ПОДЛОЖКА И КАПСУЛА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ПУТЕМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ, СИСТЕМА И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ НАПИТКА ПУТЕМ ЦЕНТРИФУГИРОВАНИЯ
SUBSTRATE AND CAPSULE FOR BEVERAGE PREPARATION BY CENTRIFUGATION, SYSTEM AND METHOD OF PREPARING DRINK BY CENTRIFUGING

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области приготовления напитков, в частности, с использованием капсул, содержащих ингредиент, в машине для приготовления напитков. Настоящее изобретение, в частности, относится к подложкам для оптических кодов, приспособленных для того, чтобы хранить информацию, касающуюся капсулы, капсулам, связанным с кодом, или в которые встроена подложка для кода, устройствам считывания и обработки, предназначенным для считывания и использования такой информации для приготовления напитка.
Уровень техники
Для целей настоящего описания под "напитком" понимают любую употребляемую человеком жидкую субстанцию, такую как кофе, чай, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, детское питание и т.д. Подразумевается, что "капсула" содержит любой порционный ингредиент напитка или сочетание ингредиентов (здесь и далее будем называть "ингредиентом") внутри упаковки из любого подходящего материала, такого, как пластик, алюминий, перерабатываемый и/или биологически разложимый материал и их сочетание, включающей в себя мягкие пакеты или жесткие картриджи, содержащие ингредиент.
Отдельные машины для приготовления напитков используют капсулы, содержащие ингредиент, который надо заваривать или растворить, и/или ингредиент, который хранят в машине и автоматически дозируют, или который добавляют во время приготовления напитка. Некоторые машины для приготовления напитков имеют средство наполнения жидкостью, которое включает в себя насос для жидкости, обычно воды, который перекачивает жидкость из источника воды, которая является холодной или нагреваемой с помощью средства нагрева, например, термоблока и т.п. Отдельные машины для приготовления напитков устроены так, чтобы приготавливать напитки с использованием заваривания посредством центрифугирования. Принцип, в основном, состоит в подаче ингредиента напитка в контейнере капсулы, подаче жидкости в контейнер и во вращении контейнера с высокой скоростью, чтобы гарантировать взаимодействие жидкости с порошком, создавая при этом градиент давления жидкости в контейнере; такое давление постепенно возрастает от центра в сторону периферии контейнера. По мере того как жидкость проходит через слой кофе, происходит извлечение составляющих кофе, и получают жидкий экстракт, который вытекает через периферийную часть контейнера.
Обычно, желательно предложить пользователю ряд капсул различных типов, содержащих различные ингредиенты (например, различные смеси кофе) со специфическими вкусовыми характеристиками для приготовления множества различных напитков (например, различные типы кофе) с помощью одной и той же машины. Характеристики напитков могут быть изменены путем изменения содержимого капсулы (например, вес кофе, различные смеси и т.д.) и путем настраивания ключевых параметров машины, таких как объем подаваемой жидкости или температура, скорость вращения, давление насоса. Поэтому, существует потребность в идентификации типа капсулы, вставленной в машину для приготовления напитков, чтобы сделать возможным настраивание параметров приготовления в соответствии с типом вставленной капсулы. Более того, также может быть желательным, чтобы в капсулы была внедрена дополнительная информация, например, информация о мерах обеспечения безопасности, например, срок годности, или производственная информация, такая как номер партии.
Документ WO 2010/026053 относится к управляемому устройству для приготовления напитков, использующему центробежные силы. Капсула может содержать штрихкод, нанесенный на внешнюю грань капсулы, который позволяет определить тип капсулы и/или природу ингредиентов, находящихся в капсуле, чтобы применить заданный профиль заваривания напитка, который надо приготовить.
В области техники известно, например, из документа EP1764015 A1, о печати локального идентификационного штрихкода на небольшой области круглой верхней части кофейного брикета, предназначенного для использования в обычных системах для приготовления кофе, не применяющих центрифугирование. Упомянутые системы содержат устройство для считывания штрихкодов, предназначенное для считывания идентификационного штрихкода, расположенного на капсуле. Устройства для считывания штрихкодов или сканеры штрихкодов представляют собой электронные устройства, содержащие источник света, линзы и датчик света, переводящие оптические импульсы в электрические. В общем, они содержат светоизлучающий/лазерный диод или датчик в виде камеры. Устройства для считывания штрихкодов в машине для приготовления напитков приспособлены для того, чтобы считывать штрихкод либо путем перемещения чувствительного элемента через штрихи (путем перемещения/изменения ориентации луча от источника света, чтобы просканировать весь штрихкод), либо путем выполнения снимка всего штрихкода за один раз посредством светочувствительной структуры/матрицы.
Такие устройства чтения кода не приспособлены для того, чтобы их использовали в контексте систем экстрагирования путем центрифугирования, имеющих вращающийся варочный блок. Использование устройств считывания штрихкодов, имеющих подвижные части, такие как сканирующий элемент, может привести к возникновению сложных задач с точки зрения надежности, так как с большой вероятностью они будут подвержены жестким условиям с циклическими вибрациями и горячим испарениям при размещении в непосредственной близости от вращающегося варочного блока. Устройство для считывания штрихкода с датчиком в виде камеры следует располагать так, чтобы можно было сделать снимок всего штрихкода. Следовательно, необходимо, чтобы весь штрихкод был непосредственно виден считывающему устройству. Свободное пространство, доступное во вращающемся варочном блоке, предназначенное для устройства чтения кода, является весьма ограниченным, и, в общем, невозможно удовлетворить требование такой видимости.
Какой бы вид устройства считывания штрихкода не использовался, геометрическая конфигурация вращающихся варочных блоков в системах, основанных на экстрагировании путем центрифугирования, не позволяет устройству для считывания штрихкода считать код, распределенный на большом участке капсулы: следовательно, размеры штрихкода строго ограничены, что приводит к очень малому количеству закодированной информации для данного уровня надежности считывания, обычно всего около 20 битов. Кроме того, устройства для считывания штрихкода довольно дорогие.
