CN103917985A - 小袋定位装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于用来分配饮料或食品的机器(10)的小袋定位装置(18)，并且具体地涉及用于使包含饮料或食品成分的柔软小袋(31)能够在条形码阅读器(37)中准确定位的装置。小袋定位装置包括用于接纳柔性小袋的至少一端的槽缝(17)。槽缝(17)具有在一端处的进入孔口(32)、在相对端处的端壁(34)、限定槽缝的顶部的基本上透明的窗口(30)、限定槽缝的基部的弹簧偏置的台板(33)。台板(33)限定进入孔口(32)的下唇缘并且成角度以使槽缝(17)朝端壁(34)渐缩。

Description

小袋定位装置
技术领域
本申请涉及一种用于用来分配饮料或食品的机器的小袋(pouch)定位装置，并且具体地涉及用于使包含饮料或食品成分的柔软小袋能够在条形码阅读器中准确定位的装置。
背景技术
用于分配饮料的机器是公知的。例如，咖啡过滤机已存在多年，其将热水与研磨的咖啡豆组合以制备咖啡提取物，提取物然后通过滤纸进入玻璃瓶中。US-B-3987717描述了一种这样的机器。在较近的时间，“按需”饮料机已经市场化，其允许在使用者所要求的个别基础上制备饮料。这种机器的例子包括由Nestle S.A.以商品名NESPRESSO®和由Sara Lee Corporation以商品名SEMSEO®销售的那些，这些机器允许从研磨咖啡的各个密封胶囊或柔性袋产生各别的咖啡供应剂量。
最近，已经生产了允许一系列饮料类型的方便按需分配的饮料机。这种系统的一个例子由Kraft Foods, Inc.以商品名TASSIMO®销售。该系统(如在EP-A-1440639中描述的那样)利用包括条形码阅读器和一系列饮料罐的饮料机，其中，每个饮料罐包含一种或多种饮料成分，并且编有条形码。在使用中，饮料机的条形码阅读器在饮料罐被插入到机器中之后扫描和阅读饮料罐上的条形码，并且使用从条形码解码的信息来对该分配循环设置饮料机的一个或多个分配参数。对于每个饮料罐，制造商在制造时确定分配参数并应用相关的条形码。此外，每个饮料罐仅可使用一次。
从上述现有技术系统的发展可知，如果条形码始终以一致的定向呈现给扫描仪，那么线性条形码阅读器的设计可以制得更简单、更廉价且更可靠，并且具有紧密的定位和旋转公差。如果印刷的条形码在受控的照明源下呈现，并且如果印刷条形码基底材料基本上不含凹痕、波纹或褶皱，那么也是优选的。当使用二维条形码扫描仪时，这是尤其重要的，因为它简化了光学传感器设计并且显著地减少所需的图像处理和解码的量。虽然许多商用条形码扫描仪可以被优化，以便以任何定向和距离扫描条形码，但这需要复杂的光学器件和大量的处理器资源。
除了使用罐来制备饮料的机器之外，另一种所提出类型的机器使用包装在柔软的层压小袋(也称为棒状包装)中的饮料和食品成分。这样的小袋是有利的，因为它们提供具有最少浪费的可持续的包装。然而，这样的小袋极其柔韧且因此极少具有将使小袋能够相对于条形码阅读器可靠地定位的特征。因此，由于其固有的较低刚度而特别难以形成柔软的柔性小袋的最佳阅读条件。
US-A-2004/0046025描述了一种卡扫描仪，用于阅读手动地插入槽式阅读器内的诸如信用卡的刚性或半刚性卡上的1D或2D条形码。阅读器在卡片进入槽缝时侧向地约束卡片，并且在卡片被手动地移动横过线性图像传感器时采用逐行方法逐步地建立卡片的图像。弹簧加载的铰接压力板在进入时与卡片接合，并且板上的一系列突起将卡片压靠到接触图像传感器的窗口，以确保固定的阅读距离并补偿卡片中的曲率。然而，该装置仅适合阅读刚性卡上的代码，而不适合解决上文指出的柔软的柔性小袋的问题。
