CN107108113B - 饮料胶囊、饮料制备系统和识别饮料胶囊的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在冲泡机(20)内制备饮料的胶囊(10)，其中该胶囊具有装填有萃取物的且具有基本呈正方形的底部(12)的胶囊杯体(11)和封闭该胶囊杯体(11)的胶囊盖(16)，其特征是，该胶囊在该胶囊杯体(11)的底部(12)上具有至少一个光学可读的第一代码(50)，所述第一代码具有多个第一码元(52,53)的二维排列，所述第一码元分别包含信息，从所述信息能明确推导出在该底部(12)的平面内的所述代码(50)的多个可能取向中的一个。本发明还涉及一种胶囊(10)、包括该冲泡机(20)的相关系统以及用于识别所述类型的胶囊(10)的方法。

Description

饮料胶囊、饮料制备系统和识别饮料胶囊的方法

技术领域

本发明涉及由装在胶囊中的饮品配料制备饮料的饮料胶囊。它尤其涉及下述饮料胶囊，其包括代码，该代码可包含关于胶囊所装的饮品配料或其它胶囊性能的信息且可由冲泡机解码。本发明还涉及由饮料胶囊和冲泡机组成的饮料制备系统和用于在冲泡机内识别饮料胶囊的方法。

确切地说，本发明涉及在冲泡机内制备饮料的胶囊，该胶囊包括填装有饮品配料的且具有基本呈正方形的底部的胶囊杯体和固定在胶囊杯体上的胶囊盖。在此，所述胶囊优选总体上呈正方体形，即，连接底部和盖的多个侧壁基本具有与所述底部和盖基本相同的正方形形状。但是，侧边长也可以或大或小，从而出现基本呈长方体形的胶囊。

这种类型的胶囊从EP2419352A1、WO2015/096989、WO2015/096990和WO2015/096991中已知，在此参见这些文献。

背景技术

用于制备尤其是热饮如咖啡、茶、巧克力饮品或奶饮品的饮料的单份胶囊越来越让人喜爱。这样的饮料胶囊通常装有萃取物例如像烘焙或研磨咖啡或茶叶或者一种或多种可溶性饮品配料例如像速溶咖啡、奶粉或可可粉。除了这些已知的配料外，在本发明范围内的术语“萃取物”还包括可被用来清洗冲泡机的清洗剂。

已经知道的是饮料胶囊带有代码，所述代码可由冲泡机读取并且例如包含关于胶囊类型、饮品配料或对有关胶囊而言最佳的冲泡参数的信息。例如尤其由EP2168073知道了以下胶囊，条形码被施加至胶囊的覆膜上，或者由WO2011/089048A1公开了以下胶囊，QR码也被印到其覆膜上。

将代码施加至覆膜或胶囊盖上确实相对简单。所述盖通常本来就被印刷且可不太费事地设有代码。但读取盖上的代码是困难的，尤其在胶囊平放在冲泡机内的情况下，此时水大多通过胶囊底被导入，冲泡产物通过所述覆膜或盖流出并被送入杯中。因此，在冲泡室内设于胶囊盖侧的检测单元总是遇到由饮料残余物、飞溅物等造成的脏污。另外，人们一般想要保持从饮料流出胶囊至杯的路程尽量短，因此能够容纳检测单元是相当大的挑战。如EP2168073和WO2011/089048A1所述的解决方案因而并不适用于在所谓的卧式冲泡机中即水平取向的冲泡机中被冲泡的胶囊。

现有技术的其它缺点在于所用的代码本身。在条形码内可被编码的信息的量和类型受到极大限制。

虽然QR码和类似的已知二维码能够包含且编码很多信息，但当其应在冲泡机中被读取时因为其结构而只是有条件地适合用在饮料胶囊上。即，在冲泡机内读取设于胶囊上的代码时的常见的问题是被饮料飞溅物、钙沉积物等类似物脏污，其不仅会出现在读取光学元件上，也会根据胶囊安放情况出现在胶囊本身上。

常用的光学二维码具有所有所谓的寻像图形，成功地发现它是为了能够读取代码所必然需要的。如果现在恰好在寻像图形区域内有局部脏污，则整个代码是不可读的。于是，无法通过提高冗余来任意提供耐用性。寻像图形限制了可获得的最大耐用性。于是，这根据机器编程导致了要求取出无法读取的胶囊的误报警。如果该问题无法通过清洁读取光学元件或胶囊解决，则或许甚至必须抛弃本身可食用的胶囊，这显然从顾客角度出发是不可接受的。另外，在已知的二维码情况下，考虑到成本和空间，对冲泡机内的相机光学元件和检测单元的处理单元的计算能力的需求难于通过合理的努力得到满足。

发明内容

因此，本发明的目的是提供前述类型的胶囊，其配设有代码，该代码可以存储足够量的信息，并且可以在在冲泡机内快速且成功率极高地被读取。本发明的目的还在于提供一种由这样的胶囊和冲泡机构成的系统以及一种识别这种胶囊的方法，其克服了上述缺点。

该目的通过如权利要求所限定的胶囊、如权利要求所限定的系统和识别这种胶囊的方法完成。

根据本发明，在胶囊的且因而胶囊底杯体的底部上设有至少一个光学可读的第一代码，也就是说该至少一个光学可读的第一代码存在于底部上。第一代码具有多个第一码元的二维排列，所述第一码元分别包含信息，可从所述信息明确推导出在底部平面内的代码的多个可能安放取向中的一个。所述码元一般具有二维设计和这样的几何形状，即其允许确定在底部平面内的码元的定向或安放取向。单个第一码元的安放取向在此与由码元构成的第一代码的安放取向相关联。由于优选的每个码元具有相对于代码的安放取向的规定的安放取向，故可基于任一码元的安放取向确定来可靠明确地确定代码多个可能的安放取向中的一个。关于代码的安放取向的信息尤其可以包含在每个码元中，使得至少代码的安放取向可与代码的实际读取和解码无关地被顺利发现。