Надежность считывания кода, напечатанного на капсуле, в то время как упомянутая капсула расположена во вращающемся варочном блоке, влияет на надежность распознавания последовательностей символов, образующих упомянутый код, в частности, в жестких условиях вращающегося варочного блока. Более того, код также должен быть читабельным без знания считывающим устройством положения и/или ориентации, в которой капсулу вставили в держатель капсулы. Обычные штрихкоды и другие оптические кодирующие элементы для капсулы, известные в области техники, не могут удовлетворить этим требованиям.
Патентный документ РСТ/EP11/057670 относится к подложке, приспособленной для того, чтобы быть связанной или являться частью капсулы для приготовления напитка. Подложка содержит участок, на котором представлена, по меньшей мере, одна последовательность символов, так что каждый символ можно последовательно считать посредством считывающего приспособления внешнего устройства, в то время как капсулу вращают вокруг оси вращения, причем в каждой последовательности закодирован набор информации, относящийся к капсуле. Такое изобретение позволяет сделать доступным большой объем закодированной информации, например, около 100 бит избыточной или неизбыточной информации, не используя устройства для считывания штрихкодов, имеющие подвижные части, такие как сканирующий элемент, которые могут привести к сложным проблемам с точки зрения читабельности. Другое преимущество также заключается в способности считывать подложку кода путем вращения капсулы, в то время как капсула находится на месте, в готовом к приготовлению положении в поворотном держателе капсулы.
Однако все еще существует потребность в усовершенствовании шаблона и/или структуры кода, представленного на подложке, чтобы повысить надежность считывания в особых условиях, встречающихся в машине для приготовления напитков, использующей капсулы для приготовления напитков. Все еще имеется потребность в том, чтобы предложить капсулу с кодом, который можно надежно считать устройством считывания кода без знания положения и/или ориентации упомянутого кода, когда капсулу располагают во вращающийся держатель капсулы системы экстрагирования посредством центрифугирования.
Раскрытие изобретения
Цель изобретения заключается в том, чтобы предложить средство для хранения, считывания и обработки информации, касающейся капсулы, более конкретно, информации для идентификации упомянутой капсулы машиной для приготовления и для получения или считывания информации для настройки рабочих параметров машины и/или для управления параметрами приготовления напитка с применением упомянутой капсулы. Другая цель заключается в том, чтобы предложить капсулу, в которую встроено такое средство.
Другая цель заключается в том, чтобы управлять оптимальными условиями для приготовления напитка.
Другая цель заключается в том, чтобы предложить решение для надежного считывания информации, касающейся капсулы, посредством датчика, расположенного в машине, например, в модуле обработки/варочном блоке машины, где доступное пространство весьма ограничено, и имеются жесткие условия (следы ингредиентов, наличие испарений и жидкостей, …).
Одна или несколько из этих целей достигаются посредством капсулы, подложки, устройства и способа в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения. Зависимые пункты формулы предлагают дополнительные решения для этих целей и/или дополнительные преимущества.
Более конкретно, в соответствии с первым аспектом изобретение относится к подложке для кода, приспособленной для того, чтобы быть связанной или являться частью капсулы, предназначенной для доставки напитка в устройство приготовления напитка посредством центрифугирования капсулы. Подложка содержит код, выполненный посредством, по меньшей мере, первой последовательности символов и второй последовательности символов. Код представлен на подложке так, что каждый символ может быть последовательно считан посредством считывающего приспособления внешнего устройства, в то время как капсулу вращают вокруг оси вращения. Первая последовательность содержит, по меньшей мере, одну первую последовательность символов преамбулы и, по меньшей мере, одну первую последовательность символов данных. Вторая последовательность содержит, по меньшей мере, одну вторую последовательность символов преамбулы и, по меньшей мере, одну вторую последовательность символов данных. Первая преамбула отличается от второй преамбулы.
Обеспечивая последовательно считываемые символы на капсуле, приведенной во вращение, можно увеличить количество закодированных данных и/или можно увеличить область, покрываемую каждым символом, повышая общую надежность считывания. Под термином "последовательно" следует понимать, что за один раз считывают один или ограниченное число символов (меньше, чем число символов, содержащихся в каждой последовательности): например, каждый символ может быть считан по-отдельности. Следовательно, посредством считывающего устройства при обороте капсулы на 360 градусов вокруг своей оси вращения можно выполнить, по меньшей мере, одно считывание всех символов, включенных во все последовательности на подложке.
Первая и вторая преамбулы позволяют определить, какие символы принадлежат первой последовательности, а какие символы принадлежат второй последовательности, без какого-либо знания об угловой конфигурации подложки кода, когда она расположена в машине для приготовления. Более того, благодаря использованию различных первой и второй преамбул, достигают более надежного определения упомянутой критичной информации для декодирования кода.
A
B
A
B
A
B
Например, первая преамбула может содержать первую 6-ти битовую последовательность P="10101010", вторую 6-ти битовую последовательность P="010101". Первая последовательность может начинаться с первой последовательности P, затем следует первый блок D1, содержащий блок F1 данных, имеющий n1 битов с битами проверки четности. Вторая последовательность может начинаться со второй последовательности P, затем следует второй блок D2, содержащий блок F2 данных, имеющий n2 битов с битами проверки четности. Положение первой последовательности и второй последовательности можно, затем, определить, используя алгоритм для идентификации шаблона P - X1 - P - Х2, где X1 обозначает любую последовательность длиной n1 бит, а Х2 обозначает любую последовательность длиной n2 бит. Например, можно использовать фильтр числа равных битов (NEB).
Код может содержать более двух последовательностей, например, четыре или пять последовательностей символов. В этом случае, используют, по меньшей мере, две преамбулы, но предпочтительно, чтобы каждая преамбула отличалась от других преамбул.