本公开的一个目的是提供一种使用者可将柔软小袋插入其中的小袋定位装置，其用于用来分配饮料或食品的机器，该柔软小袋包含饮料或食品成分并且设有机器可读的代码，以用于可靠的解码。
另一个目的是提供一种并入这种装置的用于分配饮料或食品的机器，其中，如果小袋被成功地解码，那么该装置生成信号，该信号可用来例如启动最佳饮料制备循环、或打开舱口以使小袋的内容物能够被倒入以准备饮料或食品制备、或剪开小袋。
发明内容
本公开因此提供了一种用于饮料或食品制备机器的小袋定位装置，其包括用于接纳柔性小袋的至少一端的槽缝，所述槽缝具有在一端处的进入孔口、在相对端处的端壁、限定槽缝的顶部的基本上透明的窗口、限定槽缝的基部的弹簧偏置的台板，其中台板限定进入孔口的下唇缘，并且成角度以使槽缝朝端壁渐缩。
优选地，台板由弹簧支撑的(sprung)悬臂或铰接板形成。
弹簧装置优选地位于板下方，其可包括片簧或螺旋弹簧。
优选地，位置传感器被配置成感测小袋是否在槽缝内正确定位。
本公开还提供了一种饮料或食品制备机器，其包括上述小袋定位装置和位于窗口附近以使得插入槽缝中的小袋上的机器可读代码能够被阅读的图像传感器，其中图像传感器根据从小袋上的代码阅读的信息来生成信号。
优选地提供控制系统，其接收由图像传感器生成的信号并且根据信号的本质来控制机器的操作。
图像传感器优选地为2D条形码阅读器。
小袋定位装置可以成一角度安装在机器内，该角度在30至60度至水平的范围内，并且优选地成45度，优选地在窗口附近设有光源。
机器还可包括切割装置，其通过由阅读器生成的信号启动，以切掉位于小袋定位装置中的小袋的端部。
本公开还提供了一种用于制备饮料或食品的系统，其包括上述机器和载有机器可读代码的包含饮料或食品成分的至少一个小袋。
机器可读代码优选地为2D条形码。
本公开还提供了一种使用上述系统制备饮料或食品的方法，其包括以下步骤：选择载有机器可读代码的小袋，该代码包含关于小袋内容物的信息；将小袋插入小袋定位装置中，以使得小袋上的代码能够由图像传感器阅读；将小袋的内容物倒入机器中的制备室内；以及启动机器以使得液体能够被供应至所述室，从而形成饮料或食品。
该机器优选地通过由图像传感器生成的合适信号启动。
制备室仅通过由图像传感器生成的合适信号打开。
小袋定位装置因此约束、定位和抵靠阅读窗口的下侧弄平代码，该窗口能够实现无阴影照明并且大大提高阅读的可靠性。所得的弹簧辅助动作感觉起来自然、直观，并且为使用者提供正力反馈，从而暂时加强柔性小袋以辅助其操纵。
该布置是特别便利的，因为它在扫描操作期间能够实现单手操作以定位和暂时约束小袋。它还消除了外部光照水平的影响，并且允许受控的照明。
使用弹簧加载台板的优点使定位装置能容忍具有不同填充重量和压力的小袋。它还为使用者提供了触觉反馈并且在使用者太用力地推压端部止挡件时自动地补偿。
当使用成本降低的线性条形码阅读器时，有必要将条形码以已知的公差沿其长度约束在固定位置，以便简化扫描仪设计并保证可靠的扫描。虽然这对于类似于上述筒的在泡制期间夹紧的刚性包装类型来说是简单的，但对于柔性小袋来说更加困难。对于2D条形码来说，当两个轴线被扫描时，条形码图案的准确位置和约束格外重要。因此，由于条形码在槽缝中的扫描仪窗口下方的准确定位并且通过使小袋材料变平滑以使其在条形码区域中基本上不含凹痕、波纹或褶皱，定位装置的使用增加了条形码阅读器的可靠性。
小袋定位装置因此是提供下列益处的定位机构：
