CN101588974A - 容纳饮料配料的胶囊的识别 - Google Patents

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Abstract

本申请公开的饮料配料胶囊(1)具有识别构件(6)，该识别构件(6)设计成用于从外部被物理地接触，以便控制相关联的饮料生产机的操作参数。

Description

容纳饮料配料的胶囊的识别
技术领域
本发明主要涉及从胶囊中容纳的配料生产液体食物或饮料的领域。
背景技术
近年来，容纳饮料配料的胶囊已经广泛应用于生产不同类型的饮料，例如茶或咖啡以及其它液体食物。这些胶囊设计成与专用饮料生产机结合使用，该饮料生产机具有这样的装置：即，该装置用于向胶囊内部供给液体，以便液体与胶囊中容纳的配料相互作用，这种相互作用的结果是产生饮料或其它液体食物。
一些已知的机器具有复杂的控制系统，该控制系统设定饮料生产过程的所有类型的操作参数。这些参数例如可包括(非穷尽列表)：被供给到胶囊内部的液体的温度和体积，以及液体与胶囊内容纳的配料的相互作用的持续时间。
还已知，饮料生产机具有用户界面，从而用户可根据他/她的喜好来设定操作参数。
一旦这些参数已被人工设定，则饮料生产机将针对每个随后的饮料生产过程使用所限定的一组参数。
在现有技术中，可发现胶囊具有形式为若干机械触点的识别元件，该机械触点由机器的感测装置选择性地感测。通常，触点制成在胶囊表面上是可见的和浮凸的，并且由机器的固定感测装置直接感测。这种系统具有一些缺陷。外部机器触点是暴露的，它们可能被偶然地或故意地损坏或改变。触点的改变可导致系统发生严重的混乱和/或设定不正确的饮料参数。
例如，EP 0638486涉及用于制备饮料的料筒，该料筒包括沿该料筒的一个侧向边缘模制的多个齿。在这些齿之间形成凹槽。这些齿使得能够通过接合凸轮来驱动料筒通过饮料制备机。在料筒的该边缘的相对侧形成多个桩钉，从而当通过齿与凸轮的接合将包装件驱动到机器中时，由感测臂感测直立桩钉的存在与否，由此该感测臂将识别不同类型的料筒。感测臂操作一开关，该开关将与包装件上存在桩钉与否有关的信息传输给饮料分配机的控制机构。从而，料筒上的桩钉的布置针对控制器识别出料筒的类型，然后控制器选择合适的饮料制备条件。
在现有技术中还可发现这样的胶囊：即，该胶囊在外表面上具有条形码，从而饮料生产机可读取由条形码代表的信息，由此可识别相关联的胶囊。设置条形码具有一些缺陷：首先，由于条形码必须在胶囊的外表面上可见，因此这自然对胶囊的美观造成负面影响。另一方面，总是存在这样的危险：即，在饮料生产过程的环境中，例如条形码或阅读器的光学元件上沉积的水/蒸汽将损害条形码的可读性。
例如，US 2002/0048621涉及一种编码咖啡包和饮料生产设备，该饮料生产设备包括构造成检测该饮料包上存储的编码数据的传感器，和构造成解释该编码数据并且根据该编码数据指导饮料生产的处理器。编码数据可以是可视编码，例如条形码、几何形状、文本串、图示符、数字水印、凹口、凹槽或孔。
EP 1629752A2公开了一种具有存储器的饮料生产系统，该存储器存储关于饮料制备机分配的饮料料筒的顺序的信息。
发明内容
因此，本发明的一个目标是针对包含饮料配料的胶囊的识别提出一种成本低廉的、可靠的解决方案。
特别地，本发明的一个目标是减少识别系统的误用或损坏的危险。另一个目标是提供一种在湿热条件下工作良好的解决方案。另一个目标是一种能够通过简单的制造操作在胶囊上实现的解决方案。
本发明的另一个目标是提供一种能够在机器的体积受限的环境中执行检测操作的更加紧凑的解决方案。
本发明的一个方面是，使用“隐藏的”或暴露较少的识别(装置)来替代现有技术中的可见的识别(装置)。
本发明的另一个方面是，使用在胶囊和机器侧面两者上的紧凑检测系统来替代现有技术中的笨重的检测(系统)。
根据本发明的一个方面，胶囊的识别构件由可变形的、可位移的和/或可穿孔的罩覆盖，以便保护该识别构件和减少识别系统的误用或损坏的危险。
