专利名称：判定洗衣机中所洗衣物缠绕状况的装置和方法
技术领域：
本发明涉及洗衣机，更具体地说是涉及确定洗衣机中所洗衣物缠绕状况的装置和方法。
在一般的洗衣机中，根据实验测量获得表示所洗衣物的缠绕状况的衣物缠绕信号。利用这一种衣物缠绕信号，执行衣物解缠模式，以减少衣物的缠绕。另外，传统的洗衣机采用一种搅动器，它有为减少衣物缠绕现象而改动的结构。
当衣物无缠绕地散置于洗衣机中时，如
图1所示，搅动器在被马达转动时，从所洗的衣物受到均匀的冲击。
然而，当衣物缠绕时，如图2所示，在搅动器与衣物的缠绕部分接触的部分附近，搅动器所受到的衣物的冲击较大。结果，缠绕的衣物会受到损坏。另外，由于难以清洗缠绕的衣物，所以衣物的洗净度降低。
为解决此问题，传统的洗衣机通过根据衣物的质地、衣物的种类、及在进行洗涤模式或清洗模式时的水流检测信号来检测衣物的缠绕状况，产生一衣物的缠绕信号。然而，由于衣物缠绕信号很复杂，因此无法确定产生的衣物缠绕信号是有意义的信号还是噪声。结果，当由于对衣物缠绕信号的错误判定而在衣物缠绕时仍继续进行洗涤和清洗模式运行时，衣物便会损坏。另外，在衣物的缠绕部分洗净度被降低了。
因此，本发明的一个目的，是提供判定在洗衣机中洗的衣物的缠绕状况的装置和方法，其中一表示衣物的缠绕状况的检测信号得到分析，判定衣物缠绕信号是有用信号还是噪声，从而当衣物缠绕信号是有用信号时，执行衣物解缠模式，以减小衣物的损坏，从而在不发生衣物缠绕的情况下执行洗涤和清洗模式，以改进洗净度。
根据一个方面，本发明提供了用于判定正在洗衣机中洗的衣物的缠绕状况的装置，包括衣物缠绕检测装置，用于检测因衣物缠绕而在所述洗衣机的驱动轴处出现的力矩，以检测所述衣物加在洗衣机的搅动器上的冲击的分布，并根据检测的冲击分布产生缠绕信号;相关系数运算装置，用于把所述衣物缠绕信号转换成表示衣物缠绕信号的状态值的数字信号、分析衣物缠绕信号的所述状态值、并根据分析运算待用于判定衣物缠绕信号是用信号还是噪声的相关系数;微处理器，用于当从由所述相关系数运算装置输出的相关系数判定衣物缠绕信号为有用信号时，进行控制以执行衣物解缠模式。
根据另一方面，本发明提供了判定在洗衣机中洗的衣物缠绕状况的方法，包括下列步骤(a)判定现行模式是洗涤模式还是清洗模式;(b)通过驱动一马达和装在洗衣机中的搅动器，在一预定时间内正向及反向地搅动所述衣物，检测因衣物的冲击而在洗衣机的驱动轴上出现的力矩、并根据检测的力矩产生衣物缠绕信号;(c)运算在所述步骤(b)输出的所述衣物缠绕信号的相关系数，以判定该衣物缠绕信号是有用信号还是噪声;(d)比较所述步骤(c)输出的相关系数和基准值相，当相关系数高于基准值时执行衣物解缠模式，当相关系数不高于基准值时判定现行模式是否已完成，并当现行模式尚未完成时重复所述第一步骤(a)之后的步骤。
根据本发明，衣物缠绕由衣物加在搅动器上的冲击的分布检测。表示衣物缠绕的检测信号得到分析。当衣物缠绕信号按分析结果被判定为有用信号时，把此衣物缠绕信号与基准值相比较。当衣物缠绕信号高于基准值时，执行一布料解缠模式。因而，能够在没有衣物缠绕的情况下执行洗涤和清洗模式，并由此减小发生在衣物缠绕部分的衣物损坏并改进衣物缠绕部分的洗净度。
通过下面结合附图的详细说明，本发明的各种特征和优点将变得更为明了。在附图中图1是洗衣机的示意剖视图，显示了衣物在洗衣桶中的无缠绕分布;
图2是洗衣机的示意剖视图，显示了布料在洗衣桶中的缠绕情况;
图3是施用了本发明的洗衣机的示意剖视图，其中还显示了本发明的衣物缠绕判定装置的框图;