除了取向外，也可以编码代码的位置及尺寸、水平和竖向缩放或者说代码所基于的码元中的格栅或网格的位置及尺寸、水平或竖向缩放。

将代码施加在胶囊底部而不是在胶囊盖或像在所引用的现有技术中所描述的那样在覆膜上具有不同的优点。因此，胶囊盖可用于装饰性印刷、可让使用者读取的信息等等，且所述盖的设计未受到附加代码的不利影响。但是，作为所述胶囊盖印刷的补充或替代，也不排除胶囊杯体底部除了代码外还包含其它的视觉识别的元素例如装饰性元素、标记或呈适当形式的其它可读信息。尤其是，代码也可以被整合到例如装饰性元素中。

另外，可以因为代码被施加于底部，故检测单元可以在水平冲泡机内置于冲泡室前方，即安装在冲泡室的上游，在这里所面临的被饮料飞溅物等弄脏的危险不大，并且安装空间不太紧迫。

已知类型的胶囊因为其对称性和其正方形横截面可以四种不同定位被投入或置入冲泡机中。即，对于胶囊因而也对于存在于胶囊底部上的代码有四个各自转动90°的安放取向。由于单个码元载有关于代码的安放取向的信息，故已可以通过发现并识别任一个单独码元来明确确定代码的多个可能的安放取向中的一个。因此，代码的安放取向可以结合所有被确定的码元的安放取向通过多数决定来大致确定。如果以这样的方式选择码元排列，即它们位于形成代码基础的假象栅格结构中，则可通过任意选择码元来重构栅格参数。针对二维码使用所谓的寻像图形因此不仅是多余的。而且也可以有利地避免由变脏的寻像图形引起的上述缺点。

因为码元通过其形状、其在该平面内的安放取向和其在该平面内的表面分布提供编码信息，故可以完全放弃采用寻像图形。代码的尤其就局部脏污而言的耐用性可以就此得到改善。

尤其对码元合适的是，它们并不具有或限定出旋转对称的几何形状结构，而是相反限定出或具有明确的各自假想的指针结构，指针结构至少对于在冲泡机内的多个可能代码的安放取向即对于在底部平面内的各不同的安放取向是明确无疑的。

这里可想到，由于代码的安放取向与其单个码元的安放取向相关联，代码的安放取向的信息和代码的解码和读出所需的信息可以与代码的解码不关联并且独立于此确定。这可能有利地影响到对光学检测单元和后置的图像分析器的尽量低且廉价的技术要求的实现。

可以基于至少一个码元及其在底部平面内的安放取向或其在检测单元图像平面内的其安放取向来相对于冲泡机检测单元确定多个可能的代码的安放取向中的一个安放取向。代码的安放取向的确定因此与多个码元的彼此相对排列无关。

尤其是，在底部平面内的代码的安放取向被包含在每个码元中，使得关于胶囊相对于冲泡机的检测单元的定向和安放取向的信息被冗余包含在代码中。这也适用于代码所基于的格栅参数。它们也在整个面范围内被冗余编码。

根据另一个实施方式，第一代码具有许多基本相同的且被基本相同地安放取向的第一码元。尤其可以想到，第一代码只由相同的码元组成。还可以想到，第一代码由相同的码元组成，它们彼此相同地安放取向。代码信息尤其可以包含在单个码元的空间二维分布排列中。设置相同的且安放取向相同的第一码元不仅对于所述的明确确定底部平面内的代码的安放取向是有利的，也对尽量精确无误地光学读取代码本身是有利的。

作为将具有相同的且安放取向相同的码元的代码的替代方案，也可以想到，码元是不相同的，做法是它们在特性方面系统地或非系统地彼此不同。也可行的是，代码除了包含有可由此明确推导出底部平面内的代码的安放取向的许多码元外还具有情况并非如此的其它码元。

冲泡机的检测单元尤其配设有成像的二维探测器如照相机。仅采用相同的且安放取向相同的第一码元允许实现很便宜的监测单元。对于代码的读取和解码，或许只需要局部清晰且精确的代码成像，如二维码中央区的成像。为了代码的读取和解码，可能就此在检测单元中比代码中央区域不太清晰地获取或成像靠外的代码边缘区就已经够了。相对于伴随按照本发明的代码设计而来的读取时不清楚或光学瑕疵的耐用性也造成相对于码元相对变化的耐用性。尤其是所述码元的尺寸、着色等可彼此不同。

因为对于获取代码信息来说重要的只是在底部平面内或在代码边缘区域内的单独码元的位置，故仅比较不清晰地在检测单元上成像的码元对于代码的无误检测、读取和/或解码也可能就足够了。

根据另一实施方式，第一码元具有以预定角度相邻的至少两个直线部段。可以非常简单精确地在检测单元中检测所述码元的直线部段。检测单元尤其具有二维有序排列的多个光学传感器或光敏(在电磁光谱的可见光、红外和/或紫外部分内敏感)传感器，其一般被称为探测器像素。

沿直线延伸的码元直线部段可通过这种方式与检测单元的相邻探测器像素的几何形状布置相对应地成像。通过这种方式，只用较少探测器像素且因而借助只有较低分辨率的检测单元来至少精确简单地获知码元直线部段的取向以便确定其安放取向，但或者也可精确简单地获知二维码内的单独码元的位置。

