CN107180437A - 用于自动评定分配的饮料的质量的方法 - Google Patents

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克劳迪奥·沃隆特
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Abstract

一种用于通过分析容纳在容器中的发泡奶的自由表面的图像来自动评价由用于分配奶基饮料的机器分配的奶泡的质量的方法，其中该分析使用图像处理的自动过程而在处理后的图像中识别和量化代表发泡奶的表面的纹理的、因而表示奶泡的质量的物理特征，该物理特征是多个气泡。

Description

用于自动评定分配的饮料的质量的方法
技术领域
本发明涉及用于自动诊断由奶基热和冷的饮料的分配机分配的奶泡的质量的方法。特别地，根据一些优选实施方式，本公开涉及用于自动评价由发泡奶分配机分配的奶泡的质量并且采取纠正动作的方法。根据一些实施方式，本公开涉及用于远程诊断奶泡的质量并且采取纠正动作的方法。
背景技术
在用于制备和分配基于咖啡的饮料的机器的领域中，一般已知用于从机器分配饮料的远程控制的系统。例如，可以在设置有专用应用并且与包括Wi-Fi连接装置的分配机通信的智能手机上编程期望类型的咖啡(卡布奇诺、浓咖啡、玛奇朵)的分配。
EP2314188说明了一种用于使用选定剂量的研磨咖啡来重新充填浓缩咖啡机的过滤保持器(filter-holders)的设备，其包括咖啡机和至少一个研磨机-测量装置，该咖啡机包括至少一个分配装置，其中该机器包括识别单元，该识别单元产生关于重新充填分配装置的过滤保持器所必须的剂量类型的信息，并且研磨机-测量装置包括用于识别单元产生的信息的检测单元，其中当过滤保持器定位和保持于研磨机-测量装置时，检测单元使得相应的剂量被供应到过滤保持器。
在用于制备发泡奶的自动机器的领域中，已经开发了被设定成获得类似于由专业酒保所获得的优质的泡沫的方案。专利申请EP1501398说明了用于在控制温度和泡沫量的情况下加热和发泡奶的装置，其中来自泵的加压空气和蒸汽被引入可浸入包含奶的接收容器中的运送导管中。
近年来，对于基于冷的发泡奶的饮料的兴趣增加。专利申请US 2010/0075007说明了一种产生冷或热的奶泡的方法，其中通过泵抽吸奶和空气的混合物，并且通过节流点选择性地直接地或通过流加热器地传送奶和空气的混合物。
满足最苛刻的消费者的奶泡质量一般归因于非常精致的纹理，其通常涉及乳状的一致性和持久性。饮料的、特别是发泡奶的自由表面的目视观察提供关于泡沫的质量的指示。然而，目视检查通常提供主观的结果，因为它取决于执行检查的操作者以及他/她的判断的可变性，这经常受到环境因素和他/她的心理-生理条件的影响。为了寻求对于由单个操作者提供的评价的固有主观性的补救，感官分析通常由本领域的“专家”组成的品鉴组(委员会)执行，以便“平均”单个评价。
发明内容
申请人已经观察到奶泡的质量(例如卡布奇诺或者‘拿铁玛奇朵’的质量)的更客观的评价在时间和结果重复性方面将是有利的，使得其更便宜和更可靠。
申请人已经理解的是，通过分析容纳在容器中的发泡奶的自由表面的图像可以自动控制由用于分配奶基饮料的机器分配的奶泡的质量，其中该分析使用图像处理的自动过程而在处理后的图像中识别和量化代表发泡奶的表面的纹理的、因而表示奶泡的质量的物理特征。
在优选实施方式中，物理特征是在发泡奶的表面存在的气泡，并且图像处理用于识别和数值定义在发泡奶的表面存在的多个气泡。通过多个数值参数数值限定多个气泡。多个数值参数包括多个气泡的各气泡的尺寸(例如，在以椭圆说明的情况下的平均半径或者以圆说明的情况下的半径)和多个气泡的数量。
本公开提供了自动评定发泡奶的质量的方法。
在优选实施方式中，申请人已经考虑到用于制备和分配发泡奶的自动机器，其中通过用于奶的泵抽吸冷的奶并且将奶与空气混合，以便产生从分配出口分配的奶-空气混合物。空气一般通过连接到奶抽吸导管的空气导管从外部环境进入，并且通过流量校准器调节进入的空气流量因而调节在分配饮料期间引入的空气量，能够手动控制该流量校准器或通过用于电子控制进入的空气流量的控制单元控制该流量校准器。替代地，通过空气泵能够将压缩空气推进有牛奶流动的导管或者奶-空气混合装置，例如在DE4445436中说明的类型。
通常地，用于分配发泡奶的自动机器安装有关于发泡奶的制备的特定的操作参数，特别是与分配发泡奶的操作相关的回路元件的操作参数，其中例如用于奶的泵的输送流量和进入抽吸导管的空气流量的校准。例如，如果奶抽吸泵是可变流量泵，则在安装机器时通常设置一个或多个流量值。申请人已经观察到的是，在使用机器期间，一些使用条件能够变化，并且可能的是，在安装时设定的参数不能实现期望的泡沫质量结果。在一些情况下，还可能的是，用于分配发泡奶的自动机器的用户希望知道泡沫的质量是否能够(进一步)改善并且是以什么方式改善。
申请人理解的是，如果必要，发泡奶的质量的自动评价后面跟随着关于纠正动作的指令，在服务/辅助成本或时间方面能够是有利的。在一些实施方式中，自动诊断奶质量的方法是远程实现的。
根据本公开的一些实施方式，提供用于自动评价由发泡奶分配机分配的奶泡的质量的方法，该方法包括：
-提供用于从分配出口分配发泡奶的自动分配机，所述自动分配机包括奶回路，所述奶回路包括多个回路元件，其中将相应的多个机器操作参数设定为所述多个回路元件的当前操作参数，所述多个机器操作参数包括第一回路元件的第一机器操作参数；
-从所述分配出口分配发泡奶基饮料，所述饮料具有带有表面纹理的发泡奶的自由表面，其中利用所述当前机器操作参数实现分配；
-基于所述发泡奶的所述表面纹理定义代表泡沫质量水平的多个参考等级，其中通过所述自由表面的气泡说明所述表面纹理，所述等级通过包括所述自由表面的所述多个气泡的数量和尺寸的多个数值参数表征，其中通过参考等级值代表并且通过所述多个数值参数的相应的多个数值范围说明各参考等级，所述多个数值参数的数值参数对应于各参考等级的相应的数值范围，由此通过所述多个数值参数的相应的多个数值范围定义各参考等级；
-经由数据终端获取作为初始图像的所述饮料的所述自由表面的数字图像，所述数据终端包括相机并且所述数据终端能够连接到数据通信网络；
-通过所述数据通信网络将获取的所述数字图像传输到计算装置；
-在所述计算装置上创建数据库，所述数据库包括至少一个数据表，所述数据表包括作为条目的所述第一机器操作参数的多个值，所述第一机器操作参数的各值与相应的参考等级值关联；
-在所述计算装置上数字处理获取的所述初始图像，以获得处理后的图像，其中代表所述饮料的所述表面纹理的多个气泡被识别，通过限定各气泡的尺寸的轮廓线来限定各气泡；
-在所述处理后的图像中，计算表征所述多个气泡的对应的所述多个数值参数的多个值；
-检查在所述处理后的图像中计算的各数值参数值针对与所述参考等级关联的所述数值参数的所述多个数值范围的所述隶属；
-根据所述检查的步骤的结果，指定通过所述多个参考等级值的参考等级值Qk代表的当前参考等级，从而将泡沫质量的参考等级指定到包含发泡奶的所述饮料的获取的所述图像。
在一些优选实施方式中，该方法还用于在指定当前参考等级之后采取纠正动作并且包括：
-检索所述多个参考等级值的名义参考等级值Qn，并且检查值Qk是否与值Qn相差大于预定阈值的值；
-如果所述值Qk与所述名义等级值Qn相差大于预定阈值的值，则从所述数据库检索与所述名义等级Qn关联的所述第一机器操作参数的第一值和与所述当前参考等级值Qk关联的第一机器操作参数的第二值；
-检查与所述当前参考等级关联的所述机器操作参数的所述第一值是否与所述第一机器操作参数的所述第二值不同；以及
