具有防护功能的电动开窗器的制作方法

1.本发明涉及智能窗扇技术领域，尤其涉及具有防护功能的电动开窗器。


背景技术：

2.随着我国经济迅猛地发展，人们对于居住环境的关注点逐渐趋向于追求健康、舒适的品质。窗户长时间处于关闭状态，室内空气缺乏流通将会变得污浊，从而影响人体健康，就需要打开窗户通风换气。打开窗户通风换气是最简单、有效地利用自然通风对室内空气进行调节的方式。
3.用于打开和关闭窗户的机器称作为开窗机或开窗器，国外一般称作开窗器，而在国内大都叫作“开窗机”。现为国内建筑行业的新技术产品，而智能电动窗户则为现代窗户行业的最新发展。
4.目前，现有技术中的电动开窗器结构简单、功能单一，仅能简单控制窗户的打开或关闭。当室外的环境处于雷雨天气时，无法根据室外环境中的雨量大小，及时将窗框快速调整至关闭状态，造成雨水进入室内损坏家具，已经渐渐无法满足人们对电动开窗器的使用需要。


技术实现要素：

5.为解决了现有技术中的电动开窗器结构简单、功能单一，当室外的环境处于雷雨天气时，无法根据室外环境中的雨量大小，及时将窗框快速调整至关闭状态的技术问题，本发明提供具有防护功能的电动开窗器。
6.本发明采用以下技术方案实现：具有防护功能的电动开窗器，包括安装在窗架上的开窗器主体、收容在所述开窗器主体中的处理器以及设置在窗框上方的图像采集装置，所述处理器中预先录入有具备雨滴特征的目标特征集；
7.所述图像采集装置用于在每个单位时间内采集至少一次所述窗框上的玻璃图像，并输送至处理器进行处理；
8.所述处理器的处理方法包括如下步骤：
9.s1、提取出每张玻璃图像中的特征，并生成对应的待识别特征集；
10.s2、基于目标特征集，将待识别特征集的特征与目标特征集中的雨滴特征进行特征匹配，并计算该特征匹配度是否大于一预设的阀值一；
11.s3、若大于，则判定窗框的玻璃图像上具有雨滴附着物，并继续计算该待识别特征集中的雨滴特征的数量是否大于一预设的阀值二；
12.s4、若大于，将n个单位时间定义为一个间隔时间，且每个单位时间唯一对应一个经过阀值二判定后的其中一种判定结果；所述其中一种判定结果为待识别特征集中的雨滴特征的数量大于预设的阀值二；
13.s5、统计窗框玻璃在每一段的间隔时间中所有单位时间出现过所述其中一种判定结果的次数，并判断该次数是否大于一预设次数；
14.s6、若大于，则控制开窗器主体执行关窗动作，以在对室内进行关窗防护。
15.作为上述方案的进一步改进，所述的步骤s1包括如下步骤：
16.s11、根据玻璃图像生成对应的图像尺度空间，检测图像尺度空间中的局部极值；对局部极值点进行精确定位，得到能够反映图像特征的特征；
17.s12、将玻璃图像的特征添加至待识别特征集。
18.作为上述方案的更进一步改进，所述的步骤s11包括如下步骤：
19.s111、根据玻璃图像并采用高斯核构造生成对应图像的尺度空间；
20.s112、将每个尺度空间的尺度层图像进行灰度化处理以形成灰度图像；
21.s113、在灰度图像上用最稳极值区域mser算法进行最稳极值区域检测，获得一系列不规则的区域，然后将这些不规则区域进行椭圆拟合得到相应的候选区域特征；
22.s114、判断每个候选区域特征所唯一对应的尺度选择函数是否达到局部极大值；
23.若达到局部极大值，则从尺度选择函数已达到局部极大值的所有候选区域特征中剔除掉位置和面积相似且重复的候选区域特征，以获得具有良好不变性的候选区域特征作为反映图像特征的特征。
24.作为上述方案的进一步改进，所述特征匹配度的计算公式为：c 0，0≤a≤1；
25.其中，a为特征匹配度，b为待识别特征集与目标特征集之间匹配成功的雨滴特征点的数量，c为目标特征集中的雨滴特征点的数量。
