本发明涉及无叶风扇技术领域，尤其是一种智能调节转动角度的无叶风扇。
背景技术：
无叶风扇因具有造型独特、使用安全、无噪音等特点，一经推出就广受市场欢迎。随着其相关技术的发展，传统风扇所具有的功能都可以在无叶风扇上实现，例如，为了扩大吹风面积以让同一空间内更多人吹到风，无叶风扇的底座也设置为可转动式的，通常是在底座内设置一个转动电机，如图公告号为cn207526670的中国实用新型专利所示，是通过底部的电机驱动无叶风扇转动。与传统的风扇类似，其转动角度和转动速度通常是固定的，在实际使用过程中无法灵活调整。
例如，当沙发上坐着两个人，如果无叶风扇相对两个人之间形成的角度差小于无叶风扇的原转动角度，则每个人被吹风的频率会较低。而如果无叶风扇相对两个人之间形成的角度差大于无叶风扇的原转动角度，则至少一人无法吹到风。
技术实现要素：
本发明提供一种智能调节转动角度的无叶风扇，能够根据用户所处的位置,自动调节转动角度。
本发明实施例提供一种智能调节转动角度的无叶风扇，包括底座以及转动设置于所述底座上的无叶风扇本体，所述无叶风扇本体包括风环，所述风环上固定有摄像头，所述摄像头位于风环的中心垂线上，且所述摄像头的镜头轴向与风环的轴向平行，所述无叶风扇本体上设置有用于检测无叶风扇本体相对底座的偏转角度的角度传感器；所述底座内设置有用于驱动所述无叶风扇本体转动的电机；所述摄像头、角度传感器和电机均与控制器相连，所述控制器配置为：驱动无叶风扇本体在第一预设角度范围内转动，当识别到摄像头所拍摄画面的中部位置存在人脸时，记录拍摄画面的中部位置存在该人脸时无叶风扇本体的偏转角度；当在第一预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，确定出第一预设角度范围内所记录偏转角度中的最大偏转角度和最小偏转角度，驱动无叶风扇本体仅在该最大偏转角度和最小偏转角度之间转动。
优选的，当在第一预设角度范围内仅存在最多一个偏转角度的记录时，驱动无叶风扇本体在第二预设角度范围内转动，当在第二预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，确定出第二预设角度范围内所记录偏转角度中的最大偏转角度和最小偏转角度，驱动无叶风扇本体仅在该最大偏转角度和最小偏转角度之间转动；所述第二预设角度范围大于第一预设角度范围并且小于最大预设角度范围。
优选的，当在第二预设角度范围内仅存在一个偏转角度的记录时，驱动无叶风扇本体在以该第二预设角度范围内的偏转角度所对应位置为角平分线的第三预设角度范围内转动。
优选的，当在第一预设角度范围内仅存在一个偏转角度的记录时，判断所述智能调节转动角度的无叶风扇的工作模式是否为单人模式，若是单人模式，驱动无叶风扇本体跟随该第一预设角度范围内仅存的偏转角度所对应的人脸转动，以使该第一预设角度范围内仅存的偏转角度所对应的人脸始终位于摄像头所拍摄画面的中部位置。
优选的，当在第二预设角度范围内不存在偏转角度的记录，且在预设时间内仍不存在偏转角度记录的，控制电机和无叶风扇本体均停止工作。
优选的，当在第一预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，查找出与相邻人脸所对应偏转角度的角度差小于预设角度差的密集人脸，多个连续密集人脸所对应的偏转角度范围为密集角度范围，控制无叶风扇本体在密集角度范围内的转动速度v2小于无叶风扇本体在非密集角度范围内的转动速度v1。
优选的，v2和v1的关系满足：v2/v1＝β2/β1，β2为密集角度范围内相邻两个人脸所对应偏转角度的角度差的平均值，β1为所述预设角度差。
