CN104582546A - 用于在饮料配料机中自动检测的系统 - Google Patents

Abstract

为支持提供饮料的自动过程提供了器件。更具体地，在饮料配料机中可替换供应包装(9)的存在和内容物的检测是自动的。通过发出光并且在一个光检测器(7、75)上测量发射光的存在提供包装就位检测，系统确定供应包装不存在或供应包装的正确/非正确位置。通过由另一个光检测器(5；65、69)检测通过供应包装中的透明元件的光强度提供产品可用性检测，系统识别在供应包装中产品存在的程度。

Description

用于在饮料配料机中自动检测的系统

技术领域

本发明涉及包括饮料配料机的系统和包括配量器的可替换供应包装，系统包括用于可替换供应包装的存在和在可替换供应包装中产品的自动检测的器件。

背景技术

饮料的服务提供商在办公室、公共场所和其他位置主要经由自动配料机分配他们的饮料。这类饮料配料机可包括用于制备热饮料的咖啡机或用于这类产品的后混合果汁配料或售卖机。不仅对于消费者，而且也对于供应商来说，加强当操作这些饮料配料机的使用时的简化是至关重要的。在供应过程中，出于成本、效率和故障降低的缘故，挑战服务供应商最小化人类干扰并且最大化自动程度。本发明提供了强大、易于使用、故障保障的和节省成本的系统，用于支持提供饮料的自动过程。

在诸如DE 102008055949和US 2005/022674的若干文献中公开了在饮料机中的包装和供应识别。虽然现有技术的供应检测器件中的每个是合理有效的，这些都需要关于需敏感和准确的传感器和所涉及的电子的系统的实质努力。这类传感器和电子系统的缺点是这些相对代价高并且对细节需要大的注意力，不仅在于他们与电器的结合，还要考虑利用它们提供的产品供应包装必须兼容。

因此，本发明的目标是提出用于自动执行供应检测的改善的系统，诸如包装放置(包装就位)和产品可用性的检测。更概括的说，本发明的目标是克服或改善现有技术缺点的至少一个。本发明的目标也是提供在装配和操作中较不繁琐并且另外能够相对不昂贵地制成的可替换系统。

为此，本发明提供了如在所附权利要求中限定的系统。这类供应检测器件具有相对简单和可靠的益处。本发明进一步也提供了当使用发射器时，在通过第一检测器和第二检测器产生的独立信号之间的可靠的并且可能也故障保障的区分。

发明内容

检测和识别

本发明自动完成在饮料配料机中可替换供应包装的存在和内容物的检测。本发明可以使用光检测，用于包装定位和产品可用性自动检测。这个系统的优点是不存在第一接口和第二接口之间的物理接触。

系统

本发明提供了包括饮料配料机和包括配量器的可替换供应包装的系统，包装适合于容纳在系统的操作中提供的产品。

器件

本发明使用诸如光的辐射，用于自动检测和识别。更具体地，本发明可以包括与作为配量器一部分的透明和不透明元件结合的若干光源和检测器。

包装就位检测

通过发出光并且在光检测器上测量发射光的存在，系统确定供应包装不存在或供应包装的正确/非正确的位置。更具体地，当光确实无阻碍通过时，供应包装是不存在的或未恰当地放置。

产品可用性检测

通过在配量器中检测通过透明元件的光强度，系统识别在供应包装中产品存在的程度。

用于确定包装和产品存在的部件

用于供应检测的所介绍的器件使用两个光检测器。配量器的透明元件放置在发射器和第一检测器之间。配量器的不透明元件放置在发射器和第二检测器之间。这种测量提供通过第一检测器和第二检测器产生的独立信号之间故障保障的区分。发射器的实例包括红外线(IR)发光器或发光二极管(LED)。

发明可被设置为验证通过第一检测器产生的信号在预定阈值以下或以上。其也可被设置为，当第一检测器检测到在预定阈值以上的辐射时，结合基本不产生信号的第二检测器，考虑在激活之后的一段时间确定放置的包装是空的还是满的，但包装依然未打开。