-如果不同，则输出纠正动作指令数据，以根据所述第一机器操作参数的所述第一值和所述第二值之间的差值调节当前的所述第一机器操作参数。
在一些实施方式中，计算装置是远程计算装置，优选地为远程服务器。
在一个实施方式中，计算装置安装于分配机，该分配机包括用于传输和接收网络数据的模块，该模块可与数据通信网络连接。
优选地，获取的初始图像是摄影图像。
附图说明
通过参考作为非限定性的示例而给出的本发明的实施方式和附图，本发明的进一步的特征和优点从以下详细说明中将变得清楚，其中：
图1(a)-图1(g)均呈现分配在杯子中的卡布奇诺中的奶的表面的照片，其中奶泡明显具有不同的特征。
图2是代表根据本发明的实施方式的、用于自动诊断由用于发泡奶制备的自动机器分配的奶泡的质量的信息的电子处理系统的高级架构(high level architecture)的框图。
图3是代表根据本发明的另一实施方式的、用于自动诊断由用于发泡奶制备的自动机器分配的奶泡的质量的信息的电子处理系统的高级架构的框图。
图4是示出根据本发明的一个实施方式的、包括用于诊断奶泡的数据处理系统的网络环境的框图。
图5是示出根据本发明的另一实施方式的、包括用于诊断奶泡的数据处理系统的网络环境的框图。
图6示出能够实施根据本发明的实施方式的方法的、用于产生和分配冷和热的发泡奶的设备的图。
图7示出从数据终端接收的初始图像的示例。
图8是根据本发明的一个实施方式的、关于检查计算的参考等级(calculatedreference class)和参考名义等级(reference nominal class)之间是否存在差值的、以及执行纠正动作的步骤的流程图。
图9示出与从1到6的多个等级值Q关联的关于机器操作参数的数据表的示例。
图10是根据本发明的另一实施方式的、关于检查计算的参考等级和参考名义等级之间是否存在差值的、以及采取纠正动作的步骤的流程图。
具体实施方式
在优选实施方式中，发泡奶基饮料(frothed milk-based beverage)的自由表面的初始图像是容器中分配的饮料的表面的照片。图1(a)-图1(g)均呈现分配在杯子中的卡布奇诺中的奶的表面的照片，其中奶泡明显具有不同的特征，从图1(a)的具有少量发泡的液体奶到图1(g)的具有非常精致和持久纹理的泡沫，泡沫的质量从图1(a)至图1(g)逐渐改善。从质量的角度来看，泡沫的质量能够由诸如纹理、粘稠度、持久性等的属性来说明，并且这些属性中的一些能够被肉眼察觉。在图1(a)-图1(g)中示出的实施方式中，提供了七个泡沫质量水平，能够以如下方式说明质量：
图1(a)：泡沫几乎不存在，气泡下可见液体；
图1(b)：具有低粘稠度的少量泡沫，存在逐渐破裂的大气泡；
图1(c)：具有大和中尺寸气泡的泡沫；
图1(d)：泡沫由明显存在的或多或少的大气泡标记；
图1(e)：具有一些大气泡的精致泡沫；
图1(f)：精致的纹理但是微小气泡仍然可见；以及
图1(g)：非常精致的纹理，实际不可见。
申请人已经观察到，可以将代表奶泡的质量水平并且基于发泡奶的表面纹理定义的多个参考等级中的多个样本图像分类。
更一般地，可以定义代表泡沫质量水平的多个参考等级，参考等级用包括在参考名义等级的最小值Qmin以及最大值Qmax之间的相应的多个等级值Qk，k＝1，…，r来表示，泡沫的质量从Qmin到Qmax逐渐改善，其中各参考等级由表面纹理的物理特征(即一个或多个气泡)的相对应的多个参考参数的多个数值范围说明。数值范围定量地定义等级。即使图1(a)-图1(g)的实施方式示出七个样本图像，参考等级的个数连同下面所呈现的实施方式中分配给不同参考等级的数值也仅是示例性的。
图2是代表根据本公开的一个实施方式的、用于自动诊断由用于发泡奶制备和分配的机器分配的奶泡的质量的数据电子处理系统的高级架构的框图。通过机器在容器中分配的发泡奶基饮料的自由表面的初始数字图像20由用于诊断奶泡的数据处理系统21获取。饮料的自由表面由容器的边缘限制，例如由卡布奇诺杯子的边缘限制。系统21包括图像处理模块22，其用于接收和处理初始图像以便产生从中识别物理特征的处理后的图像，物理特征代表表面纹理。根据本公开，物理特征是出现在发泡奶的表面的多个气泡。
在图2的实施方式中，用于诊断奶泡的数据处理系统21安装于相对于发泡奶分配机远程的服务器，并且在服务器上被执行。在不同的实施方式中，数据处理系统21安装和执行于包括在分配机中的处理器。
系统21还包括用于分析处理后的图像的模块23，其逻辑连接到图像处理模块22，图像分析模块23被构造用于接收处理后的图像和计算处理后的图像中的与气泡相关的多个参数。
系统21还包括数据库24，其中为表征气泡的多个数值参数的各数值参数存储多个数值范围，各数值范围与表示泡沫质量的多个参考等级的相应参考等级Qk关联，使得各参考等级由对应于多个参考参数的多个数值范围说明。
优选地，参考等级由例如整数值的等级值表示的数值代表。数据库24优选地为数据结构，例如通过与参考等级关联的向量形成的、通过与多个气泡的相应的数值参数关联的多个数值范围描述的查找表。图像分析模块23逻辑连接到数据库24，并且被构造以将计算成用于在处理后的图像中识别的多个气泡的多个数值参数中的各数值参数与存储在数据库24中的对应参考参数的数值范围关联，以便确定这种计算的数值参数的参考等级。图像分析模块23还被构造以在确定各计算的数值参数的参考等级之后，基于与数值参数关联的一个或多个参考等级而计算参考等级Qk，如下文更详细地说明的。
在确定从处理后的图像的分析中获得的多个参考等级Q1，Q2，…，Qr的参考等级Qk的值之后，图像分析模块23被构造用于输出表示参考等级的信息数据作为初始图像的处理以及处理后的图像的分析的结果。
在一个实施方式中，系统21安装于具有用户界面和显示器的分配机，图像分析模块23被构造用于与机器的用户界面通信以在显示器上显示值Qk，其于是变为用户可用的信息。
在另一实施方式中，系统21安装于相对于分配机远程的服务器，图像分析模块被构造用于与传输模块通信，该传输模块用于将值Qk通过数据通信网络传输到连接到服务器的数据终端或传输到分配机的控制单元，以显示值Qk，如果机器设置有数据收发模块的话。以这种方式，用户接收关于与分配的饮料中的奶发泡相对应的参考等级的信息，其在被发送到数据处理系统21的初始图像中。
图3是代表根据本公开的另一实施方式的、用于自动诊断由用于发泡奶制备和分配的机器分配的奶泡的质量的数据电子处理系统的高级架构的框图。具有与参照图2说明的功能类似的功能的元件具有相同的附图标记。在图3的实施方式中，初始图像20由数据处理系统29获取，数据处理系统29包括逻辑连接到图像分析模块23的纠正动作模块(corrective action module)25。图像分析模块被构造用于将值Qk传输到纠正动作模块25。模块25还被构造用于检索包括在多个参考等级值中的名义等级值Qn(即在1和r之间的n)，并且将参考等级值Qk和Qn比较，以确定参考等级值与名义等级值的差值是否大于预定阈值。如果大于，纠正动作模块25被构造用于检索与参考等级Qk关联的机器操作参数的值和与名义等级Qn关联的机器操作参数的名义值，并且用于输出指令数据27，其用于根据与等级Qk关联的机器操作参数的值和与等级Qn关联的机器操作参数的值之间的不同而调节机器当前操作参数。
优选地，与参考等级关联的操作参数在数据库26中结构化，数据库26包括至少一个数据表，其中机器操作参数的值的向量与多个参考等级的各参考等级关联。数据库26优选地包括在数据处理系统21中。
在一个实施方式中，从可由纠正动作模块访问的系统29中预编程和存储的多个指令数据选择指令数据27。