В частности, набор информации может содержать информацию для распознавания типа капсулы и/или один элемент или сочетание элементов из следующего списка:
- информация, касающаяся параметров приготовления напитка с использованием капсулы, такая как оптимальные значения скорости вращения, значения температуры воды, поступающей в капсулу, значения температуры коллектора напитка за пределами капсулы, значения скорости потока воды, поступающей в капсулу, последовательность действий во время процесса приготовления и т.д.;
- информация для локального и/или удаленного получения параметров приготовления напитка с использованием капсулы, например, идентификатор, позволяющий распознать тип капсулы;
- информация, касающаяся производства капсулы, такая как идентификатор производственной партии, дата производства, рекомендованная дата потребления, срок годности и т.д.;
- информация для локального и/или удаленного получения информации, относящейся к производству капсулы.
Символы, расположенные в последовательностях, используют для представления данных, передающих набор информации, касающейся капсулы. Например, каждая последовательность может представлять целое число битов. Каждый символ может кодировать один или несколько бинарных битов. Данные также могут быть представлены переходами между символами. Символы могут быть расположены в последовательности с использованием схемы модуляции, например, линейного кодирования, подобного манчестерскому кодированию.
Каждый символ может быть представлен на участке посредством сущности, обладающей измеримой характеристикой, которую можно считать с помощью считывающего устройства, причем измеримая характеристика меняется в соответствии со значением, обозначаемым упомянутым символом. Каждый символ может быть напечатан и/или выдавлен. Форма символов может быть выбрана из следующего неисчерпывающего списка: дугообразные сегменты, сегменты, каждый из которых прямоугольный, но проходящие вдоль, по меньшей мере, части сектора, точки, многоугольники, геометрические формы. Символы могут быть считаны посредством оптического датчика, включенного в считывающее устройство, при этом цвет и/или форму каждого символа выбирают в соответствии со значением упомянутого символа. Символы могут быть напечатаны с помощью чернил, не видимых человеческим глазом при естественном освещении, например, чернилами, видимыми в ультрафиолете. Символы могут быть напечатаны или выдавлены по шаблону, имеющему поверхности, обладающие разной отражательной способностью и/или светопоглощающими свойствами. Шаблон может иметь первые поверхности, обладающие наклонными зеркальными или поглощающими свойствами, и вторые поверхности, обладающие плоскими зеркальными или плоскими поглощающими свойствами. Можно выбрать другие изменяемые физические характеристики, чтобы различать каждый символ, например, цвет, отражательную способность, непрозрачность, уровень поглощения света, магнитное поле, индуцированное магнитное поле, удельное сопротивление, емкость и т.д.
Код может содержать информацию для обнаружения ошибок или исправления ошибок, в частности, имеющую отношение к данным. Информация для определения ошибок может содержать коды с повторениями, биты контроля четности, контрольные суммы, циклические избыточные коды, данные криптографической хэш-функции и т.д. Информация для исправления ошибок может содержать коды, исправляющие ошибки, коды прямого исправления ошибок и, в частности, сверточные коды или блочные коды.
По меньшей мере, одна первая последовательность символов данных и, по меньшей мере, одна вторая последовательность символов данных может содержать одну и ту же информацию. Следовательно, посредством сравнения может быть осуществлена проверка ошибок, например, могут быть соответственно обработаны части кода, подверженные ошибкам. Следовательно, это увеличивает вероятность успешного считывания кода, если некоторые части последовательности окажутся нечитаемыми.
В варианте осуществления первая последовательность символов преамбулы образована из нескольких первых подпоследовательностей преамбулы, при этом упомянутые первые подпоследовательности преамбулы распределены в соответствии с первым шаблоном по первой последовательности. Вторая последовательность символов преамбулы образована из нескольких вторых подпоследовательностей преамбулы, при этом упомянутые вторые подпоследовательности преамбулы распределены в соответствии со вторым шаблоном по второй последовательности. В частности, первый шаблон и второй шаблон могут быть идентичными.
A
A1
A2
A3
A4
11
12
13
14
A1
11
A2
12
A3
13
A4
14
B
A1
A2
A3
A4
21
22
23
24
B1
21
B2
22
B3
23
B4
24
A1
A2
A3
A4
B1
B2
B3
B4
Например, первая преамбула P образована четырьмя первыми подпоследовательностями преамбулы: P=′10′, P=′01′, P=′10′ P=′01′. Первый блок D1 содержит 4 первых подблока D, D, D, D, образующих блок F1 данных, имеющий n1 битов с битами проверки четности. Первая последовательность может быть следующей: P D P D P D P D. Вторая преамбула P образована четырьмя вторыми подпоследовательностями преамбулы: P=′01′, P=′10′, P=′01′, P=′10′. Первый блок D2 содержит 4 первых подблока D, D, D, D, образующих блок F2 данных, имеющий n2 битов с битами проверки четности. Вторая последовательность может быть следующей: P D P D P D P D. Положение первой последовательности и второй последовательности можно, затем, определить, используя алгоритм для идентификации шаблона P - X - P -X - P - X - P - P - X - P - X - P - X - P, где X обозначает любую последовательность бит. Например, можно использовать фильтр числа равных битов (NEB).
Преимущественно, первая последовательность символов преамбулы и вторая последовательность символов преамбулы могут быть выбраны/установлены так, чтобы минимизировать число равных бит в последовательностях в коде.
Код предпочтительно содержит, по меньшей мере, 100 символов.
Код может быть расположен вдоль, по меньшей мере, одной восьмой окружности, и предпочтительно вдоль всей окружности подложки.
В соответствии со вторым аспектом, изобретение относится к капсуле, предназначенной для доставки напитка в устройство для приготовления напитков путем центрифугирования, содержащей фланцеобразный обод, содержащий подложку кода в соответствии с первым аспектом.
