阅读说明：本技术 一种滚筒洗衣机偏心检测装置、方法及其洗衣机 (Eccentricity detection device and method for drum washing machine and washing machine ) 是由 李彬 罗良辰 侯凯泽 戴隆翔 肖彪 于 2019-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种滚筒洗衣机偏心检测装置、方法及其洗衣机,本发明的技术方案将洗衣机滚筒的加速度信号转换为位移阈值信号,利用位移阈值信号来判定滚筒是否发生偏心超过允许范围,本发明的偏心检测能够快速、准确地在全程脱水过程中检测偏心,并且本发明的偏心检测是在脱水过程中的进行的,不影响正常脱水程序,节省脱水时间。(The invention provides an eccentricity detection device and method for a drum washing machine and the washing machine, the technical scheme of the invention converts an acceleration signal of a drum of the washing machine into a displacement threshold signal, and judges whether the eccentricity of the drum exceeds an allowable range by using the displacement threshold signal.)

一种滚筒洗衣机偏心检测装置、方法及其洗衣机

技术领域

本发明涉及洗衣机领域，具体涉及一种滚筒洗衣机偏心检测装置、方法及其洗衣机。

背景技术

随着人们生活水平的提高，滚筒洗衣机越来越多的进入到人们的家庭中。滚筒洗衣机的脱水方式，是衣物随着滚筒进行离心运动，将衣物中的水甩出，但在脱水时，滚筒洗衣机容易受到筒内衣物分布不均匀而产生的偏置影响，造成撞桶，即滚筒撞到外箱体，严重时会出现移位现象，会产生严重的噪声问题，也会影响洗衣机的使用寿命。

传统的偏心检测是通过检测滚筒在一周内转速的变化来判定，通常会设定几个特定的转速进行几次偏心检测，当没有偏心负载或者偏心负载在允许范围内时，滚筒在一周内转速较平稳，电机信号产生的脉冲周期近似定值，但偏心超过可接受范围时，不同周期的电机信号会有所变化，根据变化可计算出偏心量。但这种测试方法要经过计算后才能判断，有可能在这个周期内已经发生撞桶和移位；有些时候衣物很少很轻，不会发生偏心，但由于控制程序的缘故，仍要进行多次偏心检测，使脱水时间大大增加。可见，传统的检测方法精度低，反应慢，并且增加洗衣机脱水时间。

发明内容

本发明的目的在于一种精度高、无滞后、以及节省脱水时间的滚筒洗衣机偏心检测装置、方法及其洗衣机。为实现该目标，本发明的技术方案如下：

一种滚筒洗衣机偏心检测方法，包括：

信号采集步骤：采集滚筒的加速度信号；

信号分析步骤：将所述加速度信号转换为位移时域信号，并判断该位移时域

信号是否超出阈值得出判断结果；

控制步骤：接收所述判断结果，发送转速调整的指令至脱水执行步骤；

脱水执行步骤：根据所述转速调整的指令调整滚筒的转速。

优选的，所述信号采集步骤具体是：在滚筒设有加速度传感器，通过加速度传感器产生滚筒的加速度信号。

优选的，所述加速度传感器设有三个，所述三个加速度传感器的位置确定方法如下：测量滚筒的左配重块距离左面板最近的点到左面板的距离为Nmm,为了避免撞桶，留出20mm的空间，设置加速度传感器向X负方向的最大位移不能超过N-20mm，将加速度传感器在X负方向的阈值设置为N-20，同理，在X正方向、Y的正负方向、Z的正负方向均同理设置阈值，确保了偏心安全范围。

优选的，所述信号采集步骤之前执行衣物抖散步骤：控制滚筒转动使得衣物在滚筒内均匀分布。

优选的，所述的信号分析步骤包括信号转换子步骤：将加速度信号进行傅里叶变换得到加速度频域信号，将所述加速度频域信号进行二次积分运算得到位移频域信号，将所述位移频域信号进行逆傅里叶变换得到位移时域信号。

优选的，所述信号分析步骤还包括信号处理步骤：在将加速度信号进行傅里叶变换得到加速度频域信号之前，将加速度信号去除直流分量，再进行滤波处理。

优选的，所述信号分析步骤还包括判断步骤：将所述位移时域信号与预设的阈值做比较，判断所述位移时域信号是否超过预设的阈值得出判断结果。

优选的，所述控制步骤中的转速调整的指令具体是：如果检测滚筒不偏心，则将滚筒的转速上升到脱水的转速，如果检测到滚筒偏心，则将滚筒的转速快速下降至零。

优选的，所述转速调整的指令还包括：在信号分析步骤之前先将滚筒的转速调整到偏心检测的转速。

本发明还提供一种滚筒洗衣机偏心检测装置，其包括如下模块：

信号采集模块：用于采集滚筒的加速度信号；

信号分析模块：用于将所述加速度信号转换为位移时域信号，并判断该位移

时域信号是否超出阈值得出判断结果；

控制模块：接收所述判断结果，发送转速调整的指令至脱水执行模块；

脱水执行模块：根据所述转速调整的指令调整滚筒的转速。

优选的，所述信号采集模块之前调用衣物抖散模块：控制滚筒转动使得衣物在滚筒内均匀分布。

优选的，所述的信号分析模块包括信号转换子模块：将加速度信号进行傅里叶变换得到加速度频域信号，将所述加速度频域信号进行二次积分运算得到位移频域信号，将所述位移频域信号进行逆傅里叶变换得到位移时域信号。