以这种方法，来自第一检测器和第二检测器的至少一个的信号或未期望的水平的完整缺失，能够被解释为故障状态。

与需要非常准确并且因此昂贵的单个传感器相比，将检测分为两个传感器能够实现节省成本、可靠和简单的检测方法。

也发现，产品可用性的结束(end of product availability)能够通过在如所配料的液体产品中的空气的存在物理地表示。随着通过泵，检测系统使用在液体和空气之间的折射率方面的变化以放大空气在液体中的存在。因此，配量器的透明元件是光学元件是有利的，借此，仅需要的是能够利用这类光学元件以改变落在这个光学元件上的光的方向。光学元件可以是使用在液体和空气的折射率方面的差值的任何形状或形式。在配量器的透明元件中的液体的存在使来自发射器的光继续到液体并且通过第一检测器检测。当空气存在于透明元件时，光的方向被改变。优选地，偏转的光通过第三检测器检测。优选地，然后，第一检测器与发射器基本在共同轴上对齐，并且然后，第三检测器直接垂直于共同轴。更优选地，光学元件是棱镜。最优选地，棱镜包括多个棱镜面(71)。第三检测器可以是反射传感器。

系统使用包括用于为用户制备饮料的液体物质的可替换供应包装。液体物质可以包括但是不限于咖啡提取物、茶提取物、巧克力饮料、牛奶、调味品、果汁、和/或其浓缩物。

可替换供应包装的实施例是如在WO 2011/049446中公开的袋中盒包装或刚性的容器。如在WO 2011/037464中公开的是配量器的实施例。配量器的整个外壳可以用作第二接口。替换地，仅配量器的一部分包括第二接口。

在另一实施方式中，可替换供应包装可以额外地设置有可移除或可刺穿的密封，其从形成实际液体容器的可替换供应包装的主体分开配量器。当配量器与机器接口完全接合时，这个密封覆盖实际液体容器的出口，并且通过机械刺穿或推开可移除密封而自动开口。公开在2011年4月12日、http://pdfcast.org/pdf/auto-broaching的因特网公开中公开了这种自动开口系统。

在另一个实施方式中，配量器和可替换供应包装可以是两个单独的元件，借此配量器可以连接到可替换供应包装。

通过使用用于包括配量器的一个可替换供应包装的供应检测布置描述了本发明的系统。然而，饮料配料机可以包括一个以上的可替换供应包装。因此，本发明的系统可以根据在系统中的可替换供应包装的数量而包括用于自动地检测的一个或多个器件。

词语“基本透明的”和“基本不透明的”的使用不应当解释为限制本发明。如本文中使用的这些词语理解为指代观看、允许光发射、并且有效地阻挡所有光的相应的可能性。以其最广的意义，这些术语意指第一元件能够比第二元件允许通过更多的辐射。透明的另一术语可以是半透明的。不透明的另一术语可以是反射的。

附图说明

将参考附图说明本发明的详细方面和进一步的优点，在附图中：

图1是根据本发明的具有包括配量器的完全且恰当插入的可替换供应包装的供应检测布置的示意性视图；

图2是具有包括尚未插入的配量器的可替换供应包装的检测布置的机器接口的示意性视图；

图3是具有包括不完全插入的配量器的可替换供应包装的机器接口的示意性视图；

图4是具有包括配量器的完全且恰当插入的可替换供应包装的机器接口的示意性视图；

图5是包括空的或已经排空的配量器的被插入的可替换供应包装的示意性视图；

图6是在可替换供应包装中具有未打开的可移除密封的另一实施方式的示意性视图；

图7示出了用于包装就位检测(PIP)和产品可用性检测(PAD)的随时间的检测器读数；

图8示出了本发明可替换实施例的侧视图；

图9是图8实施方式的立体图；

图10是根据本发明的供应检测布置；

图11是示出了用于根据本发明的系统的配量器的替换形式的主要部件的分解视图；

图12示出了图11的装配的配量器，具有作为饮料配料电器的一部分的光学检测布置；

图13是空气(A)、水(B)的棱镜操作的示意图、和台阶棱镜设计(C)的详细视图；

图14是从上所看的图12的光学系统的总体布置；

图15是分流器以扩大比例的详细截面图；

图16示出了带有光学传感器布置的相对于饮料配量电器的一部分没有如插入在其原始位置的供应包装的配量器；

图17是示出了用于包装接近检测的检测调整片的部分立体详细图；

图18是将要接合饮料电器的驱动轴的小齿轮的部分横截面；并且

图19示意性地示出了降低到接近的更大(A)和更小(B)距离的位置处的配量器。

具体实施方式

本发明的优选实施方式使用用于产品定位和产品可用性的由单个发射器射出的诸如红外线(IR)波束的光束的双重检测。表意性地暗示，也能够使用在光谱其他频率范围的发射器和传感器。

