CN108366686A - 冲泡模块、胶囊识别模块和饮料制备机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冲泡模块的胶囊检测模块(5)，冲泡模块用于从分份胶囊制备冲泡饮料，包括：光学传感器，特别是照相机，用于检测位于胶囊检测位置的胶囊的光学特性；胶囊检测窗口(52)，由透明材料制成并布置在胶囊检测位置和照相机之间；以及关闭进入开口并被设计为在不使用任何工具的情况下被打开和/或移除的模块盖(18)，当所述模块盖(18)被打开或移除时，通过进入开口可接近胶囊检测窗口(52)的面向胶囊检测位置的一侧。

Description

冲泡模块、胶囊识别模块和饮料制备机

技术领域

本发明涉及用于从提取材料(例如包含在胶囊中的研磨咖啡)制备饮料等的提取装置。特别地，本发明涉及一种用于提取装置的冲泡模块、一种胶囊识别模块以及具有这种冲泡模块和/或胶囊识别模块的饮料制备机。

背景技术

用于从存在于分份包装中的提取材料制备饮料等的提取装置例如已知为咖啡机或浓缩咖啡机。在许多相应的***中，分份包装被设计成胶囊，其中提取材料例如以气密方式被密封。为了提取，胶囊例如在彼此相对的两侧被刺穿。在第一侧引入提取液体(通常是热水)。提取产物在第二侧从胶囊中排出。这发生在所谓的冲泡模块中。这样的模块包括其中容纳胶囊的冲泡室。通过操作杆手动地或以机动方式自动地***胶囊和关闭冲泡室的冲泡模块特别受欢迎，其中，胶囊自动从冲泡室移除并在冲泡程序之后在冲泡室的更新开口上排出至胶囊容器中。具有自动胶囊排出的这种冲泡模块通常设计为水平冲泡模块，即从上方进行胶囊的***，冲泡室的关闭是两个冲泡室部件的水平相对移动，冲泡流体基本水平地流动并且胶囊容器形成在冲泡室下方。

在这种情况下，问题领域涉及检测胶囊特征，例如读取附加到胶囊上的信息，用于根据该信息激活冲泡过程。就此而言，一种可能性是为胶囊提供合适的标记或颜色组合，并且光学地检测它们。这例如通过照相机来实现。然而，这种在冲泡室附近进行的过程会产生实际问题。由于冲泡室散发的热量以及由于水蒸气和污染物，一方面期望将照相机尽可能远离冲泡室并以与其隔离的方式安装。另一方面，相应的屏蔽层(例如窗口形式)会使读出过程本身更加困难，特别是如果它们变得起雾或变脏。防止这种起雾或污染的常用措施是涂层，然而其仅在冲泡室的环境中在有限程度上有效。

GB 2 411 105和WO 2015/004552各自公开了一种用于从分份胶囊制备咖啡的咖啡机，利用该咖啡机通过窗口光学地检测附着在胶囊上的图形元素。然而，这样的窗口很容易变得起雾或被污染，并且应该容易清洁。

发明内容

本发明的目标是提供一种克服了现有技术的缺点并且由于尽可能简单的设计而允许在冲泡过程之前检测所施加的分份胶囊的特性的饮料制备机。

根据本发明，提供了一种用于冲泡模块的胶囊识别模块，冲泡模块用于从分份胶囊制备冲泡饮料，并且其包括：

-光学传感器，特别是照相机，用于检测位于胶囊识别位置的胶囊的光学特性，

-在胶囊识别位置和光学传感器之间的透明材料的胶囊识别窗口，以及

-模块盖，其关闭进入开口并且被配置为可逆地打开和/或移除，特别是以无工具的方式，其中，在打开或移除的模块盖的情况下，可通过进入开口接近胶囊识别窗口的朝向胶囊识别位置的一侧。

模块盖可以可逆地打开或移除，通过它不会固定地/材料地连接至其余部件(例如模块外壳)。相反，可以以无损坏的方式进行打开/移除，并且模块盖也可以再次进入其定义的初始位置(其关闭进入开口)。特别地，模块盖可以作为与模块外壳分离的部件存在，并且在实施例中经由用作枢转轴的销等枢转地连接到该外壳。