在一个实施方式中，其中发泡奶分配机设置有用于传输和接收网络数据的、可与数据通信网络连接的模块，并且设置有控制单元，该控制单元连接到数据收发模块和用于分配发泡奶的相关的回路元件，以控制回路元件的机器操作参数，输出指令数据，包括将指令数据传输到分配机的控制单元，并且通过自动调节与回路元件有关的至少一个机器操作参数来执行指令数据。
在另一实施方式中，由纠正动作模块25执行的处理的结果包括传输指令数据27，如果分配机的数据终端或控制单元通过数据通信网络连接到处理系统29，指令数据27通过在数据终端的显示器上或在分配机的显示器上显示消息来自动呈现给用户。
如果纠正动作的结果是消息的显示，则根据本发明的一个实施方式，指令数据是预编程书写消息的形式，例如“将泵的功率改变至30％PWM”，其中从数据库26检索的值“30％”作为与参考名义等级Qn关联的泵功率操作参数的值。
名义等级值Qn例如对应于可从分配机获得的奶泡的最高质量。
在网络连接环境中，用于自动诊断奶泡质量的数据处理系统被实现为提供高级应用程序的软件。用于诊断泡沫质量的数据处理系统的模块是通过包括数据库应用、数学算法、和连接各种软件组件的软件基础架构的高级应用程序提供的软件组件。
根据优选实施方式，经由数据终端获取发泡奶基饮料的自由表面的数字图像，该数据终端包括相机，并且该数据终端能够连接到移动数据通信网络移动设备或固定线路数据网络。在一个实施方式中，数据终端是智能电话或具有相机(摄像头)并且可连接到例如UMTS、EDGE或GPRS的移动数据网络的平板电脑。众所周知，如果数据终端设置有WiFi功能，则可以借助于无线信号(WLAN)通过本地网络连接到数据网络。通常地，配备有相机的数据终端包括可以存储利用终端拍摄的照片的存储器。
在本文中并且以更一般的形式地，设置有相机的数据终端意味着包括数据收发模块和相机的装置。在优选实施方式中，数据终端设置有用于管理数据终端和远程服务器之间的交互的应用软件。优选地，应用软件是经由Web API连接到远程端点的程序，该远程端点执行所需的图像分析功能并且返回结果。
图4是示出根据本发明的一个实施方式的、包括用于诊断奶泡的数据处理系统的网络环境的框图。设置用于自动诊断发泡奶的机器30，其包括用于控制与分配发泡奶的操作相关的回路元件的电子控制单元(图中不可见)。分配机还设置有用于连接固定线路或移动数据通信网络的数据收发模块，例如用于以无限模式连接到本地网络的Wi-Fi模块、该本地网络连接有数据通信网络。
通过电子控制单元，杯子中的发泡奶的分配由用户控制，例如通过连接有用户界面的按钮或触屏显示器，该用户界面又连接到机器的电子控制单元。提供配备有移动操作系统(例如安卓、iOS或WindowsPhone)和数字相机的数据终端31。终端31例如是智能手机或平板电脑。在数据终端上，安装并运行被构造为访问远程服务器33的应用软件，该远程服务器33已经安装有用于诊断例如参考图2或图3说明的类型的奶泡的质量的数据处理系统的应用软件。在通常的方式中，安装于终端的软件包括用户界面元素，其用于应用自身初始化、将数据传输到服务器端应用(例如传输数字照片)、从服务器33接收数据、在终端显示器上显示接收到的数据。
在一些实施方式中，随着用户打开应用，该用户需要插入关于分配机的功能的技术信息作为输入数据。输入数据包括机器操作参数和特别是与分配发泡奶有关的回路元件的操作参数，诸如奶抽吸泵的操作功率等，其表示为例如马达的转数或泵的PWM信号的百分比值或进入奶流的空气的流量，例如通过空气入口阀的流量截面表示。输入数据还能够包括机器的型号、注册或条形码号或其它任意机器识别码。
在由用户手动插入输入数据的该操作模式中，安装于终端的应用被构造用于将输入数据传输到服务器。与机器的操作参数有关的输入数据优选地在服务器的软件设置中以数据结构编码。
通过机器30在例如杯子的容器中分配奶泡之后，用户通过数据终端31拍摄杯子中的奶泡的自由表面的照片34并且使用应用通过数据通信网络32将照片34传输到远程服务器33。远程服务器在接收照片时，在服务器端应用中初始化诊断处理系统(在本身已知的模式中，例如通过调用应用的脚本)。
在一个实施方式中，数据终端31包括被构造用于以至少8兆像素的分辨率拍摄图像的数字相机。
优选地，随着用户打开应用，应用自身产生需要插入名义等级值Qn的询问，该名义等级值Qn与被认为对于检查的分配机或用户期望最佳的泡沫的质量关联。优选地，询问还需要插入其中必须分配或已经分配了发泡奶的杯子的直径的值。
在本身已知的模式中，随着应用的打开，该应用产生模板，其包括通过用户界面应用呈现给用户的询问。输入数据由用户以常规方式插入，例如通过用户界面应用，其通过数据终端的显示单元(例如显示器)和输入单元(例如键盘、触摸显示器等)连接到应用。
在接收由数据终端传输的图像时，服务器端应用被初始化并且顺序地执行接收图像的数字处理，以便产生处理后的图像，其中代表泡沫的表面纹理(即气泡)的物理特征被识别，并且通过计算定量地定义在处理后的图像中识别的多个气泡的数值参数来分析处理后的图像，以便确定多个参考等级的哪个参考等级Qk与分配的饮料关联。
在用于自动诊断图2所示的类型的奶泡的质量的电子数据处理系统中，将确定的参考等级Qk的值传输到用于在数据终端31的显示器中显示该值的数据终端31。在一个实施方式中，将参考等级Qk传输到分配机30的控制单元以在机器的显示器上显示等级。于是用户能够知道发泡奶基饮料所属的参考等级并且因此知道由机器分配的泡沫的质量。
在优选实施方式中，用于自动诊断奶泡质量的电子数据处理的方法和系统提供用于自动检查计算的参考等级Qk和名义等级Qn之间是否存在差值ΔQ，ΔQ＝(Qn-Qk)≠0，其中绝对值大于预定阈值，如果存在，则输出用于调节至少一个机器操作参数的纠正动作指令数据。
机器的控制单元以如下方式被构造：在从服务器33接收到指令数据时，控制单元执行至少一个用于分配发泡奶的操作的机器操作参数的自动调节，例如进入奶流的空气的流量的变化或输出奶空气流量的变化，例如通过调节空气管道或压缩空气泵中的电磁阀。
参考图1的实施方式，从1到7的整数值能够与相应的参考等级关联。对应于“良好”泡沫质量的参考等级值通常大于或等于5。可以观察到的是，因为分配机能够以如下方式被创建和构造(例如用于执行实验室试验)：经由与空气和/或奶接触并且可调节的回路元件(图中不可见)的调节而不能获得高质量泡沫纹理，所以名义等级值不必是Qn＝7。
在一些优选实施方式中，Qn代表具有最高值的参考等级(在图1的示例中，Qn＝Qmax＝7)。
在一些优选实施方式中，在通过数据终端接收传输的图像时，服务器端应用被初始化，并且该服务器端应用顺序地执行接收的图像的数字处理，以便示出发泡奶的表面上的多个气泡，分析处理后的图像以便确定与在处理后的图像中识别的多个气泡有关的与数值参数关联的参考等级值Qk，并且检查是否存在具有大于预定阈值的绝对值的差值ΔQ＝(Qn-Qk)≠0。如果是这种情况，则该方法包括从优选地安装于服务器的数据表检索机器的关于Qn和Qk的至少一个相应的操作参数并且输出包括以下纠正动作中的一个纠正动作的指令数据：
(i)通过将电子命令传输到连接到与分配发泡奶有关的一个或多个回路元件的控制单元，自动执行机器30的至少一个操作参数的调节；以及
(ii)以在终端的显示器上显示并且因此可被用户使用的形式将指令数据传输到数据终端31，该用户随后能够向机器赋予命令以调节至少一个操作参数。
纠正动作能够包括动作(i)和动作(ii)的组合。
在图4中示出的实施方式中，机器30设置有相机且应用安装于机器的电子控制单元，该应用获取照片并将其传输到服务器33。在该实施方式中，因为与根据本公开的方法相关的数据终端的功能存在于机器中，所以移动数据终端的使用不是必需的。