优选的，记录每个转动周期内的最大偏转角度和最小偏转角度，当最新获取的最大偏转角度和最小偏转角度中的至少一个相比于上一周期发生变化，则更新所确定的最大偏转角度和最小偏转角度分别为最新获取的最大偏转角度和最小偏转角度，驱动无叶风扇本体在下一个转动周期内仅在该最新获取的最大偏转角度和最小偏转角度之间转动。
本发明中，无叶风扇可以记录用户所处的位置，并计算出用户所处的角度范围，进而仅在用户所处的角度范围内转动，能够根据用户所处的位置,自动调节转动角度，使无叶风扇更加智能，提升了用户体验。
附图说明
图1为本发明一种实施例的智能调节转动角度的无叶风扇的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的无叶风扇本体转动角度的示意图；
图3为本发明另一种实施例的无叶风扇本体转动角度的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例提供一种智能调节转动角度的无叶风扇，如图1所示，其包括底座1以及转动设置于所述底座1上的无叶风扇本体，无叶风扇本体包括基座2和固定在基座2上的风环3，基座2内设置有风机组件以及风道，风环3上设置有与风道连通的出风口，风机组件通过风道向出风口吹风，从而产生气流，实现无叶风扇的功能，此已属于现有技术，本实施例不再赘述。
本实施例在风环3上固定有摄像头31，如图中所示，摄像头31可位于风环3的顶部，且摄像头31位于风环3的中心垂线上，由于无叶风扇通常是水平放置的，这里的中心垂线是指经过风环3轴心线的垂直于水平方向的竖线，且摄像头31的镜头轴向与风环3的轴向平行，摄像头31向吹风方向拍摄，此结构的设置的目的在于，保证风环3吹风范围与摄像头31所拍摄的范围基本一致，从而摄像头31所朝向的位置与风环3的吹风位置保持同步。
底座1内则设置有电机11，电机11的转动轴12与基座2的底部固定相连，转动轴12转动时，带动无叶风扇本体对应转动。图中为了方便观看，将底座1部分的结构进行了拆解，实际上，电机11设置在底座1内，底座1与基座2保持转动连接。
在无叶风扇本体的底部或者转动轴12上设置有用于检测无叶风扇本体相对底座1的偏转角度的角度传感器13，如图中所示，角度传感器13固定在转动轴12上，转动轴12转动，带动无叶风扇本体转动，每转动到一个位置，无叶风扇本体均相对底座1产生一个偏转角度。为了统一角度值的测量，可设定一个角度起始线，相对于角度起始线所产的角度即可计算为偏转角度。如图2所示，线段om即为角度起始线，o点则是转动轴12的轴心位置。角度传感器13可以是电子罗盘、角度测量仪等。
上述的摄像头31、角度传感器13和电机12均与控制器相连，摄像头31所采集的图像和角度传感器13所采集的数据均可传输到控制器，控制器则可以发出指令，控制电机12进行正转或反转，并可通过电压或电流的变化来控制电机12的转速，进而调节无叶风扇本体的转动速度。通常，无叶风扇本体是在一定的角度范围内来回摆动，因此，当无叶风扇本体从起始位置转动到终点位置，并从终点位置转回至起始位置的过程认为是一个转动周期。
本实施例的控制器配置执行以下程序：
无叶风扇本体具有一个初始的第一预设角度范围，每次启动无叶风扇后，控制器即驱动无叶风扇本体在该初始的第一预设角度范围内转动；在无叶风扇本体的转动过程中，摄像头31实时进行拍摄，控制器会对摄像头31拍摄的画面进行人脸识别，当识别到人脸时，说明有用户正在使用无叶风扇。