在实施例中也可以设想盖在关闭位置中的咬合或卡入。通过普通用户以无工具的方式，即通过他的手指，盖的打开/移除和关闭是可能的，其中不排除工具的(规定的或有利的)应用。

这里，“窗口”应被理解为至少部分地由透明材料封闭的通孔，特别是以圆盘形式，以使得轴线穿过透明材料(圆盘)。在大多数情况下，透明材料被设计成具有平面平行表面的圆盘，由此窗口对光学成像特性没有影响。然而，不应该排除也提供例如具有透镜功能的窗口，以使得其例如以准直方式起作用或者以另一种方式影响成像特性，以使得其必须还考虑到计算照相机成像特性。在透明窗口材料不形成平面平行圆盘的情况下，关于窗口位置的陈述涉及透明窗口材料的中间平面。

模块盖通常不同于关闭饮料制备机的胶囊***开口的可能的盖(滑动件、或可枢转的杆等)。除了由模块盖关闭的所提及的进入开口之外，胶囊识别模块还包括至胶囊识别位置的单独的入口，特别是所提及的胶囊***开口，以使得模块盖可以在正常操作中保持关闭。

由于进入开口与胶囊***开口分离，所以模块可以被设计为使得当胶囊位于胶囊识别位置时也可接近胶囊识别窗口。例如，当用户已经***胶囊时，这可能是有利的，但是由于胶囊识别窗口起雾或被污染，胶囊识别不成功。然后用户只需要打开模块盖，以便擦拭胶囊识别窗口，并且不需要为此移除胶囊。

特别地，模块盖布置在胶囊***开口与胶囊识别窗口的轴向位置之间，以使得通过进入开口可接近胶囊识别位置和胶囊识别窗口之间的区域。窗口是“透明”材料的事实并不意味着它需要对完整可见范围的电磁波谱完全透明。相反，其仅仅对于光学传感器敏感的电磁光谱的一部分来说是透明的，这是所要求的，其中胶囊包括光学可读特征。因此，其在所考虑的可见光波长区域或红外光区域中特别明亮。

在实施例中，胶囊识别窗口被布置为与胶囊识别位置和光学传感器之间的轴线成非直角。

在此，胶囊识别位置和光学传感器之间的轴线应该被理解为光传感上的轴线，即在胶囊识别位置和传感器之间的光偏转装置的情况下，该轴线不一定对应于光束的直接连接而是所述光束的光束路径，所述光束沿着从胶囊识别位置处的胶囊表面的中间至传感器的中间的最短路径行进，所述表面由照相机检测到。如果光学传感器是具有照相机光学器件的照相机，则该轴线可以与照相机光学器件的光轴(对称轴)重合。

通过“非直角”的简单测量，可以防止从光学传感器的方向入射的光的反射作用在光学传感器上，或者至少可以减少这种反射。

例如，如果根据实施例，至少一个光源相对于胶囊识别位置布置在胶囊识别窗口之后，则这可以是相关的。光源的这种布置可以具有实际优点，因为光源同样受到胶囊识别窗口的保护，并且此外可以容易地与照相机集成，例如通过将其布置在与照相机传感器相同的电路板上。在实施例中，可以存在例如布置在光学传感器周围的多个LED光源。

由于避免了反射，可以以非常灵敏的方式设置光学传感器，因为不存在这种反射的干扰影响。

胶囊识别窗口的垂直线与其穿过窗口的位置处的轴线的角度例如为至少10°，特别地至少15°或至少20°，并且例如最大为55°或45°或40°。

特别地，胶囊识别窗口可以朝向模块盖的一侧倾斜，即，胶囊识别窗口的朝向胶囊识别位置的一侧的法线指向远离轴线的方向，并且具有沿模块盖的方向的分量。因此，如果打开或移除模块盖，用户可以看到胶囊识别窗口的该侧面，立即看到可能的污染或起雾，并且如果需要的话也可以清洁胶囊识别窗口。

