Система распознавания расходного материала, набор расходных материалов и устройство для раздачи напитка
CONSUMABLE RECOGNITION SYSTEM, SET OF CONSUMABLES AND BEVERAGE DISPENSER

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к системе распознавания расходного материал, предназначенной для распознавания местоположения и/или типа расходного материала, содержащего пищевой продукт для приготовления напитка путем использования устройства для раздачи напитка. Настоящее изобретение дополнительно относится к набору расходных материалов, содержащему по меньшей мере два расходных материала, используемых в устройстве для раздачи напитка для приготовления напитка, к устройству для раздачи напитка для приготовления напитка, а также к системе приготовления напитка для приготовления напитка.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области приспособлений (в целом называемых в настоящей заявке как устройства для раздачи напитка), которые приготавливают напиток путем экстрагирования пищевых продуктов при пропускании под давлением экстрагирующей текучей среды, такой как горячая или холодная вода. Пищевой продукт, такой как кофе или чай, содержится в расходных материалах, которые вводят в эти приспособления. Таким образом, напиток может в целом представлять собой кофе, чай, суп, горячий или холодный шоколад, молоко или детское питание. Такое устройство для изготовления напитка раскрыто, например, в международной публикации WO 2005/053485 A1. Устройство для изготовления напитка содержит камеру для заваривания (также называемую в настоящей заявке как «камера»), включающую один или более пакетов, содержащих продукт, из которого следует заваривать напиток, а также средства для подачи воды в камеру для заваривания и средства для вывода заваренного напитка из камеры для заваривания.
В употребление вводят все больше и больше типов и разновидностей этих напитков, что создает новую возможность для инноваций. Когда распознан тип напитка или ингредиент, приспособление может автоматически оптимизировать параметры варки, включающие один или более из следующих параметров: время, температура, давление, расход и объем чашки в отношении расходного материала, предоставленного приспособлению. Такая система для изготовления напитков раскрыта, например, в международной публикации WO 2013/046149 Al, причем эта система содержит устройство для раздачи напитка и контейнер, который следует вставлять в устройство для раздачи напитка, для пропускания жидкости для экстрагирования напитка. Контейнер имеет фильтрующее тело (также называемое как тело для размещения в нем продукта),  которое ограничивает пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток. Фильтрующее тело имеет на внешней стороне выступ. Имеется распознающий элемент, который связан с фильтрующим телом и который может быть распознан и/или интерпретирован посредством распознающего устройства устройства для раздачи напитка.
Используемые в настоящее время расходные материалы (также называемые как порционные изделия) обычно имеют два типа. Один тип расходного материала обычно называют «капсулой», и он обычно представляет собой изделие с жесткими стенками, которое содержит пищевой продукт и которое имеет два основания, через которые проходит экстрагирующая вода. Капсулы размещены в камерах, ограниченных двумя телами, одно из которых имеет форму, подходящую для приема большей части капсулы, и закрывающий орган, которое герметично уплотняет камеру. Воду вводят в камеру, а затем она проходит через капсулу. Благодаря жесткой форме капсулы, гидравлические уплотнения камеры обеспечивают по существу возможность прохождения воды через капсулу без рециркуляции экстрагированного продукта через камеру.
Второй тип расходных материалов плоской формы в целом называют как «контейнер» («pod») (или «пакет» («pad»)), и он состоит из двух частей, выполненных из тонкого мягкого материала, снабженных отверстиями и спаренных для задания полости, в которой размещают пищевой продукт. Материал может представлять собой, например, бумагу, сукно или нетканую ткань с фильтрующими свойствами. Две секции в целом выполнены круглыми и соединены вдоль своих внешних кромок, что образует внешний кольцевой выступ. Устройства, которые используют контейнеры, имеют две полуоболочки, которые уплотнены для образования камеры, в которой размещают контейнер. В частности, кольцевой выступ контейнера сжимают для обеспечения уплотнения между противолежащими поверхностями полуоболочек за пределами камеры.
Для большинства приспособлений параметры варки являются постоянными и, таким образом, являются теми же самыми для каждого напитка. Другие приспособления могут иметь ручные настройки, но они должны быть отрегулированы пользователем для каждого типа напитка. После автоматического распознавания расходного материала (в частности его типа, т.е. какой тип пищевого продукта удерживают в расходном материале, например представляет ли он собой кофе, кофе без кофеина, кофе, отличающееся по крупности помола, обжарке, смеси, аромату и т.д.) приспособлением, настройки могут быть автоматически отрегулированы. Это улучшает удобство для пользователя. Кроме того, процесс варки правильно регулируют для каждого типа расходного материала таким образом, что создают оптимальный напиток.
В EP1974638 A1 раскрыто устройство для раздачи напитка для приготовления напитка путем использования расходного материала в виде капсул. Устройство для раздачи напитка содержит систему распознавания, которая выполнена с возможностью выявления различных типов капсул путем использования кодирования цветом, осуществляемого в отношении капсул. В соответствии с международными публикациями WO 2013/072297 A1 и WO 2012/062842 A1 оптически считываемые коды, в частности штрих-коды, выполнены в капсулах различных типов для обеспечения возможности их распознавания. Устройство, раскрытое в EP 2409608 A1, определяет местоположение конца стержня, перемещающегося в стволе для выявления различных размеров капсул. В международной публикации WO 2005/044067 A1 раскрыт аппарат, содержащий оптическое и/или магнитное считывающее устройство для считывания информации с контейнера, причем эта информация видна невооруженным глазом.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в создании системы распознавания расходного материал для распознавания местоположения и/или типа расходного материала простым, надежным и просто реализуемым способом. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в создании соответствующего набора расходных материалов, содержащего по меньшей мере два расходных материала для использования в устройстве для раздачи напитка для приготовления напитка, а также соответствующего устройства для раздачи напитка для приготовления напитка и соответствующей системы приготовления напитка для приготовления напитка.