摄像头31所拍摄的画面是二维的，具有长度方向和高度方向，拍摄画面的中部位置是指长度方向的中部区域，由于摄像头31位于风环3的中心垂线上，因此当拍摄画面的中部位置存在人脸时，即表明风环3正朝向用户吹风。
控制器实时对拍摄画面中的人脸进行识别，一旦识别到摄像头31所拍摄画面的中部位置存在人脸，立即从角度传感器13处获取角度值，记录拍摄画面的中部位置存在该人脸时无叶风扇本体的偏转角度。如图2所示，当a点位置的人脸处于拍摄画面的中部位置时，立即计算并记录∠moa，该角度即为记录的第一个偏转角度。在一个转动周期内，控制器可识别到一张或多张人脸，进而记录一个或多个偏转角度，当然，有可能没有偏转角度的记录。
如图2所示，如果在第一预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，假如a点和d点均具有人脸，则分别具有∠moa和∠mod的偏转角度记录。再确定出第一预设角度范围内所记录偏转角度中的最大偏转角度和最小偏转角度，图2中，∠moa和∠mod分别为第一预设角度范围内的最小偏转角度和最大偏转角度，则无叶风扇将调整其转动范围，进而驱动无叶风扇本体仅在该最大偏转角度和最小偏转角度之间转动，即仅在角aod的范围内转动，使得a点和d点的用户可以快速吹到风。在图2中，第一预设角度范围的角度值为α1。当然，为了减小一直向用户吹风的不适感，可以增加一个延迟角度，即所确定的原最大偏转角度加上延迟角度后，为最终确定的最大偏转角度，所确定的原最小偏转角度减去延迟角度后，为最终确定的最小偏转角度，从而超出用户所处位置一定角度，进行来回摆头。
通常，由于风扇转动结构的局限性，无叶风扇本体具有最大的转动范围，即最大预设角度范围，所有记录的偏转角度以及确定的转动角度范围均应该处于该最大预设角度范围内。如图2和图3所示，可设定∠mon为最大预设角度范围，该角度值为α3。
在一种实施例中，在第一预设角度范围内可能仅存在一张人脸，甚至可能不存在人脸，则相应的偏转角度记录为一个或没有。在此情形下，可能是第一预设角度范围的范围值过小，存在未被识别到的用户。控制器可设定一个第二预设角度范围，第二预设角度范围大于第一预设角度范围并且小于最大预设角度范围，进而驱动无叶风扇本体在第二预设角度范围内转动，相当于扩大了无叶风扇本体的转动范围，如图2所示，第二预设角度范围的角度值α2大于第一预设角度范围的角度值α1。
在第二预设角度范围内转动过程中，摄像头31仍然实时进行拍摄，控制器实时对拍摄画面中的人脸进行识别，一旦识别到摄像头31所拍摄画面的中部位置存在人脸，立即从角度传感器13处获取角度值，记录拍摄画面的中部位置存在该人脸时无叶风扇本体的偏转角度。如果在该第二预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，再确定出第二预设角度范围内所记录偏转角度中的最大偏转角度和最小偏转角度，进而驱动无叶风扇本体仅在该最大偏转角度和最小偏转角度之间转动。
如图2所示，第一预设角度范围内仅存在a点一张人脸，则仅具有一个角度偏转记录∠moa，此时，扩大转动范围至第二预设角度范围，该第二预设角度范围内具有a点和b点两张人脸，对应具有∠moa和∠mob两个偏转角度的记录，则∠moa和∠mob分别为第二预设角度范围内的最小偏转角度和最大偏转角度，则无叶风扇将调整其转动范围，控制器将驱动无叶风扇本体仅在该最大偏转角度和最小偏转角度之间转动。如果d点也存在偏转角度的记录，第二预设角度范围内的最小偏转角度和最大偏转角度仍然分别为∠moa和∠mob。