然而，窗口通常不平行于模块盖，而是与此成非直角。特别地，模块盖可以在关闭位置大致平行于轴线延伸(即，例如由模块盖限定的平面或平移轴线大致平行于轴线延伸)。

在实施例中，所提及的轴线在胶囊识别位置和光学传感器之间大致水平地延伸，并且盖终止光学区域，其中光从胶囊识别位置到达光学传感器(并且光例如利用光源通过光学区域照射到实施例中的胶囊上)，到顶部或侧面。

特别地，模块盖可以是可枢转的，即其在枢轴线处被固定在外壳(胶囊识别模块或冲泡模块/饮料制备机的外壳)上并且通过枢转运动被打开。例如，它可以布置在饮料制备机的操作杆或其他操作元件(滑动件等)的下方，在该元件下方还设置有胶囊***开口，以使得模块盖的打开需要操作元件的打开。

除了胶囊识别窗口的机械保护之外，模块盖在其关闭状态下的功能也可以是光学区域对环境光的光学屏蔽。为此，模块盖可以由不透明材料制成。

特别地，在关闭模块盖的情况下，人们可以设想胶囊识别模块的内部并且因此设想胶囊识别模块所属的冲泡模块的内部在安装到饮料制备机中的情况下仅朝向必要的胶囊***开口打开。在此，胶囊***开口通常以本身已知的方式(例如通过操作杆、滑动件等)可关闭。

在实施例中，胶囊识别模块还包括风扇，用于在胶囊识别窗口的朝向胶囊识别位置的一侧产生气流。这里的“风扇”应理解为主动风扇，即通过主动输入能量来移动空气的风扇，特别是电动风扇。特别地，风扇可以被设计为在胶囊识别窗口前面的区域与饮料制备机的环境之间输送空气的通风机。通过这种风扇可以有效地防止胶囊识别窗口的起雾。

使用饮料识别模块，特别地，首先可以确定***的胶囊是否适合用于饮料制备机，并且这本身是已知的。其次，存在基于所识别的胶囊特征例如通过显示器向用户输出相应信息的可能性。例如，可以显示饮料类型(咖啡、茶等)、种类(例如“100％***咖啡”)、推荐的制备方式(例如“浓咖啡”、“力士烈特”或“lungo”等)和/或其他信息。第三，可以基于识别的胶囊种类来选择由咖啡机实施的用于冲泡的程序；例如可以根据***的胶囊是否被设想用于制备例如力士烈特、浓咖啡或lungo来设置冲泡压力、冲泡持续时间以及可能还有温度和/或其它特性。

合适的光学可读特征例如是条形码、2D矩阵码(例如QR码或阿兹特克码)、象形图(图标)和/或某种着色。也可以考虑根据欧洲专利申请14 197 487.3、14 197 488.1和/或14 197 489.9的码。

胶囊识别模块还包括例如用于照射胶囊识别位置处的胶囊的至少一个光源。这样的光源优选地布置在胶囊识别窗口的后面，即胶囊识别窗口的朝向光学传感器的一侧，以便如同光学传感器的情况一样，使其通过胶囊识别窗口保护以防蒸汽和污染物。

这种光源可以例如包括LED或许多LED。

光漫射器可以存在于光源和胶囊识别位置之间，例如同样在窗户后面，以防止在胶囊处发生任何反射，特别是在胶囊表面以稍微反射的方式作用的情况下。

光源和漫射器特别地可以相对于光学传感器和可能的光轴在周边布置。漫射器例如可以围绕照相机光学器件。

在具有倾斜胶囊识别窗口的实施例中，从光学传感器的位置看不到光源在窗口处的反射。因此可以非常灵敏地设置光学传感器，因为不存在这种反射的干扰影响。

胶囊识别模块可以用作冲泡模块的一部分或被分配给冲泡模块。

本发明还涉及一种具有所述类型的胶囊识别模块的饮料制备机。

特别地，可以设想包括最初描述类型的水平冲泡模块的饮料制备机。胶囊识别模块可以布置在该位置(冲泡位置)之上，其中在冲泡室中位于冲泡模块的关闭状态中。然后胶囊识别位置在冲泡部分的垂直上方。所提及的胶囊识别位置和光学传感器之间的轴线可以大致水平地延伸，并且进入开口可以是从顶部或侧面的开口。