В первом аспекте настоящего изобретения предложена система распознавания расходного материал, содержащая:
- источник света для излучения света на расходный материал,
- светочувствительный датчик для обнаружения света, отраженного от отражательного элемента расходного материала, для получения сигнала датчика, который зависит от местоположения, ориентации, флуоресцентных, фосфоресцентных и/или поляризационных характеристик отражательного элемента, и
- устройство обработки сигналов для распознавания местоположения и/или типа расходного материала на основании указанного сигнала датчика.
Во втором аспекте настоящего изобретения предложена система распознавания расходного материал, содержащая:
- источник света для излучения света на расходный материал для введения внутрь световода расходного материала,
- светочувствительный датчик для обнаружения в одном или более определенных местоположений света, направленного через световод и излученного им на указанное одно или более определенных местоположений, для получения сигнала датчика, который зависит от указанного одного или более местоположений излучения света и/или характеристики светопропускания световода, и
- устройство обработки сигналов для распознавания местоположения и/или типа расходного материала на основании указанного сигнала датчика.
В дополнительном аспекте настоящего изобретения предложен набор расходных материалов, в частности для использования системой распознавания расходного материал в соответствии с первым аспектом, причем каждый расходный материал из указанного набора содержит:
- фильтрующее тело, ограничивающее пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток,
- отражательный элемент для отражения падающего света предварительно определенным способом, зависящим от местоположения, ориентации, флуоресцентных, фосфоресцентых и/или поляризационных характеристик отражательного элемента, причем отражательный элемент имеет различные местоположение, ориентацию, флуоресценцтные, фосфоресцентые и/или поляризационные характеристики для каждого типа расходного материала из указанного набора расходных материалов.
Еще в одном аспекте настоящего изобретения предложен набор расходных материалов, в частности для использования системой распознавания расходного материал в соответствии со вторым аспектом, причем каждый расходный материал из указанного набора содержит:
- фильтрующее тело, ограничивающее пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток,
- световод для направления света, введенного источником света, и для излучения направленного света на одно или более определенных местоположений, причем световод имеет различные местоположения излучения света и/или различные характеристики светопропускания для каждого типа расходного материала из указанного набора расходных материалов.
Еще в одном аспекте настоящего изобретения предложено устройство для раздачи напитка, содержащее:
- систему распознавания расходного материал, раскрытую в настоящей заявке, для распознавания местоположения и/или типа расходного материала,
- камеру для приема расходного материала и для пропускания через него экстрагирующей жидкости,
- обрабатывающий блок для обработки жидкости для пропускания экстрагирующей жидкости через расходный материал и
- управляющее устройство для управления одним или более параметров устройства для раздачи напитка в соответствии с распознанными местоположением и/или типом расходного материала.
Еще в одном аспекте настоящего изобретения предложена система приготовления напитка, содержащая:
- устройство для раздачи напитка, раскрытое в настоящей заявке, и
- расходный материал из набора расходных материалов, раскрытого в настоящей заявке, причем расходный материал содержит пищевой продукт, из которого получают напиток путем использования экстрагирующей жидкости, и расположен в камере устройства для раздачи напитка.
Предпочтительные варианты реализации настоящего изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы. Следует понимать, что набор расходных материалов, устройство для раздачи напитка и система приготовления напитка имеют предпочтительные варианты реализации, схожие и/или идентичные предпочтительным вариантам реализации заявленной системы распознавания расходного материал и вариантам реализации, охарактеризованным в зависимых пунктах формулы изобретения.
Настоящее изобретение основано на принципе определения или распознавания расходного материала на основании результата отражения света, т.е. на основании результата обнаружения оптического ответа или оптических ответов (одной или более частей) расходного материала в ответ на одно или более заданных оптических возбуждений, или на основании результата определения свойств оптической передачи через (a) конкретную часть или конкретные части расходного материала. Источник света (например светодиод или лазер), который может быть обеспечен в одном или более определенных местоположений, выдает свет (например направленный луч света или многонаправленный луч света), который освещает конкретную отражательную часть (т.е. отражательный элемент) расходного материала, которая была установлена, например, под заданным углом, имеет конкретное местоположение или имеет заданные характеристики отражения или которая проходит через конкретный элемент (т.е. световод), имеющий предварительно определенную характеристику передачи. Путем изменения этих параметров для каждого типа расходного материала, датчиком (например фотодиодом или камерой) может быть сгенерирован сигнал датчика, например конкретные показания интенсивности света, которые в дальнейшем могут быть связаны с текущими параметрами приготовления напитка.
Кроме того, имеется возможность тем же самым способом обнаружить, был ли вставлен расходный материал в камеру устройства для раздачи напитка или нет. По меньшей мере одна характеристика сигнала датчика зависит от характеристики светопропускания отражательного элемента или характеристики светопропускания световода расходного материала, по которой выявляют различные типы расходных материалов и которая будет обеспечивать возможность выявления различных типов путем оценки по меньшей мере одной характеристики. Характеристика сигнала датчика (например сигнала напряжения или сигнала тока) или электрического сигнала, полученного из сигнала датчика, может представлять собой амплитуду и/или фазу электрического сигнала или сигнала датчика, потенциально как функцию от частоты. Следовательно, в варианте реализации амплитуду сигнала датчика при конкретной (предварительно определенной) частоте оценивают для выявления различных типов расходных материалов.