图4是在根据本发明的衣物缠绕判定装置中采用的相关系数运算单元的框图;
图5是本发明的衣物缠绕判定装置获得的相关系数;
图6是流程图，显示了根据本发明的衣物缠绕判定方法的第一实施例;
图7是流程图，显示了根据本发明第一实施例在执行洗涤模式时的衣物缠绕判定程序;
图8是流程图，显示了根据本发明第一实施例在执行清洗模式时的衣物缠绕判定程序;
图9是流程图，显示了根据本发明的衣物缠绕判定方法的第二实施例。
参见图3，其中示意显示了实施本发明的洗衣机。在图3中，以框图显示了本发明的衣物缠绕判定装置。
如图3所示，洗衣机包括用于洗涤盛在其中的衣物的洗衣桶2，它有包括甩干桶11和外桶12的双层结构。该洗衣机还包括装在马达3的转轴上并适于从马达3接收转动力的皮带轮4、经一皮带轮4相连并适于经该皮带从皮带轮4接收马达3的转动力的皮带轮5、其下端与皮带轮5相耦合并适于被皮带轮5所传送的马达3的转动力转动的驱动轴6。一接合器7与驱动轴6的上端相耦合，以从驱动轴6接受马达3的转动力。在接合顺7之上，在洗衣桶2中设有搅动器8。搅动器8从接合器7接收马达3的转动力并借助接收的转动力正向和反向地转动。
根据本发明，衣物缠绕判定装置包括衣物缠绕检测单元10;后者用于检测因加在搅动器8上的冲击的分布而出现在驱动轴6上的力矩，并根据检测到的力矩产生一衣物缠绕信号。衣物缠绕检测单元10设在驱动轴6的中部。A/D转换器20与衣物缠绕检测单元10的输出端相连;转换器20把衣物缠绕检测单元10输出的衣物缠绕信号转换成数字信号并输出衣物缠绕信号的状态值X(n)。相关系数运算单元30与A/D转换器20的输出端相连。相关系数运算单元30适于从A/D转换器20接收衣物缠绕信号的状态值X(n)，并从收到的衣物缠绕信号X(n)的状态值导出用于判定衣物缠绕信号是否有用信号的衣物缠绕信号相关系数Y(n)。该衣物缠绕判定装置还包括微处理器40;后者与相关系数运算单元30的输出端相耦合，并适于比较相关系数Y(n)和事先存储在其中的基准值，并在相关系数Y(n)高于基准值时控制衣物解缠模式的执行。
衣物缠绕检测单元10包括把驱动轴6的力矩转换成电信号的振动检测器。如图4所示，相关系数运算单元30包括开关电路81，它适于按时间顺序开关待分析的衣物缠绕信号的状态值X(n)并输出它们;状态值选择电路32，用于根据嵌入度ED和延迟时间DL选择从开关电路81输出的状态值;及距离计算电路33，适于根据在状态值选择电路32中选择的两个状态值Xi和Xj计算距离Rij并输出距离Rij。还提供了一个相关和计算电路34，用于把距离计算电路33输出的距离Rij与事先存储的距离指数di相比较，并输出相当于满足给定距离条件的距离指数的相关和C(r)。相关系数运算单元30还包括拐点鉴别电路35，用于鉴别相关和计算单元34输出的相关和C(r)的适当拐点;斜率计算电路36，用于计算连接拐点鉴别电路35输出的拐点的线的斜率并输出相关系数Y(n);控制电路37，用于根据输入时钟CLK、启动信号EN、嵌入度ED及延迟时间DL，输出用于控制开关电路31、状态值选择电路32、距离计算电路33、相关和计算电路34及鉴别电路35的控制信号。
状态值选择电路32包括一对寄存器。一设定电路38连到鉴别电路35的另一输入端，以从鉴别电路35以外输入一最佳拐点。