进一步的，当在第二预设角度范围内仅存在一个偏转角度的记录时，说明仅只有一个用户在使用无叶风扇，驱动无叶风扇本体在以该用户所对应位置为角平分线的第三预设角度范围内转动，如图2所示，假如仅在a点存在偏转角度的记录，则以线段oa为角平分线，在∠cod的范围内进行转动，从而供单个用户使用，但又不至于让单个用户未吹到风的等待时间过久。其中，由于单个用户所处的偏转角度是不定的，第三预设角度范围仅对其角度差值进行限定，即∠cod的角度值是固定的，但其位置则随线段oa而变化，线段oa始终为∠cod的角平分线。当然，由于最大预设角度范围的存在，线段od和线段oc始终应该位于∠mon内。一般可设定第三预设角度范围的角度值为30°。
在一种实施例中，当在第二预设角度范围内不存在偏转角度的记录，即说明并没有用户在使用无叶风扇。从检测到第二预设角度范围内不存在偏转角度的记录开始进行计时，当计时达到预设时间，例如十分钟，且在该预定时间内仍不存在偏转角度记录的，说明用户在预定时间内均没有使用无叶风扇，则用户很可能不再使用无叶风扇，控制器可控制电机11和无叶风扇本体均停止工作，无叶风扇既不转动，也不再送风，在无人使用时自动停止工作，以节省电能。
为了丰富用户的选择，提升用户体验，本实施例的无叶风扇具有人机交互功能，例如，提供控制按钮，可以让用户对无叶风扇的工作模式进行选择。用户可以选择多人模式，则无叶风扇可以实现上文各实施例的功能。当然，用户也可以选择单人模式，在单人模式下，无叶风扇经启动单人跟随的转动方式。
具体的，当在第一预设角度范围内仅存在一个偏转角度的记录时，控制器将判断本实施例的智能调节转动角度的无叶风扇的工作模式是否为单人模式，如果是单人模式，控制器将驱使无叶风扇本体跟随该人脸进行转动。使该第一预设角度范围内仅存人脸始终位于摄像头31所拍摄画面的中部位置。当用户需要持续吹风时，即便用户的位置发生变动，本实施例的无叶风扇都可以跟随用户的位置变动而转动，无需用户手动调节无叶风扇的吹风位置，更加智能。
在一种实施例中，当在第一预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，说明有多个用户在使用无叶风扇，由于用户所处的位置都不同，相邻两个用户之间的距离有差异，在相同角度范围内，相距较近的用户，其密度更大，反之，则密度更小。控制器可依据偏转角度记录来查找出与相邻人脸所对应偏转角度的角度差小于预设角度差的密集人脸，即当某个人脸所对应的偏转角度与至少一个相邻人脸所对应的偏转角度的角度差小于预设角度(例如，可设置预设角度为15°)，则认为该人脸为密集人脸。
如图3所示，∠aob、∠cob和∠eof均小于预设角度，则点a、b、c、e和f位置的人脸均为密集人脸，d点则为非密集人脸。
多个连续密集人脸所对应的偏转角度范围为密集角度范围，即多个中间没有非密集人脸间断的密集人脸所形成的区域为密集区域。如图3所示，a、b和c之间没有被非密集人脸间断，则∠aoc所对应的区域为第一密集区域s1，e和f之间没有被非密集人脸间断，则∠eof所对应的区域为第二密集区域s2，点c和点e之间被非密集人脸d所间断，则∠coe所对应的区域为非密集区域。∠aoc和∠eof均为密集角度范围，∠coe为非密集角度范围。
对此，控制器将控制无叶风扇本体在密集角度范围内的转动速度v2小于无叶风扇本体在非密集角度范围内的转动速度v1，由于密集角度范围内用户聚集，需要更大的风量或者更久的吹风，本实施例让无叶风扇本体在密集角度范围内的转动速度更小，从而停留时间更长，用户吹风时间更久，让用户的体验更好。
进一步的，可设定v2和v1的关系满足：v2/v1＝β2/β1，其中，β2为密集角度范围内相邻两个人脸所对应偏转角度的角度差的平均值，β1为所述预设角度差。
