一种智能型餐桌自动旋转控制方法及智能型餐桌与流程

本发明涉及智能家居产品技术领域，尤其涉及一种智能型餐桌自动旋转控制方法及智能型餐桌。

背景技术：

目前，各种智能家居的开发日益增加。旋转餐桌是目前中式餐饮行业常用的桌子，旋转餐桌按照操作方式来划分，主要有两种：一种是手动旋转，另一种是自动旋转。手动旋转餐桌需要就餐人在吃饭的同时用手旋转餐桌，使用不便。相对于手动旋转，自动旋转餐桌是该类产品中的高端产品，当启动餐桌旋转功能后，餐桌即自动旋转，直到关闭旋转。自动旋转餐桌虽然解决了用手旋转餐桌的缺点，但是其均为恒速，不能随就餐的人数和动作进行自动化调整。

同时，作为自动旋转餐桌，其为人们聚会就餐提供了一定的便利，但在使用时总会感觉该餐桌旋转时，只有一种速度并不能满足使用要求，如服务员在上菜或需要把已被吃光的盘子端掉时，可能就需要更快的旋转速度来满足工作需要。另外客人在就餐时，如果多数人都举起筷子夹菜时，旋转速度应当降低；而当只有较少人举起筷子夹菜时，则需要转的快一些。当桌面上的菜品较多时，应当转的慢一些，而当桌面上的菜品较少时，则应当转的快一些。如果将这些需要餐桌在不同的旋转速度之间进行切换，仅使用遥控或在桌面下安装开关可能只方便附近的人操作，而稍远一点的客人便不能操作。因此，自动旋转餐桌的转速问题需要进一步研究改进，现有的操作方式均难以满足需要。

作为高端餐饮场所的餐桌，往往还需要进行景观化处理，如在桌面的中央设置鲜花、草坪、亭台楼阁等缩微景观，以烘托就餐气氛，放松人们的心情，或者增进人们的食欲。但是目前的景观物品的作用仅仅是营造氛围，并没有其他的作用。

因此，开发出一种集自动化、智能化、景观化、低功耗的感应式智能型餐桌自动旋转控制方法及智能型餐桌，显得较为重要。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种智能型餐桌自动旋转控制方法，采用红外感应的方式，根据就餐者的人数及动作变化，来实现餐桌旋转的启动以及转速的自动化调整，且红外感应设计巧妙、准确，达到高精度定位与旋转的目的，能够有效避免干扰和误感应；转盘旋转平稳，转盘旋转更智能化，且无需人工操作，使用更便利。

本发明的目的还在于提供一种上述方法的智能型餐桌，集自动化、智能化、景观化与低功耗于一体，实现餐桌旋转的自动启动及停止，旋转角度范围与速度的调整，自动旋转与手动旋转直接切换，自动化程度高，响应速度快，性能稳定，旋转平稳性好，实用性强。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种智能型餐桌自动旋转控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备一智能型餐桌自动旋转控制系统，包括控制单元、餐桌本体、及设置于餐桌本体上的转盘、景观柱，该控制单元包括plc控制器、定位扩展模块、伺服执行机构与增量型旋转编码器，该伺服执行机构包括伺服电机，该增量型旋转编码器与转盘同轴安装；该餐桌本体上设置有若干红外感应装置，该红外感应装置包括红外线发射端与红外线接收端，景观柱上设有反光镜，每一红外线发射端发出的红外线被反光镜反射后均可到达与其配对的红外接收端；所述的各红外感应装置均与plc控制器电连接；

(2)通过plc控制器预设转盘基点位置与转盘初始转速，并在plc控制器内预存红外线发射端与红外线接收端之间的标准红外脉冲信号，plc控制器根据转盘每个位置相对于基点位置所对应的角度，换算成相应的脉冲计数值，转盘每转动一个位置对应一个脉冲计数值；