为此，根据本发明提出了一种容纳饮料配料的胶囊。所述胶囊具有设计成从外部被物理地接触的识别构件。
该识别构件设计成在从外部机械接触时表示信息。
因此，识别构件以结构性方式对信息编码(与现有技术的可视条形码的表示相反)。更确切地说，识别构件可包括多个预定的局部的接触表面接收器，每个所述接收器构成在两个不同的表面位置(surface level)当中的一个选择，所述两个不同的表面位置对应于通过外部探针构件建立接触或者没有建立接触时的二进制编码状态(0或1)。
表面位置可例如对应于多个局部的凹部/孔或突出构件的深度或高度的不同。
在一个实施例中，提供第一和第二接触接收器。第一接触接收器可以是具有相同深度的孔或凹部，而第二接触接收器是具有较小深度的孔或凹部，或者被填满或轻微地浮凸。在一个可能的变型中，第一接触接收器是具有相同高度的突出元件，而第二接触接收器是具有更大高度的突出元件。
优选地，识别构件从外部不可见，并且在与饮料生产机的相关探针装置物理接触之前没有暴露于外部。
为此，识别构件可被覆盖装置相对于外部覆盖，其中覆盖装置和/或识别构件被设计成可例如通过被来自相关的饮料生产机的探针装置穿孔、变形、位移等而从覆盖状态转换到识别读取状态。
优选地，该识别构件通过对胶囊的面的表面结构进行调制(调整，modulation)-例如通过在胶囊的识别面上设置孔或凹部-进行编码。
胶囊的识别面可被可位移的、可变形的或可穿孔的膜，例如塑料层、铝层或塑料-铝的层压件覆盖。因而，所述罩设计成在与凹部或孔重叠的部位处被选择性地从外部穿孔或者变形。另一方面，所述罩可通过在不与凹部或孔重叠的区域被支承而至少抵抗一定的穿孔或变形。
可选择地，罩构件可保持不变，但是识别构件将被操纵(例如，位移)以便将胶囊从识别-覆盖状态转换到识别-读取状态。
在一个优选实施例中，识别构件可在胶囊的盖的正面上形成，所述胶囊的盖与胶囊的杯形体部相关联以限定容纳饮料形成用配料的凹腔。
识别构件可形成为盖的一体式部分。例如，盖可由模制塑料制成，识别装置被模制在该模制塑料上。
为了限制检测系统所需的空间，所述多个预定的局部的接触接收器以非线性方式布置在盖的正面上。例如，接收器可聚合成覆盖所述盖的表面的大致多边形的、星形的或弯曲的图案，或者非规则的基本封闭的图案。
本发明还涉及一种饮料生产系统，该饮料生产系统包括设计成从容纳配料的胶囊生产饮料的饮料生产机，以及上文限定的胶囊。
本发明的另一个方面涉及一种设计成与容纳饮料配料的胶囊一起使用的饮料生产机。所述饮料生产机配备有用于物理地接触胶囊以便读取其信息的装置。此外，饮料生产机具有控制装置，该控制装置功能性地连接到接触装置并且设计成响应于读取的信息控制饮料生产机的操作参数。该接触装置优选地包括机械地接触胶囊的至少一个可位移探针，其中该控制装置首先布置成以该至少一个探针检测与探针的位移程度有关的识别信息，其中探针的位移响应于探针和胶囊的接触。
更具体地，所述至少一个可位移探针可回弹地定位在距控制装置的电路系统一定距离处，并且根据与胶囊的接触选择性地移动至与所述电路系统接触，其中探针与电路系统的接触构成一个预定的二进制编码状态(0或1)，探针与电路系统的非接触构成另一个二进制编码状态。
为了显著减小识别系统的尺寸，识别构件可与印刷电路系统相关联。该印刷电路系统可仅具有数毫米的宽度，并且插入与胶囊的壳体相邻的机器的很小空间内。例如，印刷电路系统的厚度为0.5-3mm。
该印刷电路系统例如包括被多个探针选择性地闭合或打开以提供编码状态的多个印刷电路。
该至少一个探针优选地联接到回弹性支承构件或者是回弹性支承构件的至少一部分，并且与电路系统相关联，以便向探针提供弹性以使得探针能够返回到非接触位置，以及使电路系统与来自胶囊的湿气隔离开。
回弹性支承构件例如可以是弹性体构件，优选地为硅树脂构件。
探针还可由销形成，所述销具有嵌入或插入支承构件的底座的基部。
