УСТРОЙСТВО И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ РОЗЛИВА НАПИТКОВ
DEVICE AND METHOD TO CONTROL DEVICE FOR BOTTLING OF DRINKS

Настоящее изобретение относится к устройству и способу управления устройствами для розлива напитков, в частности управления автоматическими устройствами для розлива напитков, предназначенных для использования дома или в офисе, или предназначенных для установки в местах приема пищи, или, в так называемых, местах HoReCa (отель-ресторан-кафе).
В настоящем изобретении слово "напиток" означает продукт, получаемый в результате использования нескольких способов приготовления, таких как, например, заваривание, солюбилизация съедобных порошков мгновенного приготовления, замораживание, охлаждение или нагрев питьевой воды, и т.д.
Существующие устройства для розлива напитков предоставляют несколько типов напитков, таких как, например, кофе, чай, капуччино, соки, шоколад, вода, безалкогольные напитки, которые автоматически приготовляются без необходимости вмешательства пользователя в процесс приготовления.
Обычно приготовление напитка осуществляется с помощью устройства для розлива в соответствии с заданной последовательностью. Каждая последовательность приготовления требует, чтобы устройство выполнило одну или больше задач, таких как, например, перемол отмеренного количества зерен кофе, заваривание кофе в течение заданного времени, смешивание жидкого кофе с молоком, и т.д. Каждая задача осуществляется одним или больше модулями устройства, например бойлером, кофемолкой, миксером, дозатором и т.д.
В последнее время были предложены устройства для розлива напитков, содержащие устройства для управления их работой. Устройства управления проверяют несколько рабочих параметров соответствующего устройства и, в конечном итоге, вмешиваются для модификации операции одного или больше модулей для компенсации нежелательных изменений в процессе приготовления напитка. Например, это позволяет сохранить качество разливаемого напитка, независимо от нежелательных изменений рабочих параметров устройства (то есть параметров заваривания), или переключать устройство в состояние "распродано", когда определенный ингредиент больше недоступен.
Некоторые устройства для розлива напитка оборудованы микропроцессорами, позволяющими выполнять множество задач проверки и управления в отношении модулей устройства. В заявке на европейский патент № ЕР 04031014.6 на имя Rhea Vendors S.p.A. раскрыт способ управления устройствами для розлива кофе посредством отслеживания данных в режиме реального времени, относящихся к параметрам заваривания, сравнения упомянутых данных, полученных в режиме реального времени, с набором исторических данных и/или пороговыми параметрами, и изменения, по меньшей мере, одного из упомянутых параметров заваривания, когда требуется привести в соответствие упомянутые параметры, полученные в режиме реального времени, с упомянутыми записанными параметрами.
Известны устройства для розлива напитков, в которых предусмотрены простые переключатели включения-выключения, которые контролируют наличие ингредиентов в соответствующем контейнере, но эта информация используется исключительно для блокирования розлива напитка, приготавливаемого с таким ингредиентом, то есть для установки устройства в состояние "распродано".
Например, ЕР 0010448 на имя "VGL IND LTD" относится к устройству, предназначенному для обозначения доступности используемых ингредиентов. В устройстве предусмотрен источник света и датчик, которые вместе определяют путь света через участок горлышка соответствующего контейнера с ингредиентом. Когда уровень ингредиента падает ниже пути света, количество света, попадающего на датчик, увеличивается, что обеспечивает индикацию того, что ингредиенты "распроданы". Альтернативное оптическое устройство раскрыто в заявке на японский патент № JP2004354143 на имя "Fuji Seiki КК".
В других известных устройствах обеспечивается распознавание состояния распроданного ингредиента на основе статистической оценки состава ингредиента. Например, средние количества сырья - ингредиента учитывают, вычитая в результате соответствующее теоретическое количество в каждом цикле розлива (свойство обратного отсчета), и блокируют доступ к определенному циклу розлива, когда оценивается, что ингредиент закончился. Такие устройства не допускают изменения количества используемого ингредиента по сравнению со средними оцениваемыми значениями, без возникновения ошибок при оценке состояния распроданного ингредиента. Другой недостаток таких устройств состоит в том, что для них требуется повторно устанавливать "обратный отсчет" при каждом заполнении устройства, обычно путем вмешательства в соответствующее средство контроллера, и также требуется полностью заполнять контейнер ингредиентом или, в качестве альтернативы, вручную вводить в модуль управления точный уровень ингредиента в контейнере (или в каждом контейнере). Такие процедуры являются относительно сложными, потенциально неточными и требующими времени.