26.作为上述方案的进一步改进，所述图像采集装置包括采集窗框上的玻璃图像的ccd相机以及用于调节所述ccd相机相对于窗框上玻璃的拍摄角度的调节机构，所述ccd相机通过处理器与所述开窗器主体连接。
27.作为上述方案的更进一步改进，所述调节机构包括水平设置在窗架上的吊板，所述吊板底部相对设置有两个与其相垂直的吊杆一和吊杆二，所述吊杆一与吊杆二之间转动穿插有丝杆，所述丝杆的杆体上螺纹套设有移动套，所述移动套上转动连接有一连杆，所述吊杆一位于所述窗架和所述吊杆二之间，所述吊杆一的一端转动连接有安装板，所述，所述安装板远离所述窗架的一端与所述连杆远离所述移动套的一端转动相连。
28.作为上述方案的更进一步改进，所述吊杆二上安装有步进电机，所述步进电机的输出轴贯穿所述吊杆二、并与所述丝杆的相应端部连接。
29.作为上述方案的进一步改进，所述窗架安装在窗台平面上，所述窗框的顶部转动连接在窗架的相应架体上。
30.作为上述方案的进一步改进，所述开窗器主体上具有可伸出其链盒的链条，所述链条的自由端上设置有连接块，所述窗框的框体上设置有耳座，所述连接块转动设置在所述耳座内。
31.作为上述方案的进一步改进，所述窗架上具有中空腔；所述丝杆的一端贯穿吊杆一、并穿入至所述中空腔内，位于所述中空腔内的所述丝杆的端部上设置有链轮二；
32.所述窗框的顶部与所述窗架的架壁之间通过一转轴转动连接，且所述窗框与转轴运动同步；所述转轴上套接固定有与其运动同步的传动齿轮一，所述中空腔内设置有与所述传动齿轮一相啮合的传动齿轮二，所述传动齿轮二上同轴设置有与其运动同步的锥齿
一，所述中空腔内转动穿插有与所述吊板相平行的转杆，所述转杆上分别套接固定有锥齿二和链轮一，所述锥齿二与所述锥齿一啮合连接，所述链轮一与所述链轮二之间通过链条传动相连。
33.本发明的有益效果为：
34.本发明的具有防护功能的电动开窗器，通过收容在开窗器主体中的处理器以及设置在窗框上方的图像采集装置，可定时采集的玻璃图像并传输给处理器进行分析处理，以获取室外环境中的雨量信息，判断窗框是否自动关闭，有效避免雨水的进入室内，对家具起到了良好的防护作用，便捷可靠。
35.本发明的具有防护功能的电动开窗器，处理器是基于采集的玻璃图像进行处理，处理步骤依次分别为先判断玻璃图像上是否出现雨滴附着物、再判断雨滴附着物的数量以及后判断雨滴附着物在每个间隔时间内出现的次数，从而确定是否控制开窗器主体执行关窗动作。
36.本发明的具有防护功能的电动开窗器，通过图像采集装置中的调节机构可方便实现对ccd相机拍摄角度的调节，使处理器在处理采集获得的玻璃图像的结果更加准。
附图说明
37.图1为本发明实施例1提供的具有防护功能的电动开窗器的结构示意图；
38.图2为本发明实施例2提供的具有防护功能的电动开窗器应用在窗架上的状态结构示意图；
39.图3为图2中ccd相机安装在调节机构上的结构示意图；
40.图4为本发明实施例2提供的具有防护功能的电动开窗器中ccd相机、处理器以及开窗器主体之间的电性关系示意图；
41.图5为本发明实施例3提供的具有防护功能的电动开窗器应用在窗架上的状态结构示意图；
42.图6为图5中a处放大的结构示意图。
43.主要符号说明：
44.1、窗架；2、窗框；4、开窗器主体；5、链条；6、窗台平面；8、吊板；9、吊杆一；10、吊杆二；11、丝杆；12、步进电机；13、移动套；14、连杆；15、安装板；16、ccd相机；17、中空腔；18、传动齿轮一；19、传动齿轮二；20、锥齿一；21、转杆；22、锥齿二；23、链轮一；24、链轮二。
具体实施方式
45.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