如图3所示，第一密集区域s1内相邻人脸所对应偏转角度的角度差的平均值即为∠aob角度值和∠boc角度值的平均值，第二密集区域s2内相邻人脸所对应偏转角度的角度差只有一个，平均值即为∠eof。则在第一密集区域s1内，v2与v1的比值为∠aob角度值和∠boc角度值的平均值同预设角度差的比值。则在第一密集区域s2内，v2与v1的比值为∠eof角度值同预设角度差的比值。假如∠aob角度值和∠boc角度值的平均值同预设角度差的比值为0.5，则v2与v1的比值也为0.5，则在第一密集区域s1内的停留时间相当于在非密集区域相同大小范围内停留时间的两倍。此设置更为合理，更能符合用户的需求。
在一种实施例中，每个转动周期内均记录最大偏转角度和最小偏转角度，当最新一个周期内获取的最大偏转角度与上一周期内记录的最大偏转角度不同，或最新一个周期内获取的最小偏转角度与上一周期内记录的最小偏转角度不同，或两个偏转角度均不同，则说明用户的位置发生了变动。控制器将更新所确定的最大偏转角度和最小偏转角度分别为最新获取的最大偏转角度和最小偏转角度，进而随着用户位置的变动而调整，驱动无叶风扇本体在下一个转动周期内仅在该最新获取的最大偏转角度和最小偏转角度之间转动。可以随着转动周期的进行，自动调整最大偏转角度和最小偏转角度，更能符合用户需求，提升用户体验。
上述实施例中，摄像头31在拍摄时，可以自动对焦以清晰拍摄到人脸图像，由于无叶风扇的放置位置通常是固定的，摄像头31在进行多次拍摄之后，其所需调整的焦距、曝光值等拍摄参数具有相对固定的范围，从而可以仅在该固定范围内调节拍摄参数进而进行拍摄。此举的好处在于，可以有效滤出不在用户使用范围内的无效人脸，以防止这些无效人脸干扰无叶风扇的运行。例如，当无叶风扇是在一个较大的客厅使用时，无叶风扇的理想使用距离是沙方上的用户，对于距离沙方较远且在摄像范围内的用户而言，摄像头31可能会拍摄到该用户的人脸，但是鉴于无叶风扇与其距离过远，对该用户而言，无叶风扇将不具有使用意义，因此，无效人脸需要进行筛除。
考虑到用户的使用距离会对部分参数值产生影响，例如，两个用户之间的角度差会随着使用距离的扩大而缩小，因此，可以在产品上标明推荐的使用距离，让用户在该推荐的使用距离使用。
当然，还可以在本发明的无叶风扇上设置红外测距仪等距离测量装置，以检测用户到无叶风扇的距离。如前文所述，无叶风扇的放置位置通常是固定的，其距离用户的距离会有相对固定的距离范围，可建立使用距离与预设参数的映射关系，不同的使用距离，本发明的第一预设角度范围、第二预设角度范围、第三预设角度范围和非密集角度范围内的转动速度v1等预设参数对应改变，以匹配实际的使用距离，实现对无叶风扇更加精准的控制。
为了进一步丰富用户的选择，提升用户体验，用户可控制无叶风扇关闭上述各实施例的功能，从而仅具有常规无叶风扇的功能。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。
技术特征：
1.一种智能调节转动角度的无叶风扇，其特征在于：
包括底座以及转动设置于所述底座上的无叶风扇本体，所述无叶风扇本体包括风环，所述风环上固定有摄像头，所述摄像头位于风环的中心垂线上，且所述摄像头的镜头轴向与风环的轴向平行，所述无叶风扇本体上设置有用于检测无叶风扇本体相对底座的偏转角度的角度传感器；所述底座内设置有用于驱动所述无叶风扇本体转动的电机；所述摄像头、角度传感器和电机均与控制器相连，所述控制器配置为：