Общая проблема известных устройств розлива напитка относится к правильному дозированию ингредиента.
В устройствах для розлива напитков обычно предусмотрен подающий червячный механизм для отбора порошкового ингредиента из соответствующего контейнера и подачи его в другой модуль устройства для обработки и приготовления напитка. Такой червячный механизм расположен в нижней части контейнера и его включают в течение заданного времени, которое соответствует заданному количеству оборотов и, поэтому, заданному количеству порошка. При этом учитывается, что доза ингредиента, подаваемая подающим червячным механизмом, зависит от давления, прикладываемого массой ингредиента на участок ингредиента, расположенного во входном отверстии подающего червячного механизма. Фактически, когда контейнер практически пустой, давление, прикладываемое ингредиентом во входном отверстии червячного механизма подачи, минимально, и меньшее количество ингредиента попадает на червячный механизм. Поэтому доза ингредиента, подаваемого подающим червячным механизмом, меньше, чем доза, подаваемая, когда работа происходит с полным контейнером, в результате происходят нежелательные изменения рабочих параметров и характеристик разливаемого напитка. Тот же или аналогичный недостаток был определен в устройствах для розлива кофе типа "R&G" (жарит и перемалывает) и в устройствах, в которых обрабатываются кофейные зерна или кубики льда.
Еще одна проблема известных устройств для розлива напитка относится к засорению подающегося червячного механизма комочками ингредиента. В некоторых обстоятельствах, например при высоких уровнях влажности или при использовании гигроскопичных ингредиентов, некоторые части ингредиентов проявляют тенденцию к объединению и формированию комков или мостиков внутри контейнера. Комки мешают нормальному движению ингредиентов в направлении к и внутри подающего червячного механизма или другого эквивалентного средства отбора. Когда возникает такая ситуация, требуется вмешательство оператора для того, чтобы разбить комки и восстановить нормальную работу устройства.
Цель настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа управления устройством для розлива напитков, которые позволяют эффективно преодолевать недостатки решений предшествующего уровня техники, которые одновременно являются простыми при воплощении и в работе.
Другая цель настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа управления устройствами для розлива напитков, в частности для управления автоматическими устройствами для розлива горячих и холодных напитков, предназначенных для использования дома или в офисе/HoReCa, которые позволяют эффективно отслеживать содержимое ингредиентов (составляющих) в одном или больше контейнерах устройства, и для управления работой устройства на основе отслеживаемой информации.
Еще одна цель настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа управления устройством для розлива напитков, в частности для управления автоматическими устройствами для розлива горячих и холодных напитков, предназначенных для использования дома или в офисе/HoReCa, которое позволяет отслеживать количество ингредиента в одном или больше контейнерах устройства, и для воплощения управления с обратной связью работой устройства на основе полученных данных, относящихся к такому ингредиенту (ингредиентам), компенсируя таким образом возможные вариации относительно заданных рабочих параметров.
Другая цель настоящего изобретения состоит в создании устройства и способа управления устройством для розлива напитка, которые позволяют отслеживать присутствие комков ингредиента в одном или больше контейнерах, обеспечивая, таким образом, возможность вмешательства с необходимым присутствием оператора.
Эти и другие цели достигаются в настоящем изобретении, которое относится к способу управления устройством для розлива напитков, в соответствии с пунктом 1 формулы изобретения.
Предпочтительно способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет компенсировать возможные вариации относительно заданных процедур, в виду недостатка ингредиента в контейнере, или из-за формирования комков, которые мешают отбору ингредиента. Чувствительное средство собирает информацию, относящуюся к количеству ингредиента, или его уровню в контейнере, и/или информацию, относящуюся к форме поверхности ингредиента, то есть к способу осаждения или расположения ингредиентов на его свободной поверхности, обеспечивая, таким образом, возможность распознавания наличия комков.