优选的，所述信号分析模块还包括信号处理模块：在将加速度信号进行傅里叶变换得到加速度频域信号之前，将加速度信号去除直流分量，再进行滤波处理。

优选的，所述信号分析模块还包括判断模块：将所述位移时域信号与预设的阈值做比较，判断所述位移时域信号是否超过预设的阈值得出判断结果。

优选的，所述控制模块中的转速调整的指令具体是：如果检测滚筒不偏心，则将滚筒的转速上升到脱水的转速，如果检测到滚筒偏心，则将滚筒的转速快速下降至零。

优选的，所述转速调整的指令还包括：在信号分析模块之前先将滚筒的转速调整到偏心检测的转速。

本发明还提供一种洗衣机，包括电机和芯片，其还包括设于滚筒的加速度传感器，所述芯片调用以上所述的一种滚筒洗衣机偏心检测装置的各个模块进行工作。

优选的，所述信号分析模块和脱水程序控制模块集成在所述芯片上。

优选的，所述加速度传感器包括三个，三个加速度传感器在滚筒上的位置是：在坐标X正负方向、Y正负方法和Z正负方向的阈值均符合N-20,其中，所述N代表滚筒的左配重块距离左面板最近的点到左面板的距离为Nmm。

相对于现有技术，本发明的有益技术效果在于，本发明提供了一种滚筒洗衣机偏心检测装置、方法及其洗衣机，本发明的技术方案将滚筒加速度信号转换为位移阈值信号，利用位移阈值信号来判定是否发生偏心超过允许范围，本发明的偏心检测能够快速、准确地在全程脱水过程中检测偏心，并且本发明的偏心检测是在脱水过程中的进行的，不影响正常脱水程序，节省脱水时间。

附图说明

图1是本发明的洗衣机侧视图。

图2是本发明的洗衣机俯视图。

图3是本发明的洗衣机滚筒偏心检测流程图。

图4是本发明的加速度信号转换位移阈值信号流程图。

图中包括有：

1为滚筒上配重，2为滚筒外桶，3为滚筒右前配重，4为滚筒左前配重，5为第一加速度传感器,6为洗衣机外箱体，7为第二加速度传感器，8为第三加速度传感器。

具体实施方式

本实施例的洗衣机如图1和图2所示，图1为安装了三向加速度传感器的洗衣机部分部件正视图，其中，1为滚筒上配重，2为滚筒外桶，3为滚筒右前配重，4为滚筒左前配重，5为第一加速度传感器,6为洗衣机外箱体，传感器数量至少为一个，数量越多，数据越精确，但会减慢分析速度，所以本实施例优选使用3个加速度传感器。

图2为洗衣机部分部件的俯视图，其中编号1～6和图1中相同，7为第二加速度传感器，8为第三加速度传感器，如图1、2所示，在X方向上，左、右前配重块距离箱体左右面板(即X的负、正方向)最近，测量左配重块距离左面板最近的点到左面板的距离为Nmm,为了避免撞桶，留出20mm的空间，设置传感器向X负方向的最大位移不能超过(N-20)mm，传感器在X负方向的阈值就设置为N-20，同理，在X正方向、Y的正负方向、Z的正负方向均同理设置阈值，确保了偏心安全范围。

以上三个传感器放置位置确保了传感器的安全，即使出现三个方向中任意方向的撞桶，都不会碰撞到传感器。传感器的放置位置在可以保障其使用安全的前提下可以放置在其他位置。

第一加速度传感器5、第二加速度传感器7、第三加速度传感器8在洗衣机脱水过程中将滚筒的加速度实时传送到芯片(图中未示出)。

如图3和图4所示，

本实施例的一种滚筒洗衣机偏心检测方法，包括：

信号采集步骤：采集滚筒的加速度信号；

信号分析步骤：将所述加速度信号转换为位移时域信号，并判断该位移时域

信号是否超出阈值得出判断结果；

控制步骤：接收所述判断结果，发送转速调整的指令至脱水执行步骤；

脱水执行步骤：电机根据所述转速调整的指令调整滚筒的转速。

本实施例的以上方法具有如下优点：

1.使用加速度传感器放置在洗衣机外桶上直接检测振动信号得到加速度信号；2.将加速度信号通过分析程序积分为位移信号；3.使用位移量来判定滚筒是否发生偏心超过允许范围，能够快速、直观的在全程脱水过程中检测偏心，更加全面，并节省脱水时间。

优选的，所述信号采集步骤之前执行衣物抖散步骤：控制滚筒转动使得衣物在滚筒内均匀分布。

优选的，所述的信号分析步骤包括信号转换子步骤：将加速度信号进行傅里叶变换得到加速度频域信号，将所述加速度频域信号进行二次积分运算得到位移频域信号，将所述位移频域信号进行逆傅里叶变换得到位移时域信号。