控制装置可设计成响应于读取的信息来控制饮料生产温度，例如被供给到胶囊内部的液体的温度。
饮料生产机可被设计成生产茶、咖啡和/或其它饮料。
接触装置可包括形成预定图案的多个可移动销，所述销机械地选择性地接触胶囊的预定的局部的表面接收器。
控制装置可设计成通过销相对于胶囊的位移程度来检测识别信息。
可使销进行位移以便销选择性地打开控制装置的电路系统的相关触点。
至少一个销优选地与控制装置的电路系统电绝缘。
本发明的另一个方面涉及一种用于控制饮料生产机的操作的方法，该饮料生产机设计成从容纳饮料配料的胶囊生产饮料。
该方法包括由饮料生产机的探针装置物理地接触胶囊以便从胶囊的专用识别构件读取识别信息的步骤。在另一个步骤中，响应读取的识别信息来设定饮料生产机的操作参数。
附图说明
下文将参照附图说明本发明的其它优点、特征和目标。
图1示出根据本发明的设计成用于从容纳饮料配料的胶囊读取识别信息的系统的示意图。
图2示出根据本发明的胶囊的正视图。
图3示出在饮料生产机的探针装置与胶囊的识别构件之间的相互作用部分的详细视图。
图4示出探针装置与胶囊之间的相互作用(即图3的视图)的元件。
图5示出可与探针装置相关联的印刷电路板。
具体实施方式
总体来说，本发明的一个方面是，饮料生产机11设计成从定位在饮料生产机11的专用饮料生产位置处的胶囊1生产饮料。如图1所示，胶囊具有用于容纳饮料配料5的专用舱室。
使饮料生产机11的控制单元10控制的液体3进入胶囊1，以便与胶囊1中容纳的配料5相互作用。然后，可从饮料生产机11获得相互作用的结果，即生产出的饮料或液体食物(标号为4)。
液体3与配料5之间的相互作用的类型的典型示例是煮泡、混合、提取、溶解等。饮料舱室中可存在不同类型的配料，并且在胶囊中可发生不同类型的相互作用。
图1所示的系统具有这样的装置：即，该装置用于从胶囊1检索(“读取”)识别数据，以便将读取的识别数据传递给控制单元10，从而控制单元10可根据读取的识别数据的内容控制饮料生产机11的随后的生产循环的操作。
识别数据可指的是胶囊和/或配料的参数。
根据本发明的一个方面，由于例如使用条形码的光学读取具有如下的缺陷：即，对胶囊外观的美观印象有负面影响，以及易于因在饮料生产过程的环境中的条形码的可读性而导致故障，所以可通过非光学方式从胶囊1读取识别信息。
根据本发明的胶囊1具有识别构件6，该识别构件6以编码方式携带识别信息。优选地，该信息以数字方式编码。
优选地，通过胶囊1的面的表面结构的调制对信息进行编码。例如，孔或凹部可代表一个逻辑状态(例如，“0”)，而另一表面状态(“非凹部”或“非孔”)可代表另一逻辑状态(例如“1”)。
用能够以非光学方式(或甚至光学方式)检测的表面调制代替条形码提高了从胶囊读取信息的可靠性。
优选地，识别构件6这样布置在胶囊1处：使得其不会暴露在外部并且通常从外部不可见。为此，可为识别构件6提供罩7。罩7用于识别构件6的美观和/或保护目的。
(顺便提及，这种罩7也可与条形码以及信息的视觉读取相结合使用。)
罩7和识别构件6是胶囊的一部分，并且布置成使得在开始时识别构件处于被保护状态。然后饮料生产机的探针装置可操纵系统覆盖装置/识别构件，以便系统覆盖装置/识别构件从被覆盖状态转到识别读取状态，在识别读取状态下，探针装置可视觉地或者通过机械接触读取在识别构件中编码的信息。所述操纵可针对识别构件和/或覆盖装置进行。
优选地，只要还没有执行检测过程，则罩7仅实现完全覆盖功能。如稍后将描述的，伴随检测过程，罩7可例如至少部分被移除、位移、变形或穿孔。
可选择地，在信息读取过程期间，罩7被偏转以便符合布置在该罩下方的识别构件的表面轮廓。为此，可预想到柔性罩7，该柔性罩7可从外部被偏转以便读取布置在罩7下方的识别构件6的表面结构。
饮料生产机11具有探针装置8，该探针装置8设计成用于读取通过调制识别构件6的表面结构被编码的信息。
尽管表面调制还可被光学读取，但是优选地这种检测利用物理机械接触或者电接触执行。