(3)红外线接收端实时接收红外线发射端发射的当前红外脉冲信号，并将当前红外脉冲信号发送至plc控制器，plc控制器将当前红外脉冲信号与标准红外脉冲信号进行对比，判断是否一致；若不一致，则表示存在遮挡，则plc控制器计算出当前红外脉冲信号发出位置处相对于基点位置的当前脉冲计数值，并发送from/to指令至定位扩展模块，定位扩展模块带动伺服电机与增量型旋转编码器启动；否则，不断重复该步骤；

(4)启动时，伺服电机带动转盘以一角速度转动，与此同时，增量型旋转编码器以相同的角速度转动，产生两路相位差为90°的脉冲，通过判断相位超前或滞后的关系，确定转盘的旋转方向；

(5)在伺服执行机构的带动下，根据plc控制器计算出的当前脉冲计数值，转盘以运算确定的旋转方向、转速旋转相应的角度，并且在其后根据感应到的就餐者遮挡动作频次自行调整转盘的转向与转速：当感应到的就餐者遮挡动作频次高的时候降低转速，而频次低的时候则提高转速，但不超过设定的最高转速。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤(1)中，plc控制器内保存有标准红外脉冲信号的标准脉冲时序波形；在所述步骤(3)中，判断红外线发射端与红外线接收端是否存在遮挡的方法为：plc控制器将接收到的当前红外脉冲信号的脉冲时序波形与plc控制器内的标准脉冲时序波形进行比对；若比对不一致，表示红外线发射端与红外线接收端之间存在遮挡；若比对一致，表示红外线发射端与红外线接收端之间无遮挡，则将红外线接收端的时钟调整到与红外线发射端一致，并产生一个跟踪脉冲时序。

作为本发明的进一步改进，所述步骤(3)还包括以下步骤：

(3.1)plc控制器采用跟踪脉冲时序控制红外线接收端的电源，使得红外线接收端的电源在红外线发射端的红外脉冲信号到来前0.5-1.0s打开，在红外线发射端的红外脉冲信号接收完成后关闭；

(3.2)plc控制器在红外线发射端的红外脉冲信号接收完成后进入待机状态，等待下一红外脉冲信号的到来。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤(1)中，所述转盘下端设置有一扭力传感器，伺服执行机构与转盘之间设置有一电磁离合器与一旋转编码器，所述伺服电机的输出轴与转盘之间通过驱动轴连接；所述步骤(5)还包括以下步骤：

(5.1)plc控制器不断获取扭力传感器输出的触点状态信号；

(5.2)当转盘所受外部扭转力导致扭力传感器所受扭矩大于其极限扭矩时，扭力传感器内常开触点闭合，常闭触点断开，则plc控制器控制电磁离合器触点分离，使得伺服执行机构的伺服电机输出轴与驱动轴断开连接，转盘可随外部扭转力转动；

(5.3)plc控制器通过旋转编码器获取转盘的反馈转速，然后控制伺服电机以反馈转速运行；

(5.4)当外部扭转力消失，使得扭力传感器触点复位时，plc控制器控制电磁离合器触点闭合，使得伺服电机的输出轴与驱动轴重新连接，转盘在伺服电机的驱动下以反馈转速运行旋转至相应的角度。

作为本发明的进一步改进，还包括步骤(6)：通过plc控制器预设红外线发射端与红外线接收端之间被遮挡的时间阈值t，每一时间阈值t对应一个当前脉冲计数值；当检测到有遮挡后，plc控制器内置的高速计数器开始计时，遮挡动作消失，高速计数器立即停止计时，获得遮挡动作时间nt；则伺服执行机构控制转盘旋转n个当前脉冲计数值所对应的角度。

实施上述方法的智能型餐桌，其特征在于，包括控制单元、餐桌本体、及设置于餐桌本体上的转盘，该控制单元包括plc控制器、定位扩展模块、伺服执行机构与增量型旋转编码器，该伺服执行机构包括伺服电机，该增量型旋转编码器与转盘同轴安装；该餐桌本体上设置有若干红外感应装置，该红外感应装置包括红外线发射端与红外线接收端，景观柱上设有反光镜，每一红外线发射端发出的红外线被反光镜反射后均可到达与其配对的红外接收端；所述的各红外感应装置均与plc控制器电连接。