如图1所示，如在传统系统中，检测的适宜器件可以是具有一个单个IR发射器3与第一和第二检测器5、7而不是仅一个的IR检测布置1。用于检测产品可用性的第一检测器5与IR发射器3是已证明的技术并且之前已经用于检测系统。第二检测器7被用于检测包括配量器11的可替换供应包装9是否就位。检测布置1是包括饮料配料机(未示出，但是通用)和包括配量器11的至少一个可替换供应包装的系统的一部分。这类机器包括用于在至少一个位置处接收至少一个可替换供应包装9的至少一个第一或机器接口13。配量器11包括液体连接器和配量机构，诸如泵(未示出)，并且用作第二或包装接口。

根据图1的布置，可能有如参考图2至图6讨论的检测。在图2和随后的图3至图6中，在发射器3与第一和第二检测器5、7处描述的箭头将示意性地表示发射器或相应检测器的活动。

在图2中，描述了在发射器3与第一和第二检测器5、7之间尚未接收包括配量器11的整个可替换供应包装9的情况。现在，第一检测器和第二检测器的每个暴露于发射器3的未阻隔辐射。这是针对存在无包装情况的特征。配量器11用作用于与第一或机器接口13协作的第二或包装接口。

在图3中，示出了由其供应包装9的配量器11部分插入在发射器3和第一检测器5之间的整个可替换供应包装9。配量器11具有基本透明的上部11A。配量器11还具有下部11B。配量器11的下部11B基本上是不透明的。如图3所示，当第一检测器5未检测到来自发射器的任何辐射时并且与此同时第二检测器7未检测到来自发射器3的未阻隔辐射时，然后，能够确定，包装9没有正确插入。

在图4中，示出了被恰当插入的满包装9，上部11A面向第一检测器5，并且下部11B面向第二检测器7。在这种情况下，包装9是满的并且因此充满了液体产品。在这种情况下，上部11A充满包装9的液体内容物。通过基本透明的上部11A和半透明的液体，由第一检测器5检测从发射器3发射的光。通常对于液体检测(产品可用性)，这使第一检测器产生阈值以下的信号。由于配量器11的下部11B的不透明，第二检测器7接收不到来自发射器3的辐射。这能够解释为被恰当插入的满包装。

在图5中，除了包装9达到空的状态之外，示出了与图4相同的情况。在此，部分半透明的液体产品沉在第一检测器5水平线以下，该第一检测器5现在接收到来自仅通过上部11A的透明外壁阻隔的自发射器3的辐射。通常对于空的上部11A，这使第一检测器5产生在预定阈值以上的不同信号。

在图6示出的变形中，包装9额外地设置有可移除或可刺穿的密封15，其从形成实际液体容器的包装9的主体分开上部11A。当配量器11与机器接口13全部接合时，这个密封15覆盖实际液体容器的出口，并且通过机械刺穿或推开可移除密封15而自动开口。如图6所示，密封15的移除不恰当地执行，并且没有液体因此进入上部11A。这导致不同于在图4的情况下的第一检测器和第二检测器5和7的结合读数，并且因此，能够检测包装9的未成功的开口。第一检测器和第二检测器5和7的结合读数与在排空的包装(图5)的情况下基本上相同，但是未开口的诊断可能关于导致检测器读数各种变化的直接进入的包装插入动作。

在表1中组合了可获得的检测器读数。

表1：

如表1所示，存在双条件。为了在这些条件之间区分，也可使用与机器的包装舱的门或舱口互动。因此，当这个检测器读数发生时，可以使该门关闭或使机器处于启动，以给‘未开口’条件更高的优先级，。即使当其在更早的阶段其已经开口时，也可激活机器以重试包装密封的开口。例如，当在两秒之后没有液体进入上部11A的配量室时，产生包装9是空的有效结论。

可替换地，未开口和空包装诊断也可关于在电器最后打开之后过去的时间段。

通过随时间绘制第一检测器和第二检测器5和7的信号，能够确定包装被放置或移除。这在图7中示出，其中，针对包装就位检测(PIP)和产品可用性检测(PAD)示出了随时间的示意性检测器读数以及结果的诊断。

额外的要求是以故障保障的方式执行以上说明的产品可用性和/或针对放错包装的包装就位检测。为了使检测是故障保障的，有效检测范围落在这些类型检测器的典型的故障模式的0％和100％之间。通过传感器或发射器的断开提供适宜的测试程序。为了以这创造故障保障的路径，进一步提出了针对包装存在检测，配量器不阻挡100％光，而是例如仅70％。当检测到100％阻挡时，那么可能发生了其他的事情，比如检测器或发射器发生故障。在表2中给出了实例，也包括检测器的典型故障模式。

