一種洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法、系統及洗衣機與流程

2023-12-06 04:53:06 6

本發明涉及洗衣機技術領域，尤其涉及一種洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法、系統及洗衣機。

背景技術：

當前很多洗衣機已具備自動投放洗滌劑的功能，實現的方法是在洗衣機內部安裝一個存儲洗滌劑的容器，在洗衣機工作時，洗衣機根據衣物重量或水量等信息，通過控制該容器的投放電磁閥，達到對洗滌劑的投放時間、次數及投放量的自動控制。這種方式下，洗衣機以固定程序進行洗滌劑投放操作，不管所用的洗滌劑濃度是多少，都機械地按同樣的設定值投放洗滌劑。但是實際上不同的洗滌劑品牌，洗滌劑中有效成分的濃度並不相同，有的洗滌劑屬於超濃縮產品，有的則不是，其濃度可能相差數倍。因此，以這種方式自動投放洗滌劑就可能出現兩種情況，或者洗滌劑投放過量，使漂洗困難，容易造成洗滌劑殘留在衣物上；或者洗滌劑投放量不足，達不到洗淨的效果。

因此，現有技術還有待於改進和發展。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的上述缺陷，提供一種洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法、系統及洗衣機，通過對洗衣桶內洗滌劑有效成分的濃度的檢測來實現洗滌劑的自適應投放，以避免洗滌劑投放過量或洗滌劑投放不足的現象。

本發明解決技術問題所採用的技術方案如下：

一種洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法，其中，包括步驟：

在洗衣機自動進水後根據水量投放預設量的洗滌劑，洗滌劑與水混合均勻後，啟動設置在洗衣機內的光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖；

解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度；

預設第一濃度值，並根據所述濃度、投放的洗滌劑的預設量及所述預設第一濃度值計算需要補充的洗滌劑的用量，並將相應用量的洗滌劑投入洗衣桶內。

所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法，其中，所述預設第一濃度值，並根據所述濃度、投放的洗滌劑的預設量及所述預設第一濃度值計算需要補充的洗滌劑的用量，並將相應用量的洗滌劑投入洗衣桶內之後還包括：

在每次漂洗完成後尚未排水時，啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖；

解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度；

將所述濃度與預設第二濃度值進行比較；

當所述濃度大於所述預設第二濃度值時，則在所述洗滌水排放完畢後再次進行漂洗，直至所述濃度小於所述預設第二濃度值。

所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法，其中，所述解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度具體包括：

伺服器端獲取所述光譜圖後，對所述光譜圖進行模式識別及信噪分離處理，獲取所述光譜圖對應的光譜數據；

將所述光譜數據與標準光譜進行比對，獲取洗滌水中表面活性劑的濃度，並將所述濃度反饋至洗衣機。

所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法，其中，所述在洗滌劑與水混合均勻後，啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖具體為：

啟動安裝在洗衣機外桶並與洗衣桶內洗滌水接觸的光譜儀；

所述光譜儀向所述洗滌水投射光束，獲取所述光束穿過所述洗滌水的透射光，根據所述透射光生成對應的光譜圖。

一種洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統，其中，其包括：

第一光譜圖獲取模塊，用於在洗滌劑與水混合均勻後，啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖；

第一表面活性劑濃度獲取模塊，用於解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度；

第一調節模塊，用於預設第一濃度值，並根據所述濃度、投放的洗滌劑的預設量及所述預設第一濃度值計算需要補充的洗滌劑的用量，並將相應用量的洗滌劑投入洗衣桶內。

所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統，其中，其還包括：

第二光譜圖獲取模塊，用於在漂洗完成後尚未排水時，啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖；

第二表面活性劑濃度獲取模塊，用於解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度；

比較模塊，用於將所述濃度與預設第二濃度值進行比較；

第二調節模塊，用於當所述濃度大於所述預設第二濃度值時，則在所述洗滌水排放完畢後再次進行漂洗，直至所述濃度小於所述預設第二濃度值。

所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統，其中，所述第一表面活性劑濃度獲取模塊或所述第二表面活性劑濃度獲取模塊具體包括：