机器的胶囊***开口可允许胶囊以直接的方式***胶囊识别位置，即，胶囊***开口可由胶囊识别模块形成。在替代实施例中，外部胶囊***开口可以形成在机器外壳和胶囊识别模块上的内部胶囊***开口中。

如已经提到的那样，饮料制备机可以包括操作元件(杆、滑动件等)，胶囊***开口可以利用该操作元件关闭。特别地，可以设想，机器的这种操作元件也在关闭状态下关闭模块盖。

附图说明

下面通过附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记描述相同或类似的元件。显示在：

图1是具有胶囊识别模块的冲泡模块的视图；

图2是安装在咖啡机中的具有图1的胶囊识别模块的冲泡模块的剖视图；

图3和图4分别是具有关闭和打开的模块盖的、根据图1和图2的胶囊识别模块的视图；

图5和图6分别是胶囊识别模块的剖视图；

图7是胶囊识别模块的照相机单元的分解示图；

图8是组装状态下的照相机单元；

图9是胶囊识别模块的第二挡板；

图10是胶囊识别模块的反射器；

图11是胶囊识别模块的漫射器；

图12是饮料制备机的示意图。

具体实施方式

根据图1的冲泡模块1包括外部冲泡模块外壳2。在所示的实施例中，其由上部外壳部分2.1(胶囊识别外壳)和下部外壳部分2.2(冲泡室单元外壳)组成。在上侧形成胶囊***开口11，通过该开口11可将分份胶囊10***冲泡模块中。

图2以纵剖面示出了具有冲泡模块的咖啡机的一部分。冲泡模块1通过可枢转的操作杆26安装到外部机器外壳25中，所述操作杆26在关闭状态下覆盖胶囊***开口11。外壳还在前侧形成流出罩29。

在冲泡模块外壳2中引导可相对于彼此移动的两个冲泡模块部件，具体地是排出装置3和注射器4。

注射器4包括用于刺穿胶囊的穿孔元件，该胶囊能够经由***开口11引入冲泡模块并且至少部分地填充有提取材料，例如研磨咖啡。注射器4被设计成将流体(例如热水)通过穿孔元件或经过穿孔元件引入穿孔的胶囊中，其中水可以经由例如可以包括柔性管的给水器12供给。

在此描述的实施例中，排出装置3也包括穿孔元件，具体地是提取侧穿刺钉。这些可以例如如WO 2015/039258或WO 2010/118544中所述那样设计，或者具有另一种设计，并且例如具有格栅状结构的除穿刺尖端之外的原理的应用也是可能的。

如本身用于制备冲泡饮料已知的，将胶囊放置在排出装置3和注射器4之间，并且排出装置3和注射器4朝向彼此移动，以使得在它们之间形成包围胶囊的冲泡室。热水通过注射器在压力下被供给到胶囊，并且提取产物经由饮料出口13流过排出装置3进入例如放置在其下方的饮料容器。

在此描述的实施例中的冲泡模块部件(排出装置和注射器)的相对移动通过将排出装置3以其固定到外壳的方式进行组装而实现，而注射器4可沿水平轴移动。注射器的驱动通过经由小齿轮轴24和带齿驱动盘20以机动方式驱动的肘杆实现，所述肘杆连接到/包括第一肘杆臂21和第二肘杆臂22。

冲泡模块在具有排出装置3和注射器4的冲泡室单元上方包括具有照相机的胶囊识别单元5。经由胶囊***开口11***的胶囊首先到达胶囊识别模块中的胶囊识别位置，其中-在某些情况下取决于操作条件-读取胶囊的光学特性。随后将胶囊向下转移到冲泡位置。适用于此的机构在PCT/EP2015/076812中描述，其在此明确提及。不排除其他机构，其也具有将被手动实现的另一传输或者与冲泡位置相对应的胶囊识别位置的可能性。

图3示出了包括上外壳部分2.1的胶囊识别模块，并且图4示出了具有打开的模块盖18的相应视图。图5示出了具有上部外壳部分的以剖面方式示出的胶囊识别模块的视图，以及图6示出了具有胶囊10的相应的剖面图。图7示出了照相机单元的分解示图，图8示出了处于组装状态的照相机单元，以及图9-11示出了胶囊识别模块的其他元件。