在扫描仪窗口下方准确地且可靠地定位和配准小袋条形码，这使得能够使用简单的低成本2D条形码扫描仪；
在包装逐渐进入槽缝中时局部加强包装，并且抵靠扫描区域中的窗口弄平条形码以提高阅读可靠性；
补偿包装容积、填充重量和气体液面上空间中的变化；
当将柔软小袋插入盲槽缝直到端部止挡件时，向使用者提供正反馈；
补偿使用者太用力地抵靠定位端部止挡件推动小袋并使小袋弯曲。
附图说明
现在将参照附图仅以举例方式描述本公开的小袋定位装置的一个实施例，在附图中：
图1和图2是并入小袋定位装置的饮料制备机器的透视图；
图3a和图3b是其中插入了小袋的小袋定位装置的一个实施例的侧视图；
图3c是在饮料制备机器内设置成角度的图3a和图3b的小袋定位装置的侧视图；以及
图4a至图4d是图3a和图3b的小袋定位装置的透视图，示出了处于不同插入阶段的小袋。
具体实施方式
本公开涉及小袋定位装置，其用于在用来分配饮料或食品的机器中与诸如条形码扫描仪的图像传感器一起使用。该装置使得当包含食品或饮料成分的柔性小袋被插入小袋定位装置内时能够准确地配准柔性小袋与其上的机器可读代码。
图1和图2示出了适合与该装置一起使用的一种类型的饮料分配机10。饮料分配机10大体上包括外壳11、罐12、热水器、饮料制备室和用于将水经由加热器从罐12泵送至制备室的泵。外壳11的前部限定发生饮料分配的分配站13，分配站包括杯座14，杯座14具有位于其下方的滴盘15。分配站13包括饮料出口16，饮料出口16与饮料制备室连通，制备好的饮料通过饮料出口分配。
在外壳11的前方还定位有凹陷的小袋进入槽缝17的入口孔口32，小袋31的前端将被插入该孔口中。
孔口19位于外壳11的顶部处，其与室连通。孔口19优选地包括用于打开和关闭孔口19的进入装置。
图3和图4中示出了小袋定位装置18的一个实施例。小袋定位装置18包括基本上透明的刚性板，其提供限定小袋进入槽缝17的顶部的扫描窗口30。板可由钢化玻璃、有机玻璃或者另一种合适的耐磨材料制成。槽缝17的宽度被选择成适合小袋31的尺寸，并且到槽缝17的入口孔口32优选地具有渐缩的边缘，以有助于将小袋31容易地插入槽缝17中。优选地，槽缝17比小袋31的最大宽度宽1至3mm。小袋定位装置18的端壁34限定槽缝17的端部。在小袋定位装置18的基部中为轻质的弹簧支撑的台板33。台板33限定槽缝17的底部，并且在向上方向上从入口孔口32朝端壁34渐缩。台板33可由诸如聚碳酸酯的弹性材料的薄片制成，该薄片被折叠以形成弹簧支撑的悬臂。备选地，该薄片可以是金属或塑料板，利用安装在台板33下方的诸如螺旋弹簧或片簧的弹簧而铰接在到槽缝17的入口处。
小袋定位装置18优选地成一角度安装在机器10中，该角度在30至60度至水平的范围内，优选地成45度。该角度被选择成足够陡峭，以有助于小袋31的内容物朝小袋31的后端(即，与插入孔口32中的前端相对的端部)落下，同时仍允许用于在装置18上方安装图像传感器37的空间。
图像传感器37聚焦在扫描窗口30上。图像传感器37可以是常规的2D条形码扫描仪或微型CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器，其具有通常小于25mm的短焦距。合适的图像传感器37由Omnivision Technologies Inc.制造。
小袋定位装置18优选地设有检测开关或传感器并且确保台板33不被过分地压下，当小袋31处于正确的位置以进行扫描时，该检测开关或传感器将感测到。感测台板33是否被过分地压下使得机器10的控制系统能够向使用者发出警告以放松其抓持，从而帮助减少对重复扫描的需求。