在另一实施方式中(图4中未示出)，自动诊断系统在机器30上(即机器包括计算装置)。在这种情况下，输出指令数据包括以如下形式将指令数据传输到机器：在机器的显示器上显示或通过将电子命令传输到连接到与分配发泡奶相关的一个或多个回路元件的控制单元，自动执行机器30的至少一个操作参数的调节。
图5是示出根据本发明的另一实施方式的、包括用于诊断奶泡的信息处理系统的网络环境的框图。具有与参照图4说明的功能类似的功能的元件具有相同的附图标记。在本实施方式中，分配机35被设置用于自动分配发泡奶，该分配机35包括用于控制与分配发泡奶的操作相关的回路元件的电子控制单元(例如中央处理单元，CPU)(图中不可见)。通过电子控制单元，发泡奶在杯子中的分配由用户控制，例如经由连接到用户界面的按钮或触屏显示器，该用户界面又连接到机器的电子控制单元。分配机35不设置可连接到数据通信网络的数据收发模块。因此，通信仅发生在服务器32和数据终端31之间。用户将应用初始化并且手动插入机器操作参数和名义等级值Qn。在通过机器35将奶泡分配进容器中之后，例如分配进杯子之后，用户通过数据终端31拍摄杯子中的奶泡的自由表面的照片34，并且通过使用客户端应用将照片34传输到远程服务器33。在接收照片时，远程服务器将用于泡沫和通过服务器端应用执行的纠正的诊断处理系统初始化，服务器侧应用在输出中给出关于代表泡沫的表面纹理的物理特征的与数值参数相关的参考等级Qk。参考等级例如通过在数据终端的显示器上显示包含等级的数值的信息而被传输到数据终端31。
在一个实施方式中，系统检查等级Qk的值是否与由用户作为输入数据插入的名义等级Qn的值不同，如果不同，则系统从服务器向用户传输询问他/她是否希望对机器进行纠正动作的消息。如果用户选择进行纠正动作的选项，则方法包括从优选地安装于服务器的数据表检索与Qn和Qk有关的机器的至少一个操作参数的相应值，并且输出指令数据包括以如下形式将指令数据传输到数据终端31：在终端的显示器上显示并且因此可被用户使用，该用户随后能够向机器赋予命令以调节至少一个操作参数。
根据本公开的方法优选地实施于用于分配发泡奶的自动机，该自动机包括用于沿着奶抽吸导管从容器抽吸冷奶的泵，其中奶与引入奶流的空气混合，例如引入抽吸导管，从而产生从分配出口分配的奶空气混合物。在一个实施方式中，控制单元控制泵的致动和进入奶流的空气流的流量。在一个实施方式中，泵具有可变流量并且控制单元被构造用于控制泵输出流量。优选地，流量校准器是流量控制电磁阀，其中控制单元控制进入空气导管的空气的流量。
不希望将本发明限制于加热奶的特定解决方法(机器能够被构造用于仅分配冷的发泡奶)或限制于分配奶的特定回路，图6示意性地示出根据本发明的一个实施方式能够实现该方法的、用于产生和分配冷和热的发泡奶的设备。在图6中，图中示出用于制备和分配冷和热的发泡或不发泡的奶基饮料的设备。在优选实施方式中，用于分配冷或热的奶的设备是咖啡机的一部分，优选地为浓缩咖啡机，该咖啡机分配基于咖啡、咖啡和奶或仅奶的不同的饮料，例如卡布奇诺、拿铁玛奇朵、具有冷的发泡奶的夏天咖啡、热的不发泡奶等。
优选地被冷却到3℃至5℃的温度的冷奶2容纳在容器1中。通过由马达6驱动的泵5沿着具有插入容器1中的第一开口端和连接到泵的第二端的抽吸导管3从容器抽出冷奶2。泵能够例如是齿轮泵。泵的上游，第一空气导管7通过第一连接点4被连接到抽吸导管3。第一空气导管具有用于环境空气入口的自由端，并且电磁阀8配置在自由端上，电磁阀8具有用于调节进入的空气的可调节的流量，从而在分配饮料期间调节引入的空气量。进入的空气流的变化允许改变由泵抽入的空气/奶混合物中的空气和奶之间的比率并且一般地改变奶的发泡。空气流量经由电磁阀8的调节优选地通过电子控制单元(CPU)12控制，电子控制单元12通过选择例如穿过出口开口横切于空气流的截面的特定值的特定的截面开口值来控制进入的空气流量。在一个实施方式中，空气流控制阀8是比例型的电磁阀，其中可变流量和控制信号成比例。在不同的实施方式中，阀8是能够手动调节的渐变校准器。
在图6中，一般地，用虚线表示将CPU连接到电磁阀8的控制线路以及CPU和设备的其它电气或电子设备之间的控制线路。
奶和空气在泵5中被混合并且从泵出口被输送进出口导管11，出口导管11终止于发泡奶分配出口或端16。压缩的奶和空气的混合物沿着出口导管11被推动穿过流加热器17，流加热器17配置于出口导管并且被构造用于在奶通过加热器内部期间加热奶。在一实施方式中，如图6所示，流加热器17是通过蒸汽导管18连接到蒸汽产生器14的蒸汽加热器。流加热器包括用于通过泵输送引入奶/空气混合物推送的第一入口。蒸汽导管18通过加热器的第二入口在流加热器17中引入加压蒸汽，加热器的第二入口相对于第一入口以如下方式配置：使得奶/空气混合物和蒸汽分别沿着在加热器中相交的两个方向被供送。在蒸汽导管18中，插入用于拦截蒸汽的电磁阀9，以便关闭和打开所述导管从而中断蒸汽流或使蒸汽流到达加热器17。电子控制单元12通过致动蒸汽阀9的打开和关闭来控制蒸汽阀9。
泵5在由至少一个操作参数定义的操作条件下工作，该操作条件对应于引入到出口导管11的空气/奶混合物的输送流量。CPU 12通过控制马达6来控制泵的致动。
在一些实施方式中，泵5是可变流量泵，优选地具有可变转速。泵的输送流量的变化允许改变空气/奶混合物中的空气和奶之间的比率。在可变流量泵的情况下，CPU 12通过控制泵的转速来控制泵5的马达6。
冷或热的发泡奶从位于出口导管11的开口端的分配出口16排出并且止于杯子或玻璃杯19。关于制备卡布奇诺的非限定性示例，咖啡通常从单独的分配出口(未示出)被分配进杯子中然后从奶分配出口16分配奶泡以充满或几乎充满杯子。
在图中未示出的不同的实施方式中，在泵的下游的出口管道上配置分流阀，该分流阀选择性地将奶/空气混合物直接运送到分配出口或通过流加热器运送到分配出口。在US 2010/0075007中说明了这种类型的分配奶的回路。
在分配卡布奇诺之后，用户将数据终端中的应用初始化，拍摄照片并将充填有卡布奇诺的杯子的摄影图像(初始图像)传输到服务器，该服务器执行接收到的摄影图像的数字图像处理过程。
对于摄影图像，用户插入诸如容器的内径等的校准参数，容器优选地为卡布奇诺杯。一旦已经接收杯子的内径作为输入数据，图像处理过程以像素为单位进行杯子内径的测量，因此能够从图像单位(像素)到公制单位地校准图像。优选地，用户插入(在照片被获取的分配饮料期间在机器中使用的)当前机器操作参数，当前机器操作参数包括例如奶抽吸泵的操作功率的至少一个泵的操作参数，如果泵是具有可变转速的泵，该操作参数表示为例如马达的转数或泵的PWM信号的百分比值，如果阀是可手动调节的流量校准器，则表示为例如空气流量调节阀的开口程度、或表示为例如流量调节器电磁阀的工作电压。可选地，用户插入诸如沸腾器的温度或机器的蒸汽压力和型号或其它产品识别码等的其它机器操作参数作为输入数据。
图7示出从数据终端接收的数字初始图像(彩色摄影图像)的实施方式。初始图像是容纳卡布奇诺的具有圆形边缘的杯子的俯视图的数字照片，杯子的上表面由发泡奶形成。在一个实施方式中，数字图像处理的过程包括以下顺序步骤：
(a)接收初始数字图像；
(b)以公制单位接收杯子的边缘的外径的值作为输入数据；
(c)通过使用一个或多个库函数(例如OPENCV)来限制初始图像，消除杯子的边缘之外的图像的区域或使用例如黑色的均一的颜色覆盖外部区域；
(d)以像素为单位测量杯子的边缘的外径的值，以便获得用于将图像的元素从像素坐标转换为公制单位的校准；
(e)将图像的由杯子的边缘限制的内部区域转换为灰度级，以便以灰度级创建发泡奶的表面的绘图(mapping)；