表2：

显而易见的是，当配量包装存在部分的光阻尼例如是60至70％而不是100％时，在系统中可检测当在故障模式中时，发射器不再发射任何光或传感器检测不到光。

图8和9以侧视图和立体图示出了可替换实施方式。这个实施方式是根据如在WO 2011/0377464中公开的原理的配量器。两个需要的元件放置在包括诸如泵(未示出)的液体连接器和配量机构的配量器放置的入口与出口旁。配量器11具有基本透明的上部11A，并且充满包装9的液体内容物(未示出)。配量器11还具有下部11B。配量器11的下部11B是基本不透明的。图9示出了用于将配量器11与可替换供应包装连接的喷口17。图10示出了根据图8和9的配量器匹配的根据本发明的供应检测布置1。其清晰地示出了发射器3与第一检测器和第二检测器5、7。

在图11中示出了可替换配量器31。能够看出第一基本透明的元件49从配量器31的右手侧突出。台阶/锯齿特征51提供了如以下将说明的系统的光学元件。配量器进一步包括底壳39、泵壳41、以及顶盖43。底壳39是配量器31的主壳。容纳在泵壳41中的泵是具有一对相互啮合的小齿轮45、47的齿轮泵。一对小齿轮45、47中的一个被布置用于耦接至饮料配料机的驱动轴。

泵壳41为泵提供了齿轮泵的主体入口和出口孔。在具体实施方式中，如本文中所述，能够看出在液体流动路径53中的延伸55处于泵壳41的右手侧。这个延伸55起作用为分流器。这个分流器55确保吸入泵的产品穿过第一基本透明的元件，在本图中为采样间49，并且因此通过以下描述的光学系统的视野。然而，应当理解分流器是对光学系统的操作不重要的任意元件。

顶盖43安装至底壳39。顶盖43用于将配量器31连接至可替换供应包装(未示出，但是常规的)。

图12示出在装配的状态并且相对于检测布置就位的图11的配量器31。在配量器31的可替换实施方式中，随其被配料，产品可用性(液体存在)的结束通过在液体产品中的空气的存在而物理表示。随着进入泵，检测系统使用在液体和空气之间的折射率方面的变化以放大空气在液体中的存在。在图13中示意性地示出了这种光学效果的实例。

来自外部光源57的光被导向形成采样间49的一部分的棱镜59。在此，棱镜59用作光学元件，该光学元件可以是使用在液体和空气的折射率方面的差值的任何形状或形式的元件。仅需要的是，能够利用这类光学元件以改变落在这个光学元件上的光的方向。来自光源57的光穿过外壁61，但是当空气处于采样间49(参见图13A)中时，从内部的内壁63反射。然后，反射光离开棱镜59，在此，其被第三检测器检测，例如反射传感器65。

在采样间49中液体的存在(参见图13B)改变内部的内壁63的折射率，引起光继续进入液体而不是被反射。从远采样间壁67发出的光通过第一检测器检测，例如发射传感器69。

为了降低成本并且提高可制造性，示意图13(A和B)的固体棱镜59通过在图13C中示出的一系列较小的多个棱镜面71替换。在所描述的实施方式中，棱镜面71在采样间49的内壁63的外部形成台阶锯齿特征51。在其他可想像的实施例中，配量器的整个外壳可用作采样间，并且棱镜面能够结合到壳侧壁。

当空气存在于内壁63时，棱镜面71通过将光切换至反射传感器65放大在采样间中空气的存在。改善检测的另一方法是在泵周期期间监测各种传感器。通常，由于在配料周期之前或之后仅测试空气的存在，这类内部反射传感器65能够用作静态设备。

一些液体的粘稠和非均匀性质，特别地液体咖啡，使之成为有问题的方法。通过监测反射和发射传感器65、69，在泵运作的同时，可能检测到产生在液体中的气泡。通过仔细设计配量器31，可能确保产生的气泡穿过传感器的视野。另一设计考虑是确保气泡被迫接触每个棱镜面71的内壁63。这既改善了检测，又用作清洁产品构建的内部表面。

参考图13(A和B)，在上述示意性实施例中，固体三角形棱镜59用作在系统中的光学元件。内壁63的角度选择与待测量的空气和液体的不同折射率有关。通过光学分析确定角度。在采样间49中具有空气的理想条件下，所有的光反射到与入射光成90度放置的反射传感器65。利用各种模制技术的测试示出光学性能相对不受表面特征的下降影响。因此，检测技术也能够使用固体棱镜。图13C示出了使用多个面71的台阶棱镜设计。实际上，优选的是使用低体积的塑料。使用一系列的较小三角形面71实现固体棱镜59。这些面71形成如图13C所示的台阶特征51。再次，通过分析优化内面或壁63的角度。台阶的尺寸与光发射源57输出角度和反射传感器65输入角度有关。面台阶71通常处于90度(但是如果需要能够优化)。表面光洁度应当是平坦和平滑的以防止表面散射/透镜化。分析示出了在任一或两个表面上的某些图案不显著的影响其性能。由于制造容许误差，设计是变体的合理容差的。