處理單元，用於伺服器端獲取所述光譜圖後，對所述光譜圖進行模式識別及信噪分離處理獲取所述光譜圖對應的光譜數據；

比對單元，用於將所述光譜數據與標準光譜進行比對，獲取洗滌水中表面活性劑的濃度。

所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統，其中，所述第一光譜圖獲取模塊包括：

光譜儀啟動單元，用於啟動安裝在洗衣機外桶並與洗衣桶內洗滌水接觸的光譜儀；

光譜圖生成單元，用於所述光譜儀向所述洗滌水投射光束，獲取所述光束穿過所述洗滌水的透射光，根據所述透射光生成對應的光譜圖。

一種洗衣機，其中，其包括安裝在洗衣機外桶並與洗衣桶內洗滌水接觸的光譜儀，及與光譜儀連接的處理器；所述光譜儀用於採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成對應的光譜圖；所述處理器用於解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度，以及根據所述濃度、投放的洗滌劑的預設量與預設第一濃度值計算需要補充的洗滌劑的用量，並將相應用量的洗滌劑投入洗衣桶內。

所述洗衣機，其中，其還包括：用於向洗衣桶內自動投放預定用量洗滌劑的洗滌劑自投放模塊，用於根據洗滌水中表面活性劑的濃度控制漂洗次數的漂洗模塊，用於控制水量的洗衣模式選擇模塊，用於對光譜圖中包含的光譜數據進行壓縮的光譜數據壓縮模塊；所述光譜儀、所述洗滌劑自投放模塊、漂洗模塊、洗衣模式選擇模塊及所述光譜數據壓縮模塊均與所述處理器連接。

有益效果：與現有技術相比，本發明提供的洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法、系統及洗衣機，通過在洗衣機上安裝光譜儀，可以準確的檢測出洗滌水中表面活性劑的濃度，從而通過表面活性劑的濃度來判斷洗滌劑的用量是否合適，避免洗滌劑用量不足導致衣物清洗不乾淨，並準確地檢測洗滌水內的殘留洗滌劑的濃度，從而合理地控制洗衣機對衣物的漂洗次數,避免漂洗次數過多而浪費水，或者漂洗次數過少而使得衣物存在殘留的洗滌劑。

附圖說明

圖1是本發明在洗滌劑與水混合均勻後，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法的較佳實施例的流程圖；

圖2是本發明提供的洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法中使用傅立葉變換光譜儀的原理圖；

圖3是本發明在漂洗完成後尚未排水時，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法的較佳實施例的流程圖；

圖4是本發明在洗滌劑與水混合均勻後，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統的較佳實施例的功能原理框圖；

圖5是本發明在漂洗完成後尚未排水時，，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統的較佳實施例的功能原理框圖；

圖6是本發明提供的洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統的另一個實施例的功能原理圖；

圖7是本發明所述洗衣機的較佳實施例的結構框圖；

圖8是本發明所述洗衣機的結構示意圖。

具體實施方式

本發明提供的一種洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法、系統及洗衣機，為使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚、明確，以下參照附圖並舉實施例對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

下面結合附圖，通過對實施例的描述，對發明內容作進一步說明。

請參見圖1，圖1是本發明在洗滌劑與水混合均勻後，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法的較佳實施例的流程圖，其包括：

步驟S101、在洗衣機自動進水後根據水量投放預設量的洗滌劑，洗滌劑與水混合均勻後，啟動設置在洗衣機內的光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖。

本發明中洗衣機的外桶上安裝光譜儀，光譜儀可以與洗衣桶內的洗滌水相接觸；洗衣機上還安裝有洗滌劑自投放模塊，可以通過洗滌劑自投放模塊來設定洗衣模式對應的投放的洗滌劑的用量。洗衣機具有洗衣模式選擇模塊，其用於根據洗衣桶內衣物的多少來自動選擇適應的水量（ml）對衣物進行清洗，洗衣模式與設定的洗滌劑的用量相對應，即當前洗衣模式對應的水量越大，則設定的洗滌劑的用量越多；洗衣機接收用戶的操作指令，按照用戶設定模式啟動時，首先會自動放水，當水量達到當前洗衣模式對應的水量時，洗滌劑自投放模塊啟動並投放預設量的洗滌劑，設投放的洗滌劑的預設量為a；洗衣桶轉動並將洗滌劑與水混勻，此時光譜儀可以與洗滌水接觸（洗滌水是指洗滌劑與水混勻後的液體）；混勻時間可以預先設定，如預先設定為5s，則5s混勻時間結束後，洗衣桶停止轉動，所述光譜儀啟動，用於採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖。