В соответствии с третьим аспектом изобретение относится к системе для приготовления напитков из капсулы в соответствии со вторым аспектом, и дополнительно содержащей устройство для приготовления напитков, имеющее средство для удерживания капсулы и приводное средство вращения, предназначенное для приведения средства удерживания и капсулу во вращение вокруг упомянутой оси вращения. Устройства для приготовления напитков дополнительно содержат считывающее устройство, сконфигурированное так, чтобы декодировать код, представленный на подложке для кода:
- путем считывания каждого символа кода по отдельности, перемещая посредством вращательного приводного средства капсулу так, чтобы она совершала, по меньшей мере, один полный оборот; и
- путем поиска в считанных символах, по меньшей мере, одной первой преамбулы и второй преамбулы;
- путем идентификации положения, по меньшей мере, одной первой последовательности и, по меньшей мере, одной второй последовательности соответственно.
В соответствии с четвертым аспектом изобретение относится к способу считывания кода на капсуле в соответствии со вторым аспектом в устройстве для приготовления напитков, содержащем средство удерживания капсулы, предназначенное для удерживания капсулы, и вращательное приводное средство, предназначенное для приведения средства удерживания и капсулы во вращение вокруг упомянутой оси вращения; при этом устройства для приготовления напитков дополнительно содержат считывающее устройство. Способ включает в себя следующие этапы, на которых:
- считывают с помощью считывающего устройства каждый символ кода по отдельности, перемещая посредством вращательного приводного средства капсулу так, чтобы она совершала, по меньшей мере, один полный оборот; и
- осуществляют поиск в считанных символах, по меньшей мере, одной первой преамбулы и второй преамбулы;
- идентифицируют положения, по меньшей мере, одной первой последовательности и, по меньшей мере, одной второй последовательности соответственно.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение будет более понятным, благодаря нижеследующему подробному описанию и сопровождающим чертежам, которые даны в качестве неограничивающих примеров осуществления изобретения, а именно:
на фиг. 1 показан основной принцип экстрагирования путем центрифугирования;
на фиг. 2а, 2b показан вариант выполнения камеры центрифуги с держателем капсулы;
на фиг. 3а, 3b и 3с показан вариант выполнения набора капсул в соответствии с изобретением;
на фиг. 4 показан вариант выполнения подложки для кода в соответствии с изобретением;
на фиг. 5 показано альтернативное расположение последовательности на капсуле, в частности, при размещении на нижней стороне обода капсулы, и капсула, установленная в держателе капсулы устройства заваривания;
на фиг. 6 изображено графическое представление примера результатов применения фильтра NEB к коду с обычной преамбулой, используемой всей последовательностью кода;
на фиг. 7 изображено графическое представление примера результатов применения фильтра NEB к коду в соответствии с вариантом осуществления изобретения;
на фиг. 8 изображено графическое представление числа равных битов в последовательностях для кода в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 показан пример системы 1 для приготовления напитков, как описано в документе WO 2010/026053, для которой можно использовать капсулу в соответствии с изобретением.
Центрифуга 2 содержит камеру 3 центрифуги для воздействия центробежными силами на ингредиент напитка и жидкость внутри капсулы. Камера 3 может содержать держатель капсулы и капсулу, вставленную в него. Центрифуга соединена с приводным средством 5, таким как поворотный двигатель. Центрифуга содержит собирающую часть и вывод 35. Под выводом для сбора заваренного напитка может быть расположен контейнер 48. Система дополнительно содержит средство подачи жидкости, такое как резервуар 6 для воды и жидкостный контур 4. Нагревательное средство 31 также может быть выполнено в резервуаре или вдоль жидкостного контура. Средство подачи жидкости может дополнительно содержать насос 7, присоединенный к резервуару. Выполнено средство 19 ограничения потока, предназначенное для ограничения потока центрифугированной жидкости, которая покидает капсулу. Система также может содержать расходомер, такой как расходомерная турбина 8 для обеспечения управления скоростью потока воды, подаваемой в камеру 3. Счетчик 11 может быть присоединен к расходомерной турбине 8 для того, чтобы можно было анализировать выработанные импульсные данные 10. Проанализированные данные затем передают на процессор 12. Соответственно, точная действительная скорость потока жидкости в жидкостном контуре 4 может быть вычислена в реальном времени. Может быть выполнен интерфейс 13 пользователя, чтобы позволить пользователю вводить информацию, которую передают на блок 9 управления. Дополнительные характеристики системы можно найти в документе WO 2010/026053.
Фиг. 3а, 3b и 3с относятся к варианту выполнения набора капсул 2A, 2B, 2C. Капсулы, предпочтительно, содержат корпус 22, обод 23 и элемент верхней стенки, соответственно, крышку 24. Крышка 24 может представлять собой прокалываемую мембрану или стенку отверстия. Таким образом, крышка 24 и корпус 22 ограничивают соответствующий отсек 26 для ингредиентов. Как показано на фигурах, крышка 24 предпочтительно присоединена к внутреннему кольцеобразному участку R обода 23, ширина которого, предпочтительно, от 1 до 5 мм.
Обод не обязательно является горизонтальным, как изображено. Он может быть слегка согнутым. Обод 23 капсул предпочтительно проходит снаружи в направлении по существу перпендикулярном (как изображено) или слегка наклоненном (если он согнут, как упоминалось выше) относительно оси Ζ вращения капсулы. Таким образом, ось Ζ вращения представляет собой ось вращения во время центрифугирования капсулы в варочном устройстве, и, в частности, практически идентична оси Ζ вращения держателя 32 капсулы во время центрифугирования капсулы в варочном устройстве.
Необходимо понимать, что показанный вариант осуществления представляет собой лишь пример осуществления, и что капсулы, в частности, корпус 22 капсулы, могут быть реализованы различными способами.
Корпус 22 соответствующей капсулы имеет единственный выпуклый участок 25а, 25b, 25с переменной глубины, соответственно d1, d2, d3. Таким образом, участок 25а, 25b, 25с также может быть усеченным или может представлять собой цилиндрический участок.