В данном контексте выявление типа расходного материала означает не только распознавание того, представляет ли расходный материал собой капсулу или пакет, но в основном означает выявление типа имеющегося пищевого продукта (например, представляет ли он собой кофе, кофе без кофеина, кофе, отличающееся по крупности помола, обжарке, смеси, аромату и т.д.) и/или количество продукта. На основании распознанного типа устройство для раздачи напитка, возможно в сочетании с командами, выбранными пользователем, задает правильные параметры обработки, такие как, например, температура воды, количество используемой воды, давление и/или скорость подачи воды, длительность нагнетания и т.д. Например, если распознан тип расходного материала, виды напитков, которые могут быть (предпочтительно) приготовлены, могут быть показаны пользователю на дисплее для выбора пользователем.
Следует отметить, что информация, полученная посредством отражательного элемента и/или световода расходного материала, может также касаться других аспектов, которые не связаны с приготовлением напитка, например статистических данных. Например, устройство для раздачи напитка может запоминать количество различных типов используемых расходных материалов или другие данные, которые могут быть полезны для управления обслуживанием машины, или заказы новых расходных материалов на основании фактического потребления и т.д.
В практическом варианте реализации системы распознавания расходного материал в соответствии с первым аспектом светочувствительный датчик содержит множество чувствительных элементов, причем количество, местоположение и/или измеренная интенсивность освещения указанных чувствительных элементов, которые обнаружили свет, отраженный от отражательного элемента, зависит от местоположения, ориентации, флуоресценцтных, фосфоресцентых и/или поляризационных характеристик отражательного элемента, а сигнал датчика формируют на основании количества, местоположения и/или измеренной интенсивности освещения указанных чувствительных элементов, которые обнаружили свет, отраженный от отражательного элемента.
Еще в одном практическом варианте реализации источник света и/или светочувствительный датчик расположены в определенном местоположений в отношении расходного материала, а источник света выполнен с возможностью излучения луча света на предварительно определенный участок или предварительно определенную область предварительно определенной поверхности расходного материала. Например, после вставки расходного материала в его предварительно определенном местоположении внутри камеры устройства для раздачи напитка, осуществляют процесс распознавания. Таким образом, заранее известны и заданы предварительно определенный участок или предварительно определенная область.
В альтернативном варианте реализации источник света и светочувствительный датчик расположены в подвижном положении в отношении расходного материала, причем источник света выполнен с возможностью излучения луча света, предпочтительно в предварительно определенном направлении, таким образом, что этот луч света сканирует предварительно определенную область предварительно определенной поверхности расходного материала. Например, источник света и светочувствительный датчик могут быть установлены в крышке устройства для раздачи напитка таким образом, что процесс распознавания осуществляют во время закрытия крышки.
Предпочтительно светочувствительный датчик выполнен с возможностью измерения интенсивности, цвета, направления падения и/или поляризации света, отраженного от отражательного элемента. Конкретная реализация зависит от соответствующего применения и конкретной конструкции.
В практическом варианте реализации системы распознавания расходного материал в соответствии со вторым аспектом светочувствительный датчик содержит множество чувствительных элементов, расположенных в различных предварительно определенных местоположениях таким образом, что каждый чувствительный элемент выполнен с возможностью обнаружения света из другого предварительно определенного местоположения, на которое свет может быть излучен из световода, причем количество, местоположение и/или измеренная интенсивность освещения указанных чувствительных элементов, которые обнаружили свет, излученный из световода, зависит от указанного одного или более местоположений излучения света и/или характеристики светопропускания световода, а сигнал датчика образован на основании количества, местоположения и/или измеренной интенсивности освещения указанных чувствительных элементов, которые обнаружили свет, излученный из световода. Световод может представлять собой, например, оптоволокно, которое может быть легко встроено в расходный материал или размещено внутри него и которое в данном варианте реализации имеет множество выходных отверстий для выпуска света в различных местоположениях для выявления различных типов расходных материалов.
В другом варианте реализации источник света содержит множество элементов источника, расположенных в различных предварительно определенных местоположениях таким образом, что каждый элемент источника выполнен с возможностью введения света в другом предварительно определенном местоположении внутрь световода, причем сигнал датчика образован на основании характеристики обнаруженного света, в частности интенсивности, цвета и/или поляризации обнаруженного света, излученного из световода. В свою очередь световод может представлять собой оптоволокно, которое в данном варианте реализации имеет множество входных световых потоков в различных местоположениях, в которых свет может быть создан различными источниками света согласно предварительно определенной последовательности.
Существуют различные варианты реализации расходных материалов, которые выполнены с возможностью использования соответствующей системой распознавания расходного материал. В одном из вариантов реализации отражательный элемент представляет собой поверхность или часть поверхности фильтрующего тела, в частности край, нижнюю поверхность, покрытие или боковую стенку или ее часть, которая имеет предварительно определенный наклон в отношении падающего света.
В другом варианте реализации отражательный элемент содержит одно или более предварительно определенных отражающих участков и/или одну или более предварительно определенных отражающих областей предварительно определенной поверхности фильтрующего тела.
