路、模糊变量检测电路；其中，所述图像采集处理装置通过摄像头对洗碗机内部进行拍摄并通过设定好的图像处理算法进行数据获取，摄像头安装在洗碗机内部上侧对碗碟进行整体俯拍便于数据处理；所述非模糊变量检测电路为温度传感器检测电路；所述模糊变量检测电路为浊度传感器检测电路；由于水温直接影响到浊度传感器的检测结果，故采用内置式热敏电阻，直接安装在与喷淋臂连接的水管内部；所述浊度传感器安装于循环泵的出口位置，所述图像采集装置以及传感器提供连续信号作为控制系统的初始输入变量。
所述信号处理模块由小信号放大器、滤波器、采样控制器、A/D转换器组成，用于将检测电路中各部分传感器和图像处理装置所提供的连续数据信号转化为单片机控制系统中模糊控制器所能识别的信号。
所述模糊控制器为多输入变量和多输出变量的模糊控制系统。
所述洗碗机控制系统还设有工作启/停和状态设定电路，所述工作启/停和状态设定电为洗碗机全自动工作的启/停按键和功能选择按键。
本发明的另一目的在于提供一种计算机设备，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行所述的洗碗机控制方法的步骤。
本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行所述的洗碗机控制方法的步骤。
本发明的另一目的在于提供一种信息数据处理终端，所述信息数据处理终端用于实现所述的洗碗机控制系统。
结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本发明所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
第一，针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本发明的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本发明技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
本发明提供的基于图像处理与多变量模糊控制器的洗碗机控制系统，通过摄像头对洗碗机内部餐具进行图像采集，并通过图像处理边缘检测统计餐具数量，以及浊度传感器检测电路实时获取洗碗机内部参数作为模糊控制器变量，并通过基于预先设定好模糊控制规则的模糊控制器转化为决策信号控制洗碗机执行不同模块功能。本发明解决了传统洗碗机负载检测、水流系统检测以及餐具检测等的限制问题，利用模糊技术决定洗涤时间的长短、电热管加热温度的高低和进水量的多少，增加了用户使用过程中的便利性，在大大提高洗碗机洗净率的同时降低了用水量和用电量，实现了节能减耗的目的。
与现有技术相比，本发明取得了显著进步：本发明通过图像处理技术实现了对洗碗机内部碗碟数据参数更精准的确定，解决了传统洗碗机负载检测、水流系统检测以及餐具检测等的限制问题；并且利用模糊控制技术具有强时变性，大时滞性的技术特点，通过浊度传感器检测洗碗机碗碟的脏污程度和图像处理算法检测洗碗机内部碗碟的数量等级，利用模糊技术决定洗涤时间的长短、电热管加热温度的高低和进水量的多少，增加了用户使用过程中的便利性，在大大提高洗碗机洗净率的同时降低了用水量和用电量，实现了节能减耗的目的。
第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本发明所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
本发明提供了一种基于图像处理与多变量模糊控制器的洗碗机控制系统，主要针对洗涤餐具过程中用水量和水温的自动调节，通过由图像获取及处理算法和多传感器构成的数据采集模块与模糊控制器构成的控制系统实现洗碗机针对不同情况下的洗涤模式的智能选择，便于用户使用，并且在达到较高的洗净度的情况下，实现低耗水和低耗能达到节能降耗的目的。
第三，作为本发明的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下几个重要方面：
(1)本发明的技术方案填补了国内外业内技术空白：