根据其一个改进方案而还可想到，第一码元的至少一个直线部段基本平行于基本呈长方形或正方形的代码的外边沿延伸。代码的外边沿可以但非必须是可光学发现或可视识别地在胶囊杯体底部构成。还可以想到的是，单独的靠外的码元只通过其边缘位置近乎准确地虚拟标记长方形或正方形的代码的外边沿。至少一个直线部段相对于代码外边沿的平行取向导致可明确识别的代码结构。尤其是可以结合视觉可识别或光学可识别的外边沿来发现可能的且在一定容差范围内的、与由冲泡机规定的代码或胶囊的多个可能的安放取向的略微偏差并且将其用于依靠计算机的误差补偿或图像分析。

为了识别代码结构，不一定需要这些直线部段或码元相对于代码边沿的平行的安放取向。因此，代码结构也可以只被包含在码元位置中。可以采用可任意取向的码元，它们的形状和尺寸也可以是不同的。

根据另一个实施方式，第一码元的至少一个直线部段基本平行于正方形底部的外边沿延伸。从而尤其可以想到，代码外边沿也平行于正方形底部的外边沿延伸。还可以想到，在底部平面内的可能的代码的安放取向和/或在冲泡机内的胶囊的一般四个可想到的安放取向与正方形底部的竖向延伸或水平延伸的外边沿或者说长方形或正方形的代码的水平延伸的或竖向延伸的外边沿重合。该检测单元和集合至其中的或随后连接至其的图像分析器就此可以配设有一个或两个优选方向(x，y)，它们平行于正方形底部的外边沿或平行于设于底部上的长方形或正方形的代码的外边沿延伸。

还可以想到至少第一码元只由多个直线部段组成，这些直线部段全都平行于代码外边沿延伸。

根据另一实施方式，第一码元基本呈L形。码元的L形设计结构具有大致以直角相邻的两个直线部段，两者笔直构成并且可以具有基本相同的或不同的长度。

此时第一直线部段的一端邻接第二直线部段的一端。这些直线部段的对置端此时相互间隔。这些直线部段的交点例如可以限定各码元的支点，而两个直线部段之一能起到指针结构作用。此时可以想到的是这些直线部段有相同的或不同的长度。从两个直线部段的交点起，例如一个笔直的指针与码元的其中一个直线部段重合且通过这种方式明确确定在底部平面内的相关码元的和进而整个代码的安放取向。当这些直线部段设计成大致一样长时，可以由两个直线部段的彼此相对姿态和安放取向推导出各码元的明确的安放取向。

根据另一个在此是替代的实施方式而还可以想到，第一码元具有至少一个弧形部段。除了L形码元外，可以考虑许多不同的码元。具有至少一个弧形部段的码元例如可以具有C形或U形的几何形状。除了L形码元，尤其也可以想到T形或V形的码元，其特点是几何结构很简单，因而在采用具有低分辨率的检测单元时可以可靠精确地实现单独码元的安放取向的确定。

尤其是，只由平行于代码边沿延伸的直线部段构成的码元允许大幅度减小检测单元所需的分辨率。L形码元的特点尤其是用于检测的像素最少。L形码元还关于图像识别分析时的模糊不清展现出良好性能。

根据另一个实施方式，该码元被激光刻写到胶囊杯体底部上或激光刻写入该底部中。将码元和进而整个代码施加至底部外表面或底部材料中借助激光射线进行。此时尤其可以想到，该底部的材料在承受在某个规定波长范围内的激光射线时经历颜色变化或纹理变化，使得由此形成的码元可对比十分鲜明地视觉显示。此时它不一定必须是可让人眼看到的颜色改变。也可以想到，通过激光来获得针对红外线或紫外线的反射性能和/或吸收性能的改变，从而得到一个代码，该代码肉眼不可见，但可由采用红外光或紫外光的检测单元发现。还可以想到，所述码元以激光雕刻形式在胶囊杯体底部之上或之中实现。因此，为了将所述码元和代码安置在胶囊杯体底部上，不需要印刷方法或就此而生的颜料。因此，在冲泡过程中也不会有印刷的或以其它方式施加的颜料被溶解并在最糟糕情况下进入饮料。将码元激光刻写在或激光刻写入胶囊杯体底部造成胶囊杯体和进而整个胶囊具有尤其耐用的稳定的编码。

根据另一个实施方式而规定，第一代码包含50至400个单独码元，优选是70至100个单独码元，其以二维形式空间分散地布置在胶囊杯体底部上。单独码元尤其未相互重叠布置。它们就此相互间隔地设置在胶囊杯体底部上。借助所述数量的码元，可以将共100至800位信息整合到胶囊杯体底部中。此时尤其可想到，每个码元包含二比特信息内容。尤其是每个码元的信息内容被包含在相对于底部平面内的其余码元的码元相对空间位置中。

码元的一部分可用于实施校验位，而码元的另一部分包含所谓的信息位。借助校验位可无误地读取和解码或检查所述代码，而信息位是真正的代码信息载体。

另外，根据另一个实施方式而规定，第一代码被分为多个代码区的有序假想排列，所述代码区至少成对地被归入代码组。由此，在一个代码组内，仅单个的代码区配设有码元，而代码组的其余代码区没有码元。如果例如代码组具有四个彼此相邻的代码区，则对所述码元提供四个可能的占位点。这样的码元因此可以代表1至4的数字，因而是两比特的信息内容。代码组尤其是可以包括彼此相邻的多个代码区的二维排列。例如可以想到，代码组由按象限设置的四个代码区组成。但也可以想到其它的二维形态例如像长方形的代码组，其例如由各自有三个代码区的两个水平列组成。