В отличие от решений известного уровня техники, в которых количество/уровень ингредиента в контейнере отслеживают только для установки устройства в состояние "распродано", способ в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает управление работой устройства на основе такого отслеживания.
При осуществлении способа в соответствии с настоящим изобретением становится возможным исключить розлив устройством, так называемого "бракованного товара", то есть розлив только части напитка (например, чашки воды без растворимого ингредиента или с недостаточным количеством ингредиента), что очевидно вызывает неудовольствие клиента. Когда ингредиент заканчивается или когда нормальная подача уменьшается, из-за засорения подающего червячного механизма (по меньшей мере, частично) комками, модуль управления устройством работает таким образом, чтобы компенсировать уменьшение количества ингредиента, доступного для напитка.
Например, когда ингредиент заканчивается, и его количество, поступающее в червячный механизм, уменьшается, модуль управления управляет червячным механизмом подачи для увеличения времени его работы, восстанавливая таким образом правильное количество ингредиента, подаваемого в напиток.
Когда ингредиент заканчивается, средство управления устанавливает устройство в состояние "распродано" для напитков, приготовляемых с этим ингредиентом.
Когда детектируются комки ингредиента в результате отслеживания формы верхней поверхности ингредиента, то есть поверхности, обращенной к крышке контейнера, модуль управления активирует средство измельчения таких комков, например механическое средство, такое как колеса или лопатки, вращающиеся в контейнере, или устройство, которое избирательно подает вибрацию в контейнер или к металлическому основанию, на котором установлен контейнер, или к эквивалентному средству.
Получение информации о содержимом ингредиента обеспечивается с помощью чувствительного средства, которое выполнено с возможностью детектирования количества или уровня ингредиента в контейнере путем измерения расстояния от, по меньшей мере, одной точки на верхней поверхности ингредиента. Датчик, предпочтительно, расположен на крышке контейнера и генерирует сигнал, который направлен в направлении верхней поверхности ингредиента. Приемник, предпочтительно интегрированный с датчиком, предусмотрен для приема сигнала, поступающего обратно от массы ингредиента, например, в результате отражения. В результате обработки такого сигнала модулем управления, путем сравнения величины сигнала с одним или с набором опорных/пороговых значений, обеспечивается возможность детектировать количество ингредиента, содержащегося в контейнере.
Предпочтительно сигнал, излучаемый чувствительным средством, проходит через стенку контейнера (или через крышку), но не через ингредиент, содержащийся в нем. Таким образом, сигнал отражается ингредиентом и отслеживается чувствительным средством для обработки.
Детектируя расстояние между чувствительным средством и, по меньшей мере, двумя точками на поверхности, или путем сканирования поверхности ингредиента, например, с помощью множества оптических датчиков/приемников, или используя ультразвуковой излучатель/приемник, модуль управления может получать информацию о форме поверхности ингредиента. В результате оценки и сравнения такой информации при каждом цикле розлива модуль управления может детектировать присутствие комков ингредиента.
Кроме того, способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет собирать информацию о потреблении ингредиента для статистических целей. Это может быть выполнено благодаря тому, что в модуле управления предусмотрено средство передачи, предназначенное для предоставления полученной информации в удаленный модуль мониторинга, например у производителя устройства для розлива напитков. Модуль управления может быть связан с модулем мониторинга через телефонную линию или через сеть Интернет, используя соединение Bluetooth, с помощью сообщения sms (скс, служба коротких сообщений), и т.д. Таким образом, производитель может получать полезную информацию о предпочтениях клиентов и о работе устройства.
Другое преимущество способа в соответствии с настоящим изобретением состоит в том, что можно детектировать несоответствующее потребление ингредиентов путем сравнения отслеживаемого количества ингредиента (ингредиентов) с набором стандартных и/или исторических данных, обеспечивая, таким образом, для модуля управления возможность компенсации несоответствия (путем изменения одного или больше рабочих параметров устройства для розлива) или генерируя сигнал ошибки для проведения операций по техническому обслуживанию.