Отражательный элемент может содержать флуоресцентный материал, фосфоресцирующий материал и/или воздействующий на поляризацию материал.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из варианта реализации или вариантов реализации, описанных в настоящей заявке, или пояснены со ссылкой на этот вариант реализации или эти варианты реализации.
На фиг. 1 показаны разные виды варианта реализации устройства для раздачи напитка в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2 схематически показаны две структурные схемы системы распознавания расходного материал и соответствующего расходного материала в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 3 показан вид в разрезе и перспективный вид первого варианта реализации расходного материала, а также соответствующей системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 4 показан вид в разрезе и перспективный вид второго варианта реализации расходного материала, а также соответствующей системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 5 показан вид в разрезе и перспективный вид третьего варианта реализации расходного материала, а также соответствующей системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 6 показан вид в разрезе и перспективный вид четвертого варианта реализации расходного материала, а также соответствующей системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 7 показан вид сбоку пятого варианта реализации расходного материала, а также соответствующей системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 8 показан вид сверху шестого варианта реализации расходного материала, а также соответствующей системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 9 показан вид сверху седьмого варианта реализации расходного материала, а также соответствующей системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 10 показан вид сверху восьмого варианта реализации расходного материала, а также соответствующей системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 показаны разные виды варианта реализации устройства 25 для раздачи напитка, выполненного в виде кофеварки, которая вместе с расходным материалом 4 в целом образует систему приготовления напитка. Кофеварка (т.е. устройство 25 для раздачи напитка) содержит (показано схематически) систему 30 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. Кофеварка использует мягкие пакеты в качестве расходных материалов, однако следует отметить, что настоящее изобретение не ограничено использованием ни пакетов, ни кофеварок. В других вариантах реализации устройство для раздачи напитка выполнено с возможностью его использования для приготовления напитков, отличных от кофе, например чая, горячего или холодного молока, супа, детского питания и т.д. Кроме того, контейнеры или капсулы могут быть использованы в качестве расходных материалов, которые обычно содержат пищевой продукт для приготовления соответствующего напитка путем использования устройства для раздачи напитка.
Кофеварка содержит неподвижную часть 1 и шарнирную часть 2. Неподвижная часть 1 имеет нижнюю стенку 8, 9 камеры 19 для заваривания, а шарнирная часть 2 имеет верхнюю стенку 3 камеры 19 для заваривания. Неподвижная часть 1 дополнительно содержит контейнер для воды и средства для нагрева воды (или еще более конкретно экстрагирующей жидкости) и накачивания предварительно определенного количества нагретой воды в камеру 19 для заваривания, при этом части кофеварки показаны только схематически в виде обрабатывающего блока 20 для обработки жидкости для пропускания экстрагирующей жидкости через пакет 4.
На фиг. 1A показан вид сверху наивысшей части кофеварки, иллюстрирующий неподвижную часть 1 и шарнирную часть (или крышку) 2 кофеварки. Крышка 2 представлена в открытом положении, т.е. в положении, в котором доступна камера для заваривания 19, например для замены пакета 4. В данном случае верхняя стенка 3 камеры для заваривания расположена по существу в вертикальном положении.
На фиг. 1B и 1C показаны виды в разрезе крышки 2, показанной соответственно в открытом положении (см фиг. 1B) и в закрытом положении (см фиг. 1C). Крышка 2 закреплена шарнирно вокруг оси 5 таким образом, что она может совершать поворотное перемещение. Верхняя стенка 3 камеры для заваривания снабжена шарообразным выступом 6 в ее центральной части, т.е. имеется купол, выполненный в стенке 3. Гибкое уплотняющее кольцо 7 прикреплено к шарнирной крышке 2 вокруг верхней стенки 3.
Первая съемная часть, образующая нижнюю стенку камеры для заваривания, образована из металлической части 8 с прикрепленным к ней пластиковым элементом 9, имеющим выпускное отверстие 10. На своей верхней стороне пластиковый элемент 9 снабжен некоторым количеством выступов для удержания пакета 4 и для создания пространства для вывода сваренного напитка между этими выступами. Первая съемная часть 8, 9 выполнена таким образом, что она содержит один пакет 4. Эта первая съемная часть может быть заменена на другую съемную часть, выполненную таким образом, что она содержит два пакета 4, которые в таком случае охватывают большее пространство.
Первая съемная часть 8, 9 снабжена рукояткой 11 для облегчения ее удаления из неподвижной части 1 устройства. Первая съемная часть 8, 9 может быть удалена для ее замены или очистки. Ниже первой съемной части 8, 9 имеется вторая съемная часть 12, ограничивающая камеру 13 для сбора напитка и снабженная выпускной трубой 14 для выпуска напитка, которая выходит за пределы неподвижной части 1 устройства. Сваренный напиток, собранный в приемной камере 13, выходит из устройства через выпускную трубку 14 и может попадать в чашку или т.п.
Когда крышка 2 закрыта, уплотняющее кольцо 7 упирается в верхнюю стенку 3, а также в указанную часть 8 первой съемной части 8, 9, так что камера 19 для заваривания закрыта, за исключением отверстий 15 (или выпускных отверстий), выполненных в верхней стенке 3 для подачи нагретой воды в камеру для заваривания, а также за исключением выпускного отверстия 10. Камера 19 для заваривания может охватывать пакет 4, как показано на фиг. 1C. Нагретую воду подают через отверстия 15, выполненные в верхней стенке 3, причем она проходит через пакет 4 для экстрагирования кофе. Свареный кофе выходит из камеры для заваривания через выпускное отверстие 10. Затем свареный кофе будет собран в камере 13 для сбора напитка и в последствии выйдет из устройства через выпускную трубку 14.