(f)对图像和一个或多个锐化过滤器应用平滑过滤器，以便移除在初始图像中存在的噪点。例如，平滑过滤器是高斯过滤器。例如，锐化过滤器是拉普拉斯过滤器；
(g)将在步骤(f)中获得的灰度级图像转换为二进制图像。例如，如果在灰度级图像中各像素均具有包括在0到255之间的强度值，则图像的二值化提供将值小于220的所有像素转换为黑色，并且将值大于或等于220的所有像素转换为白色；
(h)在二进制图像上应用数字过滤器以提取轮廓，以便定义在奶的表面上的气泡的边缘，从而获得多个轮廓作为结果，对于前面步骤的数字处理所示的各气泡有一个轮廓。轮廓提取算法例如是由S.Suzuki和K.Abe在计算机视觉、图形和图像处理，30(1)：32-46(1985)中发表的“数字化二进制图像的边界跟随的拓扑结构分析”中说明的SUZUKI 85。提取的轮廓线在图像中以像素坐标空间地定义，该像素坐标通过上述校准转换为公制单位。
(i)将在前面步骤中识别的气泡的多个轮廓线变换为椭圆，例如通过由Andrew WFitzgibbon和Robert B Fisher在第六届英国机器视觉会议论文集(Vol.2)，PP.513-522(1995)的“圆锥拟合(conic fitting)的买方指南”中说明的Fitzgibbon 95算法。该操作允许将气泡数值地定义为易于检查的几何图形；
(j)为了从图像中消除很可能是误报的太小或太大的气泡的目的，消除具有小于面积的第一阈值或大于面积的第二阈值的椭圆，以便仅保留重要的椭圆；
(k)在前面步骤中获得的图像上，选择数对周向相切的或部分地彼此重叠的椭圆，并且通过使用适合的几何函数来接合所述数对椭圆，因为它们非常可能来自单个大气泡，数字轮廓提取过滤器错误地将其分为两个；以及
(l)选择例如其中半长轴和半短轴之间的比率大于1.77的非常长的椭圆，并且将各选择的椭圆分成包含在初始轮廓线中的由两个或三个轮廓线定义的两个或三个较小椭圆。该操作能够例如通过应用几何函数来进行。
在用于数字初始图像的数字处理的上述步骤(a)到步骤(l)的结尾，多个椭圆在处理后的图像中被识别，该椭圆代表在发泡奶的表面上突出的相应的多个气泡的轮廓，其中，各椭圆由诸如半长轴和半短轴等的多个几何参数定义。
在本文中说明的数字过滤器通过适合于图像处理并且利用商业或定制软件程序来实施的数学算法来实现。
虽然根据一个实施方式利用椭圆的几何形状来说明空气表面气泡，但是本公开不排除能够利用圆来几何描述气泡。在这种情况下，气泡由一个几何参数定义，半径或直径。
该过程在过程步骤(l)之后包括：
(m)计算关于在奶表面的处理后的最终图像上识别的多个气泡的多个数值参数P。
因为发泡奶的精致表面纹理通常包含具有小半径的很少的气泡，或在非常精致纹理的情况下，几乎没有表面气泡，存在于表面的气泡的尺寸的特征和它们的密度(每单位面积气泡的数量)和/或气泡的数量允许泡沫的质量的评价。
在一些优选实施方式中，为了多个气泡的定量限定而计算的多个数值参数P包括：
-在处理后的图像中识别的多个气泡的平均半径Rave，其被计算作为多个气泡的第i个气泡的平均半径(Rave)i的平均值，其中各气泡的(Rave)i是几何描述气泡的轮廓的椭圆的半长轴和半短轴的平均值；
-杯子内的表面区域中的多个气泡的总密度DT；
-多个气泡的总数量N；
-“大”气泡的密度DG，即由具有例如r>3.7mm的大于给定值的平均半径的气泡占据的发泡奶的自由表面的面积的百分比(通常代表发泡奶的非精致表面纹理)；
-“中”气泡的密度DM，即由具有例如1.87mm≤r≤3.7mm的在一定值的范围内的平均半径的气泡占据的发泡奶的自由表面的面积的百分比；以及
-“小”气泡的密度DP，即由具有例如r<1.87mm的小于给定值的平均半径的气泡占据的发泡奶的自由表面的面积的百分比。
在一些实施方式中，数值参数P还包括：
-气泡的平均最小半径Rmin；以及
-气泡的平均最大半径Rmax。
应当理解的是，感兴趣的数值参数能够是上述参数的子集，并且定义大、中、小尺寸的气泡的上述数值仅是示例性的。在一个实施方式中，等级由数值参数的子集定义，例如气泡的数量N和大气泡的密度DG。在另一实施方式中，参考等级仅由一个数值参数定义，例如N。
对于各数值参数，选择与参考等级的数量r一样多的多个数值范围，并且各数值范围与表示泡沫的质量的参考等级Qk，k＝1，2，…，r，关联。
该处理继续将基于在处理后的图像中识别的椭圆计算的各数值参数P与包括该值并与特定的参考等级Qk关联的数值范围关联。在这种方式中，参考等级与在处理后的图像中识别的多个气泡的多个数值参数的各参数的数值关联。各参数P和参考等级的关联能够通过已知的软件工具来执行。
在一个实施方式中，定义等级Qk的数值范围根据与相应的参考等级关联的样品发泡奶照片的分析来经验地确定。
申请人已经观察到：(a)出于连续性和完整性的原因，与多个参考等级关联的特定的数值参数P(例如Rave、DG、DM等)的数值范围不一定彼此分离和相邻，并且可能发生参数P的数值能够属于与相应的不同的参考等级关联的两个范围，以及(b)在使用多个数值参数的等级的情况下，在相同的处理后的图像上计算的不同的数值参数(因此与相同的分配操作相关)能够被包括在不同的参考等级的相应的数值范围中(例如Rave在等级Q1中，DG在等级Q2中，N在等级Q1中等)。
优选地，数值参数和参考等级的关联由数值因子f代表，以下用隶属程度因子(membership degree factor)表示，其由包括在最小值和最大值之间的正实数定义，该最小值表示数值参数不落入参考等级的多个数值范围的数值范围中，该最大值代表数值参数属于该范围。
在一些实施方式中，各参数P的数值与对于多个参考等级的各参考等级的数值范围的隶属程度的因子f关联，其中如果该值包括在数值范围内(包括范围的两端)，则f＝1，如果该值在该范围之外，则f＝0。
优选地，限定隶属程度因子f的值的至少三分之一，其代表如下情况：参数P位于该范围之外，但是位于该范围附近。在一个实施方式中，给定与多个参考等级的参数P和等级Qk关联的值的范围[a，b]，参数P的数值与从以下值中选择的隶属程度因子关联：
如果数值包括在范围[a，b]中，则f＝1；
如果数值不在范围[a，b]中，而在相对于范围[a，b]延伸25％的范围中，则f＝0.33；
如果数值不在范围[a，b]中，而在相对于范围[a，b]延伸33％的范围中，则f＝0.1；
如果数值不属于范围[a，b]，也不在相对于范围[a，b]延伸33％的范围中，则f＝0。
通过示例，选择在发泡奶的表面(在数字处理后的图像中)识别的气泡的总数量的参数N，并且假设对于等级Qk＝1参数N的数值范围是[30，70]，并且对于等级Qk+1＝2参数N的数值范围是[60，100]。从处理后的图像的分析中，如果在发泡奶的表面上识别40个气泡，则N＝40，在等级Qk＝1中将参数N指定为f＝1，并且在等级Qk+1＝2中将参数N指定为f＝0。如果参数的值是N＝63，f＝1与等级Qk＝1关联，并且f＝1与Qk+1＝2关联。假设N＝75，在等级Qk＝1中，f＝0.33，即当范围两端的值增加25％(即延伸范围是[25，75])时，数值75位于等级Qk＝1的范围中，并且在等级Qk+1＝2中，f＝1。
对于各数值参数和多个参考等级的各等级，执行针对多个等级的隶属程度因子的指定。在指定过程的结尾，由与表征泡沫中的气泡的相应的数值参数关联的多个因子f代表各参考等级。
在一个实施方式中，针对参考等级的与气泡相关的多个数值参数的隶属程度是由针对等级Qk、IQ,k的隶属指数定义的，针对等级Qk、IQ,k的隶属指数由与相应的多个数值参数关联的多个因子f的总和定义。