为此，探针装置8可优选地具有多个可位移的销17，在信息读取过程期间，销17被偏压在胶囊1的识别构件6上。
根据在销17与识别构件6之间的接触区域处的识别构件6的表面结构的特定形状，销17将朝胶囊1或多或少地突出。在通过识别构件6的表面结构以数字方式对信息编码的情况下，相应地，将存在销17的位移位置的数字编码，即，将仅存在销17的突出较多的位置和突出较少的位置。
销17的这种相对位移被检测单元9转换成电信号。这样生成的电检测信号然后可由控制单元10处理。
因此，检测单元9设计成用于将机械读取的信息转换成电子信号。
然后，控制单元10将根据来自胶囊的被读取的识别数据设定饮料生产过程的参数，例如(非穷尽列表)：供给的液体3的流率和温度，以及相互作用时间等。
图2示出胶囊1的俯视图。根据图2所示的实施例，通过选择性地设置多个孔12来调制识别构件的表面结构。在预先限定的位置具有孔12代表一个逻辑状态，而在相同位置没有孔相应地代表另一个数字编码状态。
图3示出胶囊1的识别构件的数字编码信息的机械读取被转换成电信号。
如在图3中可见，销17通过回弹性的电绝缘材料层14例如硅树脂与电子电路板15绝缘。因此，层14将提供必要的偏压力，以便朝胶囊轻微地挤压销17，最终使设在胶囊的识别构件的顶部上的任何罩穿孔或变形。
每个销17的后端部具有扩大部分21，该扩大部分21嵌入层14的突出部分22。每个销17可具有凸缘23，该凸缘23与层14的突出部分21的顶面24平齐。
在图3所示的状态下，两个所示的销17分别伸入识别构件的孔12，并且已对罩7穿孔。因此，这两个销17不被向后推动，从而没有触发电气微型开关25，该开关25设计成用于选择性地产生印刷电路板15的指定部分的电气短路。将参照图5描述PCB 15的其它细节。
每个销17可例如通过压配合或包覆模制(overmoulding)插入弹性层14的凹部中。所述销的刚度优选地比支承层14大。所述销可由金属或硬质塑料制成。所述销和层14还可通过共注塑成型不同硬度的橡胶弹性材料而制成。
在由于识别构件的表面结构而使得销17不能进一步伸入识别构件3的表面结构的情况下，销17将被轻微地向后推动(朝图3中的左侧)，从而朝向印刷电路板15推动硅树脂材料以触发(即，转入导电状态)导电微型开关25。为此，硅树脂材料的面向印刷电路板15的一面可涂覆有导电层，该导电层能够选择性地在印刷电路板15上产生规定的短路，所述规定的短路对应于使一开关闭合。
图5示出印刷电路板15的更多细节。参考标号20指示可被选择性短路的那些区域。
因此，销17的位移可选择性地触发(闭合或打开)电子电路系统15上的开关。
在图4中，进一步示出优选地由回弹性材料例如硅树脂制成的绝缘和偏压构件14。
因此，本发明使得能够通过从胶囊读取信息来针对每个饮料生产循环单独地设定操作参数，饮料或液体食物从所述胶囊生产出来。
本发明的饮料生产系统、尤其是可位移探针也可用于具有可见识别构件(即，不具有保护膜)的胶囊。

Claims (25)

1.一种饮料配料胶囊，所述胶囊(1)具有设计成用于从外部物理地接触的识别构件(6)，其特征在于，所述识别构件(6)被可变形的、可位移的、可去除的、和/或可穿孔的罩(7)覆盖。
2.一种饮料配料胶囊，所述胶囊(1)具有设计成用于从外部接触的识别构件(6)，其特征在于，所述识别构件(6)被罩(7)覆盖，其中所述罩和/或所述识别构件能够从被覆盖状态转换到识别信息读取状态。
3.根据权利要求1或2的胶囊(1)，其特征在于，所述识别构件(6)设计成在从外部机械接触时表示信息。
4.根据前述任一项权利要求的胶囊(1)，其特征在于，所述识别构件(6)在被物理地接触之前没有暴露于外部。
5.根据权利要求4的胶囊(1)，其特征在于，所述罩(7)设计成被来自相关联的饮料生产机(11)的探针装置(8)刺穿或者变形。
6.根据权利要求5的胶囊(1)，其特征在于，所述罩由将被穿孔或变形以匹配识别构件的表面结构的铝和/或塑料膜或箔制成。