光譜儀是基於透射分子光譜分析對被測液體進行檢測，被測液體中每種物質分子會對特定波長範圍的光有獨特的吸收作用，這緣於吸收光的是分子內的化學鍵，由於每種分子所含有的化學鍵彼此都不相同，因而每種分子也就有了自己獨一無二的「光譜指紋」。 光譜儀在檢測時，需要將光束穿過被測液體，記錄光的透射比與波數或波長的關係曲線，就得到光譜圖，再結合適當的數據模型，比對吸收圖譜與標準圖譜，即可判斷出含有哪種物質。例如水有3個紅外吸收峰：3750cm-1、3650cm-1和1595cm-1。類似的，根據不同波長的吸收峰值的光譜就可以同時區分不同的物質。如圖2所示，本實施例中，所述光譜儀採用的是傅立葉變換光譜儀，其中「光譜圖」表示的是吸收光譜的譜圖，橫坐標代表波長，縱坐標代表透光率。可以看到「峰」的指向是向下的，它代表在此波長上，光線被吸收了，光強變弱，進而形成一個「吸收峰」。

步驟S101中，啟動安裝在洗衣機外桶並與洗衣桶內洗滌水接觸的光譜儀後，所述光譜儀向所述洗滌水投射光束，獲取所述光束穿過所述洗滌水的透射光，根據所述透射光來記錄光的透射比與波數或波長的關係曲線從而生成洗滌劑中各種物質成分對光譜儀發射的光束吸收後所對應的光譜圖。

通常使用的洗滌劑中包含多種成分，如脂肪醇醚硫酸鈉鹽、十二烷基硫酸鈉、椰子油脂肪酸二乙醇醯胺、乙二胺四乙酸二鈉、碳酸鈉、氯化鈉、苯甲酸鈉等化學物質，以及含量最大的水。在洗滌劑中，對洗滌起到決定作用的是表面活性劑的含量，因此，本發明中通過光譜儀檢測洗滌水中洗滌劑是否投放過量主要是通過檢測洗滌水中表面活性劑的濃度含量來判斷投放洗滌劑是否過量。表面活性劑的分子中含有兩種不同性質的基團，一端是長鏈非極性基團，能溶於油而不溶於水，亦即所謂的疏水基團，另一端則是水溶性的基團，即親水基團。表面活性劑的疏水基團一般是由長鏈的碳氫構成，如直鏈烷基C8～C20，支鏈烷基C8～C20，烷基苯基（烷基碳原子數為8～16）等。疏水基團的差別主要是在碳氫鏈的結構變化上，差別較小。因此通過檢測碳氫鏈的吸收光譜，可以判斷洗滌水中表面活性劑的濃度。

步驟S102、解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度。

表面活性劑是一種具有特殊結構和性質的有機化合物，通過檢測所述光譜圖中碳氫鏈的吸收光譜，就可以判斷表面活性劑的濃度。洗衣機獲取所述光譜圖後通過光譜數據壓縮模塊將所述光譜圖中包含的光譜數據進行壓縮，減小網絡傳輸中數據佔用量，便於網絡傳輸；壓縮後得到的光譜圖，經過無線/有線的網絡連接方式通過網絡接口上傳至伺服器端。

步驟S102中，伺服器端獲取所述光譜圖後，對所述光譜圖解壓縮，並進行模式識別及信噪分離處理，獲取所述光譜圖對應的光譜數據；將經過處理得到的光譜數據傳送至光譜分析模塊。伺服器端預先建立資料庫，所述資料庫用於存儲標準光譜，通過光譜分析模塊將所述光譜數據與標準光譜進行比對，判斷出洗滌水中所含物質分子及每個物質分子的吸光度，得到洗滌水中碳氫鏈的吸光度，根據朗伯-比爾吸收定律，利用物質分子的吸光度與其濃度的線性關係獲取洗滌水中碳氫鏈的濃度從而獲取洗滌水中表面活性劑的濃度d。伺服器端獲取洗滌水中表面活性劑的濃度d後，將其通過網絡接口傳送回洗衣機。

濃度指某物種在總量中所佔的分量，較佳的，本發明中所述濃度為體積百分濃度，濃度=溶質體積（ml）/（溶質體積（ml）+溶劑體積（ml））*100%，即表面活性劑在所述洗滌水中的濃度=表面活性劑體積/（表面活性劑體積+當前洗衣模式對應的水量）。