Отслеживание количества/уровня каждого ингредиента в соответствующем контейнере позволяет скоррелировать такие количества с другой информацией, такой как процедуры загрузки, выполняемые персоналом, отвечающим за заполнение и очистку устройств для розлива, количество/уровень каждого загружаемого ингредиента, обеспечивая, таким образом, полезную статистическую информацию о работе устройства с течением времени, в частности, в отношении операций, выполняемых в процессе приготовления напитка. Обычно полученная информация используется модулем управления для компенсации возможных несоответствий рабочих параметров, когда это необходимо, после сравнения между данными, полученными чувствительным средством, и данными, сохраненными в запоминающем устройстве того же модуля управления.
Настоящее изобретение также относится к устройству управления устройством для розлива напитков в соответствии с пунктом 9 формулы изобретения.
Чувствительное средство содержит датчик, который может быть магнитным, оптическим, ультразвуковым, и т.д. и который предназначен для генерирования сигнала, излучаемого в направлении ингредиента, содержащегося в контейнере, и приемник для приема обратного сигнал от ингредиента. Сигнал, принимаемый чувствительным средством, обрабатывается модулем управления для оценки количества/уровня ингредиента в соответствующем контейнере и/или формы поверхности ингредиента.
В модуле управления предусмотрено запоминающее устройство, в котором сохраняют опорное значение или пороговое значение отслеживаемых количеств. Модуль управления выполняет сравнение между сигналом, принятым приемником, и сохраненной информацией для распознавания фактического количества или уровня ингредиента или фактической формы его поверхности. В каждом цикле розлива напитка доза ингредиента отбирается из контейнера, в результате чего уровень этого ингредиента уменьшается, что оказывает влияние на форму его верхней поверхности. Через заданные интервалы времени модуль управления осуществляет упомянутое выше сравнение и распознает новый уровень ингредиента. В соответствии со способом настоящего изобретения такая информация может быть передана в удаленный модуль мониторинга, например, производителю или провайдеру услуги, через сеть Интернет, телефонную линию, по беспроводному каналу передачи данных и т.д.
Как упомянуто выше, форму поверхности ингредиента можно отслеживать путем детектирования расстояния ингредиента от датчика, по меньшей мере, в двух точках, например, сканируя поверхность ингредиента с помощью чувствительного средства. Предпочтительно датчик расположен на крышке контейнера и излучает сигнал для сканирования верхней поверхности ингредиента. Например, ультразвуковой излучатель/приемник может детектировать, по меньшей мере, приблизительно, форму верхней поверхности ингредиента, находящегося в контейнере. В качестве альтернативы, можно использовать множество датчиков, например инфракрасные излучатели/приемники, причем каждый датчик используется для сканирования области поверхности и детектирования ее высоты относительно опорного уровня, обеспечивая таким образом возможность определения, по меньшей мере, приблизительно, формы поверхности.
Если отбор ингредиента из контейнера обеспечивается с помощью подающего червячного винта, установленного в центре на дне контейнера, поверхность ингредиента имеет правильную форму или форму воронки, которую можно рассматривать как опорную форму. Следует понимать, что другие опорные формы можно рассмотреть в зависимости от формы контейнера и места расположения червячного механизма. Если возникает засорение механизма из-за формирования комков ингредиента, форма поверхности изменяется, например становится холмистой. Модуль управления может активировать соответствующее механическое средство для размельчения таких комков. Например, можно использовать вращающиеся лопатки или другой инструмент.
Дополнительные преимущества и свойства настоящего изобретения будут понятны из следующего подробного описания со ссылкой на чертежи, приложенные как неограничительный пример, в которых:
- на фиг.1 показана блок-схема последовательности операции способа в соответствии с настоящим изобретением;
- на фиг.2 схематично показан вид в перспективе устройства в соответствии с настоящим изобретением.
Как показано на фиг.1 и 2, устройство для розлива напитков обычно установлено внутри каркасного шкафа для удовлетворения различных потребностей дизайна, обычно имеет несколько функций, управляемых электронным контроллером ЦПУ (CPU, центральное процессорное устройство). ЦПУ выполняет множество задач, таких как обеспечение правильного дозирования ингредиентов, нагрев воды, управления насосами и т.д.