根据其另一个实施方式，该代码组内的码元的自身位置包含信息。代码组的总信息内容与属于代码组的码元的数量直接相关。如果代码组例如具有四个单独的代码区，则每个代码区可以根据定义代表唯一的信息例如数字“0、1、2、3...”。通过在代码组的单个代码区内的码元的定位，选择该代码区及其所属的值。

将代码有序细分为代码区和由在每种情况下仅包含单个码元的代码区形成代码组导致了各代码与细分的代码组具有在代码面范围内均匀的码元密度。存在均匀的信息密度就此代表已经可以在代码图像级别上实行可信性准则或检验准则，借此发现例如由脏污造成的读取错误，这种脏污被检测单元和/或随后连接的控制装置错误地解读为码元。按照相同的方式，单独的或多个码元的相对位置也可以相同方式表示检验准则或可信性准则。

根据另一个实施方式，多个代码组和/或代码区组合成码字。码字中的代码组和代码区的数量可以任意选择。一般来说，每个码字具有相同数量的码元或相同数量的代码组。对于划分为码字，可以想到每个码字由整数数量的代码组组成。还可以想到的是，码字例如包括一个或多个代码组以及若干代码区。码字尤其也可以具有奇数倍的代码区。

尤其是，可以在不同的代码平面上执行多次可信度检查和/或质量检查。可以想到的是进行关于若干码元的预定几何形状的初次检查。如果例如读取了具有并非是规定的例如L形形状的几何形状结构的码元，则这已经可能导致代码的拒绝或正确识别。

在另一个例如第二代码级别上，可以想到实行另一个检验准则或质量准则。例如，在这里，在图片级别上，可以直接检查设想的数量的码元是否位于平面的预定义表面段内。因此，例如可以在每个或若干代码组或代码区的平面上进行完整性检查。例如可以检查在各种情况下各代码组是否分别只有一个码元。如果每个代码组有多于一个的或少于一个的码元，则未满足检查准则。这于是可同样用于正确地或待修正地发现所述代码。

最后，还可以想到对单个或多个码字的级别进行可信度检查。因此，尤其可以选择性读取包含在码字内的若干校验位并进行分析以进行可信度检验。对于所有的前述可信度检查或质量检查，不需要完整解码所述代码。

为了解码，原则上只需能读取一部分的代码区、代码组或码字。然后可以使用码元、代码区、代码组和码字的可信度检查和质量评估以做出良好选择，并且在解码时，可供使用的信息的可靠性可被一并纳入解码过程中。尤其是，所有在规定情况下存在的解码可能性可被相互比较。通过当前所确定的解码可能性的质量评估，于是可以一定概率或可信度做出解码内容判断。

另外，由于可以在码元级别上、在代码区或代码组的级别上和/或在码字级别上进行代码检查或质量确定，可以多次且因而相当可靠地确定代码质量即其可识别性。尤其可以评估在每个所述级别上的代码识别质量。

与此无关地一般可以想到，对要包括在栅格计算以及形成代码基础的一个或多个栅格计算中的图像级别所记录的代码的质量评估。

因此，为了代码识别而尤其可想到，代码的格栅或格栅常数通过逼近法且尤其通过所谓的“拟合”来确定以便就此执行拍摄代码的缩放。在图像级别上确定的代码的质量也可以用于该缩放，而且还可以用于栅格的定位。代码解码本身也可借助质量识别进行或简化。因为该代码是冗余的且多次的，例如被包含在每个码字中，故可基于所有码字的质量确定来选择在所有码字情况下具有最高质量或最好评价的字用于代码解码。解码错误可通过这种方式被大幅度减至最低程度。

如果基于具有最高质量评估的字的解码是无法做到的或者提供了不可信的结果，则规定改变所述格栅常数和/或格栅位置并且重新执行评估和解码。

根据另一实施方式可想到，胶囊除第一光学可读代码外还具有在胶囊杯体底部上的至少一个第二光学可读代码。如第一代码那样，第二可视觉识别的代码也具有多个第二码元的二维排列，第二码元关于第一代码的中心点在径向上位于第一代码外。针对第一代码尤其规定它延伸经过胶囊杯体底部的中心点。第一代码的中心点此时可大致与胶囊杯体底部的几何形状中心重合。

在此，第一和第二代码代表不同的代码级。施加在胶囊底部上的代码尤其能以两级或更多级的形式构成，在这里，第一代码限定第一代码级或第一代码级别，而第二代码限定第二代码级或第二代码级别。

如果人们看到例如代码和进而冲泡机内的胶囊的四个不同的可能的安放取向，则第一代码的中心点尤其可以与胶囊杯体的转动轴线重合，关于该转动轴线，该胶囊的安放取向可在冲泡机内转移入另一可想到的安放取向中。

由于第二代码具有多个第二码元，多个不同的信息可耐用性不同地错列编码存储在胶囊杯体底部上且被读取。第二代码尤其能可选设置的且包含可选信息，其有可能对于冲泡机的运行或冲泡过程是并非重要的或只是次重要的。尤其可以想到，在第一代码内包含冲泡参数或与冲泡程序相关的信息如水量、水温、预泡时间或用于泵功率、流通量或压力的理论值或理论曲线。

第一代码或者也可以只包含下述信息，其允许识别胶囊或胶囊类型并且例如给其分配存放在机器上的冲泡程序或饮料配方。饮料配方此时可以通过包含关于超出冲泡参数的附加配方，例如被加入冲泡饮料的牛奶或奶沫的量和/或温度。