作为本发明的进一步改进，所述伺服执行机构与转盘之间设置有一扭力传感器、一电磁离合器与一旋转编码器，所述伺服电机的输出轴与转盘之间通过驱动轴连接。

作为本发明的进一步改进，所述餐桌本体上开设有用于容纳转盘的凹槽，该凹槽内开设有一下环形槽，该转盘下端面开设有与下环形槽相匹配的上环形槽，该转盘与凹槽之间通过若干滚珠连接，且该滚珠上端设置于上环形槽中，下端设置于下环形槽中，该上环形槽与下环形槽的纵切面均呈u形。

作为本发明的进一步改进，所述餐桌本体包括桌面、及设置于桌面下方的桌脚，该桌脚包括底座、连接于桌面与底座之间的立柱、及连接于桌面与底座之间的支撑柱，其中，该底座内设置有底座容置腔，该立柱内设置有与底座容置腔相连通的立柱容置腔，所述plc控制器、伺服执行机构、定位扩展模块分别设置于底座容置腔内，所述增量型旋转编码器、驱动轴、电磁离合器与旋转编码器分别设置于立柱容置腔内。

作为本发明的进一步改进，所述转盘包括两层玻璃、及夹设于两层玻璃之间的黑色吸光层，该黑色吸光层可以吸收来自各个方向的光线，避免反光，以免影响红外传感器组建的工作，造成误感应。

本发明的有益效果为：

本发明提供的智能型餐桌自动旋转控制方法及智能型餐桌，采用红外感应的方式对就餐者的行为进行感应，当用餐者夹菜时，其上肢的动作就会遮挡红外线；通过检测红外线发射端与红外线接收端之间产生的红外脉冲信号是否出现遮挡动作，来判定红外线发射端与红外线接收端之间是否出现了遮挡物(就餐者的手或者胳膊)，并以此作为实现餐桌旋转的启动、调节转盘转向和转速的依据；由于在景观柱的上部设置了反光镜，可以使红外感应准确、全面，光路向上，有效避免干扰及产生误感应；同时，消除了因机械传动机构产生的间隙、回程差、惯性等因素导致的旋转误差，达到高精度定位与旋转的目的。

同时，通过形成的跟踪脉冲时序来控制红外线接收端电源的开启与关闭，达到智能开启与关闭的效果，且达到节能、降低功耗的目的。

通过扭力传感器感应使用者对转盘转速的需求，从而断开伺服电机对转盘的旋转驱动，使得外力能够随意转动转盘；然后再通过旋转编码器获取与反馈转盘受外力驱使后的转速，根据此转速调整伺服电机的驱动转速并输出，实现餐桌自动旋转与手动旋转的切换，转盘的转动及速度切换过程平稳。

当需要旋转角度范围更大时，只要延长遮挡物放置于红外线发射端与红外线接收端之间的时间即可，若红外线发射端与红外线接收端之间被遮挡的时间为nt，则转盘旋转的角度即为n倍的当前脉冲计数值所对应的角度值，进一步提高了转盘旋转的智能化与便利性。

本发明提供的智能型餐桌，可通过红外感应实现对餐桌旋转的自动启动及停止，且可实现旋转角度范围、旋转方向与速度的自动调整，还可以实现自动旋转与手动旋转直接切换，自动化程度高，响应速度快，性能稳定，旋转平稳性好，实用性强，功耗低，与景观一体化，可广泛用于各种宾馆、饭店、餐厅等公共场所。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明智能型餐桌的整体剖面结构示意图；