驱动无叶风扇本体在第一预设角度范围内转动，当识别到摄像头所拍摄画面的中部位置存在人脸时，记录拍摄画面的中部位置存在该人脸时无叶风扇本体的偏转角度；当在第一预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，确定出第一预设角度范围内所记录偏转角度中的最大偏转角度和最小偏转角度，驱动无叶风扇本体仅在该最大偏转角度和最小偏转角度之间转动。
2.根据权利要求1所述的智能调节转动角度的无叶风扇，其特征在于：
当在第一预设角度范围内仅存在最多一个偏转角度的记录时，驱动无叶风扇本体在第二预设角度范围内转动，当在第二预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，确定出第二预设角度范围内所记录偏转角度中的最大偏转角度和最小偏转角度，驱动无叶风扇本体仅在该最大偏转角度和最小偏转角度之间转动；所述第二预设角度范围大于第一预设角度范围并且小于最大预设角度范围。
3.根据权利要求2所述的智能调节转动角度的无叶风扇，其特征在于：
当在第二预设角度范围内仅存在一个偏转角度的记录时，驱动无叶风扇本体在以该第二预设角度范围内的偏转角度所对应位置为角平分线的第三预设角度范围内转动。
4.根据权利要求1所述的智能调节转动角度的无叶风扇，其特征在于：
当在第一预设角度范围内仅存在一个偏转角度的记录时，判断所述智能调节转动角度的无叶风扇的工作模式是否为单人模式，若是单人模式，驱动无叶风扇本体跟随该第一预设角度范围内仅存的偏转角度所对应的人脸转动，以使该第一预设角度范围内仅存的偏转角度所对应的人脸始终位于摄像头所拍摄画面的中部位置。
5.根据权利要求1所述的智能调节转动角度的无叶风扇，其特征在于：
当在第二预设角度范围内不存在偏转角度的记录，且在预设时间内仍不存在偏转角度记录的，控制电机和无叶风扇本体均停止工作。
6.根据权利要求1-5任一项所述的智能调节转动角度的无叶风扇，其特征在于：
当在第一预设角度范围内存在多个偏转角度的记录时，查找出与相邻人脸所对应偏转角度的角度差小于预设角度差的密集人脸，多个连续密集人脸所对应的偏转角度范围为密集角度范围，控制无叶风扇本体在密集角度范围内的转动速度v2小于无叶风扇本体在非密集角度范围内的转动速度v1。
7.根据权利要求6所述的智能调节转动角度的无叶风扇，其特征在于，v2和v1的关系满足：v2/v1＝β2/β1，β2为密集角度范围内相邻两个人脸所对应偏转角度的角度差的平均值，β1为所述预设角度差。
8.根据权利要求1所述的智能调节转动角度的无叶风扇，其特征在于：
记录每个转动周期内的最大偏转角度和最小偏转角度，当最新获取的最大偏转角度和最小偏转角度中的至少一个相比于上一周期发生变化，则更新所确定的最大偏转角度和最小偏转角度分别为最新获取的最大偏转角度和最小偏转角度，驱动无叶风扇本体在下一个转动周期内仅在该最新获取的最大偏转角度和最小偏转角度之间转动。
技术总结
一种智能调节转动角度的无叶风扇，包括底座以及转动设置于底座上的无叶风扇本体，无叶风扇本体包括风环，风环上固定有摄像头，摄像头位于风环的中心垂线上，无叶风扇本体上设置有角度传感器；底座内设置有用于驱动无叶风扇本体转动的电机；摄像头、角度传感器和电机均与控制器相连，控制器配置为：当识别到摄像头所拍摄画面的中部位置存在人脸时，记录拍摄画面的中部位置存在该人脸时无叶风扇本体的偏转角度；确定出所记录偏转角度中的最大偏转角度和最小偏转角度，驱动无叶风扇本体仅在该最大偏转角度和最小偏转角度之间转动。本发明的无叶风扇能够根据用户所处的位置,自动调节转动角度。
技术研发人员：肖知明;朱吉顶
受保护的技术使用者：中山职业技术学院
技术研发日：.11.11
技术公布日：.02.18