第二代码例如可以包含这样的附加冲泡信息或例如像最短保质期、制造地点或产地、制造日期或批号的信息。

第一和第二代码的空间相互分开布置允许选择性读取第一和第二代码。在径向上向外渐变的不同代码的空间分开布置还可以被用于各种不同的冲泡机。根据冲泡机的不同设计，可使用或可忽略第二代码。关于胶囊及其萃取物的可选附加信息例如可以通过第二代码只让某些类型冲泡机或某种配置版本的冲泡机获得。这可能促成这种机器的最终用户的购买动机。

而只读取所述第一代码对于某些廉价的冲泡机可能就够了。就此而言，这样的机器也可以配设有相应简版的检测单元和图形分析器，其仅可视识别或解码位于胶囊杯体底部的中央区内的第一代码。

根据另一实施方式，第一和第二代码的第一和第二码元是基本相同的。但第一码元此时相比于第二码元具有不同的安放取向。例如第一码元相对于第二码元能在胶囊杯体底部平面中转动90°、180°或270°地安放取向。在这里也有利的是所有的第一码元是相同的且安放取向相同。同样的情况也可适用于第二代码的第二码元。另外，第一码元的所有上述性能和特征可以相同地或基本相同地或相应地也针对于第二码元实现。

根据另一方面，本发明还涉及一种用于由上述胶囊制备饮料的系统。该系统包括用于制备冲泡饮料的冲泡机，冲泡机具有用于容纳前述类型的且具有基本呈正方形的底部胶囊的冲泡室以及用于在胶囊处于冲泡室上方的读取位置时从胶囊杯体底部读取第一代码的光学检测单元。胶囊可以按照四个不同的安放取向就位在读取位置上。此时检测单元被构造成它识别在胶囊杯体底部上的若干码元的安放取向并由此推导出代码的安放取向。通过这种方式，可以只根据单个码元或若干少量码元的视觉识别来确定代码的安放取向，而不要求分析整个代码。因此，为了确定代码的安放取向，只需要极低的图像分析器计算能力。该系统还包括至少一个相应的包括载有代码的正方形底部的胶囊，其中该代码具有码元，检测单元从所述码元推导出代码的安放取向。

此时不排除该检测单元除了所述(第一)码元外还识别胶囊底部上的其它码元，检测单元虽由该其它码元未能推导出代码取向，但其作为码元被识别，据此可读取信息和/或作为不属于代码被拒绝的码元。

尤其是，胶囊底部的局部区域可以作为不属于代码而被决绝，这样的区域例如可以布置在外周或者也可以在适当代码的外边沿内。

根据另一方面，本发明还涉及在一种在用于制备饮料的冲泡机内识别胶囊的方法，该胶囊具有胶囊杯体，该胶囊杯体具有基本呈正方形的底部和在该底部上的包括多个码元的二维排列的代码。该方法在此具有以下步骤：

-将由使用者置入该冲泡机中的胶囊转移入读取位置，

-发现码元并结合所述码元的安放取向确定所述代码的安放取向，

-解码所述代码并结合包含在所述代码中的信息识别胶囊类型。

在成功发现代码之后，代码信息可以被用于冲泡机的尤其是冲泡过程的控制。

总体适当的是，所有与胶囊相关所描述的特征和优点也同样适用于所述系统和在此所述的方法，反之亦然。

本发明实施方式所要求的术语“基本相同的码元”或“基本相同地安放取向”要表现的是，码元在检测单元和后置的图像分析器的分辨精度范围内是相同地或者说相同安放取向地设置在胶囊底部上。所述检测单元和后置的图像分析器可提供一定的误差容差，从而仍然能可靠获知即使轻微的或较大的、与码元的规定的几何形状、位置和/或规定取向的偏差。

码元的就其长度延伸尺寸或横向延伸尺寸而言的、达到10％或达到20％、因此达到30％或甚至达到40％的几何形状偏差在此情况下应该还在该检测单元的容差范围内，因而还可以视为基本相同。而线宽度和线粗细可以相比于规定大小相差达到200％。就取向而言，5°的、直至达到20°、30°或甚至35°的偏差都是可容忍的，或者说可由该检测单元和后置的图像分析器补偿。

附图说明

以下结合附图来描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记表示相同的或相似的部件，其中：

图1是用于饮料制备的胶囊的立体图，

图2是根据图1的胶囊的侧视图，

图3是设计用于容放胶囊的冲泡机的示意图，

图4是设于机器内的用于视觉检测在胶囊杯体底部上的代码的检测单元的简化示意图，

图5是设于胶囊杯体底部上的第一代码的示意图，

图6是第一代码有序划分为若干代码区、代码组和码字的简化示意图，

图7示出在一个代码组的不同代码区内的码元的不同位置，

图8是具有第一代码和第二代码的胶囊杯体底部的简化示意图，

图9是两种不同码元的示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示的胶囊10具有带有正方形胶囊底部12的罐形胶囊杯体11。胶囊杯体11远离底部12地由在胶囊杯体11的整个横截面范围延伸的胶囊盖16所封闭。胶囊盖16和胶囊杯体11的侧壁14形成朝外凸出的凸缘部18。环绕的凸缘部18除了封闭功能外还用于对胶囊机械编码。设置在冲泡机20上的一般呈投料道或容纳道形式的容槽21可以具有对应于图2的侧视图所示的胶囊10的外轮廓的几何形状，迫使胶囊沿一定方位取向或安放取向被送入冲泡机20的容槽21中，在冲泡机中，该胶囊杯体的底部12朝向检测单元24。