Следовательно, капсулы 2А, 2B, 2С предпочтительно содержат различные объемы, но предпочтительно имеют один и тот же диаметр "D" вставки. Капсула на фиг. 3а имеет небольшой объем капсулы 2А, в то время как капсула на фиг. 3b и 3с имеет больший объем капсулы 2B и 2С, соответственно. Диаметр D вставки, таким образом, определяют на линии пересечения нижней поверхности обода 23 и верхнего участка корпуса 22. Тем не менее, он может представлять собой другой эталонный диаметр капсулы в устройстве.
Небольшой объем капсулы 2А предпочтительно содержит меньшее количество ингредиента для заваривания, например, молотого кофе, чем количество в капсулах 2B, 2С большого объема. Следовательно, небольшая капсула предназначена для получения малой порции кофе от 10 мл до 60 мл, при этом количество молотого кофе составляет от 4 до 8 граммов. Большие капсулы 2B предназначены для получения средней порции кофе, например, от 60 до 120 мл, а самая большая капсула предназначена для получения большой порции кофе, например, от 120 до 150 мл. Более того, кофейная капсула 2B среднего размера может содержать от 6 до 15 граммов молотого кофе, а капсула 2С большого размера может содержать от 8 до 30 граммов молотого кофе.
В дополнение, капсулы в наборе в соответствии с изобретением могут содержать различные смеси жареного и молотого кофе или кофе из различных источников и/или имеющего различную степень обжаривания и/или характеристики помола.
Капсула сконструирована так, чтобы вращаться вокруг оси Z. Эта ось Ζ перпендикулярно пересекает центр крышки, которая имеет форму диска. Эта ось Ζ выходит через центр дна корпуса. С помощью этой оси Ζ можно определить понятие "окружность", которое представляет собой круглый путь, расположенный на капсуле и имеющий в качестве оси симметрии ось Ζ. Эта окружность может находиться на крышке, например, на крышке или на части корпуса, такой как фланцеобразный обод. Крышка может быть непроницаемой для жидкости до того, как ее вставляют в устройство, или она может быть проницаемой для жидкости, благодаря маленьким отверстиям или порам, выполненным в центре и/или на периферийной части крышки.
Здесь и далее, нижняя поверхность обода 23 относится к участку обода 23, который расположен снаружи оболочки, образованной корпусом и крышкой, и который виден, если капсулу сориентировать так, чтобы было видно ее корпус.
Дополнительные характеристики капсул или набора капсул можно найти в документах WO 2011/0069830, WO 2010/0066705 или WO 2011/0092301.
Вариант выполнения камеры 3 центрифуги с держателем 32 капсулы показан на фиг. 2а и 2b. Держатель 32 капсулы образует широкую полость, в целом, цилиндрической или конической формы, имеющую верхнее отверстие для вставки капсулы и нижнее дно, закрывающее контейнер. Диаметр отверстия немного больше диаметра корпуса 22 капсулы. Контур отверстия соответствует контуру обода 23 капсулы, сконфигурированного так, чтобы опираться на край отверстия, когда вставляют капсулу. Следовательно, обод 23, по меньшей мере, частично лежит на приемной части 34 держателя 32 капсулы. На нижнем дне имеется цилиндрический ствол 33, присоединенный перпендикулярно к центру внешней грани дна. Держатель 32 капсулы вращается вокруг центральной оси Ζ ствола 33.
Оптическое считывающее устройство 100 также представлено на фиг. 2а и 2b. Оптическое считывающее устройство 100 сконфигурировано так, чтобы доставлять выходной сигнал, содержащий информацию, касающуюся уровня отражательной способности нижней поверхности обода 23 капсулы, опирающейся на приемную часть 34 держателя 32 капсулы. Оптическое считывающее устройство сконфигурировано так, чтобы выполнять оптические измерения нижней поверхности обода 23 через держатель 32 капсулы, более конкретно, через боковую стенку широкого держателя 32 капсулы цилиндрической или конической формы. Как вариант, выходной сигнал может содержать различную информацию, например, разности отражательной способности с течением времени, или информацию о контрасте. Выходной сигнал может быть аналоговым, например, сигнал напряжения, изменяющегося вместе с измеренной информацией с течением времени. Выходной сигнал может быть цифровым, например, двоичный сигнал, содержащий численные данные об измеренной информации с течением времени.
В варианте осуществления на фиг. 2а и 2b считывающее устройство 100 содержит излучатель 103 света, предназначенный для излучения луча 105а от источника света, и приемник 102 света, предназначенный для приема отраженного луча 105b света.
Обычно излучатель 103 света представляет собой светодиод или лазерный диод, излучающий инфракрасный свет и, более конкретно, свет с длиной волны 850 нм. Обычно, приемник 102 света представляет собой фотодиод, приспособленный для того, чтобы преобразовывать принятый луч света в сигнал тока или напряжения.
Считывающее устройство 100 также содержит средство 106 обработки, включающее в себя печатную плату, на которой имеется процессор, усилитель сигнала датчика, и схему для соединения упомянутого средства 106 обработки с излучателем 103 света, приемником 102 света и с управляющим блоком 9 машины.
Излучатель 103 света, приемник 102 света и средство 106 обработки удерживают в неподвижном положении посредством опоры 101, жестко закрепленной относительно рамы машины. Считывающее устройство 100 остается на месте во время процесса заваривания, и не приводится во вращение в отличие от держателя 32 капсулы.
В частности, излучатель 103 света расположен так, чтобы луч 105а от источника света был, в целом, направлен вдоль прямой L, пересекающей неподвижную точку F плоскости Р, содержащей приемную часть 34 держателя 32 капсулы, причем нормальная линия N упомянутой плоскости Ρ проходит через точку F. Неподвижная точка F задает абсолютное положение в пространстве, в котором предполагается, что лучи 105а от источника света падают на отражающую поверхность: положение неподвижной точки F остается неизменным во время вращения держателя 32 капсулы. Считывающее устройство может содержать средство 104 фокусировки, например, отверстия, линзы и/или призмы, чтобы луч 105 от источника света более эффективно сходился к неподвижной точке F нижней поверхности крышки капсулы, расположенной в держателе 32 капсулы. В частности, луч 105 от источника света может быть сфокусирован так, чтобы подсвечивать диск, центрированный относительно неподвижной точки F и имеющий диаметр d.