图2为本发明智能型餐桌的立体装配结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。

实施例一：

请参照图1与图2，本实施例提供的智能型餐桌自动旋转控制方法，包括以下步骤：

(1)制备一智能型餐桌自动旋转控制系统，该餐桌为8人使用，包括控制单元1、餐桌本体2、及设置于餐桌本体2上的转盘3、景观柱10，该控制单元1包括plc控制器11、定位扩展模块12、伺服执行机构13与增量型旋转编码器14，该伺服执行机构13包括伺服电机131，该增量型旋转编码器14与转盘3同轴安装；该餐桌本体2上设置有若干红外感应装置4，该红外感应装置包括红外线发射端41与红外线接收端42，景观柱10上设有反光镜101，每一红外线发射端41发出的红外线被反光镜101反射后均可到达与其配对的红外接收端42；所述的各红外感应装置4均与plc控制器11电连接；

本实施例中的plc，选择了日本三菱公司fx2n-64mt型plc模块，也可以选用欧姆龙cqmi系列、c200h系列、c500系列plc模块之一；

所述的红外传感器中的红外线发射端41与红外线接收端42，本实施例中均是设置在桌面上、转盘外侧；其他实施例中，也可以将其中之一设置在桌面上，而另一端设置在反光镜101上。二者设置在桌面上的位置，为就餐者没有就餐动作(夹菜或者拿取转盘上的物品)时，不遮挡红外传感光路；而一旦有就餐动作时，则遮挡红外传感光路，被及时感应到；

所述的景观柱上，各个部位均可以设置花草、流苏等造景物品，形成景观，只要不遮挡红外感应光路即可；

所述的反光镜101，是局部可以反射红外线，使红外线发射端41与红外线接收端42之间形成感应光路的倒漏斗状，其设置在景观柱的顶端或者中部，其发射面的倾角一般为30-60°，具体与红外线发射端41与红外线接收端42配合使用；其与红外线传感器41、42之间形成的感应光路为向桌面斜上方中央位置延伸，该光路较短，仅为传感器到反光镜之间，一是加快了传感器的反应速度，二是可以避免室内其他光源对传感器造成干扰，避免误感应；

(3)通过plc控制器11预设转盘3基点位置与转盘3初始转速，并在plc控制器11内预存红外线发射端41与红外线接收端42之间的标准红外脉冲信号，plc控制器11根据转盘每个位置相对于基点位置所对应的角度，换算成相应的脉冲计数值，转盘每转动一个位置对应一个脉冲计数值；该脉冲计数值可以设定为与餐桌座位序号相对应；

本发明采用脉冲信号而不是使红外传感器一直发光，也是为了提高感应的准确性，避免误感应，同时也是为了降低plc的计算量，并降低整个系统的功耗；

(3)红外线接收端实时接收红外线发射端41发射的当前红外脉冲信号，并将当前红外脉冲信号发送至plc控制器11，plc控制器11将当前红外脉冲信号与标准红外脉冲信号进行对比，判断是否一致；若不一致，则表示存在遮挡，则plc控制器11计算出当前红外脉冲信号发出位置处相对于基点位置的当前脉冲计数值，并发送from/to指令至定位扩展模块12，定位扩展模块12带动伺服电机131与增量型旋转编码器14启动；否则，不断重复该步骤；

(4)伺服电机131带动转盘3以一角速度转动，与此同时，增量型旋转编码器14以相同的角速度转动，产生两路相位差为90°的脉冲，通过判断相位超前或滞后的关系，确定转盘3的旋转方向；

(5)启动时，在伺服执行机构13的带动下，根据plc控制器11计算出的当前脉冲计数值，转盘3以运算确定的旋转方向、转速旋转相应的角度，并且在其后根据感应到的就餐者动作频次自行调整转盘3的转向与转速：当感应到的就餐者遮挡动作频次高的时候降低转速，而频次低的时候则提高转速，但不超过设定的最高转速。本实施例中，初始旋转速度为0.1rpm，最大设定旋转速度为0.5rpm。

plc运算确定旋转方向的算法原则是，先设定初始为顺时针旋转，再根据红外传感器的当前脉冲计数值所处的范围、变化规律，对旋转方向进行调整：当顺时针旋转一定的时间后，就餐者的遮挡动作开始变得无序时，间隔性的采用逆时针、顺时针交替旋转，以方便就餐者选择自己喜好的食物；而当遮挡动作有序时，则按照脉冲计数值的变化规律选择旋转方向，脉冲计数值由小到大时，为顺时针旋转；而由大到小时，则转换为逆时针旋转。