归因于胶囊杯体11的底部12的正方形形状和环绕的凸缘部基本呈正方形的形状，即使将胶囊10正确定位在冲泡机20内的读取位置L中，胶囊10和设于底部12上的光学可读的或可视觉检测的代码50仍有四种不同的安放取向。代码50的不同的多个可能安放取向归因于胶囊的关于其假想的转动轴线15的转动，该转动轴线基本垂直于底部12且垂直于胶囊盖16延伸，并且尤其可以与底部12和胶囊盖16的几何形状中心点重合。

如图3所示的冲泡机20设置用于容纳至少一个胶囊10，该胶囊通过送入容槽21中可以首先被保持在读取位置L上。在这个读取位置L，可以借助检测单元24来视觉检测设于胶囊杯体11的底部12的外侧面上的代码50并将其提供给图像分析器，借助于图像分析器可解码编码信息。在读取位置L之后设有冲泡室26，在冲泡室内，填装有萃取物的胶囊10被至少部分穿孔，且萃取物可被施以规定用于萃取过程的液体且尤其是热水。通过这种方式制备的提取物质或者说是饮料可以随后通过出口29被集中在未明确示出的饮用器皿中。用过的胶囊10可以在冲泡过程后被供给收集容器28，收集容器不时需要被排空。

另外，冲泡机20配设有控制装置30，该控制装置尤其与检测单元24相连。图像分析器可以被包含在检测单元24内，或是被包含在控制装置30内。通过胶囊10的代码信息的读取，可以控制或至少影响冲泡过程。代码50例如可以包含关于预设冲泡程序的信息，该预设冲泡程序在识别和读取代码50后可由控制装置30自动选择。冲泡机20的操作舒适性可以通过这种方式被提高和改善。

冲泡机还可以具有图3未示出的马达，其打开和关闭冲泡室。马达也可以通过控制装置30来控制，使得在成功发现和读取代码之后自动将胶囊转入冲泡室26。由此，使用者的操作舒适性得以提高。

另外，可以通过在胶囊上设置代码来做到只有由冲泡机20的生产商规定的原始胶囊经受冲泡过程。假冒产品以及并非针对冲泡机设定的、虽然具有与如图1和图2所示的胶囊10相同的外形但不具有代码50或具有错误的代码50的胶囊可以被检测单元24或控制装置30发现，从而可以防止冲泡过程的启动。

在根据图4的示意图中，检测单元24被简化示出。检测单元24尤其具有照相机25，一旦胶囊10处于冲泡机20内的读取位置L，该照相机一般且有利地以其光轴与如图5和图6所示的第一代码50的中心点55基本重合。在胶囊杯体11的底部12上的第一代码50在图5中被示意性示出。第一代码50具有至少假想的中心点55，该中心点居中或中心地位于第一代码50的外边沿54内。

另外，第一代码50具有多个第一码元52的二维排列。每个第一码元52包含信息，从所述信息能毫无疑义地推导出在底部12平面内的代码50的多个可能安放取向中的一个。代码50总计可以按照四个不同的安放取向布置在图5和图6所示的X-Y平面中，该平面例如代表检测单元24的图像平面或与之重合。这些取向例如可以通过使胶囊10关于其转动轴线15分别转动90°被占据。胶囊杯体11的转动轴线15由此可以与第一代码50的假想的中心点55重合。

可以看到第一代码50的所有第一码元52相同地或基本相同地构成。它们具有L形轮廓，其包括在图5和图9中水平延伸的第一直线部段52a和基本竖向取向的第二直线部段52b。按照如图5和图9所示的代码50及其单独码元52的安放取向，直线部段52a、52b的交点在左下方。短分支或第一直线部段52a从交点起水平向右延伸，而长的即第二直线部段52b从直线部段52a、52b的交点起竖向向上延伸。

单独的直线部段52a、52b的这种排列和安放取向使得毫无疑义地确定对应码元52和由其构成的代码50的安放取向变为可能。尤其是码元52可以明确配属有一个指针结构56。在这里，在图9中例如示出在第二直线部段52b的延长线上的指针结构56，在这里，指针结构56指向远离两个直线部段52a、52b的交点。当例如顺时针90°转动代码50及其码元52时，使得直线部段52a、52b以及对应的指针结构56相应转动。它们于是将水平指向右。因为所有码元52基本彼此相同地被安放取向且码元52的定向与代码50的定向固定关联，故可以通过确定任一单独码元52的安放取向来以比较简单地且以低的软件和硬件技术成本地在多个可能安放取向中确定在底部12平面内的代码50的安放取向或定向。

在此，如果第一码元52的至少一个直线部段52a、52b基本平行于正方形底部12的外边沿13和/或基本平行于基本呈长方形或正方形的代码50的外边沿54延伸，这是尤其有利的。另外，已经发现：长短不同的直线部段52a、52b的直角布置对于稳定且精确地识别码元52的位置是有利的。检测单元24尤其可以具有多个探测器像素的有序二维排列，它们可以按照X-Y平面在水平方向上并列布置且在竖向上重叠设置。由于第一码元52的直线部段52a、52b分别相对于X轴或Y轴或是竖向地或是水平地对准，即使具有低分辨率的检测单元或甚至具有成像误差，仍然可以提供足以确定代码50安放取向的图像识别。

只举例描述了L形码元52的使用，但不一定要如此做。基本上，原则上可以想到也能采用其它的如图9所示的码元53，其具有例如C形基本形状和弧形部段53a。同样也可以想到U形的、V形的或T形的码元或者呈非对称面形式的码元。对码元的唯一要求可以在于所述码元带有在该平面内的清楚明确的取向。