Как показано на фиг. 1C, крышку 2 сохраняют закрытой посредством шарнирной защелки 16, взаимодействующей с проходящей книзу кромкой 17 неподвижной части 1 устройства. Защелка 16 может быть высвобождена только тогда, когда крышку 2 перемещают в направлении книзу. Верхнюю стенку 3 камеры для заваривания перемещают по направлению к нижней части 8, 9 таким образом, что купол 6 вжимают в пакет 4. Данное перемещение сжимает пакет 4 таким образом, что лишняя остаточная жидкость будет выходить из пакета 4, а также будет выходить из камеры для заваривания через выпускное отверстие 10.
Система 30 распознавания расходного материал обеспечивает возможность распознавания местоположения и/или типа расходного материала простым, надежным и просто реализуемым способом. Как только распознан тип расходного материала (контейнера) 4, одним или более параметров устройства 25 для раздачи напитка управляют посредством управляющего устройства 21 в соответствии с распознанным типом расходного материала. Например, только для приведения простого примера, если выявлено, что расходный материал содержит кофе мелкого помола (которое предпочтительно используют для изготовления экспрессо), то жидкость продавливают с более высоким давлением через контейнер по сравнению со случаем, в котором расходный материал содержит кофе обычного помола (которое предпочтительно используют для получения кофе). Параметры, которыми в целом можно управлять, могут представлять собой один или более из следующих параметров: температура воды, количество используемой воды, давление и/или скорость подачи воды, длительность нагнетания, расход и объем чашки и т.д. Система распознавания расходного материал также подходит для распознавания местоположения расходного материала в камере для заваривания, т.е. может быть распознано, был ли вставлен расходный материал или нет, на основании информации о котором процесс для раздачи может быть начат автоматически (если расходный материал был вставлен) или может быть выдан сигнал, указывающий на то, что необходимо вставить расходный материал.
Основная идея использования системы распознавания расходного материал и управления одним или более параметров устройства для раздачи напитка на основании распознанного типа расходного материала также может быть использована в других типах устройств для раздачи напитка с использованием, например, капсул в качестве расходных материалов. Такие устройства для раздачи напитка являются широко известными и используемыми. Пример такого устройства для раздачи напитка описан, например, в международной публикации WO 2012/123440 A1, при этом указанное устройство также содержит измерительное приспособление для регистрации события, связанного со вставкой капсулы и/или наличием капсулы, а также типом капсулы, для автоматизации приготовления напитка.
Следовательно, даже если различные варианты реализации расходных материалов и систем распознавания расходного материал, поясненных в приведенном далее описании, относятся к конкретному типу расходного материала и, таким образом, к конкретному типу устройства для раздачи напитка, то соответствующие варианты реализации не следует толковать, что они ограничены только этим типом расходного материала и/или данным типом устройства для раздачи напитка.
На фиг. 2 показана структурная схема двух вариантов реализации системы распознавания расходного материал и соответствующего расходного материала в соответствии с настоящим изобретением. Оба варианта реализации системы 30 распознавания расходного материал содержат источник 31 света, светочувствительный датчик 32 и устройство 33 обработки сигналов для распознавания местоположения и/или типа расходного материала на основании сигнала датчика, полученного светочувствительным датчиком 32.
В первом общем варианте реализации системы 30 распознавания расходного материал, схематически показанной на фиг. 2A, источник 31 света выполнен с возможностью излучения света 35, предпочтительно в предварительно определенном направлении (однако также может быть использовано всенаправленное излучение света), на расходный материал 4a, а светочувствительный датчик 32 выполнен с возможностью обнаружения света 36, отраженного от отражательного элемента 42 расходного материала 4a, для получения сигнала датчика, который зависит от местоположения, ориентации, флуоресцентных, фосфоресцентых и/или поляризационных характеристик отражательного элемента 42. Расходный материал 4a в соответствии с данным вариантом реализации в целом содержит фильтрующее тело 41, ограничивающее пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток, и отражательный элемент 42 для отражения падающего света предварительно определенным способом, который зависит от местоположения, ориентации, флуоресцентных, фосфоресцентых и/или поляризационных характеристик отражательного элемента 42. Отражательный элемент 42 имеет различные местоположение, ориентацию, флуоресцентные, фосфоресцентые и/или поляризационные характеристики для каждого типа расходного материала из набора расходных материалов.
Во втором общем варианте реализации системы 30 распознавания напитков, схематически показанной на фиг. 2B, источник 31 света выполнен с возможностью излучения света 35, предпочтительно в предварительно определенном направлении, на расходный материал для введения внутрь световода 43 расходного материала 4b, а светочувствительный датчик 32 выполнен с возможностью обнаружения в одном или более определенных мест света 36, направленного через световод 43 и излученный им в указанном одном или более определенных мест, для получения сигнала датчика, который зависит от одного или более мест излучения света и/или характеристики светопропускания световода. Расходный материал 4b в соответствии с данным вариантом реализации в целом содержит фильтрующее тело 41, ограничивающее пространство, содержащее пищевой продукт, из которого получают напиток, и световод 43 для направления света, введенного источником света, и для излучения направленного света на одно или более определенных мест. Световод 43 имеет различные места излучения света и/или различные характеристики светопропускания для каждого типа расходного материала из набора расходных материалов.