旋转转速的选择，则根据就餐者遮挡动作产生的脉冲计数值的变化率(导数)来选择加速或者减速；初始设定为0.1rpm，最大设定旋转速度为0.5rpm；当变化率减小时，适当加速；而当变化率增大时，适当减速；从而与就餐者的需要、氛围密切配合。

在所述步骤(1)中，plc控制器11内保存有标准红外脉冲信号的标准脉冲时序波形；在所述步骤(3)中，判断红外线发射端41与红外线接收端42是否存在遮挡的方法为：plc控制器11将接收到的当前红外脉冲信号的脉冲时序波形与plc控制器11内的标准脉冲时序波形进行比对；若比对不一致，表示红外线发射端41与红外线接收端42之间存在遮挡；若比对一致，表示红外线发射端41与红外线接收端42之间无遮挡，则将红外线接收端的时钟调整到与红外线发射端41一致，并产生一个跟踪脉冲时序。

所述步骤(3)还包括以下步骤：

(3.1)plc控制器11采用跟踪脉冲时序控制红外线接收端的电源，使得红外线接收端的电源在红外线发射端41的红外脉冲信号到来前0.5-1.0s打开，在红外线发射端41的红外脉冲信号接收完成后关闭；

(3.2)plc控制器11在红外线发射端41的红外脉冲信号接收完成后进入待机状态，等待下一红外脉冲信号的到来。

本实施例提供的控制方法，采用脉冲式红外感应的方式，感应红外线发射端41与红外线接收端42之间是否存在遮挡(例如，通过举起筷子放置于红外线发射端41与红外线接收端42之间)，若检测到的红外线发射端41与红外线接收端42之间产生的红外脉冲信号出现偏差，则可判定红外线发射端41与红外线接收端42之间出现了遮挡位置，从而感应出餐桌需要旋转到的位置，红外感应准确；同时，由于机械传动机构产生的间隙、回程差、惯性等因素导致的旋转会存在误差，导致出现旋转不能及时启动或停止等现象，本发明通过与转盘3同轴安装的增量型旋转编码器14，来确定旋转的方向，再通过脉冲数的记录实现餐桌转盘3地旋转定位，达到高精度定位的目的。

同时，通过形成的跟踪脉冲时序来控制红外线接收端电源的开启与关闭，达到智能开启与关闭的效果，且达到易于控制、节能、降低功耗的目的。

本发明实施例还提供了实施上述方法的智能型餐桌，包括控制单元1、餐桌本体2、及设置于餐桌本体2上的转盘3、景观柱10，该控制单元1包括plc控制器11、定位扩展模块12、伺服执行机构13与增量型旋转编码器14，该伺服执行机构13包括伺服电机131，该增量型旋转编码器14与转盘3同轴安装；该餐桌本体2上设置有若干红外感应装置4，该红外感应装置4包括红外线发射端41与红外线接收端42，景观柱10上设有反光镜101，每一红外线发射端41发出的红外线被反光镜101反射后均可到达与其配对的红外接收端42；所述的各红外感应装置4均与plc控制器11电连接。

实施例二：

本实施例与实施例一提供的方法及智能型餐桌均基本相同，的主要区别在于：

在所述步骤(1)中，所述转盘3下端还设置有一扭力传感器，伺服执行机构13与转盘3之间设置有一电磁离合器6与一旋转编码器7，所述伺服电机131的输出轴1311与转盘3之间通过驱动轴8连接；所述步骤(5)还包括以下步骤：

(5.1)plc控制器11不断获取扭力传感器输出的触点状态信号；

(5.2)当转盘3所受外部扭转力导致扭力传感器所受扭矩大于其极限扭矩时，扭力传感器内常开触点闭合，常闭触点断开，则plc控制器11控制电磁离合器3触点分离，使得伺服执行机构13的伺服电机131输出轴1311与驱动轴8断开连接，转盘3可随外部扭转力转动；