46.实施例1
47.请结合图1，具有防护功能的电动开窗器，包括安装在窗架1上的开窗器主体4、收容在开窗器主体4中的处理器以及设置在窗框2上方的图像采集装置，处理器中预先录入有具备雨滴特征的目标特征集。
48.本实施例中的处理器主要包括两个部分，即控制器、运算器，其中还包括高速缓冲
存储器及实现它们之间联系的数据、控制的总线。处理器的功效主要为处理指令、执行操作、控制时间、处理数据等。
49.图像采集装置用于在每个单位时间内采集至少一次窗框上的玻璃图像，并输送至处理器进行处理。本实施例中单位时间的间隔可提前在处理器中的定时器上进行相应设定，以便于实现对窗框2上玻璃面的检测。
50.处理器的处理方法包括如下步骤：
51.s1、提取出每张玻璃图像中的特征，并生成对应的待识别特征集；
52.s2、基于目标特征集，将待识别特征集的特征与目标特征集中的雨滴特征进行特征匹配，并计算该特征匹配度是否大于一预设的阀值一。通过调整阀值一的大小，可改变处理器判断窗框的玻璃图像上是否有雨滴的判断精度。
53.s3、若大于，则判定窗框的玻璃图像上具有雨滴附着物，并继续计算该待识别特征集中的雨滴特征的数量是否大于一预设的阀值二。若小于或者等于，则判定窗框的玻璃图像上不具有雨滴附着物。
54.s4、若大于，将n个单位时间定义为一个间隔时间，且每个单位时间唯一对应一个经过阀值二判定后的其中一种判定结果；所述其中一种判定结果为待识别特征集中的雨滴特征的数量大于预设的阀值二。
55.本实施例中的判定结果分为两种，其中一种判定结果为待识别特征集中的雨滴特征的数量大于预设的阀值二，另一种判定结果为待识别特征集中的雨滴特征的数量小于等于预设的阀值二。
56.单位时间n的数量可根据实际情况进行设定，将多个单位时间n组成一个间隔时间来观测出现玻璃上出现雨滴附着物的次数，可使判定结果更加趋于真实稳定。
57.s5、统计窗框玻璃在每一段的间隔时间中所有单位时间出现过所述其中一种判定结果的次数，并判断该次数是否大于一预设次数；
58.s6、若大于，则控制开窗器主体执行关窗动作，以在对室内进行关窗防护，避免雨天的雨水进入室内损坏家具。若小于或者等于，则控制开窗器主体保持开窗的状态。
59.步骤s1包括如下步骤：
60.s11、根据玻璃图像生成对应的图像尺度空间，检测图像尺度空间中的局部极值。对局部极值点进行精确定位，得到能够反映图像特征的特征。
61.s12、将玻璃图像的特征添加至待识别特征集。
62.步骤s11包括如下步骤：
63.s111、根据玻璃图像并采用高斯核构造生成对应图像的尺度空间。
64.s112、将每个尺度空间的尺度层图像进行灰度化处理以形成灰度图像。
65.s113、在灰度图像上用最稳极值区域mser算法进行最稳极值区域检测，获得一系列不规则的区域，然后将这些不规则区域进行椭圆拟合得到相应的候选区域特征。
66.s114、判断每个候选区域特征所唯一对应的尺度选择函数是否达到局部极大值。
67.若达到局部极大值，则从尺度选择函数已达到局部极大值的所有候选区域特征中剔除掉位置和面积相似且重复的候选区域特征，以获得具有良好不变性的候选区域特征作为反映图像特征的特征。
68.特征匹配度的计算公式为：c≠0，0≤a≤1。
69.其中，a为特征匹配度，b为待识别特征集与目标特征集之间匹配成功的雨滴特征点的数量，c为目标特征集中的雨滴特征点的数量。
70.本实施例中阀值一的数值可根据当地气候的情况进行相应设定，阀值一介于0到1之间，阀值一越接近1则越容易说明单位时间内采集的玻璃图像上具有雨滴，即室外天气正在下雨的可能性很大。