在本实施方式中，当其被泵抽时，由于产品必须经过检测系统的前方，任意地采用分流器55以确保正确操作。分流器已经加入泵的流动通道53以确保产品吸入采样间区域49。分流器55不干预现有的泵入口尺寸。在图15中示出了分流器的侧视图。分流器55提供了若干优点，在于：

-其在反射传感器65的前方引导产品流动(并且特别是气泡)；

-其沿一个轴定尺寸以确保气泡将接触棱镜面71的内壁63；

-其不干扰传感器视野，因为其允许光通过分流器55的干净塑料直接导入发射传感器69，因此降低系统的信噪比；和/或

-其以形状设计并且定位以实现以上并且提供通过引导液体与之接触，针对棱镜面内部的‘洗涤’动作。

如上所述，配量器31形成体现为袋中盒消耗品的可替换供应包装的一部分。包装放置到咖啡机/配料机，在此，定位光学检测系统。在图16中示出了与配量电器的接口部分73接合的配量器31。从而，配量器31用作包装接口。放置的把手和其他机构未示出以简单化图16。光学部件位于围绕容纳具有其棱镜面71的采样间49的腔体74的分配器接口部分73中。如结合图12和14所理解的，观看图16B的右手侧，光源57定位在棱镜面71的右侧。反射传感器65直接定位在棱镜面71以上(如在图16B中示出)，同时发射传感器69定位在棱镜面71的左侧。

光学系统的另一功能是确认可替换供应包装恰当地装入配量电器。鉴于此，如图12所示，单独的包装就位(PIP)传感器75在棱镜面71的左侧定位在发射传感器69以下。

因此，配量电器包括如图12所示的检测系统并且容纳大量如以下所述的有利特征。用于检测系统的发射光源57可以是发光二极管(LED)。为了提供产品的最大渗透性，优选的是红外线LED(波长～880nm)。然而，系统也将以其他波长工作，并且也以650nm成功地测试。通常，具有在500nm至950nm的范围中，优选地，在650nm至880nm的范围内的发光二极管(LED)是合适的。

优选的波长与产品的光谱吸收特性有关。针对更普遍使用的仅传输类系统(通过产品照射)，将调节波长，使得当存在产品时实现最大衰减。如之前所述，在侧壁上产品的构建可能使这种方法成为有问题的。

对于提出的检测系统，选择能够实现最大传输的波长。这允许进入采样间49的光渗透可能遮蔽后面的气穴的任何存在的膜。红外光源的另一优势是其在包装替换期间不容易由用户检测。

发射器LED的第二方面是它的输出波束角度。利用宽角度光源照亮采样间49的侧壁将导致光传播到并且围绕配量组件31的清晰塑料侧壁。这种光能够以未控制的方法在配量器的各种部分离开侧壁，并且可以更未控制的方式进入传感器。结果是当事实上没有什么存在时(降低的信噪比)，传感器看见一些形式的信号。为了解决这种问题，LED的输出角度应当尽可能的窄，并且优选地围绕+/3度(总半功率波束宽度6度)。由于光的未控制的散射，增加输出角度可能导致降低的性能。

当空气靠着棱镜面71的内壁63存在时，将发生导致来自LED光源57的光朝向反射传感器65旋转90度的内部反射。在此，产品的膜存在于空气和侧壁之间，反射将发生在膜/空气边界处。虽然在这个膜/空中接口将发生一些衰减和散射，但是系统的性能依然足够提供气泡穿过系统的可靠指示。在内壁63和分流器55之间的空间是至关重要的，以确保气泡靠着侧壁施加足够的力以确保产品的膜是光学地薄。

图14是光学系统的详细视图。选择反射传感器65以匹配LED光源57的波长。检测角度应当合理地宽以允许来自棱镜内部表面63的信号的集和。然而，接收角度应当不是那么的宽以允许来自配量器31其他部分的杂散光的收集。推荐16至24度的接收角度(对应于：半功率+/-8至+/-12度)。

为了最佳的系统性能，LED光源57、反射和发射传感器65、69应当在相同的水平面对齐。反射传感器应当以与LED轴成90度放置(图12)。应当优化在水平面中的传感器的精确位置。