出于维修目的，可通过位于后部并且构成上部外壳部分2.1的一部分的硅树脂盖16接近照相机。该盖形成密封唇17，带状电缆可以通过密封唇17密封地引导；并且通过这种带状电缆与中央机器控制和评估电子设备进行数据交换，以及向照相机和光源供电。

该照相机包括照相机传感器51，例如具有设置在电路板57上的CCD传感器阵列或CMOS传感器阵列。作为光源的多个LED 62也布置在电路板57的底部，其中这些在给定胶囊识别程序下产生光，所述光通过具有结构化的且因此扩散作用面的表面53.1的漫射器53(图11，也参见图6)并且经由胶囊识别窗口52被投射到胶囊上。胶囊识别模块外壳的一部分可选地被设计为反射器68，反射器68在其内侧上具有特定结构化的反射表面，所述表面有助于来自LED 62的光在胶囊表面上的均匀分布。反射器68上还形成有用于风扇的开口71。

在胶囊上存在合适的光学可读特征，例如条形码、2D矩阵码(例如QR码或阿兹特克码)、象形图(图标)、根据欧洲专利申请14197487.3、14197 488.1和/或14 197 489.9中的一个或多个的代码和/或某种着色。

胶囊的由光源照射的侧面由照相机检测并且在照相机中或者通过例如同样存在于咖啡机中的单独模块(未示出)评估。

为此目的从被照射的胶囊反射的光穿过胶囊识别窗口52、以及漫射器53中的漫射器窗口54至照相机，照相机包括孔径58、至少一个镜头59以及照相机传感器51。

这里，镜头59由镜头支架64保持，并通过镜头固定件60(图12)固定(图12)。内部镜头支架64被拧入外部镜头支架61中，其中外部镜头支架61被组装在电路板57上。内部镜头支架64可旋转地设置在镜头支架的内部用于聚焦目的，其中旋转由于外部镜头支架和内部镜头支架之间的螺纹连接而产生相对位移。内部镜头支架64还形成孔径58以及第一挡板(镜头罩、散射光孔径)64.1，其防止在漫射器处散射回来的光例如进入照相机光学器件。具有类似用途的第二挡板67被粘贴到漫射器33上。

然而，照相机光学器件的机械细节和漫射器的设计当然也可以被不同地选择。

在冲泡程序之后，水蒸气也进入冲泡位置上方的区域并进入胶囊识别位置的环境中。胶囊识别模块除了照相机单元之外还包括所提及的胶囊识别窗口52，其将照相机以及可能的其他光学或电子部件与水蒸汽可以进入的区域分开。

关于胶囊识别位置，风扇70位于胶囊识别窗口52的前面并且在胶囊识别程序期间和/或之前在胶囊识别窗口前面产生气流，通过这种方式，从咖啡机外部吸入空气并将其通过外壳中的开口71(这里在反射器68中)吹到胶囊识别窗口52的前面。

胶囊识别窗口的特征在于胶囊识别窗口52被布置为与胶囊识别位置和照相机传感器51之间的轴线65(图6)成非直角。通过这种方式，有效地防止光源的反射能够叠加在照相机传感器上的胶囊的图像上并且防止能够掺杂评估。胶囊识别窗口平面相对于胶囊识别位置和照相机传感器之间的轴线65(定义为在各情况下通过照相机传感器表面中间或位于胶囊识别位置的胶囊的轴线，参见图6；轴线65可以与照相机的光轴重合)的垂直线的角度α例如为至少10°，特别地至少15°，并且例如最大为55°或45°，在所示示例中为约30°

可枢转模块盖18布置在上侧。在打开的操作杆26的情况下，模块盖18可以通过枢转运动而被打开到顶部并且因此允许接近胶囊识别窗口。胶囊识别窗口的定向在此被选择以使得胶囊识别窗口朝向模块盖18的一侧倾斜，即，胶囊识别窗口的法线N指向远离轴线65的方向，并且具有沿着模块盖的方向的分量。由此，胶囊识别窗口52在冲泡室侧变得容易接近，并且在起雾或污染的情况下可以快速且有效地清洁。