小袋定位装置18旨在与小袋31一起使用，该小袋31在前端处具有至少一个端缝35(通常通过合适的焊接或密封过程形成)，并且包含可呈干燥或液体形式的饮料或食品成分。用于小袋31的合适材料包括柔性塑料层压物，其包括聚酯、铝和聚丙烯的层。小袋31的宽度可以在15mm至75mm的范围内，并且更优选地在25mm至50mm的范围内；并且长度可以在75mm至200mm的范围内，且优选地在120mm至160mm的范围内。然而，小袋31的尺寸取决于小袋31需要容纳的成分的量。
小袋31在一个表面上载有机器可读代码36。优选地，代码36为使用加密2D条形码印刷在小袋31上的条形码。然而，代码36可以是任何单色或彩色印刷的符号，其载有编码信息并且是机器可读的。代码36可以是外显的或隐蔽的。隐蔽的图像可以使用例如红外或紫外油墨印刷。
当要制备饮料或食品时，使用者将小袋31(图4a)插入孔口32中。当小袋31进入槽缝17中时，其抵靠接合弹簧加载的台板33，并且当小袋31中的压力略微升高时，使用者感受到初始阻力。此时，使用者的自然反应是对抗该阻力推动小袋31，并且通过更有力地抓持小袋31来尝试这样做，造成前端充气和变硬，从而轻轻地压下弹簧加载的台板33并允许进入。其它进入尝试(例如，通过简单地从后端推动小袋31)不会这样成功，因为小袋31趋于弯曲或折叠，并且很快得知，抓持并挤压小袋31是方便其进入槽缝17的最佳方式。
随着小袋31被进一步插入槽缝17(图4b)，小袋31中的压力略微升高并且给予使用者正反馈，因为它变得稍微更硬且更容易操纵。由于该动作，代码36抵靠扫描窗口30被压平，从而方便地移除该关键区域中的任何表面不规则或褶皱。
最后，随着小袋31进一步压下台板33(图3a和图4c)，在小袋31的前端处的端缝35与槽缝17的端壁34相碰，该端壁充当对进一步进入的物理屏障。如果要抵靠壁推动无支撑的小袋31，端缝35就会简单地折叠起来并失去配准。然而，当推入到小袋定位装置18内时，端缝35由渐缩的台板33、槽缝侧壁和小袋31自身的刚性的组合来支撑。使用者因此接收到指示小袋31抵靠小袋定位装置18中的端壁34位于上方的正反馈，并且应停止施加力。然而，如果使用者在小袋31碰到端壁34之后继续施加过多的力，那么台板33就会被向下按压(图3b和图4d)，并且所储存的能量有助于在使用者释放小袋之后恢复小袋的形状。
一旦正确定位，扫描仪就通过窗口30扫描代码36，并且根据从代码36阅读的信息来生成信号。该信号可通过多种不同方式使用，例如，用来开启机器10，用来根据小袋31中的成分的本质选择最佳饮料制备程序，用来打开闭合孔口19的进入装置以使得使用者能够将小袋31的内容物倒入饮料制备室内。机器10也可被编程为仅仅操作“经许可的”小袋31，即，具有被认可代码的那些小袋。
到槽缝17的孔口32优选地定向在水平位置，其中槽缝17以45至60度至水平的角度操作。这有助于防止异物积聚在槽缝17中，并且帮助小袋31的内容物刚在进入之前落入到其后端。这使得更容易插入小袋31并且使得以下段落中描述的特征能够被使用。
小袋内容物接着被倒入机器10中的合适的室内，并且机器被启动以使得水能够进入室中以制备饮料或食品。
小袋定位装置18也可以设有闸刀或其它切割装置，一旦由条形码阅读器生成合适的信号，该装置便启动，以切掉小袋31的端缝35，从而使得使用者容易将小袋内容物倒入机器10中的室内。