В устройстве для розлива напитков предусмотрены один или больше контейнеров для ингредиентов напитка, например контейнер 1, каждый из которых содержит ингредиент, такой как кофе, шоколад, сироп, воду, лед и т.д., подаваемые для приготовления напитка. Контейнер 1 обычно изготовлен из пластиковых материалов, сформированных путем литья под давлением или способом инжекционного формования, хотя он может быть изготовлен из других материалов, таких как резина, металл или стекло.
В каждом контейнере 1 предусмотрена верхняя крышка или колпак 2, который исключает непосредственный контакт ингредиента, содержавшегося в контейнере, с загрязнителями, которые могут присутствовать в воздухе и на поверхностях внутри шкафа, в котором установлено устройство, такими как пыль, влажность и т.д. Крышка 2 может быть закреплена на шарнирах на корпусе контейнера 1 или может быть установлена отдельно от него.
Крышка 2 может быть изготовлена из того же материала, что и контейнер 1, или, в качестве альтернативы, из другого материала. Предпочтительно, по меньшей мере, часть крышки 2 выполнена прозрачной для сигналов, генерируемых средством датчика.
Контейнер 1 имеет коническую форму, которая способствует сбору ингредиента в нижней части, в которой предусмотрено устройство 3 отбора, такое как подающий червячный механизм, модуль центробежной мельницы, и т.д. Устройство 3 позволяет подавать дозу для приготовления соответствующего напитка.
В устройстве в соответствии с настоящим изобретением предусмотрено чувствительное средство S1, S2, предназначенное для детектирования количества или уровня ингредиента, содержащегося в соответствующем контейнере 1. Такое чувствительное средство, предпочтительно, расположено на крышке 2. В качестве альтернативы оно может быть предусмотрено на корпусе контейнера 1 в положении сбоку.
Чувствительное средство S1, S2 может детектировать количество/уровень порошка или жидкости, содержащегося в контейнере 1, генерируя, по меньшей мере, один сигнал, который отражается верхней поверхностью ингредиента и детектируется датчиком. Это может быть выполнено с использованием датчиков S1, S2, которые излучают сигнал (ультразвуковой, инфракрасный, лазерный, магнитный и т.д.), падающий на верхнюю поверхность ингредиента, и соответствующих приемников, которые принимают сигнал, отражаемый этим ингредиентом, для обработки в ЦПУ.
Предпочтительно используют один инфракрасный датчик S1, который излучает инфракрасный луч света в направлении верхней поверхности ингредиента в контейнере 1 и принимает отраженный луч (датчик S1 работает как излучатель и как приемник). ЦПУ оценивает время, требуемое для распространения луча от датчика S1 к верхней поверхности ингредиента и обратно к датчику S1, обеспечивая, таким образом, измерение расстояния до верхней поверхности 4 ингредиента 5 от датчика S1, расположенного на крышке 2. Таким образом, можно оценивать уровень ингредиента 5 в контейнере 1.
Обычно датчики S1, S2 выбирают для генерирования сигнала, который проникает через твердую поверхность крышки 2 снаружи, но не проникает через твердую верхнюю поверхность ингредиента, обеспечивая, таким образом, возможность для ЦПУ с достаточной точностью определять высоту упомянутого ингредиента, находящегося в контейнере 1. Другими словами, крышка выполнена прозрачной для сигнала, излучаемого датчиками S1, S2, расположенными снаружи.
В соответствии со способом настоящего изобретения информация о количестве или уровне ингредиента используется ЦПУ для оптимизации процесса приготовления напитка.
Например, когда ЦПУ детектирует состояние, в котором ингредиент заканчивается, то есть когда высота ингредиента близка к минимуму, то же ЦПУ включает червячный механизм подачи так, что он работает более длительное время, относительно нормального состояния, компенсируя, таким образом, уменьшение количества ингредиента, обрабатываемого с помощью червячного механизма.