申请人已经观察到，在关于气泡的、说明泡沫的表面纹理的多个数值参数中，一些数值参数相对于其它数值参数来说对于奶泡的质量的定义更重要。申请人已经了解到，优选地将权重因子与多个参考等级Q1，…，Qr的各参考等级的各数值参数的值关联，权重因子表示数字处理后的图像的奶泡基于特定的数值参数属于参考等级的概率。以下用Wj表示的第j个参数的权重因子由从0到1的实数代表。
在一个实施方式中，与气泡的半径关联的权重因子是0.05，与气泡的数量和密度关联的权重因子等于0.25。
在其中由隶属程度因子f代表数值参数的实施方式中，该过程通过将由IQ,k表示的等级隶属指数指定给参考等级k来进行，等级隶属指数被定义为与参考等级关联的气泡的所有数值参数的隶属程度因子的总和，其中各因子fj由权重因子Wj加权：
其中m是参数的数量并且k＝1，2，…，r，其中r是多个参考等级的数量。
因为fj和Wj两者均是正实数，所以与参考等级Qk关联的隶属指数是正实数。
参照上述实施方式并且根据一些实施方式，对于各参考等级Qk，定义与相应的多个参考参数关联的多个权重因子，该权重因子加权隶属程度因子f：W1是Rave的权重因子，W2是气泡的总密度DT的权重因子，W3是多个气泡的总数量N的权重因子，W4是“大”气泡的密度DG的权重因子，W5是“中”气泡的密度DM的权重因子，W6是“小”气泡的密度DP的权重因子，W7是气泡的平均最小半径Rmin的权重因子以及W8是气泡的平均最大半径Rmax的权重因子。在该示例中，对于指数k的各参考等级，例如，W1＝0.025，W2＝0.33，W3＝0.25，W4＝0.25，W5＝0.25，W6＝0.1，W7＝0.025，W8＝0.025。
优选地，在已经确定针对第k个等级的隶属指数之后，该过程通过标准化(normalizing)来处理指数IQ,k，对各第k个等级获得对应的标准化的隶属指数并且以最高标准化的隶属指数来选择等级。
在一些优选实施方式中，该过程包括，一旦选择最高标准化的隶属指数将该值与对应于相邻的等级Qk+1和Qk-1的标准化的指数和比较，检查差值和是否大于或小于或等于阈值差值，例如等于0.5。
如果检查的结果是差值和两者都大于阈值，则结果等级是Qk。
如果相反地和不大于阈值，则该过程依据是对应地大于还是对应地小于来选择相邻的等级Qk+1或相邻的等级Qk-1，并且计算结果等级作为最终等级Qfin，其由包括在等级Qmin和等级Qmax之间的正实数表示，并且由以下公式中的一个公式来确定：
如果
或
如果
从公式(2)或公式(3)中获得的值Qfin代表结果等级，即输出的结果。
示例
根据示例，定义多个三个参考等级Q1、Q2、Q3，该等级表示卡布奇诺的泡沫的质量，并且选取两个数值参数作为与在卡布奇诺的自由表面的处理后的图像中识别和量化的气泡关联的参数。两个参数是气泡的总密度DT和气泡的总数量N。表1提供了各等级的气泡的总密度的隶属程度因子f的示例性值fDT和气泡的总数量的因子f的示例性值fN。
表1
在该示例中，因子f没有由权重因子(Wj＝1，j＝1，…，m)加权，因此公式(1)变为
根据参数的因子f总和，等级隶属指数是IQ1＝0.33，IQ2＝1.33以及IQ3＝0.33。通过以使得IQ1+IQ2+IQ3＝1的方式标准化该值，获得(IQ1)n＝0.165、(IQ2)n＝0.665以及(IQ3)n＝0.165。卡布奇诺具有16.5％的概率是等级Q1、66.5％的概率是等级Q2并且16.5％的概率是等级Q3。参考等级是Q2，其具有比等级指数Q1和等级指数Q3大得多的等级指数。
在所有等级指数低于阈值的情况下，不可能建立任何参考等级，通过给出显示在分配机或数据终端的显示器上的信息作为结果来终止过程，这表示卡布奇诺的发泡奶不属于任何等级。
如果最高等级指数和与第一相邻的等级指数之间的差值小于预定阈值，例如0.5，则基于各指数(公式2)计算线性组合，并且获得以十进制数表示卡布奇诺的等级的实数值。
例如，如果IQ1＝0.1(10％)，IQ2＝0.4(40％)，IQ3＝0.2(20％)，则具有最高指数的等级是Q2，并且与其相邻的等级是Q1和Q3中，Q3具有较高指数。代表卡布奇诺的质量的等级是IQ2和IQ3的线性组合，其各基于各自的分数(百分比值)加权，I＝(40×2+20×3)/60＝2.3，其对应于参考等级的值。
优选地，各参考等级由优选地由整数表示的等级值说明，多个等级由从最小值Qmin到最大参考等级值Qmax的相应的数值表示，泡沫的质量逐渐从Qmin改善到Qmax(通常地，Qmax与最佳的或期望泡沫表面纹理关联)。在优选实施方式中，该过程检查在分配的饮料的图像中确定的等级值Qk是否与用户期望的或被认为是对于机器最佳的名义等级值Qn不同。如果Qn＝Qmax，则该过程检查Qk<Qn。
图8是根据本发明的一个实施方式的、关于检查确定的等级值之间是否存在差值，以及在差值超过预定阈值的情况下纠正动作的应用的步骤的流程图。参照图3的实施方式，确定差值和纠正动作的步骤能够通过纠正动作模块25执行。在图8中说明的方法中，分配机具有用于分配发泡奶的回路，其包括用于从容器抽吸冷奶并且沿着出口导管输送奶的抽吸泵、用于空气的连接到抽吸导管的入口，流量控制阀配置于抽吸导管以便允许进入的空气流量的变化，其中空气入口连接到抽吸导管或出口导管以便创建从出口分配的空气-奶混合物。阀是可调节流量的电磁阀，用于调节进入的空气，因而调节在分配饮料期间引入的空气量。通过对于阀的流S选择特定的截面开口来电子控制经由电磁阀的空气流量的调节。机器能够例如包括图6所示类型的用于分配发泡奶的液压回路。分配机包括诸如Wi-Fi模块等的短距离无线电通信模块，以连接到服务器，在服务器上服务器端应用运行以自动评价泡沫质量。用于检查值Qk相对于值Qn的差值和执行纠正动作的步骤的循环从获取基于处理后的图像的分析而计算的等级值Qk开始(步骤41)。在获取之后，该方法检查(步骤42)值Qk是否与名义等级值Qn不同。如果检查产生肯定结果，服务器向数据终端传输询问(步骤43)，该询问显示在终端的显示器上，请求确认是否期望继续进行修改。如果用户对该问题插入否定响应，则过程终止，如框51所示。
如果用户对该问题插入肯定响应，则过程继续并且转到步骤45，在步骤45中程序从数据库46中检索与等级Qk关联的空气流量控制阀的流量截面开口的值(S)k，该数据库46包括至少一个数据表，优选地被构造为查找表数据结构(lookup table data stucture)，该数据表包括与从最小值(泡沫具有很少或没有纹理)到最大值(泡沫具有非常精致纹理)的多个等级值Q相关的空气阀截面开口值的条目的列表。等级Q的值包括值Qk和值Qn。
优选地，程序还从数据库44检索诸如泵功率的值(PWM)k和温度(T)k的多个当前机器操作参数，即在分配操作期间的使用中。如上所述，当前机器操作参数能够由用户在初始化数据终端中的应用时插入，或能够从分配机自动检索。优选地，数据库46的数据表包括作为条目的机器的其它操作参数，诸如奶的温度(其部分取决于空气-奶混合物中的奶和空气的量)和泵工作参数，使得阀截面开口值能够与输入数据和输出数据的对应结构的任何可能组合关联。
图9示出数据库46的数据表的示例，其中针对相应的从1到6的多个参考等级Q以及针对变速旋转泵中表示为PWM百分比值的多个泵输送值来报告多个S值列表。在示例中，与数值等级Q相关的值S取决于可变流量泵的功率并且通过检索当前操作数据(PWM)k来提取相关值S。
在数据表中报告的值及其关联能够从具有与所检查的分配机相同的特征和功能的机器上的经验公式和/或试验结果得出。
在一些实施方式中，数据库46包括多个数据表，各数据表与机器型号关联。用户插入分配机的型号，或如果机器与服务器通信，则数据提取步骤45包括检索机器型号，随后数据提取步骤45选择与机器型号关联的表。