小袋定位装置18也可以设有诸如LED的光源，其提供受控的照明以优化阅读过程。光源位于窗口30的附近。
虽然水可能是在制备诸如咖啡的饮料时使用的最常见液体，但机器10也能够处理其它液体，例如乳或乳制品，以便与饮料成分混合。本文对水的任何引用还应理解为包括在制备饮料时使用的任何形式的液体。
虽然该系统特别适合用于制备诸如咖啡、茶、热巧克力等的饮料的机器，但它也适合制备诸如汤的液体食品。本文对饮料的任何引用还应理解为包括任何形式的液体食品。

Claims (17)

1. 一种用于饮料或食品制备机器的小袋定位装置，其包括用于接纳柔性小袋的至少一端的槽缝，所述槽缝具有在一端处的进入孔口、在相对端处的端壁、限定所述槽缝的顶部的基本上透明的窗口、限定所述槽缝的基部的弹簧偏置的台板，其中所述台板限定所述进入孔口的下唇缘，并且成角度以使所述槽缝朝所述端壁渐缩。
2. 根据权利要求1所述的小袋定位装置，其中所述台板由弹簧支撑的悬臂形成。
3. 根据权利要求1所述的小袋定位装置，其中所述台板由铰接板形成。
4. 根据权利要求3所述的小袋定位装置，其中在所述板下方定位有弹簧装置。
5. 根据权利要求4所述的小袋定位装置，其中所述弹簧装置包括片簧或螺旋弹簧。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的小袋定位装置，还包括构造成感测小袋是否在所述槽缝内正确定位的位置传感器。
7. 一种饮料或食品制备机器，其包括根据权利要求1至6中的任一项所述的小袋定位装置、以及位于所述窗口附近以使得插入所述槽缝中的小袋上的机器可读代码能够被阅读的图像传感器，其中所述图像传感器根据从所述小袋上的所述代码阅读的信息来生成信号。
8. 根据权利要求7所述的饮料或食品制备机器，还包括控制系统，所述控制系统接收由所述图像传感器生成的所述信号，并且根据所述信号的本质来控制所述机器的操作。
9. 根据权利要求7或权利要求8所述的饮料或食品制备机器，其中所述图像传感器为2D条形码阅读器。
10. 根据权利要求7至9中的任一项所述的饮料或食品制备机器，其中所述小袋定位装置成一角度安装在所述机器内，所述角度在30至60度至水平的范围内，并且优选地成45度。
11. 根据权利要求7至10中的任一项所述的饮料或食品制备机器，还包括在所述窗口的附近的光源。
12. 根据权利要求7至11中的任一项所述的饮料或食品制备机器，还包括切割装置，所述切割装置通过由所述阅读器生成的所述信号来启动，以切掉位于所述小袋定位装置中的小袋的端部。
13. 一种用于制备饮料或食品的系统，其包括根据权利要求7至12中的任一项所述的机器、以及载有机器可读代码的包含饮料或食品成分的至少一个小袋。
14. 根据权利要求13所述的系统，其中所述机器可读代码为2D条形码。
15. 一种使用根据权利要求13或权利要求14所述的系统来制备饮料或食品的方法，包括以下步骤：
选择载有机器可读代码的小袋，所述代码包含关于所述小袋内容物的信息；
将所述小袋插入所述小袋定位装置中，以使得所述小袋上的所述代码能够由所述图像传感器阅读；
将所述小袋的所述内容物倒入所述机器中的制备室内；以及
启动所述机器，以使得液体能够被供应至所述室，从而形成所述饮料或食品。
16. 根据权利要求15所述的方法，其中所述机器通过由所述图像传感器生成的合适信号来启动。
17. 根据权利要求15所述的方法，其中所述室仅通过由所述图像传感器生成的合适信号来打开。
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