Далее будут пояснены несколько подробно описанных вариантов реализации расходного материала и соответствующие подробно описанные варианты реализации системы распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. Для расходного материала будет пояснено то, как могут быть выявлены различные типы расходных материалов из набора расходных материалов, содержащего расходные материалы различных типов, а также то, как система распознавания расходного материал может быть создана в соответствии с этим. Для соответствующих систем распознавания расходного материал устройство обработки сигналов в целом показано не очень подробно.
На фиг. 3 показан вид в разрезе (см фиг. 3A) и перспективный вид (см фиг. 3B) первого варианта реализации расходного материала 50, а также соответствующей системы 300 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. Расходный материал 50 содержит фильтрующее тело 51, имеющее край 52, скошенный под конкретным углом α. Свет 35 (например коллимированный), излученный источником света 301, например светодиодом, освещает край 52 расходного материала  50. Этот свет отражается в конкретном направлении благодаря углу α наклона, причем отраженный свет 36 улавливают матрицей 302 датчиков, содержащий некоторое количество чувствительных элементов 303, например некоторое количество фотодиодов. Чувствительные элементы 303, которые приведены в действие отраженным светом, используют для смещения направления отраженного света 36 на помещенный тип расходного материала 50. Путем изменения параметров отражения края 52 также может быть изменена интенсивность отраженного света 36. Это может создавать дополнительную переменную для идентификации типа расходного материала 50. Поскольку угол α различается для каждого типа расходного материала, то могут быть выявлены различные типы расходных материалов.
На фиг. 4 показан вид в разрезе (см фиг. 4A) и перспективный вид (см фиг. 4B) второго варианта реализации расходного материала 60, а также соответствующей системы 310 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. Верхняя часть 62 фильтрующего тела 61 расходного материала 60 наклонена под конкретным углом β и может, при необходимости, задавать дополнительную отражающую поверхность 63. Свет 35 (например направленный свет), излученный источником 311 света, например светодиодом, освещает верхнюю часть 62 расходного материала 60. Этот свет отражают в конкретном направлении благодаря наклоненной верхней части 62 расходного материала 60, причем отраженный свет 36 улавливают матрицей 302 датчиков, содержащий некоторое количество чувствительных элементов 313, например некоторое количество фотодиодов. Чувствительные элементы 313, которые приведены в действие, используют для смещения направления отраженного света 36 на помещенный тип расходного материала. Путем изменения параметров отражения поверхности 63 также может быть изменена интенсивность отраженного света 36. Это может создавать дополнительную переменную для идентификации типа расходного материала 60. Расходный материал 60 может быть удержан на месте посредством штыря или другого элемента (не показаны), расположенного на внутренней стороне крышки. Поскольку угол β отличается для каждого типа расходного материала, то могут быть выявлены различные типы расходных материалов.
Следует отметить, что в другой модификации вариантов реализации, показанных на фиг. 3 и 4, нет (или не только) конкретной поверхности (т.е. края 52 или верхней части 62), которая наклонена под конкретным углом, однако данный эффект также может быть достигнут, если фильтрующее тело имеет различный наклон от одного типа к другому. Например, нижняя поверхность фильтрующего тела может быть наклонена под конкретным углом таким образом, что расходный материал расположен в конкретном угловом положении внутри камеры, что по существу приводит к тому же самому эффекту.
На фиг. 5 показан вид в разрезе (см фиг. 5A) и перспективный вид (см фиг. 5B) третьего варианта реализации расходного материала 70, а также соответствующей системы 320 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. Верхняя поверхность 72 фильтрующего тела 71 расходного материала 70 имеет несколько отражающих участков 73, расположенных в конкретных местах. Свет 35, излученный источником света 321, освещает верхнюю поверхность 72 расходного материала 70. Этот свет отражают в нескольких направлениях благодаря отражающим участкам 73, расположенным на расходном материале, причем отраженный свет 36 улавливают матрицей 322 датчиков, содержащий некоторое количество чувствительных элементов 323, например некоторое количество фотодиодов. Чувствительные элементы 323, которые приведены в действие, используют для смещения направления отраженного света 36 на помещенный тип расходного материала. Путем изменения параметров отражения участков 73, также может быть изменена интенсивность отраженного света 36. Это может создавать дополнительную переменную для идентификации типа расходного материала 70. Поскольку местоположения и/или количество отражающих участков 73 различаются для каждого типа расходного материала, то могут быть выявлены различные типы расходных материалов.
На фиг. 6 показан вид в разрезе (см фиг. 6A) и перспективный вид (см фиг. 6B) четвертого варианта реализации расходного материала 80, а также соответствующей системы 330 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. Источник 331 света, например светодиод, и светочувствительный датчик 322, например матрица 333 чувствительных элементов (например фотодиодов), расположены на внутренней стороне закрывающего механизма 2, например крышки, устройства 25 для раздачи напитка, например в соответствующих выемках 26, 27. Верхняя поверхность 82 фильтрующего тела 81 расходного материала 80 содержит один отражающий участок 83, расположенное в конкретном месте. Свет 35 (например направленный свет), излученный источником 331 света, освещает верхнюю часть 82 расходного материала 80 под заданным углом во время закрытия крышки 2. Свет 35 отражается только расходным материалом 80, когда он падает на отражающий участок 83 во время закрывающего перемещения. Это создает заданную траекторию отраженного света 36, который таким образом улавливают конкретным чувствительным элементом 333 из матрицы 332 датчиков (или вызывает конкретный рисунок отражения в матрице 332 датчиков). Включенный чувствительный элемент 333 может затем быть приведен в соответствие с установленным типом расходного материала. Поскольку местоположение отражающего участка 83 различается для каждого типа расходного материала, то могут быть выявлены различные типы расходных материалов.