参见图6，其中显示了根据本发明利用上述衣物缠绕判定装置来判定洗衣机所洗衣物缠绕状况的方法。该方法包括确定洗衣机的现行模式是洗涤模式还是清洗模式的第一过程，和通过驱动马达3在一预定时间内正向和反向地搅动衣物、检测因加在搅动器8上的冲击分布而在驱动轴6上出现的力矩、并根据检测的力矩而产生衣物缠绕信号的第二过程。该方法还包括接收第二过程输出的衣物缠绕信号并运算衣物缠绕信号的相关系数以判定衣物缠绕信号是有用信号还是噪声的第三过程，以及把第三过程输出的相关系数与基准值相比较、当相关系数高于基准值时执行衣物解缠模式、当相关系数不高于基准值时判定现行模式是否已完成、关在现行模式尚未完成时重复第一过程之后的过程的第四过程。
现在结构附图，描述衣物缠绕判定装置和方法的功能和作用。
当在待洗衣物放入洗衣桶2内之后选择了洗涤模式时，预定量的水被加入洗衣桶2中。
当马达3随后被驱动预定时间时，马达3产生的转动力经皮带轮4和5被传至驱动轴6并随后经接合器7被传至搅动器8，从而使搅动器8正向和反向地转动。
搅动器8的正向和反向转动时间被设计成彼此相等。另外，搅动器8的正向转动后的停止时间和搅动器8的反向转动后的停止时间，分别短于正向转动时间和反向转动时间。
借助搅动器8的正向和反向转动，衣物1被正向和反向地搅动。搅动的衣物1与搅动器8相撞，从而使搅动器8受到冲击。
当被搅动的衣物1的布被缠绕时，衣物1的缠绕部分加在搅动器8上的冲击大于未缠绕的衣物部分加在搅动器8上的冲击。该冲击加在驱动轴6上，因而驱动轴6的力矩发生改变。
驱动轴6的力矩被衣物缠绕检测单元10转换成电信号。这样，产生了衣物缠绕信号。衣物缠绕信号在衣物包含更多种布时变得更复杂。首先，应分析这种复杂的衣物缠绕信号，以判定衣物缠绕信号是有用信号还是噪声。
为实现该分析，衣物缠绕信号被加到A/D转换器20上，后者又把衣物缠绕信号转换成数字信号，从而输出衣物缠绕信号的状态值X(n)。
衣物缠绕信号的状态值X(n)被加到相关系运算单元30，并根据给定的嵌入度ED和延时DL被选取。
将以嵌入度ED＝1且延时DL＝τ＝△t为例，来描述该过程。
输入的衣物缠绕信号的状态值X(n)，经开关电路31被加到状态选择电路32，开关电路31根据来自控制电路37的控制信号，执行其开关操作。
设输入状态X(n)的初始值X(o)，该初始值X(o)经开关电路31被输入状态选择电路32。在每个延时τ一个一个地持续输入的状态值，经开关电路31被加到状态选择电路32。
即，初始值X(o)先被输入状态选择电路32。随后，状态选择电路32在延时to+△t收到状态值X(to+△t)。状态值X(o)和X(to+△t)根据来自控制电路37的控制信号被加到距离计算电路33。
距离计算电路33把输入的状态值分别存在其寄存器中预定的时间，然后随时间的推移把它们作为状态值输出。
以输出的状态值X(o)和X(to+△t)，距离计算电路33计算两个状态X(o)和X(to+△t)之间的距离R11。此时，嵌入度ED为1且延时τ为△t。因此，距离R11可由下式运算得出R11＝｜X(o)-X(to+△t)｜算出的距离R11在被归一化后被输出;归一是借助最大值Dmax、最小值Dmin及其他值进行的;这些值均可预先确定。
距离R11随后被加到相关和计算电路34;后者把输入的距离R11与事先存储的距离指数di相比较，并在条件R11＞di成立时把距离指数di加1，以获得增加的距离指数dj。
即，增加的距离指数dj满足下列等式(2)dj＝di+1……(2)上述过程是为延时△t执行的。开关电路31在下一延时2△t提供它收到的状态值X(to+2△t)。根据输入的状态值X(to+2△t)和初始值X(o)，距离计算电路33输出两状态之间的距离。