Средство S1, S2 датчика может работать для распознавания формы верхней поверхности 4 ингредиента. Другими словами, датчик S1 и/или датчик S2 может детектировать расстояние, то есть уровень верхней поверхности 4 ингредиента 5 в двух или больше точках на поверхности, и таким образом может включать сканирование поверхности 4 ингредиента, обращенной к крышке 2 контейнера; ЦПУ обрабатывает соответствующие сигналы, обеспечивая возможность детектирования, по меньшей мере, приблизительного, формы поверхности 4.
Один или больше датчиков S1, S2 могут быть предусмотрены с этой целью. Форма верхней поверхности 4 может быть получена, используя лазерные датчики, сканирующие поверхность 4, или используя другие датчики (инфракрасные, ультразвуковые и т.д.), и детектируя высоту ингредиента в двух или больше местах на поверхности 4, обеспечивая таким образом для ЦПУ возможность формирования виртуальной карты поверхности 4.
Путем сравнения формы верхней поверхности 4 до и после одного или больше циклов розлива становится возможным проверять, сформировались ли комки или скопления в ингредиенте. Если уровень ингредиента изменяется несущественно, возможно наличие комков или "сбившейся массы ингредиента" в контейнере, которые засоряют средство 3 отбора. ЦПУ тогда включает средство измельчения комков. То же относится к случаю, когда форма верхней поверхности 4 изменяется, образуя, например, холмистую форму.
Ожидаемое падение (в соответствии с количеством разлитых напитков) уровня ингредиента и формирование верхней поверхности 4 в виде воронки представляют собой показатели того, что в ингредиенте не образуются комки ("не сбившийся в комки ингредиент").
Неожиданное падение уровня ингредиента и изменение формы верхней поверхности 4 с холмистой формы на форму воронки обозначает, что комки были измельчены и ингредиент поступает правильно, то есть соответствующая доза ингредиента отбирается для приготовления напитка.
На основе упомянутого выше сравнения ЦПУ может быстро передавать сигнал о возможных неисправностях или ненормальных ситуациях, требующих изменения установленных параметров. Такое состояние может быть сделано видимым для пользователя или технического персонала, например, с помощью соответствующего средства связи, такого как дисплеи, модемные линии, оптические порты, интерфейсы Bluetooth и т.д.
Вся информация, собираемая ЦПУ через чувствительное средство и другие модули устройства для розлива напитков, сохраняется в памяти. Это позволяет в любое время обрабатывать такую информацию, например, с целью сбора статистики.
ЦПУ может сравнивать набор заранее запрограммированных опорных данных, таких как усредненные данные, относящиеся к отклонениям от дозирования дозирующего устройства в ситуации с полным контейнером, с объемом оставшегося ингредиента, детектируемого чувствительными средствами S1, S2, для обеспечения ряда информационных показателей, таких как количество чашек напитка, остающихся в контейнере до того, как потребуется повторное заполнение.
Способ и устройство в соответствии с настоящим изобретением могут применяться также для оптимизации рабочих характеристик устройств для розлива напитков, в которых контейнер содержит кубики льда, порошковые ингредиенты, зерна кофе, сироп и т.д. Контейнеры для жидких ингредиентов, такие как пластиковые контейнеры типа "мешок внутри коробки", также могут быть предусмотрены.
Вращающиеся лопатки или колеса можно использовать для измельчения комков, и такие лопатки или колеса погружаются в ингредиент.
Устройство в соответствии с настоящим изобретением может осуществлять проверку типа и количества ингредиента, которым заполнен контейнер. Устройство считывания штрих-кода может быть установлено на крышке 2 контейнера для считывания штрих-кода, ассоциированного с ингредиентом, которым заполнен контейнер. Штрих-код может быть предусмотрен продавцом ингредиента, который предоставляет информацию о качестве и количестве ингредиента, загруженного в контейнер, находящегося в мешке, в пакете и т.д.
Устройство также может содержать переключатель, который срабатывает при открывании крышки 2. ЦПУ, подключенный к переключателю, может измерять время соответствующего момента открывания крышки 2, например, во время повторного заполнения ингредиента. Такая информация, то есть подсчет времени соответствующего состояния открытого контейнера, может быть полезной для установления правильного хранения ингредиента.