本發明通過在洗衣機上安裝光譜儀，可以準確的檢測出洗滌水中表面活性劑的濃度，為進一步對洗滌劑的用量進行適應性調節提供準確的光譜數據。

步驟S103、預設第一濃度值，並根據所述濃度、投放的洗滌劑的預設量及所述預設第一濃度值計算需要補充的洗滌劑的用量，並將相應用量的洗滌劑投入洗衣桶內。

伺服器端將獲取到表面活性劑在所述洗滌水中的濃度d傳送回洗衣機端，洗衣機端預設第一濃度值，洗衣機端所述預設第一濃度值是指洗衣機洗滌水中所含表面活性劑的最適合濃度值。

較佳的實施例，投放的洗滌劑的預設量為a，解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度為d，預設第一濃度值為b，則洗衣桶中當前水量下所需洗滌劑的用量x為：

x=a*b/d

則（x-a）即為應當補充的洗滌劑的用量，此時控制所述洗滌劑自投放模塊投放（x-a）對應的洗滌劑的用量。當洗滌劑補充完畢後，關閉所述光譜儀，並啟動洗衣機桶轉動，進行衣物清洗。本發明可以通過光譜儀精確的檢測洗滌劑有效成分表面活性劑在洗滌水中的濃度，通過所述濃度來判斷應當補充的洗滌劑的用量，並進行相應用量的洗滌劑的投放，以達到最佳的清洗效果。

如圖3所示，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法中，所述步驟S103之後還包括：

步驟S201，在每次漂洗完成後尚未排水時，啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖。

步驟S202，解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度。

漂洗過程中洗滌水內表面活性劑的濃度的獲取過程與啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖，解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度的步驟相同，此處不再贅述。

步驟S203，將所述濃度與預設第二濃度值進行比較。

其中，所述預設第二濃度值即為衣物漂洗乾淨時，洗衣桶內可包含的表面活性劑的濃度的最大值，即使用預設第二濃度值來檢測衣物是否漂洗乾淨。

步驟S204，當所述濃度大於所述預設第二濃度值時，則在所述洗滌水排放完畢後再次進行漂洗，直至所述濃度小於所述預設第二濃度值。

當所述濃度大於所述預設第二濃度值時，則漂洗模塊控制增加漂洗次數，直至所述濃度小於所述預設第二濃度值。

較佳的實施例，首次漂洗完成後尚未排水時，啟動光譜儀，檢測並獲取所述洗滌水中表面活性劑的濃度，當所述濃度大於所述預設第二濃度值時，此時進行排水和脫水，並關閉光譜儀，漂洗模塊控制增加一次漂洗；然後進行第二次漂洗，當第二次漂洗完成後尚未排水時，再次啟動光譜儀，對當前洗滌水中所含表面活性劑的濃度與所述預設第二濃度值進行比較，若所述濃度大於所述預設第二濃度值，則進行排水和脫水，並關閉光譜儀，漂洗模塊控制再增加一次漂洗，然後進行第三次漂洗，依次循環。

因此，本發明中，每次漂洗完成後尚未排水前，都要啟動光譜儀對洗滌水中各物質分子及其含量的檢測來判斷表面活性劑的濃度是否已低於預設第二濃度值，以確定是否漂洗乾淨，避免漂洗次數過多造成水資源的浪費，或漂洗次數過少使得衣物殘留洗滌劑；並在每次檢測所述濃度完畢後關閉光譜儀，以減少能耗。

基於上述方法實施例，本發明還提供了一種洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統，如圖4所示，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統包括：

第一光譜圖獲取模塊10，用於在洗滌劑與水混合均勻後，啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖，具體如上所述；

第一表面活性劑濃度獲取模塊11，用於解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度，具體如上所述；

第一調節模塊12，用於預設第一濃度值，並根據所述濃度、投放的洗滌劑的預設量及所述預設第一濃度值獲取需要補充的洗滌劑的用量，並將相應用量的洗滌劑投入洗衣桶內，具體如上所述。

如圖5所示，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統還包括：

第二光譜圖獲取模塊20，用於在每次漂洗完成後尚未排水時，啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖，具體如上所述；

第二表面活性劑濃度獲取模塊21，用於解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度，具體如上所述；