优选的，所述信号分析步骤还包括信号处理步骤：在将加速度信号进行傅里叶变换得到加速度频域信号之前，将加速度信号去除直流分量，再进行滤波处理。

优选的，所述信号分析步骤还包括判断步骤：将所述位移时域信号与预设的阈值做比较，判断所述位移时域信号是否超过预设的阈值得出判断结果。

优选的，所述控制步骤中的转速调整的指令具体是：如果检测滚筒不偏心，则将滚筒的转速上升到脱水的转速，如果检测到滚筒偏心，则将滚筒的转速快速下降至零。

优选的，所述转速调整的指令还包括：在信号分析步骤之前先将滚筒的转速调整到偏心检测的转速。

针对以上步骤进行具体分析：

如图3所示，将衣物分散开来，减小偏心概率，在抖散程序结束之后，开启加三个方向的加速度传感器开始采集滚筒的振动信号(即滚筒的加速度信号)，同时，洗衣机开启升速脱水模式，无需像原来的脱水程序一样，先升速到偏心检测的速度，运行检测滚筒的偏心情况，因为加速度传感器在整个脱水过程中全程进行实时采集，实时分析，而不是在某一特定转速下进行；脱水过程为，洗衣机内筒升速到某一设定转速，如1000r/min或1200r/min等等，开始匀速运转，一般出现撞桶或者移位会在500r/min以下的升速过程中，在脱水开始至脱水结束进行全程采集三个方向上的加速度信号，信号随后进入信号分析模块，然后输出三个方向上的位移时域信号，根据设定的阈值进行判定每个传感器采集到的三个方向上的位移时域信号是否有超过阈值，如果没有则正常升速到指定速度然后匀速转动指定时间，结束脱水，这就节省了传统的脱水程序中的三次偏心检测的时间；如果发现位移时域信号有超过阈值的情况，控制系统会立马进行减速程序，直至转速降为0，然后重新进行衣物抖散程序和脱水升速脱水，相较于传统的根据一周的转速变化来判定偏心更加快速、直接，也更安全；直至最后程序完全结束，停止传感器采集功能。

进一步的，如图4所示为采集到的加速度信号在信号分析模块中转变为位移时域信号的过程，在进行加速度采集滚筒振动加速度信号时，不止有背景噪声的干扰，信号中也会存在直流分量，所以先要出去直流分量，然后对信号进行滤波，除去背景噪声的干扰，然后对加速度信号进行快速傅里叶变换(FFT)，将其转换到频域上，将加速度频域信号进行二次积分得到频域上的位移信号，对其进行逆傅里叶变换(IFFT)，输出位移时域信号，可以从位移时域信号上实时监控滚筒位移量的大小。

本发明还提供一种滚筒洗衣机偏心检测装置，其是与以上方法步骤一一对应的虚拟功能模块，其包括如下模块：

信号采集模块：用于采集滚筒的加速度信号；

信号分析模块：用于将所述加速度信号转换为位移时域信号，并判断该位移

时域信号是否超出阈值得出判断结果；

控制模块：接收所述判断结果，发送转速调整的指令至脱水执行模块；

脱水执行模块：电机根据所述转速调整的指令调整滚筒的转速。

优选的，所述信号采集模块之前调用衣物抖散模块：控制滚筒转动使得衣物在滚筒内均匀分布。

优选的，所述的信号分析模块包括信号转换子模块：将加速度信号进行傅里叶变换得到加速度频域信号，将所述加速度频域信号进行二次积分运算得到位移频域信号，将所述位移频域信号进行逆傅里叶变换得到位移时域信号。

优选的，所述信号分析模块还包括信号处理模块：在将加速度信号进行傅里叶变换得到加速度频域信号之前，将加速度信号去除直流分量，再进行滤波处理。

优选的，所述信号分析模块还包括判断模块：将所述位移时域信号与预设的阈值做比较，判断所述位移时域信号是否超过预设的阈值得出判断结果。

优选的，所述控制模块中的转速调整的指令具体是：如果检测滚筒不偏心，则将滚筒的转速上升到脱水的转速，如果检测到滚筒偏心，则将滚筒的转速快速下降至零。

优选的，所述转速调整的指令还包括：在信号分析模块之前先将滚筒的转速调整到偏心检测的转速。

优选的，所述芯片调用以上所述的一种滚筒洗衣机偏心检测装置的各个模块进行工作。

优选的，所述信号分析模块和脱水程序控制模块集成在所述芯片上。

通过以上新型偏心检测过程，能够直观、快速检测滚筒在脱水过程中的偏心情况，而做出快速反应，在偏心在允许范围内时，免去了传统偏心检测方法中的检测流程，更加省电、省时；偏心超过允许范围时，又可快速做出反应，避免撞桶发生。

以上所述实施例仅用于理解本发明的技术方案，不能理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出的改变都属于本发明的保护范围。