В модификации четвертого варианта реализации имеется датчик 334 угла (или датчик наклона), как показано на фиг. 6A, для измерения угла закрытия крышки 2 в момент времени, когда отраженный сигнал принимают в чувствительном элементе 333. Данная информация затем будет использована вместе с информацией о чувствительном элементе 333, который обнаружил отражение, для идентификации конкретного типа расходного материала.
В другом варианте реализации количество фотодатчиков, которые «видят» свет во время действия по закрытию крышки, зависит от местоположения отражательных элементов на расходном материале. Это обеспечивает распознавание типа без информации об угле (т.е. это зависит от того, обнаружен ли свет, вместо того, когда он обнаружен).
Следует отметить, что в вариантах реализации, показанных на фиг. 5 и 6, отраженные элементы 73, 83 не обязательно должны быть выполнены в виде участков, они также могут быть выполнены другим образом, например в виде полос, колец или части кольца. Кольцо имеет, например, преимущество, которое состоит в том, что оно обеспечивает возможность инвариантного позиционирования расходного материала с возможностью поворота внутри камеры.
Кроме того, в дополнительных модификациях отражающие элементы в вышеописанных вариантах реализации могут быть настроены таким образом, что отражение, которое обеспечивает конкретный рисунок отражения, например спекл-структуру, которая различается от одного типа к другому, может быть обнаружено светочувствительным датчиком и может быть затем использовано для выявления различных типов расходных материалов.
На фиг. 7 показан вид сбоку пятого варианта реализации расходного материала 90, а также соответствующей системы 340 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. В данном варианте реализации распознавание расходного материала осуществляют с использованием результата обнаружения цвета отраженного света от отражательного элемента 93, размещенного в данном варианте реализации на верхней части 92 фильтрующего тела 91, при этом отражательный элемент 93 содержит флуоресцентный и/или фосфоресцирующий материалы. Обычно освещают голубым/фиолетовым или ультрафиолетовым 35 от источника 341 света (например голубого светодиода или ультрафиолетового или голубого лазера). Отраженный свет 36 от отраженного элемента 93 обнаруживают одним или более фотодиодами или камерой 342. Кодирование различных типов расходных материалов осуществляют путем изменения количества материала (которое воздействует на интенсивность отраженного света 36), типа материала (который воздействует на цвет отраженного света 36) и/или местоположения отражающего элемента 93 (которое воздействует на информацию о пространственных параметрах).
В модификации пятого варианта реализации воздействующий на поляризацию материал, т.е. материал, который воздействует на поляризацию падающего света таким образом, что отраженный (или передаваемый) свет имеет различную поляризацию, используют для отражательного элемента 93 (или передающего элемента, через который передают падающий свет 35). При обнаружении света 36, отраженного от такого элемента или передаваемого через него, определяют поляризацию света 36, информация о которой может быть использована для идентификации типа расходного материала, поскольку каждый тип снабжен элементом, имеющим различное воздействие на поляризацию.
Кроме того, отражательный элемент может иметь коэффициент отражения, который зависит от поляризации света. В этом случае результат обнаружения/идентификации основан на силе сигнала датчика. В данном случае, источник света излучает свет с конкретной поляризацией и/или светочувствительный датчик имеет зависящую от поляризации чувствительность.
Например, при наличии расходного материала с кромкой или краем из твердого материала, данная кромка или данный край могут быть выполнены из пластика. При производстве, степень, с которой пластиковый край воздействует на поляризацию, может быть легко задана величиной растяжения, прикладываемого к пластику. Кроме того, отражательный элемент 93 (или передающий элемент) может быть выполнен в виде изделия из пластика. Еще в одном предпочтительном варианте реализации такой способ может также быть использован для создания уникального идентификатора для каждого отдельного контейнера, поскольку он может создавать сложный для воспроизведения профиль оптической поляризации, т.е. физически некопируемый признак. Это может быть использовано для проверки подлинности используемой марки расходного материала.
На фиг. 8 показан вид сверху шестого варианта реализации расходного материала 100, а также соответствующей системы 350 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. Измеряют светопропускание через световод 103, например оптоволокно, которое размещено на поверхности (на данной фигуре на верхней части 102) фильтрующего тела 101 расходного материала 100. В предварительно определенном месте, например на торцевой поверхности 104 световода 103, свет 35, излученный источником 351 света (например светодиодом), вводится внутрь световода 103. В одном или более других мест 105 (например на боковой поверхности вдоль световода 105) свет 36, который излучают из световода 105, обнаруживают с использованием чувствительных элементов 353 матрицы 352 датчиков.
Ns
Рассеиванием или выведением света 36 из световода 103 в местах 105 измерения можно управлять путем модификации световода 103, например путем удаления оболочки оптоволокна, что обеспечивает возможность кодирования типа расходного материала. В обычной реализации будет использоваться бинарное кодирование: свет выводят или не выводят из световода 103 в местах 105 измерения. Таким образом, количество возможных кодирований составляет 2, где Ns представляет собой количество мест измерения.