E
R
Считывающее устройство 100 сконфигурировано так, чтобы угол θ между прямой L и нормалью N принимал значения от 2° до 10°, в частности, от 4° до 5°, как показано на фиг. 2а. Следовательно, когда отражающая поверхность расположена в точке F, отраженный луч 105b света, в целом, направлен вдоль прямой L′, пересекающей неподвижную точку F, при этом угол θ между прямой L′ и нормалью N принимает значения от 2° до 10°, в частности, от 4° до 5°, как показано на фиг. 2а. Приемник 102 света расположен на опоре 101, так чтобы собирать, по меньшей мере, частично отраженный луч 105b света, в целом, направленный вдоль прямой L′. Средство 104 фокусировки также может быть установлено для того, чтобы более эффективно сконцентрировать отраженный луч 105b света на приемнике 102. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2а, 2b, точка F, прямая L и прямая L′ лежат в одной плоскости. В другом варианте осуществления точка F, прямая L и прямая L′ не лежат в одной плоскости: например, плоскость, проходящая через точку F и прямую L, и плоскость, проходящая через точку F и прямую L′, расположены под углом около 90°, устраняя непосредственное отражение и допуская более надежную систему считывания с меньшим шумом.
Держатель 32 капсулы приспособлен для того, чтобы допускать частичную передачу луча 105а от источника света вдоль прямой L до точки F. Например, боковая стенка, образующая широкую полость цилиндрической или конической формы держателя 32 капсулы сконфигурирована так, чтобы быть непрозрачной для инфракрасного света. Упомянутая боковая стенка может быть выполнена из материала на пластиковой основе, который прозрачен для инфракрасного излучения, и имеет входные поверхности, позволяющие проникать инфракрасному свету.
Следовательно, когда капсулу располагают в держателе 32 капсулы, луч 105а света падает на нижнюю часть обода упомянутой капсулы в точке F до образования отраженного луча 105b света. В этом варианте осуществления отраженный луч 105b света проходит через стенку держателя 32 капсулы до приемника 102.
Участок нижней поверхности обода 23 капсулы, расположенной в держателе 32 капсулы, подсвечиваемый в точке F лучом 105 от источника света, меняется с течением времени, только когда держатель 32 капсулы приведен во вращение. Таким образом, чтобы луч 105 от источника света осветил весь кольцеобразный участок нижней поверхности обода, требуется полный оборот держателя 32 капсулы.
Выходной сигнал может быть вычислен или выработан путем измерения во времени интенсивности отраженного луча света и, возможно, путем сравнения его интенсивности с интенсивностью луча от источника света. Выходной сигнал может быть вычислен или выработан путем определения изменения во времени интенсивности отраженного луча света.
Капсула в соответствии с изобретением содержит, по меньшей мере, одну подложку оптически считываемого кода. Подложка кода может присутствовать на части фланцеобразного обода. Символы представлены на подложке оптического кода.
Символы расположены, по меньшей мере, в одной последовательности, при этом упомянутая последовательность кодирует набор информации, касающейся капсулы. Каждый символ используют для кодирования специфического значения.
В частности, набор информации, по меньшей мере, одной последовательности может содержать информацию для распознавания типа капсулы и/или один элемент или сочетание элементов из следующего списка:
- информация, касающаяся параметров приготовления напитка с использованием капсулы, такая как оптимальные значения скорости вращения, значения температуры воды, поступающей в капсулу, значения температуры коллектора напитка за пределами капсулы, значения скорости потока воды, поступающей в капсулу, последовательность действий во время процесса приготовления и т.д.;
- информация для локального и/или удаленного получения параметров приготовления напитка с использованием капсулы, например, идентификатор, позволяющий распознать тип капсулы;
- информация, касающаяся производства капсулы, такая как идентификатор производственной партии, дата производства, рекомендованная дата потребления, срок годности и т.д.;
- информация для локального и/или удаленного получения информации, относящейся к производству капсулы.
Символы распределены в основном, по меньшей мере, на 1/8 периметра кольцеобразной подложки, предпочтительно, по всему периметру кольцеобразной подложки. Код может содержать последовательные дугообразные сегменты. Символы также могут содержать последовательные сегменты, каждый из которых является прямоугольным, но проходящие вдоль, по меньшей мере, части периметра.
Последовательность, предпочтительно, повторяют вдоль периметра, чтобы гарантировать надежное считывание. Последовательность повторяют на периметре, по меньшей мере, дважды. Предпочтительно, чтобы последовательность повторялась на периметре от трех до шести раз. Повтор последовательности означает, что копируют одну и ту же последовательность, а следующие друг за другом последовательности располагают сериями вдоль периметра, так что при повороте капсулы на 360 градусов одну и ту же последовательность можно обнаружить или считать более одного раза.
На фиг. 4 показан вариант выполнения подложки кода 60а. Подложка 60а кода занимает заданную ширину обода 23 капсулы. Обод 23 капсулы может содержать, по сути, внутренний кольцеобразный участок, образующий подложку 60а и внешний (не кодированный) изогнутый участок. Тем не менее, подложкой 60а может быть занята полная ширина обода 23, в частности, если нижняя поверхность обода выполнена по существу плоской. Такое расположение особенно благоприятно, так как предлагает большую площадь для расположения символов и меньшую предрасположенность к повреждениям, вызванным модулем обработки и, в частности, пирамидальной пластиной, и к выбросам ингредиентов. Следовательно, увеличивается и количество закодированной информации, и надежность считывания. В этом варианте осуществления подложка 60а кода содержит 160 символов, каждый символ кодирует 1 бит информации. Символы прилегают друг к другу, при этом каждый символ занимает 2,25° по дуге.