在一些实施方式中，数据库46包括针对各机器型号的多个表，各表与制备发泡奶的工作条件关联，例如根据使用的奶的类型，例如脱脂奶或全脂奶。在这种情况下，提取步骤45包括：检索表示用于制备饮料的奶的类型的信息数据；以及根据接收的信息数据选择相关的数据表。
在从数据库46提取对应于等级Qk的值(S)k并且优选地从数据库44提取值(PWM)k和(T)k之后，该过程从数据库46的数据表提取与名义等级Qn关联的空气阀的流量截面开口值(S)n。应当理解的是，从数据表提取值(S)n能够在提取值(S)k之间执行。
在步骤49中，该过程检查对应于不同参考等级Qk和Qn的空气阀的流量开口的值之间是否存在差值ΔS＝(S)n-(S)k。在框50中，该过程确定│ΔS│是小于或等于还是大于阈值δ。如果│ΔS│≤δ,，则认为该差值是不重要的并且该过程中断(框51)。阈值δ能够例如等于0.05(5％)。如果│ΔS│>δ，则该过程继续到框52，输出包括用于调节空气阀的开口的差值ΔS的值的指令数据。
将指令数据传输到机器的控制单元，该机器的控制单元以使得将当前开口值增加或减小ΔS的方式控制阀的流量截面开口的调节的自动执行。自动调节包括将用于纠正动作的指令以电子命令的形式传输到机器的控制单元，在接收到指令数据时，(通过控制单元)调节空气阀的截面开口以便使当前开口值增加或减小ΔS。
在一个实施方式中，在将指令传输到分配机之后，该过程返回到步骤41，用空气阀的新流量截面开口值重复分配，并且重复从新图像的获取到参考等级Qk的计算的过程以及图8的过程的步骤的顺序。
图10是根据本发明的另一实施方式的、关于检查确定的等级值和名义等级值之间是否存在差值以及纠正动作的应用的步骤的流程图。与图8所示的附图标记相同的附图标记表示具有等效功能的元件。相对于图8的过程，图10的过程提供分配机不包括用于连接到用户的数据终端或数据通信网络的模块的可能性。在该实施方式中，实施用于诊断和纠正泡沫的质量的系统的服务器连接到用户的数据终端，但是服务器可能不与分配机的控制单元连接。从框41到框50表示的过程步骤对应于参考图8说明的对应步骤。如果步骤50的结果是│ΔS│>δ，则过程继续到框55，输出包括空气阀的开口值(S)n(和/或ΔS)的指令数据，该指令数据例如以信息的形式显示在数据终端显示器上供用户使用。随后，该过程检查分配机是否连接到服务器，因而分配机是否能够接收指令数据(框56)。如果该检查给出肯定结果，则将指令数据传输到机器的控制单元，该机器的控制单元控制阀的流量截面开口的调节的自动执行，以便以类似于图8的过程所说明的方式将流量截面开口值调节ΔS(框57)。
如果执行于框56的检查给出否定结果，则该过程如框51所示终止。在这种情况下，在用户已经看见表示调节要执行的机器参数(即调节空气阀)的消息之后，用户能够操作机器，如果空气阀是由控制单元控制的电磁阀，则赋予致动空气阀的调节的命令，如果阀是可手动调节的流量校准器，则手动调节空气阀的开口。

Claims (17)

1.一种自动评定由分配机制备的奶基饮料中的发泡奶泡的质量的方法，所述方法包括：
-在容器内提供包含发泡奶的饮料，所述饮料具有带有表面纹理的发泡奶的自由表面；
-基于所述自由表面的所述发泡奶的表面纹理定义代表泡沫品质水平的多个参考等级，其中通过所述自由表面的气泡说明所述表面纹理，所述等级由多个数值参数表征，所述数值参数包括所述多个气泡的数量和尺寸，并且其中通过所述多个数值参数的相应的多个数值范围说明各参考等级，数值范围对应于各参考等级的所述多个数值参数的相应的数值参数，由此通过所述多个数值参数的相应的多个数值范围定义各参考等级；
-获取所述饮料的所述自由表面的数字图像作为初始图像；
-数字处理获取的所述初始图像以获得所述发泡奶的所述自由表面的处理后的图像，其中在所述处理后的图像中识别代表所述表面纹理的多个气泡，通过限定气泡的尺寸的轮廓线限定各气泡；
-在所述处理后的图像中，计算对应的所述多个数值参数的多个值，所述多个值表征已经在所述处理后的图像中识别的所述多个气泡；
-检查已经在所述处理后的图像中计算的各数值参数值针对所述数值参数的所述多个数值范围的隶属，所述数值范围与所述数值范围的相应的参考等级关联；以及
-根据所述检查的步骤的结果，指定所述多个参考等级的当前参考等级，从而将泡沫质量的参考等级指定到包含发泡奶的所述饮料的获取的所述图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过配备有相机和显示器的数据终端执行初始图像的获取，所述数据终端能够连接到数据通信网络，并且所述方法包括：在所述获取的步骤之后，经由所述数据通信网络将所述初始图像传输到服务器，其中在所述服务器上执行数字处理所述初始图像的所述步骤和后面的步骤。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在将当前参考等级Qk指定到获取的所述初始图像之后，将表示所述当前等级Qk的信息数据传输到所述数据终端以在所述数据终端的显示器上显示所述信息数据。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
-将针对参考等级的多个隶属程度因子定义为从最小值到最大值的正实数，所述最小值表示数值参数不落入所述参考等级的所述多个数值范围的数值范围中，所述最大值表示所述数值参数落入所述范围中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，检查在所述处理后的图像中计算的各数值参数针对所述多个数值范围的所述隶属包括：
-将所述多个隶属程度因子的隶属程度因子指定到表征在所述处理后的图像中识别的所述多个气泡的所述多个数值参数的各数值参数，对于各参考等级，使得各参考等级将通过多个隶属程度因子代表，所述多个隶属程度因子与所述气泡的所述多个数值参数一样多，并且指定所述多个参考等级的当前参考等级包括：
-将各参考等级的所述多个隶属程度因子加起来，并且选择所述多个参考等级的具有所述多个因子的最高和的当前参考等级。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，检查在所述处理后的图像中计算的各数值参数针对所述多个数值范围的所述隶属包括：
-将所述多个隶属程度因子的隶属程度因子指定到表征在所述处理后的图像中识别的所述多个气泡的所述多个数值参数的各数值参数，对于各参考等级，使得各参考等级将通过多个隶属程度因子代表，所述多个隶属程度因子与所述气泡的所述多个数值参数一样多；
-将权重因子指定到相应的数值参数的各隶属程度因子，所述权重因子为从最小权重值到最大权重值的正实数，并且将所述多个等级的各参考等级的数值隶属指数计算为与所述参考等级关联的对应的所述多个数值参数的所述多个隶属程度因子的总和，其中通过相应的权重因子加权各隶属程度因子，从而获得与对应的所述多个参考等级关联的多个隶属指数；并且
指定所述多个参考等级的当前参考等级包括：
-从如此计算的所述多个隶属指数中选择最高的隶属指数，并且指定与选择的数值指数关联的所述参考等级作为与获取的包含发泡奶的所述饮料的所述图像关联的所述当前参考等级。
7.一种自动评定由发泡奶分配机分配的奶泡的质量的方法，所述方法包括：
-提供用于从分配出口分配发泡奶的自动分配机，所述自动分配机包括奶回路，所述奶回路包括多个回路元件，其中将相应的多个机器操作参数设定为所述多个回路元件的当前操作参数，所述多个机器操作参数包括第一回路元件的第一机器操作参数；
-从所述分配出口分配发泡奶基饮料，所述饮料具有带有表面纹理的发泡奶的自由表面，其中利用所述当前机器操作参数执行分配；