На фиг. 9 показан вид сверху седьмого варианта реализации расходного материала 110, а также соответствующей системы 360 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. Данный вариант реализации по существу представляет противоположную версию шестого варианта реализации, показанного на фиг. 8. В свою очередь световод 113, например оптоволокно, размещен на поверхности (на данной фигуре на верхней части 112) фильтрующего тела 111 расходного материала 110. В данном варианте реализации элементы 363 источника света расположены в местах 115 вдоль световода 113. Если в месте 115 световод 113 модифицирован (например удалена оболочка), то свет 35 будет введен внутрь световода 113 из соответствующего элемента 363 источника света. Свет, передаваемый через световод 113, может быть затем обнаружен светочувствительным датчиком 362 (например фотодиодом), размещенным в выпускном отверстии, например на торцевой поверхности 114 световода 113.
Для обеспечения возможности (бинарного) кодирования элементов 363, источник света обычно приводят в действие последовательно за раз и/или передают (последовательно или одновременно) другой свет (например свет другого цвета или другим образом закодированный свет).
В другой реализации длина световода обеспечивает кодирование. Свет вводят на одном конце световода, например на торцевой поверхности 104, как показано на фиг. 8, а выводят свет уже только на другом конце световода, например на противолежащей торцевой поверхности, при этом время, фазу и/или интенсивность света измеряют и сравнивают с излучением света внутри световода. Вдоль длины (максимально большой) световода расположено некоторое количество светочувствительных элементов, которые обнаруживают свет, если световод заканчивается в их местоположении, т.е. различные длины световодов используют для выявления различных типов расходных материалов. Это обеспечивает Ns+1 возможностей для кодирования.
В другом варианте реализации может быть использовано множество световодов (например волокон), которые могут направлять свет от одного или более источников на одно или более измерительных участков. Кроме того, величина светопропускаемости через световоды в целом может быть изменена для обеспечения большего количества возможностей для кодирования. Это может быть осуществлено, например, путем изменения толщины волокна. Кроме того, в качестве светочувствительного датчика вместо множества фотодиодов может быть использована (одиночная) камера. В зависимости от конкретной структуры расходного материала и системы распознавания расходного материал может быть необходимо правильное выравнивание расходного материала в устройстве для раздачи напитка, что может быть облегчено, например, при наличии выступа или любого другого механического элемента, поддерживающего однозначное местоположение расходного материала в устройстве для раздачи напитка.
Следует понимать, что конструкция и размещение световода в вариантах реализации, показанных на фиг. 8, могут быть также реализованы другим образом. Например, световод может быть также расположен на другой поверхности расходного материала, такой как нижняя стенка или боковая стенка фильтрующего тела. Световод может быть даже размещен в стенке фильтрующего тела таким образом, что он в большей части оказывается невидим, при этом видны только входной световой поток и места выхода. Варианты реализации, показанные на фиг. 8 и 9, были также показаны достаточно устойчивыми к загрязнению жидкостью и к небольшим изменениям в местоположении световода по отношению к источнику света или источников света, а также светочувствительному датчику или светочувствительным датчикам.
На фиг. 10 показан вид сверху восьмого варианта реализации расходного материала 120, а также соответствующей системы 370 распознавания расходного материал в соответствии с настоящим изобретением. В данном варианте реализации свойства самого световода представляют собой идентификатор. В свою очередь световод 123, например оптоволокно, размещен на поверхности (на данной фигуре на верхней части 122) фильтрующего тела 121 расходного материала 120. Свет 35 от источника 371 света должен быть введен внутрь световода 121 на одном конце 124, а свет 36, выходящий световода на другом конце 125, обнаруживают светочувствительным датчиком 372. В альтернативном варианте может быть измерен свет, отраженный в световоде 123 и выходящий из того же самого конца 124, в который этот свет вводят.
Посредством вышеописанных вариантов реализации и других модификаций системы распознавания расходного материал и соответствующих расходных материалов обеспечен простой, надежный и просто реализуемый способ распознавания местоположения и/или типа расходного материала.
Свойства световода 123, такие как длина оптического пути, затухание или его воздействие на поляризацию, могут быть (косвенно) измерены и могут служить в качестве идентификатора для распознавания типа расходного материала. При необходимости также выявляют зависимость таких свойств от длины волны света. В таком случае для излучения света и его обнаружения могут быть использованы множество светодиодов или многоцветные светодиоды (LED) и фотодиоды. В качестве конкретного примера в данном контексте могут быть использованы волоконные решетки Брэгга.
Несмотря на то, что настоящее изобретение было показано и описано подробно на чертежах и приведенном выше описании, такие изображения и описания следует рассматривать как иллюстрацию или пример, а не как ограничение; настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами реализации. Другие модификации в отношении раскрытых вариантов реализации могут быть понятны и реализованы специалистами в данной области техники при реализации настоящего изобретения благодаря изучению чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, а формы в единственном числе не ислючают возможность множества. Одиночный элемент или другой блок могут выполнять функции нескольких объектов, охарактеризованных в формуле изобретения. Тот факт, что в отличных друг от друга зависимых пунктах формулы изобретения охарактеризованы конкретные средства измерения, не указывает на то, что сочетание этих средств измерения не может быть использовано для обеспечения преимущества.
Любые ссылочные номера, приведенные в формуле изобретения, не следует толковать как ограничение объема защиты.