通过摄像头和图像处理算法判断洗碗机内碗碟数量，相比于传统负载传感器检测方法，检测精确度更好，速度更快，使得调控更为精准。
(2)本发明通过利用摄像头和图像处理算法的创新性设计，以及基于模糊控制算法的控制系统解决了由于模式选取单一导致用户无法准确匹配所需的洗涤模式导致耗水量和耗电量大和洗涤效果不好的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的洗碗机控制方法流程图；
图2是本发明实施例提供的模糊控制器中输入输出变量的推理示意图；
图3是本发明实施例提供的实现模糊控制系统的基本结构示意图；
图4是本发明实施例提供的洗碗机模糊控制系统流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种洗碗机控制方法、控制系统、介质、设备及终端，下面结合附图对本发明作详细的描述。
一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本发明如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的洗碗机控制方法包括以下步骤：
S101，通过数据获取模块中模糊变量图像采集装置和传感器检测电路采集待洗餐具和洗碗机内部的数据信息；
S102，将图像采集装置中摄像头所获取的图像通过预先设定好图像处理算法获取洗碗机中碗碟数量数据信号，并与传感器检测电路采集的碗碟脏污度数据信号作为初始待输入信号；
S103，对初始输入信号进行处理及A/D转换将转化为模糊控制器所能识别的数字信号；
S104，将数字信号传至基于设定好模糊控制规则和模糊化控制算法的模糊控制器，作为模糊控制器的输入变量进行模糊推断并将初始推断结果进行反模糊化处理，根据输出结果决定洗涤时间长短、进水量多少以及加热温度高低；
S105，将经过反模糊化处理后的输出信号输入至单片机控制系统调控不同功能模块。
作为优选实施例，本发明实施例提供的步骤S101中的数据获取模块包括图像采集处理装置、非模糊变量检测电路、模糊变量检测电路。图像采集处理装置主要通过摄像头对洗碗机内部进行拍摄并通过设定好的图像处理算法进行数据获取，摄像头安装在洗碗机内部上侧对碗碟进行整体俯拍便于数据处理；非模糊变量检测电路为温度传感器检测电路；模糊变量检测电路为浊度传感器检测电路；由于水温直接影响到浊度传感器的检测结果，因此采用内置式热敏电阻，直接安装在与喷淋臂连接的水管内部。浊度传感器安装于循环泵的出口位置，上述图像采集装置以及传感器提供连续信号作为控制系统的初始输入变量。
作为优选实施例，本发明实施例提供的步骤S102中的信号处理部分由小信号放大器、滤波器、采样控制器、A/D转换器组成，将检测电路中各部分传感器和图像处理装置所提供的连续数据信号转化为单片机控制系统中模糊控制器所能识别的信号。本发明实施例提供的步骤S102中的图像处理程序主要采用Canny边缘检测算法进行形状匹配获取碗碟数量，具体算法实现步骤包括：
步骤1：摄像头对洗碗机内部进行拍摄，获取初始图像；
步骤2：对RGB图像进行灰度化处理，并进行图像二值化处理；
步骤3：通过Canny算子对灰度图像进行边缘检测，进行边缘提取；
步骤4：对边缘提取后的灰度图像进行几何形状拟合；
步骤5：统计碗碟数量。
作为优选实施例，本发明实施例提供的步骤S103中的模糊控制器为多输入变量和多输出变量的模糊控制系统，模糊输入变量包括：洗碗机内部碗碟的重量和碗碟的脏污程度，经过模糊控制器后输出变量为：洗涤时间的长短、进水量的多少、加热温度的高低，步骤S103的模糊推理规则具体包括：
(1)进水量的推理：将进水量的多少分为“偏少”、“正常”、“偏高”；
进水量的控制规则为：①若碗碟数量少，进水量偏少；②若碗碟数量适中，则进水量正常；③若碗碟数量较多，则进水量长；
(2)电热管加热温度的推理：将加热温度分为“稍低”、“正常”、“较高”；
电热管加热温度的控制规则为：①若碗碟数量少，则加热温度稍低；②若碗碟数量适中，则加热温度正常；