На фиг. 5 показан вариант выполнения подложки 60b для кода, изображенной на виде сверху. Подложка 60b для кода приспособлена для того, чтобы она была связана с капсулой или была ее частью, чтобы ее приводили во вращение, когда капсулу вращают вокруг оси Ζ посредством центрифуги 2. Приемный участок капсулы представляет собой нижнюю поверхность обода 23 капсулы. Как показано на фиг. 5, подложка для кода может представлять собой кольцо, имеющее круговую часть, на которой представлена, по меньшей мере, одна последовательность символов, чтобы пользователь мог расположить ее по окружности капсулы перед вставкой ее в варочный блок машины для приготовления напитков. Следовательно, капсулу, не имеющую встроенного средства хранения информации, можно модифицировать путем установки такой подложки для добавления такой информации. Если подложка представляет собой отдельную часть, ее можно просто добавить на капсулу без дополнительного средства крепления, при этом пользователь гарантирует, что подложка расположена правильно, когда она входит в варочный блок, либо формы и размеры подложки предотвращают ее перемещение относительно капсулы после установки. Подложка 30b кода также может содержать дополнительное средство крепления для жесткого крепления упомянутого элемента к приемному участку капсулы, такое как клей или механическое средство, чтобы способствовать тому, чтобы подложка оставалась неподвижной относительно капсулы после установки. Как также было отмечено, подложка 60b кода также может представлять собой сам обод, то есть может быть интегрирована в структуру капсулы.
Каждый символ приспособлен для того, чтобы его измеряли считывающим устройством 100, когда капсула расположена в держателе капсулы, и когда упомянутый символ выровнен с лучом 105а от источника света в точке F. Более конкретно, каждый отдельный символ представляет уровень отражательной способности луча 105а от источника света, изменяющийся вместе со значением упомянутого символа. Каждый символ имеет различную способность отражать и/или поглощать луч 105а от источника света.
Так как считывающее устройство 100 приспособлено для того, чтобы измерять только характеристики освещенного участка подложки кода, то капсулу необходимо поворачивать с помощью приводного средства, пока луч света не осветит все символы, содержащиеся в коде. Обычно скорость считывания кода может принимать значения от 0,1 до 2000 оборотов в минуту.
Пример 1. Неподходящая преамбула кода для подложки оптического кода, имеющего, по меньшей мере, две последовательности, считываемые при вращении
В следующей таблице 1 показан пример последовательности 15 бинарных символов:
Последовательность S1 в таблице 1 начинается с преамбулы длиной 6 бит. Преамбула Р1 соответствует известной зарезервированной последовательности бит, в этом примере "10101010". Далее, последовательность содержит три блока F11, F12, F13 данных. Каждый блок данных начинается с 2-битового значения и заканчивается битом проверки четности. В таблице 2 приведен пример считывания кода, содержащего последовательность S1, за которой следует последовательность S2:
Считывание начинается с третьего бита первой последовательности S1 от начала преамбулы Р1. Тогда, чтобы считать все символы каждой последовательности требуется, по меньшей мере, один полный оборот подложки для оптического кода.
После того, как собраны все символы, необходимо перестроить каждую последовательность, в частности, путем определения положения преамбул. Для выполнения этой задачи можно использоваться способ согласованной фильтрации. Например, в следующем примере для считывания битов применили фильтр числа равных битов (NEB), используя в качестве шаблона согласования "101010" преамбулу Р1. Этот способ фильтрации состоит в суммировании для каждого окна последовательных считанных бит числа бит таких же, как в шаблоне согласования, причем упомянутое окно имеет ту же длину, что и шаблон согласования. Для преамбулы Р1 длиной 6 бит максимум фильтра NEB равен 6, когда считанные биты окна совпадают с битами преамбулы Р1. Результат можно дополнительно подтвердить путем вычисления контраста между результатами фильтра NEB, например, путем вычисления разницы результата фильтра NEB в заданном положении окна и результата фильтра NEB в следующем положении окна. Чем больше контраст, чем лучше.
В этом нерабочем примере максимальное значение фильтра NEB равное 6 получено для 6-битовых последовательностей, начинающихся с 10, 12 и 14 бита. Тем не менее, только 6-битовая последовательность, начинающаяся с бита 14, действительно соответствует преамбуле Р1 второго периода. Даже вычисление контраста не позволяет решить эту задачу, так как контраст для 6-битовых последовательностей, начинающихся с 10 и 12 бита, выше. Следовательно, такая преамбула Р1 непригодна, в частности, так как она не позволяет уверенно определить эффективное положение упомянутой преамбулы в последовательностях. На фиг.6 изображен пример результатов применения фильтра NEB к такой структуре кода.
Пример 2. Преамбула кода для подложки оптического кода, имеющего четыре последовательности, считываемые при вращении
A
B
C
D
Ниже показана подходящая преамбула Р. Преамбула Ρ распределена по последовательностям, представленным на подложке оптического кода. Например, преамбула Ρ содержит первую 6-ти битовую последовательность P="101010", вторую 6-ти битовую последовательность P="010101", третью 6-ти битовую последовательность P="011001" и четвертую 6-ти битовую последовательность P="100110".
A
B
C
D
A
B
C
D
Первая последовательность S1 начинается с первой последовательности P, затем следует первый блок D1, содержащий три блока F11, F12, F13 данных с битами проверки четности. Вторая последовательность S2 начинается со второй последовательности P, затем следует второй блок D2, содержащий три блока F21, F22, F23 данных с битами проверки четности. Третья последовательность S3 начинается с третьей последовательности P, затем следует третий блок D3, содержащий три блока F11, F12, F13 данных с битами проверки четности. Четвертая последовательность S4 начинается с четвертой последовательности P, затем следует четвертый блок D4, содержащий три блока F21, F22, F23 данных с битами проверки четности. Тогда на подложке кода представлены следующие последовательности: P - F11 - F12 - F13 - P - F21 - F22 - F23 - P - F11 - F12 - F13 - P - F21 - F22 - F23. Первый блок D1, второй блок D2, третий блок D3, четвертый блок D4 содержат соответственно n1, n2, n3, n4 бит.
Тогда, чтобы считать все символы каждой последовательности требуется, по меньшей мере, один полный оборот подложки для оптического кода.