输出时距离R12经相关和计算电路34被与预先存储的距离数dj相比较。当比较结果满足条件R12＞dj时，距离指数dj被增加。
对随时间推移而收到的所有状态值重复上述过程。当出现在其直径相当于增加的距离指数的圆中的状态的数目Ndj达到预定的最后数目Nmax时，没有输入状态值经开关电路31加到状态值选择电路32上。
即当出现在其直径相当于距离指数dj的圆中的状态的数目Ndj通过相关和计算电路34，被判定为达到最后值Dmax时，一控制信号被从控制电路37提供到开关电路31，以使开关电路31执行其开关操作。借助开关电路31的开关操作，停止了向状态值选择电路32提供状态值。
同时，鉴别电路35从控制电路37收到一控制信号，并在表示出现在其直径相当于输入的距离指数的圆中的状态Ndj的曲线图中，选择具有适当拐点的距离指数di和dj。
拐点可被选作事先设定在鉴别电路35中的距离指数di和dj。或者，用户可从外部通过设定电路38设定拐点。
在通过鉴别电路35事先设定了距离指数的情况下，为导出拐点，从选择距离指数di和dj中选出一距离指数。对满足距连接所选距离指数到另一距离指数的直线的最小距离的距离指数进行寻找。一旦发现该距离指数，就执行把所找到的距离指数设定为拐点的过程，以确定适当的拐点。当距离指设定电路38确定时，从外部经实验导出一最佳拐点。
如上确定的拐点被输入一斜率计算电路36。当X-Y坐标平面由表示距离指数的d轴和表示出现在其直径等于该距离指数的圆中的状态值数目的轴Nd组成时，斜率计算电路36计算从状态值的增加数得到的斜率。
此时，斜率用下式计算斜率＝〔log(Ndj)-log(Ndi)〕/〔log(dj)-log(di)〕……(3)算出的斜率就是衣物缠绕信号状态值的相关系数，即相关系数运算单元30的最后输入Y(1)。
在嵌入度ED为1且延时DL为△t的假定下获得的衣物缠绕信号状态值的相关系数，称为根据逐点法的相关系数。
当假设嵌入度ED和延时DL(DL＝τ)分别为n和P△t时，状态值选择电路32在时刻to通过开关电路32为时刻(n-1)p△t输出状态值Xi。
该状态值可用下式表示Xi＝〔X(o)，X(to+p△t)，……X(to+(n-1)p△t)〕此外，时刻to+△t时的状态值Xj可用下式表示Xj＝〔X(to+△t)，X(to+(p+1)△t)，……X(to+np△t)〕从上述状态值算出的距离值Rij是｜Xi-Xj｜。根据算出的距离，衣物缠绕状态值的相关系数Y(n)可通过相关计算电路34、鉴别电路35、斜率计算电路36以及控制电路37而得到。
图5是曲线图，显示了相关系数运算单元30输出的最后相关系数。
从输出的相关系数Y(n)，判定输入衣物缠绕信号的状态值是从有意义信号得到的衣物缠绕信号还是从噪声得到的衣物缠绕信号。
相关系数Y(n)被加到微处理器40，以根据经A/D转换器20得到的衣物缠绕信号状态值来控制洗衣操作。
即，微处理器40把相关系数Y(n)与存在其中的基准值相比较。基准值对洗涤模式被设为Fe，而对清洗模式被设为Fi。当相关系数Y(n)高于基准值时，微处理器40进行控制以执行衣物解缠模式。另一方面，当相关系数Y(n)不高于基准值时，微处理器40进行控制以继续执行现行模式。
相关系数Y(n)被用作在洗涤模式、清洗模式、及脱水模式中的洗衣机控制信息。