(3)洗涤时间推理：将洗涤时间分为“较短”、“短”、“适中”、“长”、“偏长”；五种模糊方式其规则为：①若碗碟数量少，脏污程度低，则洗涤时间较短；②碗碟数量少，脏污程度适中，则洗涤时间短；③碗碟数量少，脏污程度较高，则洗涤时间适中；④碗碟数量适中，脏污程度低，则洗涤时间短；⑤碗碟数量适中，脏污程度适中，则洗涤时间适中；⑥碗碟数量适中，脏污程度较高，则洗涤时间长；⑦碗碟数量较多，脏污程度低，则洗涤时间适中；⑧碗碟数量较多，脏污程度适中，则洗涤时间长；⑨碗碟数量较多，脏污程度较高，则洗涤时间偏长。
本发明实施例提供的模糊推理结果进行反模糊化，将推理结果转化为精确值，本发明的控制系统采用最大隶属度方法，最大隶属度法不考虑输出隶属度函数得形状，只考虑最大隶属度处的输出值；所述最大隶属度反模糊化方法通过选取推理结果的模糊量中隶属度最大的元素作为输出值即：
v0＝maxμv(v),v∈V0
如果在输出论域V中，其最大隶属度对应的输出值多于一个，则取具有最大隶属度输出的平均值，即：
Figure BDA0003793940490000101
其中N为具有最大相同隶属度输出的总数。
除步骤S101的数据获取模块中的检测电路，控制系统中的模糊控制器还设有工作启/停和状态设定电路，即洗碗机全自动工作的启/停按键和功能选择按键。
实施例2
图2为本发明实施例提供的洗碗机模糊控制系统中的模糊控制器中输入输出变量推理示意图，模糊控制系统为多输入变量和多输出变量，并且该系统中碗碟的脏污程度和碗碟数量都基于摄像头以及传感器检测电路进行实时获取，在经过模糊推理而得出，主要考虑了碗碟油污程度和碗碟数量两个条件，通过此模糊变量推断分析出所需进水量，电加热管的温度和洗涤时间的长短。
本发明实施例提供的模糊控制系统的主要推理逻辑表1所示，对于输入模糊变量，碗碟油程度的模糊度分为“较高”“适中”“低”；碗碟数量的模糊度分为“较多”“适中”“少”；对出输出的决策变量，洗涤时间的模糊度为“偏长”、“长”、“适中”、“较短”、“短”；电热管加热温度的模糊度为“较高”、“正常”、“稍低”；进水量的模糊度为“偏高”、“正常”、“偏少”；针对不同的输入模糊变量和输出模糊变量之间的隶属关系均不相同。
表1 模糊规则关系
Figure BDA0003793940490000111
图3本发明实施例提供的洗碗机控制系统实现模糊控制的基本结构示意图，实现Canny边缘边缘检测的具体步骤包括：
步骤1：对原始图像与高斯模板进行卷积操作，并使用高斯平滑滤波器卷积降噪；
步骤2：通过Sobel模板计算梯度幅度与方向；
其中Sobel模板具体包括：
Figure BDA0003793940490000112
其中Gx为水平方向x方向掩码模板，Gy为垂直方向y方向掩码模板，K为邻域标记矩阵。
Figure BDA0003793940490000121
根据以上三个模板及计算公式既可以计算图像梯度幅值以及相应的方向。
步骤3：进行非极大值抑制：寻找像素点局部的最大值，将非极大值点所对应灰度值设置为背景像素点，像素邻域区域满足梯度值的局部最优值判断为该像素的边缘，对于其他非极大值的相关信息进行抑制；
步骤4：用滞后阈值算法求解图像边缘。去除上一步中获取的伪边缘，实现Canny的边缘检测。
图4为本发明实施例提供的洗碗机模糊控制方法流程图，具体步骤包括：
步骤1：摄像头实时拍摄内部碗碟图片并进行图像处理获取碗碟数量信息，浊度传感器检测碗碟脏污程度，其中温度传感器为非模糊变量传感器检测电路，主要辅助后续的温度控制；
步骤2：将浊度传感器和图像处理系统所输出的数据信号通过信号处理及A/D转换模块转化为模糊控制器多能识别的模糊变量信号；
步骤3：模糊控制器通过如表1所示的预先设定好的模糊变量规则图对数据信号进行分析处理，并输出决策信号包括洗涤时间的长短、电热管的加热温度和进水量的多少；
步骤4：模糊控制器所输出的决策信号传输至输出控制电路驱动各个功能模块。
二、应用实施例。为了证明本发明的技术方案的创造性和技术价值，该部分是对权利要求技术方案进行具体产品上或相关技术上的应用的应用实施例。
在实际应用中，本发明拟采用像素为1024的彩色线阵相机进行获取，并且考虑到洗碗机放置相机空间偏小，所采用设备外形尺寸为62mm×62mm×48mm。在实际操作过程中通过线扫相机实时获取洗碗机内部碗碟信息，通过图像处理系统对所获图像进行处理，同时传感器检测电路实时检测碗碟污浊度，控制系统对接受信息进行实时分析并控制进水阀、电加热管、喷淋臂等部位对洗碗机进行洗涤参数调整，自动调整洗涤模式。