当液体产品存在时，发射传感器69收集穿过采样间49的任何光。关于波长和接收角度，针对发射传感器69的参数类似于反射传感器65的参数。再次为了最佳性能，发射传感器69应当与LED光源57相同的轴定位。

反射和发射器两者的同时检测允许做出产品的更详细的评估。例如，诸如淡液体咖啡的相对透明产品将主要通过发射传感器69检测。具有高不透明性和散射性能的诸如牛奶的产品也将示出关于反射传感器65的一些信号。在特性方面的这些变化(以或动态或静态)可以使其可能识别容纳于可替换供应包装中的产品。这反过来可以允许用户将包装放置在接受多个可替换供应包装的多个包装配料机的任何位置。然后，配料机能够从给出的光学信号确定产品类型。

当没有配量器31存在于配量电器中(即在其接口部分73中)，发射传感器69将直接检测LED光源57的输出，同时反射传感器65将根本接收不到信号。这个传感器读数能够通过自动校准软件使用以观看在最大信号电平方面的变化，在此，变化可以代表系统的可能污染。

空的配量器31的存在将导致反射传感器65接收最大信号电平并且发射传感器69接收最小信号。再次，在这点处能够实现自动校准。这个条件也能够用于发起泵启动序列。

在此，使用的包装放置在机器中，反射和发射传感器65、69的两者或任一将接收降低的信号电平。在这种情况下，不需要发起泵启动序列。

动态测量是与配量器31共同运转的检测系统的另一个特征。已知的液体产品可用性传感器系统使用测量的静态系统。在液体罐中的浮球传感器是一种实例。在这类系统中，只要存在适于保持浮球开关关闭的足够的液体，传感器就允许泵操作。用于涉及本发明的可替换供应包装的液体产品的性质排除简单的静态检测系统。在配量周期之间(其可以是数天)，产品的厚膜能够构建在采样间49的侧壁上。构建的这种厚能够导致产品可用性的错误指示的发射检测器69模糊。

使用棱镜59(即棱镜面71)开发的动态系统和分流器55主要依靠在产品中产生的气泡的检测。穿过传感器系统针对棱镜面71的内壁63清扫的这些气泡导致光的短脉冲朝向反射传感器65折射。这些脉冲在泵抽周期期间容易检测。

动态测量算法在泵周期期间检查传感器系统并且估计容纳空气的泵周期的百分比。可调节的阈值确定何时可接收量的空气穿过系统。在这点处，产品被标记为不再可获得的(包装的末端)。

配量器31的额外特征是用于摆动和PIP感测(图17)的第二基本不透明的元件77。随着包装被放置到配料机中，配料机泵驱动的花键驱动轴79必须与配量器31泵机构的小齿轮45啮合(图18)。能够定义问题，由于诸如齿轮泵的小齿轮45的驱动构件不得不被按压以与将驱动小齿轮45的花键轴79啮合。驱动轴79和小齿轮45两者均具有中等量的摩擦。当花键轴79的花键81在小齿轮45上不与匹配构造83一致时，需要解决方案以对齐两者而不损坏任一部分的花键81或匹配构造83。根据在图18中表示的箭头85、87，如果驱动轴79通过围绕+/-40度向后和向前振荡，则更容易造成这种啮合。根据提出的解决方案，PIP传感器75检测小齿轮45何时接近驱动轴79，并且当这处于这种情况时，驱动轴79稍微摆动几度。这在PIP传感器75借助于第二基本不透明的元件(在本图中为检测调整片77(图17))检测小齿轮45的存在之后持续一秒。用于简单化在驱动和从动构件79、45之间的接合所选择的解决方案是有效的而不用人类的注意力。图17示出了用于驱动轴接近和‘摆动’发起的检测调整片77。为了帮助接近电器的花键驱动轴79的配量器31的早期检测，检测调整片77放置在采样间49的底部。在花键驱动轴79接合配量器31的小齿轮45之前，调整片77被定尺寸并且定位以确保从LED光源57到发射传感器69的光在降低期间模糊。PIP传感器75使用调整片77，用于检测包装接近。随着包装被放置到配量电器中，配料机驱动轴79的驱动花键81必须与配量器31的泵小齿轮45啮合。如果驱动轴79随着配量器31啮合相关的花键81而向后和向前旋转几度，则更容易实现这种啮合。这种振荡旋转上文提及为‘摆动’。

LED光源57和发射传感器69的另一方面是在花键轴79啮合泵机构之前，LED光源57和发射传感器69应当放置以允许它们检测配量器采样间49的底部。这种检测发起摆动动作。调整片77是不透明的或视为不透明的，并且被加入采样间49的底部以确保发射传感器69在下降周期中在正确的点处检测壳。