7.根据前述任一项权利要求的胶囊(1)，其特征在于，所述识别构件(6)包括多个预定的局部的接触接收器(12)，每个所述接触接收器(12)构成在两个不同的表面位置当中的一个选择，所述两个不同的表面位置对应于通过外部探针构件建立接触或者没有建立接触时的预定的二进制编码状态(0或1)。
8.根据权利要求7的胶囊(1)，其特征在于，第一接触接收器是具有相同深度的孔或凹部，而第二接触接收器是具有较短深度的孔或凹部，或者第二接触接收器被填满或轻微地浮凸。
9.根据权利要求7的胶囊(1)，其特征在于，第一接触接收器是具有相同高度的突出元件，而第二接触接收器是具有更大高度的突出元件。
10.根据权利要求7-9中任一项的胶囊(1)，其特征在于，所述识别构件(6)在胶囊的盖的正面上形成，所述胶囊的盖与胶囊的杯形体部相关联以限定容纳饮料形成用配料的凹腔。
11.根据权利要求10的胶囊(1)，其特征在于，所述识别构件(6)形成为盖的一体式部分。
12.根据权利要求11的胶囊(1)，其特征在于，所述盖由模制塑料一体地制成。
13.根据权利要求7-12中任一项的胶囊，其特征在于，多个预定的局部的接触接收器以非线性方式布置在盖的正面上。
14.一种饮料生产系统，所述饮料生产系统包括具有识别构件(6)的容纳饮料配料的胶囊(1)和用于接收所述胶囊的饮料生产机；所述饮料生产机包括：
-用于物理地接触胶囊(1)以便读取胶囊(1)的信息的接触装置(8)，以及
-控制装置(10)，所述控制装置(10)功能性地连接到接触装置(8)，并且设计成响应于读取的信息控制饮料生产机(11)的操作，
其特征在于，所述接触装置(8)包括机械地接触胶囊(1)的至少一个可位移探针，其中所述控制装置(10)首先布置成以所述至少一个探针检测与探针的位移程度有关的识别信息，其中探针的位移响应于探针和胶囊(1)的接触。
15.根据权利要求14的系统，其特征在于，所述至少一个可位移探针被可回弹地定位在距控制装置的电路系统一定距离处，并且依据与胶囊的接触被选择性地移动至与所述电路系统接触，其中，探针与电路系统的接触构成一个预定的二进制编码状态(0或1)，探针与电路系统的非接触构成另一个二进制编码状态。
16.根据权利要求14或15的系统，其特征在于，所述识别构件与印刷电路系统相关联。
17.根据权利要求14-16中任一项的系统，其特征在于，所述至少一个探针联接到回弹性支承构件(14)或者是回弹性支承构件(14)的一部分，并且与电路系统相关联。
18.根据权利要求17的系统，其特征在于，所述回弹性支承构件是弹性体构件，优选地为硅树脂构件。
19.根据权利要求18的系统，其特征在于，探针由销形成，所述销具有嵌入或插入支承构件的底座的基部。
20.根据权利要求14-19中任一项的系统，其特征在于，所述接触装置包括多个相同的可位移销，所述可位移销用于接触胶囊的多个预定的局部的接触接收器(12)。
21.根据权利要求15-20中任一项的系统，其特征在于，胶囊的识别构件(6)被可变形的和/或可穿孔的罩(7)覆盖。
22.根据权利要求15-21中任一项的系统，其特征在于，所述识别构件(6)包括多个预定的局部的接触接收器(12)，每个所述接触接收器(12)构成在两个不同的表面位置当中的一个选择，所述两个不同的表面位置对应于通过所述饮料生产机的探针建立充分接触或者没有建立充分接触时的预定的二进制编码状态(0或1)。
23.根据权利要求22的系统，其特征在于，所述多个预定的局部的接触接收器沿胶囊的壁以非线性方式设置。
24.根据权利要求14-23中任一项的机器，其特征在于，所述控制装置(10)设计成响应所读取的信息控制饮料生产温度和/或煮泡间歇时间。
25.根据权利要求14或24的机器，其特征在于，所述控制装置设计成在根据容纳具有不同特性和/或原产地的茶叶配料的胶囊煮泡不同的煮泡茶饮料时改变水温参数、流率和/或煮泡间歇时间。
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