三、实施例相关效果的证据。本发明实施例在研发或者使用过程中取得了一些积极效果，和现有技术相比的确具备很大的优势，下面内容结合试验过程等进行描述。
实验过程：
①通过像素为1024的线阵相机拍摄放置不同数量碗碟情况下的图像；
②作为初始图象输入预先设定好的图像处理算法程序(边缘提取、特征匹配等)，输出碗碟等餐具数量。
③并且设定不同的油污参数并与碗碟数量进行随机匹配作为模糊控制系统的参数变量；
④模糊控制系统输出调控具体参数包括：实际所需温度、实际所需用水量、洗涤时间的长短。
⑤检测输出调控参数与实际输入参数是否匹配；
结果比较：并且通过对比目前市面上普遍存在的洗碗机三种洗涤模式：节能洗、快洗、净洗。在同样清洗效果下，该控制系统相对于现存洗碗机用水量和用电量更为节省。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种洗碗机控制方法，其特征在于，所述洗碗机控制方法包括：
通过摄像头对洗碗机内部餐具进行图像采集，并通过图像处理边缘检测统计餐具数量；利用浊度传感器检测电路实时获取洗碗机内部参数作为模糊控制器变量，并通过基于预先设定好模糊控制规则的模糊控制器转化为决策信号控制洗碗机执行不同模块功能。
2.如权利要求1所述的洗碗机控制方法，其特征在于，所述洗碗机控制方法包括以下步骤：
步骤一，通过数据获取模块中模糊变量图像采集装置和传感器检测电路采集待洗餐具和洗碗机内部的数据信息；
步骤二，将图像采集装置中摄像头所获取的图像通过预先设定好图像处理算法获取洗碗机中碗碟数量数据信号，并与传感器检测电路采集的碗碟脏污度数据信号作为初始待输入信号；
步骤三，对初始输入信号进行处理及A/D转换将转化为模糊控制器所能识别的数字信号；
步骤四，将数字信号传至基于设定好模糊控制规则和模糊化控制算法的模糊控制器，作为模糊控制器的输入变量进行模糊推断并将初始推断结果进行反模糊化处理，根据输出结果决定洗涤时间长短、进水量多少以及加热温度高低；
步骤五，将经过反模糊化处理后的输出信号输入至单片机控制系统调控不同功能模块。
3.如权利要求2所述的洗碗机控制方法，其特征在于，所述步骤二中的将图像采集装置中摄像头所获取的图像通过预先设定好图像处理算法获取洗碗机中碗碟数量数据信号包括：采用Canny边缘检测算法进行形状匹配获取碗碟数量，具体包括：
(1)摄像头对洗碗机内部进行拍摄，获取初始图像；
(2)对RGB图像进行灰度化处理，并进行图像二值化处理；
(3)通过Canny算子对灰度图像进行边缘检测，同时进行边缘提取；
(4)对边缘提取后的灰度图像进行几何形状拟合；
(5)统计碗碟数量。
4.如权利要求3所述的洗碗机控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中的通过Canny算子对灰度图像进行边缘检测包括：
1)对原始图像与高斯模板进行卷积操作，并使用高斯平滑滤波器卷积降噪；
2)通过Sobel模板计算梯度幅度与方向；
其中，Sobel模板具体包括：
Figure FDA0003793940480000021
其中，Gx为水平方向x方向掩码模板，Gy为垂直方向y方向掩码模板，K为邻域标记矩阵；
Figure FDA0003793940480000022
根据三个模板及计算公式计算图像梯度幅值以及相应的方向；
3)进行非极大值抑制：寻找像素点局部的最大值，将非极大值点所对应灰度值设置为背景像素点，像素邻域区域满足梯度值的局部最优值判断为像素的边缘，对于其他非极大值的相关信息进行抑制；
4)利用滞后阈值算法求解图像边缘，去除获取的伪边缘，实现Canny的边缘检测。
5.如权利要求2所述的洗碗机控制方法，其特征在于，所述步骤四中的模糊输入变量包括：洗碗机内部碗碟的重量和碗碟的脏污程度，经过模糊控制器后输出变量为：洗涤时间的长短、进水量的多少、加热温度的高低，所述模糊推理规则具体包括：
(1)进水量的推理：将进水量的多少分为“偏少”、“正常”、“偏高”；
进水量的控制规则为：①若碗碟数量少，进水量偏少；②若碗碟数量适中，则进水量正常；③若碗碟数量较多，则进水量长；