71.在本实施例中，当窗框2在窗架1上打开时，窗框2上的玻璃处于倾斜状态，打落在窗框玻璃上的雨滴会在重力作用下沿着玻璃的表面滑落，并不会始终停留在玻璃表面，使每个单位时间内采集的玻璃图像上的附着物情况存在差异，以保证处理器判断处理的准确和稳定性。
72.本实施例中的开窗器主体4上设置有开关按钮，以方便使用者手动控制窗框2的开闭。
73.实施例2
74.请结合图2至图4，图像采集装置包括采集窗框上的玻璃图像的ccd相机16以及用于调节ccd相机16相对于窗框上玻璃的拍摄角度的调节机构，ccd相机16通过处理器与开窗器主体4连接。
75.本实施例中的ccd相机主要应用于图像的生成，ccd是电荷耦合器件的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，因此是理想的ccd相机元件，以其构成的ccd相机具有体积小、重量轻、不受磁场影响、具有抗震动和撞击之特性而被广泛应用。
76.调节机构包括水平设置在窗架1上的吊板8，吊板8底部相对设置有两个与其相垂直的吊杆一9和吊杆二10，吊杆一9与吊杆二10之间转动穿插有丝杆11，丝杆11的杆体上螺纹套设有移动套13，移动套13上转动连接有一连杆14，吊杆一9位于窗架1和吊杆二10之间，吊杆一9的一端转动连接有安装板15，安装板15远离窗架1的一端与连杆14远离移动套13的一端转动相连。
77.吊杆二10上安装有步进电机12，步进电机12的输出轴贯穿吊杆二10、并与丝杆11的相应端部连接。
78.本实施例中步进电机12受控于处理器，可通过处理器控制步进电机12的转向以及转动角度。
79.通过处理器可设定步进电机12的转动角度参数，以使步进电机12的输出轴带动丝杆11转动，使丝杆11与移动套13之间相互螺纹作用，以使移动套13带动连杆14转动，从而改变安装在安装板15上ccd相机16的拍摄角度，方便快捷。
80.窗架1安装在窗台平面6上，窗框2的顶部转动连接在窗架1的相应架体上。窗架1和窗台平面6位于墙体上预留的用于窗户安装的镂空区域。
81.开窗器主体4上具有可伸出其链盒的链条5，链条5的自由端上设置有连接块(未标示)，窗框的框体上设置有耳座(未标示)，连接块转动设置在耳座内。
82.实施例3
83.请结合图5和图6，本实施例3与实施例2的区别在于改变了丝杆的驱动方式，具体
为将步进电机12去除，在窗架上具有中空腔。丝杆11的一端贯穿吊杆一9、并穿入至中空腔17内，位于中空腔17内的丝杆11的端部上设置有链轮二24。
84.窗框2的顶部与窗架1的架壁之间通过一转轴转动连接，且所述窗框与转轴运动同步。转轴上套接固定有与其运动同步的传动齿轮一18，中空腔17内设置有与传动齿轮一18相啮合的传动齿轮二19，传动齿轮二19上同轴设置有与其运动同步的锥齿一20，中空腔17内转动穿插有与吊板8相平行的转杆21，转杆21上分别套接固定有锥齿二22和链轮一23，锥齿二22与锥齿一20啮合连接，链轮一23与链轮二24之间通过链条传动相连。传动齿轮二19套接固定在一轴杆(未标示)上，轴杆的一端转动插设在中空腔17内。
85.在本实施例中，当窗框2处于打开状态时，ccd相机16的图片采集端与窗框2上玻璃的表面相平行。当窗框2在被开窗器主体4打开的过程中，窗框2会通过其顶部的转轴相对窗架转动，期间，转轴会通过传动齿轮一18带动传动齿轮二19、锥齿一20、锥齿二22、转杆21、链轮一23同步转动，链轮一23通过链条带动链轮二24以及丝杆11同步转动，从而窗框2打开时同步调整ccd相机16的拍摄角度，当窗框2在被打开后会使ccd相机16的图像采集端与窗框2上玻璃的玻璃面相平行，提高图像采集的准确度。
86.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明的保护范围之内。