在图18和19中示出了在花键轴79和配量器壳39之间的啮合。当配量器31处于在其原始位置以上8.8mm的第一距离(在本实施例中)时，轴79碰到配量器底面。在轴79上的花键81以代表下降周期的最后(在本实施例中)3.9mm的第二距离仅与小齿轮45啮合。需要在第一和第二距离之间开始摆动。下文更详细地描述接合序列。

图18示出了配量器31的泵小齿轮45的花键啮合。同时在图19中示出了随后的包装就位检测。作为对系统准备的最终检查，另一PIP传感器75放置在发射传感器69以下。当配量器31处于完全装载的原始位置时，激活这个传感器。定位PIP传感器75，使得当包装未就位时，将检测来自LED光源57的足够的光。当调整片77恰当地定位在采样间49的底部将模糊PIP传感器75时，由此提供包装完全装载并且能够操作的指示(也参见图17)。

如上所述，发射传感器69和LED光源57应当处于相同的轴。为了允许足够的光到达PIP传感器75，并且为了确保其在正确的位置激活，可能须稍微移动发射传感器69脱离轴。在这种情况下，应当采取大量关注以确保产品可用性检测(PAD)系统的性能不被损害。推荐光学射线追踪及后续检测以确保系统保持期望的PAD性能。

在图17-19中示出了具有用于触发摆动动作并且表示包装就位的配量器31的封装的下降序列。在原始位置以上10mm的第三距离(在本实施例中)处通过在采样间49上的调整片77阻断了到发射传感器69的光。如之前所述，轴79也在此点处碰到壳39。

在图19中，示出了降低到10mm的第三距离(图19A)和(在本实施例中)5mm的第四距离(图19B)的位置的配量器31。通过约5mm，发射传感器69完全地模糊，但是依然在与小齿轮45接合的驱动轴的3.8mm的第二距离之前。PIP传感器75现在也开始在这个点处变得模糊。在(在本实施例中)2.5mm的第五距离处，PIP传感器75变得完全模糊。装载把手(未示出但是传统的)能够便利地具有装载在‘中心上方’操作的弹簧并且如此将帮助将配量器31驱动至完全降低的原始位置。

虽然在本文中描述的实施例中各种检测器已经表示为传感器，但是在技术人员理解的范围内，这类检测器可以是包括透镜、光导件、光学和/或电子过滤器等的组件。对技术人员也清晰的是，自动检测与针对配量液体的具体齿轮泵不相关，并且其他形式的配量可以与本发明的检测系统结合。

因此，已经描述了针对支持提供饮料的自动过程而提供的器件。更具体地，在饮料配料机中的可替换供应包装(9)的存在和内容物的检测从而是自动的。通过在一个光检测器(7、75)上发出光并且测量发射光的存在提供包装就位检测，系统确定供应包装不存在或供应包装的正确/非正确位置。通过由另一个光检测器(5；65、69)检测通过供应包装中的透明元件的光强度提供产品可用性检测，系统识别在供应包装中产品存在的程度。

据信，本发明的操作和构造从以下描述和附加至其的附图清晰可见。对技术人员清晰的是，本发明不限于本文中描述的任何实施方式并且作为可能的变形应当视为落在所附权利要求的范围内。同样，运动学反转自然被视为被公开并且落在本发明的范围内。在权利要求中，任何参考标记不应当解释为限制权利要求。用于本描述或所附权利要求中的术语‘包括(comprising)’和‘容纳(including)’不应当以专有或详尽意解释而是以包括意义解释。因此，除了在任何权利要求中列出的那些之外，如在本文中使用的词语‘包括(comprising)’不排除其他元件或步骤的存在。此外，措词‘一(a)’和‘一个(an)’不应当被解释为限于‘仅一个’，而用于意指‘至少一个’，并且不排除多个。不具体或明确地描述或要求保护的特征可以在其范围内额外地包括在本发明的结构中。诸如“用于……的器件”的词语应当读为“用于……配置的部件”或“被构造为……的构件”并且应当解释为包括用于所公开结构的等同物。类似“关键的”、“优选的”、“特别优选的”等的词语的使用不旨在限制本发明。如通过权利要求所确定的，在不偏离本发明的实质和范围的条件下，在技术人员的权限内可以总体上进行加入、删除、和修改。

Claims (25)

1.一种系统，包括饮料配料机、以及包括配量器(11；31)和在所述系统的操作中提供的产品的至少一个可替换供应包装(9)，所述系统包括用于至少自动地检测所述可替换供应包装和在所述可替换供应包装中的所述产品的存在的一个或多个检测器件，所述器件包括：