在图12中示意性地示出了根据本发明的具有冲泡模块的用于从分份胶囊制备冲泡饮料的机器(此处特别是咖啡机)。除冲泡模块之外，其包括水箱91、用于将冲泡水供给到注射器4的泵92和水加热装置93(例如连续加热器)。具有照相机50的胶囊识别模块5特别地位于冲泡室上方。如上所述，在胶囊识别过程之后，***的胶囊可以通过重力的作用进一步向下传输。然而，这不是必需的。

此外，冲泡模块下方设置有胶囊容器95，胶囊1在冲泡过程中落入或传输到其中。附图标记98表示咖啡杯。

附图标记列表

1 冲泡模块

2 外壳

3 排出装置

4 注射器

5 胶囊识别模块

10 胶囊

10' 第二胶囊

11 ***开口

12 水供给器

13 饮料出口

16 硅树脂盖

17 密封唇

18 模块盖

20 驱动盘

21 第一肘杆臂

22 第二肘杆臂

24 小齿轮轴

25 外部机器外壳

26 操作杆

28 侧向引导件

29 流出罩

50 照相机

51 照相机传感器

52 胶囊识别窗口

53 漫射器

54 漫射器开口

57 电路板

58 孔径

59 镜头

60 镜头固定件

61 外部镜头支架

62 LED

64 内部镜头支架

64.1 第一挡板

65 轴线

67 第二挡板

68 反射器

70 风扇

71 开口

91 水箱

92 泵

93 水加热装置

95 胶囊容器

98 咖啡杯

Claims (11)

1.一种用于冲泡模块的胶囊识别模块，所述冲泡模块用于从分份胶囊(10)制备冲泡饮料，所述胶囊识别模块包括胶囊***开口(11)，胶囊能够通过所述胶囊***开口***胶囊识别位置，并且还包括：

·光学传感器，特别是照相机(50)，用于检测位于胶囊识别位置的所述胶囊(10)的光学特性，

·在所述胶囊识别位置和所述光学传感器之间的透明材料的胶囊识别窗口(52)，其特征在于

·模块盖(18)，其关闭进入开口并被配置为可逆地打开和/或移除，其中在打开或移除的模块盖(18)的情况下，能够通过所述进入开口接近所述胶囊识别窗口(52)的朝向所述胶囊识别位置的一侧，

·其中所述进入开口与所述胶囊***开口分离。

2.根据权利要求1所述的胶囊识别模块，其中所述胶囊识别窗口(50)被布置为与所述胶囊识别位置和所述光学传感器之间的轴线成非直角。

3.根据权利要求2所述的胶囊识别模块，其中在所述胶囊识别窗口的垂直线与其穿过所述窗口的位置处的轴线之间的角度(α)在10°和45°之间。

4.根据权利要求2或3所述的胶囊识别模块，其中所述胶囊识别窗口(52)朝向所述模块盖(18)的一侧倾斜。

5.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊识别模块，包括用于照射所述胶囊识别位置处的所述胶囊的至少一个光源(62)，其中所述光源布置在所述胶囊识别窗口(52)的朝向所述光学传感器的一侧上。

6.根据权利要求5所述的胶囊识别模块，包括用于由所述光源(62)产生的光的漫射器(53)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊识别模块，包括用于在所述胶囊识别窗口(52)的朝向所述胶囊识别位置的一侧产生气流的风扇(70)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的胶囊识别模块，其中，所述模块盖在枢轴线处紧固在模块外壳上并且能够通过枢转运动而打开。

9.一种饮料制备机，特别是咖啡机，包括水供给器、泵(92)和水加热装置(93)以及根据前述权利要求中任一项所述的胶囊识别模块(5)。

10.根据权利要求9所述的饮料制备机，其中，在给定可开放地进入的胶囊***开口的情况下，所述进入开口能够通过所述模块盖(18)关闭。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的饮料制备机，包括用于关闭所述胶囊***开口(11)的操作元件(26)，其中，当所述操作元件关闭所述胶囊***开口时，所述模块盖由所述操作元件覆盖。