(2)电热管加热温度的推理：将加热温度分为“稍低”、“正常”、“较高”；
电热管加热温度的控制规则为：①若碗碟数量少，则加热温度稍低；②若碗碟数量适中，则加热温度正常；
(3)洗涤时间推理：将洗涤时间分为“较短”、“短”、“适中”、“长”、“偏长”；五种模糊方式的规则为：①若碗碟数量少，脏污程度低，则洗涤时间较短；②碗碟数量少，脏污程度适中，则洗涤时间短；③碗碟数量少，脏污程度较高，则洗涤时间适中；④碗碟数量适中，脏污程度低，则洗涤时间短；⑤碗碟数量适中，脏污程度适中，则洗涤时间适中；⑥碗碟数量适中，脏污程度较高，则洗涤时间长；⑦碗碟数量较多，脏污程度低，则洗涤时间适中；⑧碗碟数量较多，脏污程度适中，则洗涤时间长；⑨碗碟数量较多，脏污程度较高，则洗涤时间偏长；
对模糊推理结果进行反模糊化，将推理结果转化为精确值；采用最大隶属度方法，最大隶属度法不考虑输出隶属度函数得形状，只考虑最大隶属度处的输出值；所述最大隶属度反模糊化方法通过选取推理结果的模糊量中隶属度最大的元素作为输出值：
v0＝maxμv(v),v∈V0；
如果在输出论域V中，最大隶属度对应的输出值多于一个，则取具有最大隶属度输出的平均值：
Figure FDA0003793940480000031
其中，N为具有最大相同隶属度输出的总数。
6.一种应用如权利要求1～5任意一项所述的洗碗机控制方法的洗碗机控制系统，其特征在于，所述洗碗机控制系统包括：
数据获取模块模块，用于通过模糊变量图像采集装置和传感器检测电路采集待洗餐具和洗碗机内部的数据信息；
数据信号获取模块，用于将图像采集装置中摄像头所获取的图像通过预先设定好图像处理算法获取洗碗机中碗碟数量数据信号，并与传感器检测电路采集的碗碟脏污度数据信号作为初始待输入信号；
信号处理模块，用于对初始输入信号进行处理及A/D转换将转化为模糊控制器所能识别的数字信号；
模糊推断模块，用于将数字信号传至基于设定好模糊控制规则和模糊化控制算法的模糊控制器，作为模糊控制器的输入变量进行模糊推断并将初始推断结果进行反模糊化处理，根据输出结果决定洗涤时间长短、进水量多少以及加热温度高低；
系统功能调控模块，用于将经过反模糊化处理后的输出信号输入至单片机控制系统调控不同功能模块。
7.如权利要求6所述的洗碗机控制系统，其特征在于，所述数据获取模块包括图像采集处理装置、非模糊变量检测电路、模糊变量检测电路；其中，所述图像采集处理装置通过摄像头对洗碗机内部进行拍摄并通过设定好的图像处理算法进行数据获取，摄像头安装在洗碗机内部上侧对碗碟进行整体俯拍便于数据处理；所述非模糊变量检测电路为温度传感器检测电路；所述模糊变量检测电路为浊度传感器检测电路；由于水温直接影响到浊度传感器的检测结果，故采用内置式热敏电阻，直接安装在与喷淋臂连接的水管内部；所述浊度传感器安装于循环泵的出口位置，所述图像采集装置以及传感器提供连续信号作为控制系统的初始输入变量；
所述信号处理模块由小信号放大器、滤波器、采样控制器、A/D转换器组成，用于将检测电路中各部分传感器和图像处理装置所提供的连续数据信号转化为单片机控制系统中模糊控制器所能识别的信号；
所述模糊控制器为多输入变量和多输出变量的模糊控制系统；
所述洗碗机控制系统还设有工作启/停和状态设定电路，所述工作启/停和状态设定电为洗碗机全自动工作的启/停按键和功能选择按键。
8.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1～5任意一项所述的洗碗机控制方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1～5任意一项所述的洗碗机控制方法的步骤。
10.一种信息数据处理终端，其特征在于，所述信息数据处理终端用于实现如权利要求6～7任意一项所述的洗碗机控制系统。
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CN117752269A (zh) * 2024-02-21 2024-03-26 深圳市凯度电器有限公司 一种洗碗机的工作状态自动控制方法及装置

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