第一接口(13；73)，设置在机器中；

第二接口(11；31)，在所述可替换供应包装的所述配量器上，能操作地能连接至所述第一接口；

在所述第一接口上的发射器(3；57)，用于发出辐射；

在所述第一接口上的第一检测器(5；69)，用于检测所述可替换供应包装中产品的存在；

在所述第一接口上的第二检测器(7；75)，用于检测所述可替换供应包装的存在；并且

其中，所述第二接口(11；31)在所述发射器(3；57)与所述第一检测器和第二检测器(5、7；69、75)之间都是能接收的，以干扰通过所述发射器(3；57)发出的辐射，所述第二接口(11；31)包括

第一基本透明的元件(11A；49)，在使用中，所述第一基本透明的元件(11A；49)放置在所述发射器(3；57)和所述第一检测器(5；69)之间，以及

第二基本不透明的元件(11B；77)，在使用中，所述第二基本不透明的元件(11B；77)放置在所述发射器(3；57)和所述第二检测器(7；75)之间。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器是红外线(IR)发光器。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发射器是发光二极管(LED)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述配量器具有基本透明并且适于填充待提供的所述产品的上部(11A；49)和基本不透明的下部(11B；77)。

5.根据上述权利要求中任一项所述的系统，进一步被设置为验证通过所述第一检测器(5；69)产生的信号在预定阈值以下或以上。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，当所述第一检测器(5；69)检测到在所述预定阈值以上的辐射时，结合基本不产生信号的所述第二检测器(7；75)，考虑在激活之后的一段时间确定放置的包装是空的还是满的，但包装依然未打开。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中，来自所述第一检测器和第二检测器(5、7；69、75)的至少一个的信号的完全缺失被解释为故障状态。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中，所述第一接口是机器接口，并且所述第二接口是包装接口。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其中，所述第一基本透明的元件(49)包括光学元件(59)。

10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述光学元件(59)是棱镜。

11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述棱镜(59)包括多个棱镜面(71)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其中，所述机器接口(73)进一步包括第三检测器(65)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其中，所述第一检测器(5；69)与所述发射器(3；57)基本在共同轴上对齐。

14.根据权利要求12或13所述的系统，其中，所述第三检测器(65)直接垂直于所述共同轴，并且所述光学元件(59)适于与所述第一检测器(69)和所述第三检测器(65)两者对齐。

15.根据权利要求12、13或14所述的系统，其中，所述第三检测器是反射传感器。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其中，所述第一基本透明的元件是采样间(49)，并且分流器(55)布置在所述采样间(49)内，其中，所述分流器(55)由透明材料构成，从而不阻挡从所述发射器(57)发射的入射光。

17.根据权利要求1至16中任一项所述的系统，其中，所述第二基本不透明的元件是从所述采样间(49)的底部延伸的不透明的调整片(77)，被放置并定位以确保在可替换供应包装的放置期间，在透明的所述采样间(49)与所述共同轴对齐之前，所述发射器(57)的辐射首先通过所述不透明的调整片(77)变模糊。

18.根据权利要求1至17中任一项所述的系统，其中，所述配量器(31)包括具有从动的泵小齿轮(45)的泵，并且其中，所述机器接口(73)具有用于驱动所述泵小齿轮(45)的驱动轴(79)。

19.根据权利要求17所述的系统，其中，所述配量器(31)包括具有从动的泵小齿轮(45)的泵，其中，所述机器接口(73)具有用于驱动所述泵小齿轮(45)的驱动轴(79)，并且其中，所述调整片(77)的检测发起所述驱动轴(79)的向后和向前的旋转移动，以帮助所述泵小齿轮(45)与所述驱动轴(79)啮合。

20.根据权利要求1至19中任一项所述的系统，其中，在使用恰当地连接到所述饮料配料机的可替换供应包装中，在从所述供应包装到所述饮料配料机的所述产品的配量周期期间动态地检测在所述可替换供应包装中产品的存在。

21.根据权利要求20所述的系统，其中，设置动态测量算法以在配量周期期间估计在液体产品中的气泡的量，并且基于该估计决定所述供应包装是否达到其满容量。

22.根据权利要求1至21中任一项所述的系统，其中，所述发射器是具有在500nm至950nm、优选650nm至880nm的范围中的波长的发光二极管(LED)。

23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述发射器具有约3度的输出角度。

24.权利要求1至23中任一项所述的系统，其中，所述第一检测器(69)具有在16至24度的范围中的接收角度。

25.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第三检测器(65)是反射传感器并且具有在16至24度的范围中的接收角度。