图6是流程图，显示了根据本发明的衣物缠绕判定方法的第一实施例。根据此方法，首先，判定现行模式是洗涤模式还是清洗模式，如图6所示。然后，在执行洗涤或清洗模式的过程中，读取衣物缠绕检测单元10输出的衣物缠绕信号。随后分析衣物缠绕信号，以运算相关系数Y(n)。
随后，相关系数Y(n)与洗涤模式的基准值Fe清洗模式的基准值Fi相比较。当确定相关系数Y(n)高于基准值Fe或Fi时，就执行衣物解缠模式。当相关系数Y(n)不高于基准值Fe或Fi时，就判定现行模式是否已完成。如现行模式已完成，就执行衣物解缠模式。若没有，就继续执行现行模式。
图7是流程图，显示了根据本发明的第一施例在执行洗涤模式时的衣物缠绕判定过程。
根据此过程，由相关系数运算单元30提供的相关系数Y(n)，被与洗涤模式的基准值Fe相比较。当判定相关系数Y(n)高于基准值Fe时，就断定衣物已缠绕。因而执行衣物解缠模式。另一方面，当相关系数Y(n)不高于基准值Fe时，判定现行洗涤模式是否已完成。当现行洗涤模式已完成时，就执行衣物解缠模式。若没有，则继续执行现行模式。这样，就能在执行洗涤模式时防止衣物缠绕。
图8是流程图，显示了在根据本发明的第一实施例执行清洗模式时的衣物缠绕判定过程。
根据此过程，相关系数运算单元30提供的相关系数Y(n)被清洗模式的基准值Fi相比较。当判定相关系数Y(n)高于基准值Fi时，就确定衣物已被缠绕。因而执行衣物解缠模式。另一方面，当相关系数Y(n)不高于基准值Fi时，就判定现行清洗模式是否已完成。若现行清洗模式正在进行，就继续执行它。这样，就能在执行清洗模式中防止衣物缠绕。
当清洗模式已完成，就可进行衣物解缠模式。
图9是流程图，显示了根据本发明的衣物缠绕判定方法的第二实施例。根据此方法，首先判定现行模式是洗涤模式还是清洗模式，如图9所示。然后，检查现行模式是否已完成。若现行模式已完成，就读取衣物缠绕检测单元10输出的衣物缠绕信号。随后分析该衣物缠绕信号，以运算其相关系数Y(n)。
然后，把相关运算单元30提供的相关系数Y(n)与洗涤模式的基准值Fe或清洗模式的基准值Fi相比较。当判定相关系数Y(n)高于基准值Fe或Fi时，就认定衣物已被缠绕，因而执行解缠模式。
从上述描述可见，本发明提供了衣物缠绕状况判定装置和方法，它们能分析当在洗衣机中洗涤多种质地的衣物时所产生的复杂衣物缠绕信号，以判定衣物缠绕信号是否有意义的信号，并在衣物缠绕信号为有意义的信号时根据判定的衣物缠绕信号控制洗衣机，从而防止衣物缠绕。因此，能减小衣物的缠绕部分处发生的损坏。并改进衣物缠绕部分处被降低的洗净度。
虽然为了说明的目的而公开了本发明的最佳实施例，本领域有人员应理解的是，在不脱离所附权利要求书所公布的本发明范围和精神的前提下，可进行多种修正、增加和替换。
权利要求
1.用于判定洗衣机中所洗衣物缠绕状况的装置，包括衣物缠绕检测装置，用于检测由于衣物的缠绕而出现在所述洗衣机的驱动轴上的力矩，检测所述衣物加在洗衣机的搅动器上的冲击的分布、并根据检测的冲击分布产生衣物缠绕信号；相关系数运算装置，用于把所述衣物缠绕信号转换成表示衣物缠绕信号的状态值的数字信号、分析衣物缠绕信号的所述状态值、并根据该分析运算用于判定衣物缠绕信号是有意义信号还是噪声的相关系数；微处理器，用于根据所述相关系数运算装置输出的所述相关系数，在所述衣物缠绕信号被判定为有意义信号时执行衣物解缠模式。
2.根据权利要求1的装置，其中所述衣物缠绕检测装置包括用于检测因衣物的所述冲击分布而出现在所述驱动轴上的振动的振动检测器。