图6示意性示出了如何将第一代码50分为多个代码区61、62、63、64的有序假想排列，所述代码区至少成对地被归入代码组60。由此，在一个代码组60内仅单个代码区61、62、63、64配设有一个码元52，而代码组60的其余的代码区61、62、63、64没有码元52。在图7中示出了在共由四个代码区61、62、63、64所构成的代码组60内的码元52的可想到的不同位置。如图7所示的四个代码组60分别代表四个不同状态。就此而言，共由四个代码区构成的代码组60代表共二比特的信息(2²＝4)。

每个代码组60据此仅配设有单个的码元52的准则造成按照代码组60的表面积尺寸被归一化的第一码元52的表面积密度在第一代码50的整个表面范围内是恒定的。另外，第一代码50的每个任意具有整数数量的代码组的表面部段具有相同的信息密度。最后，在该代码组内的码元的自身位置是相关信息的载体。由于代码信息被包含在单独的码元52相对于代码组60的或相对于代码50的外边沿54的位置中，故代码信息可以通过单个类型的相同码元52被存在代码中。

此外可想到，代码组60具有至少四个代码区61、62、63、64且与此相关地具有带二比特长度的最小信息。另外，多个代码组60和/或多个代码区61、62、63、64可以组合成码字70。在如图6所示的实施方式中，设置在代码50的左上象限内的代码组60组合成码字70，该码字具有共十六个代码区61、62、63、64。

根据一个代码组60只应包含或具有单个码元52的要求，可以与代码50解码无关地且因此直接基于已拍摄的代码50图像进行代码50的初次完整性检查。若检测单元24例如发现在多个代码区60中包含了多于一个的码元52，则这可以直接将其评价作为代码50有误或代码50脏污或是假冒胶囊的标志。按照相同的方式，也可以检查在码字70内的码元52数量。

此外可想到，代码50的代码信息被冗余地包含在多个码字70中。通过这种方式可以保证在代码50或检测单元24局部脏污的情况下所述代码50及其所含的代码信息可被可靠读取。此时尤其可以想到，例如通过将若干码元52配属于若干单独的码字70以及识别所述码元来确定若干码字70的成像质量或读取质量。如果例如用于码字70的所需数量的码元未被包含在拍摄图像中，则它标志着相关的码字70遇到脏污或成像错误。在多个码字70中，一般只选择具有预定数量的码元52的那些码字用于解码。

如果没有用于解码的足够完整的码字70，则可以在相关位置上作出许多要考虑的估计或假定。于是，在随后由各自假定得到的代码信息和/或单独的信息比特的完整性检查过程中，在解码之后可以判断该假定条件正确与否。与此相应，也可以基于完整性检查作出不同假定。该过程可以一直重复进行，直到源自相关假定条件的代码信息满足完整性检查的准则。

码字70原则上可以除了如图6所示的单独的代码组60的分组外例如也由一个或多个代码组和附加地由一个或多个代码区组成，使得码字70的代码区61、62、63、64的总数是每个代码组60的代码区61、62、63、64数量的奇数倍。此时可想到的是单独的代码区61、62、63、64包含一种校验位或校验码，而这些码字70是实际信息的载体。

如图8所示，在根据本发明的胶囊10中，在胶囊杯体11的底部12上并非仅设有第一代码50，而是除第一代码50外还设有第二代码150。第一代码50以其第一码元52大致居中设置在底部12上或设于底部12的中心区内，而第二代码150及其第二码元52′相对于第一代码50的几何形状中心点在径向上位于第一代码50外。在根据图8的实施方式中，第二代码150在周向上完全包围第一代码50。第一和第二代码50、150从而分别具有长方形的或正方形的外轮廓。换言之，第一代码50位于第二代码150内。

但代码50、150并未以覆盖方式构成。在靠内的第一代码50的区域内只有属于第一代码的第一码元52。第二码元52′可以设计为与第一码元52′相同。但此时规定，第一和第二码元52、52′不同取向以便明确更好地区分第一和第二代码50、150。所有第一码元52此时基本相同地安放取向，而所有第二码元52′基本相同地安放取向。在图8所示的实施例中，第二码元52′的取向相比于第一码元52的取向逆时针转动了90°。

但与此不同地可以想到，例如第二码元52′可具有不同于L形轮廓的几何形状例如C形轮廓或U形轮廓，其以这种形式能与第一码元52的轮廓和形状视觉区分开。为了确定第一和第二代码50、150的安放取向，基本上仅第一和第二码元52、52′中的一个码元含有信息就够了，从所述信息能明确推导出在底部12的平面内的代码50、150的多个可能安放取向中的一个。代替扭转的L形第二码元52′，原则上也可以采用点状的或旋转对称的码元。

第一和第二代码50、150一般包含不同的代码信息。第一代码50一般包含针对冲泡过程所规定的信息，例如关于冲泡程序、水量、冲泡温度、冲泡压力、冲泡时间或预注入时间，而靠外的且可能只可选地用于某些冲泡机20的代码150还具有关于萃取物的其它附加信息例如像最短保质期、制造地点、产地或批号。

不同的或定向不同的码元52、52′允许视觉区分第一和第二代码50、150，使得它们能被单独且彼此无关地检测、读取和解码。第二码元52′相对于第一代码50或第二代码150的外边沿54的安放取向以及多个第二码元52′彼此间的相互排列且尤其是其按照至少假想或虚拟划分为多个代码区61、62、63、64、代码组60和码字70的排列可以基本与第一码元52相同地构成。通过这种方式，第一代码50和第二代码150都可以利用同一图像分析器来识别、读取和解码。

在此，如此选择冗余检查，已经在代码面的10％至15％的可读性情况下能解码代码信息。代码组60和码字70在代码50的面上的均匀分布造成代码信息近似同样分布在代码50面上。这使得代码50在局部脏污或图像瑕疵的情况下尤其稳定。