-基于所述发泡奶的所述表面纹理定义代表泡沫质量水平的多个参考等级，其中通过所述自由表面的气泡说明所述表面纹理，所述等级通过包括所述自由表面的所述多个气泡的数量和尺寸的多个数值参数表征，其中通过参考等级值代表并且通过所述多个数值参数的相应的多个数值范围说明各参考等级，数值范围对应于各参考等级的所述多个数值参数的数值参数，由此通过所述多个数值参数的相应的多个数值范围定义各参考等级；
-使用数据终端获取作为初始图像的所述饮料的所述自由表面的数字图像，所述数据终端包括相机并且所述数据终端能够连接到数据通信网络；
-经由所述数据通信网络将获取的所述数字图像传输到计算装置；
-在所述计算装置上创建数据库，所述数据库包括至少一个数据表，所述数据表包括作为条目的所述第一机器操作参数的多个值，所述第一机器操作参数的各值与相应的参考等级值关联；
-在所述计算装置上数字处理获取的所述初始图像，以获得处理后的图像，其中代表所述饮料的所述表面纹理的多个气泡被识别，通过限定各气泡的尺寸的轮廓线来限定各气泡；
-在所述处理后的图像中，计算表征所述多个气泡的对应的所述多个数值参数的多个值；
-检查在所述处理后的图像中已经计算的各数值参数值针对所述数值参数的所述多个数值范围的隶属；
-根据所述检查的步骤的结果，指定通过所述多个参考等级值的参考等级值Qk代表的当前参考等级，从而将泡沫质量的参考等级指定到包含发泡奶的所述饮料的拍摄的所述图像。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法用于采取纠正动作，并且所述方法还包括：
-检索所述多个参考等级值的名义参考等级值Qn，并且检查Qk是否与Qn相差大于预定阈值的值；
-如果所述值Qk与所述名义等级值Qn相差大于预定阈值的值，则从所述数据库检索与所述名义等级Qn和所述第一回路元件关联的所述第一机器操作参数的第一值和与所述当前参考等级值Qk关联的所述第一机器操作参数的第二值；
-检查与所述当前参考等级关联的所述第一机器操作参数的所述第一值是否与所述第一机器操作参数的所述第二值不同；以及
-如果不同，则输出纠正动作指令数据，以根据所述第一机器操作参数的所述第一值和所述第二值之间的差值调节当前的所述第一机器操作参数。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在所述处理后的图像中识别的所述气泡被几何定义为椭圆，并且所述数值参数包括所述多个气泡的数量、所述多个气泡的各气泡的平均半径以及所述多个气泡的子组的多个密度值，其中各子组与所述气泡的所述平均半径的相应的数值范围关联。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分配机包括：用于传输和接收网络数据的、被构造以连接所述数据通信网络的模块；以及与所述数据收发模块连接并且连接到用于电子控制所述第一回路元件的电子控制单元，其中输出纠正动作指令数据包括：
-将所述指令数据传输到所述分配机的所述电子控制单元；以及
-通过将所述第一机器操作参数自动调节等于所述第一机器操作参数的所述第一值和所述第二值之间的所述差值的量来控制所述第一回路元件执行所述指令数据。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述数据终端包括显示器，并且所述输出纠正动作指令数据的步骤包括将所述指令数据传输到所述数据终端以在数据终端的显示器上显示一个或多个指令。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
-将针对参考等级的多个隶属程度因子定义为正实数，所述正实数包括最小值和最大值，所述最小值表示数值参数不落入所述参考等级的所述多个数值范围的数值范围中，所述最大值表示所述数值参数属于所述数值范围，
其中检查已经在所述处理后的图像中计算的各数值参数针对所述多个数值范围的所述隶属包括：
-指定所述多个隶属程度因子的隶属程度因子到表征在所述处理后的图像中识别的所述多个气泡的所述多个数值参数的各数值参数，对于各参考等级，使得各参考等级将通过多个隶属程度因子代表，所述多个隶属程度因子与所述气泡的所述多个数值参数一样多；
-将权重因子指定到相应的数值参数的各隶属程度因子，所述权重因子为从最小权重值到最大权重值的正实数，并且将所述多个等级的各参考等级的数值隶属指数计算为与所述参考等级关联的对应的所述多个数值参数的所述多个隶属程度因子的总和，其中通过相应的权重因子加权各隶属程度因子，从而获得与对应的所述多个参考等级关联的多个隶属指数；并且
其中指定所述多个参考等级的当前参考等级包括：
-从如此计算的所述多个隶属指数中选择最高的隶属指数，并且指定与所述选择的数值指数关联的所述参考等级作为与拍摄的包含发泡奶的所述饮料的所述图像关联的当前参考等级。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，指定所述多个参考等级的当前参考等级包括：在选择所述最高隶属指数之前，
-标准化所述多个等级的所述多个隶属指数以便获得多个标准化的隶属指数，
其中所述选择所述最高隶属指数的步骤被替换为
-选择多个标准化的隶属指数中的所述最高隶属指数并且将标准化的所述最高隶属指数与相邻等级的所述标准化的隶属指数和比较，所述相邻等级为与标准化的所述最高隶属指数关联的等级的相邻等级；并且
其中指定所述多个参考等级的当前参考等级还包括：
-检查所述最高隶属指数和所述相邻等级的各所述标准化的隶属指数之间的相应的差值大于还是小于或等于阈值差值；
-如果所述最高隶属指数和所述相邻等级的各所述标准化的隶属指数之间的所述差值均大于所述阈值差值，则指定与所述最高指数关联的标准化的所述最高隶属指数的参考等级为与包含发泡奶的所述饮料的获取的所述图像关联的当前参考等级；以及
-如果所述最高标准化的隶属指数和所述相邻等级的所述标准化的隶属指数之间的差值中的一个差值小于或等于所述阈值差值，则根据以下公式中的一个公式计算最终等级值Qfin
如果
或
如果
并且将计算的所述最终等级值Qfin指定到与包含发泡奶的所述饮料的获取的所述图像关联的所述当前参考等级的所述参考等级值Qk。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在检索所述名义参考等级值Qn的步骤之前，输入所述名义参考等级值Qn作为所述数据终端的输入数据，并且将所述值Qn传输到所述计算装置。
15.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述多个回路元件包括用于从奶容器抽吸奶的奶泵和包括空气入口并且与奶流连接以产生奶-空气混合物的空气导管，从所述分配出口分配所述奶-空气混合物，其中能够通过调节流量控制阀的开口来调节通过所述空气入口引入的空气流，所述开口限定流量截面，其中所述第一回路元件是空气的所述流量控制阀，并且所述第一机器操作参数是所述流量截面的所述开口。
16.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述奶泵是能够改变流量的泵，其中能够通过控制所述泵的操作功率来调节所述泵的输出流量，其中所述第一回路元件是所述奶泵，并且所述第一机器操作参数是所述泵的所述操作功率。
17.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述计算装置是远程服务器。
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