(5.3)plc控制器11通过旋转编码器7获取转盘3的反馈转速，然后控制伺服电机131以反馈转速运行；

(5.4)当外部扭转力消失，使得扭力传感器触点复位时，plc控制器11控制电磁离合器6触点闭合，使得伺服电机131的输出轴1311与驱动轴8重新连接，转盘3在伺服电机131的驱动下以反馈转速运行旋转至相应的角度。

本实施例提供的控制方法，可实现餐桌旋转速度的调整，同时实现餐桌自动旋转与手动旋转的切换。通过扭力传感器感应使用者对转盘3转速的需求，从而断开伺服电机131对转盘3的旋转驱动，使得外力能够随意转动转盘3；然后再通过旋转编码器7获取与反馈转盘受外力驱使后的转速，根据此转速调整伺服电机131的驱动转速并输出。实现餐桌自动旋转与手动旋转的切换，转盘的转动及速度切换过程平稳。

在本实施例提供的智能型餐桌，在所述转盘3下端设置有一扭力传感器，伺服执行机构13与转盘3之间设置有一电磁离合器6与一旋转编码器7，所述伺服电机131的输出轴1311与转盘3之间通过驱动轴8连接。

在本实施例中，所述餐桌本体2上开设有用于容纳转盘3的凹槽21，该凹槽21内开设有一下环形槽211，该转盘3下端面开设有与下环形槽211相匹配的上环形槽31，该转盘3与凹槽21之间通过若干滚珠9连接，且该滚珠9上端设置于上环形槽31中，下端设置于下环形槽211中，该上环形槽31与下环形槽211的纵切面均呈u形。

同时，所述餐桌本体2包括桌面22、及设置于桌面22下方的桌脚23，该桌脚23包括底座231、连接于桌面22与底座231之间的立柱232、及连接于桌面22与底座231之间的支撑柱233，其中，该底座231内设置有底座容置腔2311，该立柱232内设置有与底座容置腔2311相连通的立柱容置腔2321，所述plc控制器11、伺服执行机构13、定位扩展模块12分别设置于底座容置腔2311内，所述增量型旋转编码器14、驱动轴8、电磁离合器6与旋转编码器7分别设置于立柱容置腔2321内。

在本实施例中，所述转盘3包括两层玻璃、及夹设于两层玻璃之间的黑色吸光层。该黑色吸光层可以吸收来自各个方向的光线，避免反光，以免影响红外传感器组建的工作，造成误感应。

实施例三：

本实施例与实施例一或实施例二提供的方法及智能型餐桌均基本相同，其主要区别在于：

其还包括步骤(6)：通过plc控制器11预设红外线发射端41与红外线接收端42之间被遮挡的时间阈值t，每一时间阈值t对应一个当前脉冲计数值；当检测到有遮挡后，plc控制器11内置的高速计数器开始计时，遮挡消失，高速计数器立即停止计时，获得遮挡时间nt；则伺服执行机构13控制转盘3旋转n个当前脉冲计数值所对应的角度。

通过本实施例提供的控制方法，当需要旋转角度范围更大时，只要延长遮挡物放置于红外线发射端41与红外线接收端42之间的时间即可，若红外线发射端41与红外线接收端42之间被遮挡的时间为2t，则转盘3旋转的角度即为2倍的当前脉冲计数值所对应的角度值，进一步提高了转盘旋转的智能化与便利性。

综上，本发明提供的智能型餐桌，采用红外感应控制，红外感应的光路为斜向上、巧妙的避开了干扰源，可准确的根据就餐者的夹菜动作，实现餐桌旋转的自动启动及停止，且可实现旋转角度范围与速度的调整，自动旋转与手动旋转直接切换，自动化程度高，响应速度快，性能稳定，旋转平稳性好，实用性强，功耗低，与景观一体化，可广泛用于各种宾馆、饭店、餐厅等公共场所。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，均在本发明的保护范围之内。