通过由码元61、62、63、64构成的代码组60只具有一个码元52的预定限制条件，可以获得直接在位级别和图像级别上的码字70的完整性检查和可信性检查。另外，可以通过该代码组内的码元的均匀分布来获得针对在胶囊杯体11的底部12上的代码50的恒定的写入时间。在比如借助激光来刻写底部12时，在单位时间内总是写上相同数量的码元52。

甚至可以想到只在图像级别上进行代码50或代码50所含的码字70或代码组60是否完整的检查。在图像级别上的完整性检查进行得越好，添加至码字70的校验位越少。甚至可以想到的是完全在图像级别上执行代码50的完整性检查，从而可基本放弃在代码50内的校验位。

附图标记列表

10 胶囊

11 胶囊杯体

12 底部

13 外边沿

14 侧壁

15 转动轴线

16 胶囊盖

18 凸缘部

20 冲泡机

21 容槽

22 冲泡单元

24 检测单元

25 照相机

26 冲泡室

28 收集容器

29 出口

30 控制装置

50 代码

52 码元

52′ 码元

52a 直线部段

52b 直线部段

53 码元

53a 弧形部段

54 外边沿

55 中心点

56 指针结构

60 代码组

61 代码区

62 代码区

63 代码区

64 代码区

70 码字

150 代码

Claims (16)

1.一种用于在冲泡机内制备饮料的胶囊，其中该胶囊具有装填有萃取物的且具有基本呈正方形的底部(12)的胶囊杯体(11)和封闭该胶囊杯体(11)的胶囊盖(16)，其特征是，该胶囊在该胶囊杯体(11)的底部(12)上具有至少一个光学可读的第一代码(50)，所述第一代码具有多个第一码元(52，53)的二维排列，所述第一码元分别包含信息，从所述信息能明确推导出在该底部(12)的平面内的所述第一代码(50)的多个可能安放取向中的一个。

2.根据权利要求1所述的胶囊，其中，所述第一代码(50)具有多个基本相同的和基本相同地安放取向的第一码元(52，53)。

3.根据权利要求1所述的胶囊，其中，所述第一码元(52)具有至少两个以预定角度相邻的直线部段(52a，52b)。

4.根据权利要求3所述的胶囊，其中，所述第一码元(52)的至少一个直线部段(52a，52b)基本平行于基本呈长方形或正方形的第一代码(50)的外边沿延伸。

5.根据权利要求3或4所述的胶囊，其中，所述第一码元(52)的至少一个直线部段(52a，52b)基本平行于正方形的所述底部(12)的外边沿延伸。

6.根据权利要求1所述的胶囊，其特征是，所述第一码元(52)基本呈L形。

7.根据权利要求1所述的胶囊，其中，所述第一码元(53)具有至少一个弧形部段(53a)。

8.根据权利要求1所述的胶囊，其特征是，所述第一码元(52，53)被激光刻写到该胶囊杯体(11)的底部(12)上或被激光刻写入该底部(12)中。

9.根据权利要求1所述的胶囊，其特征是，所述第一代码(50)包括50至400个第一码元(52，53)。

10.根据权利要求1所述的胶囊，其中，所述第一代码(50)被分为多个代码区(61，62，63，64)的有序假想排列，所述代码区至少成对地被归入多个代码组(60)，其中一个代码组(60)中只有单个代码区(61，62，63，64)配设有一个第一码元(52，53)。

11.根据权利要求10所述的胶囊，其中，该代码组(60)内的第一码元(52，53)的自身位置包含信息。

12.根据权利要求1所述的胶囊，其特征是，该胶囊在该胶囊杯体(11)的底部(12)上具有至少一个光学可读的第二代码(150)，所述第二代码具有多个第二码元(52′)的二维排列，这些第二码元关于所述第一代码(50)的中心点(55)在径向上位于所述第一代码(50)外。

13.根据权利要求12所述的胶囊，其中，所述第一码元(52)和第二码元(52′)是基本相同的，且所述第一码元(52)相比于第二码元(52′)具有不同的安放取向。

14.根据权利要求9所述的胶囊，其中，所述第一代码(50)包括70至100个第一码元(52，53)。

15.一种由根据前述权利要求中任一项所述的胶囊(10)制备饮料的系统，包括冲泡机(20)，该冲泡机具有容纳具有基本呈正方形的底部(12)的胶囊杯体(11)的胶囊的冲泡室(26)和用于当胶囊(10)位于该冲泡室(26)上方的读取位置(L)时读取在该底部(12)上的且具有多个码元(52，53)的二维排列的代码(50，150)的光学检测单元(24)，其中在该读取位置(L)上的胶囊(10)具有四个不同的安放取向，该检测单元(24)被构造成它识别所述码元(52，53)的取向并由此推导出所述代码(50，150)的安放取向，其中该系统还包括具有载有所述代码(50，150)的正方形底部的胶囊(10)，其中所述代码具有该检测单元由此推导出所述代码的安放取向的码元(52，53)。

16.一种在用于制备饮料的冲泡机(20)内识别胶囊(10)的方法，该胶囊具有胶囊杯体(11)，该胶囊杯体具有基本呈正方形的底部(12)，该胶囊还具有在该底部(12)上的包括多个码元(52，53)的二维排列的代码(50，150)，该方法具有以下步骤：

-将由使用者置入该冲泡机(20)中的胶囊(10)转移入读取位置(L)，

-识别码元(52，53)并结合所述码元(52，53)的安放取向确定所述代码(50，150)的安放取向，

-解码所述代码(50，150)并结合包含在所述代码(50，150)中的信息识别胶囊类型。