A
B
C
D
A
B
C
D
Положение первого блока D1, второго блока D2, третьего блока D3 и четвертого блока D4 определяют путем поиска шаблона P - X1 - P - Х2 - P - Х3 - P - Х4 в последовательности бит, считанных оптическим считывающим устройством, где X1 обозначает любую последовательность из n1 бит, Х2 обозначает любую последовательность из n2 бит, Х3 обозначает любую последовательность из n3 бит, Х4 обозначает любую последовательность из n4 бит. Следовательно, осуществляют поиск не только последовательности бит, соответствующей битам преамбулы, но также принимают во внимание относительное положение P, P, P, P, что позволяет более робастно и надежно идентифицировать начало каждого блока данных.
Например, к считанным битам можно применить фильтр числа равных битов (NEB), используя следующий шаблон согласования:
где x соответствует любому биту, при этом n1=n2=n3=n4=9 бит.
К считанным битам применяют фильтр, сдвигая начальное положение скользящего окна фильтра с первого считанного бита до последнего считанного бита. Положение окна, соответствующее максимальному значению фильтра NEB, с большой вероятностью будет соответствовать началу первой последовательности S1. На фиг. 7 изображен пример результатов применения фильтра NEB к такой структуре кода.
Также можно вычислить контраст между значением фильтра NEB для каждого положения окна относительно значения фильтра NEB для следующего положения окна: тогда, положение окна, соответствующее максимальному значению контраста NEB, с большой вероятностью будет соответствовать началу первой последовательности S1.
Пример 3. Преамбула кода для подложки оптического кода, имеющего четыре последовательности, считываемые при вращении
A
B
C
D
Ниже показана подходящая преамбула P′. Преамбула P′ распределена по последовательностям, представленным на подложке оптического кода. Например, преамбула P′ содержит первую 6-ти битовую последовательность P="101010", вторую 6-ти битовую последовательность P="010101", третью 6-ти битовую последовательность P="011001" и четвертую 6-ти битовую последовательность P="100110".
A
A1
A2
A3
B
B1
B2
B3
C
C1
C2
C3
D
D1
D2
D3
Первая последовательность P содержит три подпоследовательности P=′10′, P=′10′, P=′10′. Вторая последовательность P содержит три подпоследовательности P=′01′, P=′01′, P=′01′. Третья последовательность P содержит три подпоследовательности P=′01′, P=′10′, P=′01′. Четвертая последовательность P содержит три подпоследовательности P=′10′, P=′01′, P=′10′.
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D1
D2
D3
Первая последовательность S1 образована следующим образом: подпоследовательность P, затем следует блок F1 данных с битом проверки четности, подпоследовательность P, затем следует блок F2 данных с битом проверки четности, подпоследовательность P, затем следует блок F3 данных с битом проверки четности. Вторая последовательность S2 образована следующим образом: подпоследовательность P, затем следует блок F1 данных с битом проверки четности, подпоследовательность P, затем следует блок F2 данных с битом проверки четности, подпоследовательность P, затем следует блок F3 данных с битом проверки четности. Третья последовательность S3 образована следующим образом: подпоследовательность P, затем следует блок F1 данных с битом проверки четности, подпоследовательность P, затем следует блок F2 данных с битом проверки четности, подпоследовательность P, затем следует блок F3 данных с битом проверки четности. Четвертая последовательность S4 образована следующим образом: подпоследовательность P, затем следует блок F1 данных с битом проверки четности, подпоследовательность P, затем следует блок F2 данных с битом проверки четности, подпоследовательность P, затем следует блок F3 данных с битом проверки четности. Тогда на подложке кода представлены следующие последовательности:
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D1
D2
D3
P - F1 - P - F2 - P - F3 - P - F1 - P - F2 - P - F3 - P - F1 - P - F2 - P - F3 - P - F1 - P - F2 - P - F3.
Блок F1 данных, блок F2 данных, блок F3 данных, данные D4 содержат соответственно n1, n2, n3, n4 бит.
Тогда, чтобы считать все символы каждой последовательности требуется, по меньшей мере, один полный оборот подложки для оптического кода.
Положение блока F1 данных, второго блока F2, третьего блока F3 в каждой из последовательностей S1, S2, S3, S4 определяют путем поиска шаблона:
A1
A2
A3
B1
B2
B3
C1
C2
C3
D1
D2
D3
P - X1 - P - X2 - P - X3 - P - X1 - P - X2 - P - X3 - P - X1 - P - X2 - P - Х3 - P - X1 - P - Х2 - P - Х3
в последовательности считанных с помощью оптического считывающего устройства бит, где X1 обозначает любую последовательность из n1 бит, Х2 обозначает любую последовательность из n2 бит, Х3 обозначает любую последовательность из n3 бит.
A
B
C
D
Следовательно, осуществляют поиск не только последовательности бит, соответствующей битам преамбулы, но также принимают во внимание относительное положение каждой подпоследовательности P, P, P, P, что позволяет более робастно и надежно идентифицировать начало каждого блока данных. Более того, путем разбиения и распределения преамбул на более мелкие подпоследовательности можно оптимизировать кодирование информации путем минимизации числа равных бит в последовательностях (EBS). На фиг. 8 показано число равных бит в последовательностях для такой структуры кода.
Например, к считанным битам можно применить фильтр числа равных битов (NEB), используя следующий шаблон согласования:
где x соответствует любому биту, при этом n1=n2=n3=3 бита.
К считанным битам применяют фильтр, сдвигая начальное положение скользящего окна фильтра с первого считанного бита до последнего считанного бита. Положение окна, соответствующее максимальному значению фильтра NEB, с большой вероятностью будет соответствовать началу первой последовательности S1.
Также можно вычислить контраст между значением фильтра NEB для каждого положения окна относительно значения фильтра NEB для следующего положения окна: тогда, положение окна, соответствующее максимальному значению контраста NEB, с большой вероятностью будет соответствовать началу первой последовательности S1.