3.判定洗衣机中所洗衣物缠绕状况的方法，包括下列步骤(a)判定所述洗衣机的现行模式是洗涤模式还是清洗模式;(b)通过驱动装在洗衣机中的马达和搅动器在一预定时间内正向和反向地搅动衣物、检测因衣物的冲击而出现在洗衣机驱动轴上的力矩、根据检测的力矩产生衣物缠绕信号;(c)运算步骤(b)所输出的所述衣物缠绕信号的相关系数，以判定该衣物缠绕信号是有意义信号还是噪声;(d)把步骤(c)输出的所述相关系数与预定的基准值相比较、当相关系数高于所述基准值时执行衣物解缠模式、当相关系数不高于所述基准值时判定现行模式是否已完成、当现行模式尚未完成时读取在执行所述洗涤模式过程中输入的衣物缠绕信号。
4.判定洗衣机中所洗衣物缠绕状况的方法，包括下列步骤(a)判定所述洗衣机的现行模式是洗涤模式还是清洗模式;(b)检查现行模式是否已完成;(c)当在步骤(b)确定现行模式已完成时通过驱动装在洗衣机中的马达在一预定时间内正向和反向地搅动所述衣物、检测由于衣物的冲击而出现在洗衣机驱动轴上的力、根据检测的力矩产生衣物缠绕信号;(d)运算步骤(c)输出的所述衣物缠绕信号的相关系数，以判定衣物缠绕信号是有意义信号还是噪声;(e)把步骤(d)输出的所述相关系数与预定的基准值相比较，并在相关系数高于所述基准值时执行衣物解缠模式。
5.根据权利要求3的方法，其中所述步骤(d)包括把所述相关系数与所述基准值相比较、当相关系数高于基准值时执行所述衣物解缠模式、当相关系数不高于基准值时判定现行模式是否已完成、及在现行模式尚未完成时执行与现行模式不同的输入模式的步骤。
6.根据权利要求3的方法，其中在所述步骤(b)，所述搅动器的正向转动和反向转动时间被设定为彼此相等且分别高于搅动器正向转动后的停止时间及搅动器反向转动后的停止时间。
7.根据权利要求3的方法，其中在所述步骤(b)，所述搅动器的正向转动和反向转动时间被设定为彼此不同并分别高于搅动器正向转动后的停止时间及搅动器反向转动后的停止时间。
8.根据权利要求4的方法，其中所述步骤(d)包括当在步骤(a)判定现行模式为洗涤模式时把在执行所述洗涤模式过程中输入的所述相关系数与所述基准值相比较的第一步骤;当在所述第一步骤确定出相关系数高于基准值时执行所述衣物解缠模式并判定现行洗涤模式是否已完成的第二步骤;当现行洗涤模式尚未完成时执行所述第二步骤并当现行洗涤模式已完成时执行所述步骤(b)的第三步骤。
9.根据权利要求4的方法，其中所述步骤(d)包括当在步骤(a)判定现行模式为洗涤模式时把在执行所述清洗模式过程中输入的所述相关系数与所述基准值相比较的第一步骤;当在所述第一步骤确定出相关系数高于基准值时执行所述衣物解缠模式并判定现行清洗模式是否已完成的第二步骤;当现行清洗模式尚未完成时执行所述第二步骤且当现行清洗模式已完成时执行所述步骤(a)的第三步骤。
全文摘要
判定洗衣机中衣物缠绕状况的装置和方法，其中分析表示缠绕状况的检测信号，判定其是有意义信号还是噪声，如果是有意义信号，则执行衣物解缠模式。该装置包括缠绕检测单元，相关系数运算单元，用于把缠绕信号转换成表示其状态值的数字信号，分析缠绕信号的状态值，并据此运算用来判定缠绕信号是有意义信号还是噪声的相关系数。以及微处理器，当缠绕信号有意义时，从相关系数运算单元输出相关系数，控制并执行衣物解缠模式。
文档编号D06F33/02GK1096833SQ9311859
公开日1994年12月28日 申请日期1993年10月9日 优先权日1993年6月19日
发明者金政皓, 金炯燮, 李炳勋, 芦永薰, 丁海隆 申请人:株式会社金星社