比較模塊22，用於將所述濃度與預設第二濃度值進行比較，具體如上所述；

第二調節模塊23，用於當所述濃度大於所述預設第二濃度值時，則在所述洗滌水排放完畢後再次進行漂洗，直至所述濃度小於所述第二濃度，具體如上所述。

所述第一表面活性劑濃度獲取模塊或所述第二表面活性劑濃度獲取模塊具體包括：

處理單元，用於伺服器端獲取所述光譜圖後，對所述光譜圖進行模式識別及信噪分離處理獲取所述光譜圖對應的光譜數據，具體如上所述；

比對單元，用於將所述光譜數據與標準光譜進行比對，獲取洗滌水中表面活性劑的濃度，具體如上所述。

所述第一光譜圖獲取模塊包括：

光譜儀啟動單元，用於啟動安裝在洗衣機外桶並與洗衣桶內洗滌水接觸的光譜儀，具體如上所述；

光譜圖生成單元，用於所述光譜儀向所述洗滌水投射光束，獲取所述光束穿過所述洗滌水的透射光，根據所述透射光生成對應的光譜圖，具體如上所述。

如圖6所示，在本發明的另一個實施例中，所述洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的系統可以設置有光譜儀的洗衣機100以及與伺服器200；

所述洗衣機100包括：

光譜數據壓縮單元101，用於對光譜儀採集的光譜數據進行壓縮；

洗衣機模式控制模塊102，用於根據伺服器發送的控制指令控制洗滌劑的投入量，所述模式控制模塊包括洗衣模式控制單元、洗液投放控制單元以及漂洗控制單元；

所述伺服器200包括：

光譜數據處理單元201，用於對所述光譜圖進行模式識別及信噪分離處理，獲取所述光譜圖對應的光譜數據；

光譜分析引擎202，用於將所述光譜數據與標準光譜進行比對，獲取洗滌水中表面活性劑的濃度，並將所述濃度反饋至洗衣機。

如圖7所示，本發明還提供一種洗衣機，其包括安裝在洗衣機外桶並與洗衣桶內洗滌水接觸的光譜儀30，及與光譜儀連接的處理器31；所述光譜儀30用於採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成對應的光譜圖；所述處理器31用於解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度，以及根據所述濃度、投放的洗滌劑的預設量與預設第一濃度值計算需要補充的洗滌劑的用量，並將相應用量的洗滌劑投入洗衣桶內。

所述洗衣機還包括：用於向洗衣桶內自動投放預定用量洗滌劑的洗滌劑自投放模塊32，用於根據洗滌水中表面活性劑的濃度控制漂洗次數的漂洗模塊33，用於根據衣物控制水量的洗衣模式選擇模塊34，用於對光譜圖中包含的光譜數據進行壓縮的光譜數據壓縮模塊35；所述光譜儀30、所述洗滌劑自投放模塊32、漂洗模塊33、洗衣模式選擇模塊34及所述光譜數據壓縮模塊35均與所述處理器31連接。

在本實施例中，如圖8所示，所述洗衣機的外桶1上設置有光譜儀30，所述光譜儀30部分置於所述洗衣機的外桶1與內桶2之間以使得所述光譜儀30可以與外桶1與內桶2之間的洗衣水相接觸，所述光譜儀30通過UART接口與洗衣機的控制系統連接。所述洗衣機電動機、排水閥、排水口、溢水管、進水口、洗滌劑排放閥、水位控制器、壓力軟管、減速離合器等現有洗衣機具有使得洗衣機正常工作的其他部件，並且所述部件的連接關係為現有的連接關係，這裡就不在贅述。

綜上所述，本發明所提供了一種洗衣機自動檢測洗滌劑濃度的方法、系統及洗衣機，其包括：在洗衣機自動進水後根據水量投放預設量的洗滌劑，洗滌劑與水混合均勻後，啟動光譜儀採集洗衣桶內洗滌水的光譜數據並生成其對應的光譜圖；解析所述光譜圖以得到所述洗滌水中表面活性劑的濃度；預設第一濃度值，並根據所述濃度、投放的洗滌劑的預設量及所述預設第一濃度值計算需要補充的洗滌劑的用量，並將相應用量的洗滌劑投入洗衣桶內。本發明通過在洗衣機上安裝光譜儀，可以準確的檢測出洗滌水中表面活性劑的濃度，從而通過表面活性劑的濃度來判斷洗滌劑的用量是否合適，並準確地檢測洗滌水內的殘留洗滌劑的濃度，從而合理地控制洗衣機對衣物的漂洗次數,避免漂洗次數過多而浪費水，或者漂洗次數過少而使得衣物存在殘留的洗滌劑。

應當理解的是，本發明的應用不限於上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。