CN108369126B - 组合的光学容器识别和液位识别系统 - Google Patents
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Abstract
提出一种组合的光学容器识别和液位识别系统(10；310)，其具有：至少一个可取出的容器(14；114；214；314)，所述可取出的容器具有用于接收可流动的或松散的介质(34；334)的内部空间(32；332)；用于所述容器(14；114；214；314)的至少一个容器接收部(12；312)。在所述系统的情况下设置，所述容器接收部(12；312)配备有反射光栅(22；122；322)，并且所述容器(14；114；214；314)具有呈光导体形式的沉浸体(36；336a，336b，336c，336d)，所述沉浸体伸入到介质(34；334)中，并且当所述容器在所述容器接收部(12；312)中处于测量位置中时，所述沉浸体光学地与所述反射光栅(22；122；322)耦合。此外，提出一种具有这种系统的家用器具。
Description
技术领域
本发明涉及一种组合的光学容器识别和液位识别系统，该系统具有至少一个可取出的容器，该容器具有用于接收可流动的或松散的介质的内部空间。
背景技术
文献WO 2011/015934 A1示出一种用于检测容器的液位的光学传感器。
文献DE 32 40 047 A1示出一种具有存储容器的洗衣机或洗碗机中的设备。
文献FR 2 653 555 A1示出一种用于光学地测量容器的液位的设备。
文献DE 27 26 082 A1示出一种光学液位显示器。
文献FR 2 057 467 A5示出一种液位显示器。
由DE 10 2010 038 668 A1示出一种具有用于流体容器的光学液位传感器的洗衣机。该液位传感器具有光导体，该光导体上可以部分地由待测量的流体润湿。视润湿的程度而定，从光导体中耦合输出一部分的光。可以对剩余的部分进行检测，并且分析处理用于确定流体的液位、浑浊度或其他参数。
发明内容
本发明提供一种组合的光学容器识别和液位识别系统，其以简单的方式提供用于液位测量和用于识别容器的可能性。
这通过一种具有根据本发明的特征的系统来实现。因此，设置一种组合的光学容器识别和液位识别系统，该系统具有：至少一个可取出的容器，该容器具有用于接收可流动的或松散的介质的内部空间；用于容器的至少一个容器接收部，其中，该容器接收部配备有反射光栅并且该容器具有呈光导体形式的沉浸体
该沉浸体伸入到介质中，并且当该容器在容器接收部中处于测量位置中时，该沉浸体光学地与反射光栅耦合。借助这种系统既可以识别可流动的或松散介质在容器中的液位，也可以识别容器自身。该系统具有如下优点：在容器自身处无须存在主动的测量装置，即不需要从容器接收部至容器的电学连接。因此，可以容易地取出容器，以便以介质填充容器、清空容器或用填充有另一介质的另一同类型的容器替换该容器。以有利的方式，该系统可以是如下器具或设备的构件：所述器具或设备需要该介质作为运行材料(Betriebsstoff)、将该介质处理为运行材料或在运行中消耗该介质。借助该系统能够一方面监控介质在容器中的液位。由此，该系统或安装有该系统的设备例如可以识别：所述介质的水位何时下降到最低限度以下、即不再存在足够量的运行材料以用于运行设备。或者如果所述介质是该设备的产品，则该系统可以识别：最大水位何时被超过并且必须清空容器。另一方面，可以借助同一系统识别：容器是否存在，和/或是否被正确地置入容器接收部中。因此，如果容器未以正确的方式处于容器接收部中并且如果存在如下危险——介质可能会从设备溢出或该设备在没有介质的情况下会发生损坏，则可以对器具或设备的使用者发出警报或中断设备的运行。为了将沉浸体光学耦合到反射光栅上，可以在一端有利地设置光耦合面，该光耦合面处于容器的表面上，并且在容器在容器接收部的确定位置中与反射光栅的光出射面相对置。光耦合面如此布置，使得其对光的如下射束路径的阻碍小：该射束路径从反射光栅延伸到沉浸体的光导体中并且必要时回到反射光栅中。在该沉浸体的另一端、即探针末端上可以构造有润湿面，当该润湿面由介质润湿时，该润湿面改变其反射特性。如果润湿面被介质润湿，则光的相当大的部分在介质中被吸收并且不再反射回来(受抑全反射)。
根据本发明的一种有利实施方式，在容器上施加有能够光学检测的编码、尤其条形码。因此，该系统能够读取关于容器的信息。这些信息例如可以用于识别容器的内容物或容器自身。因此，可以通知该系统哪种介质存在于容器中，或如果存在可以替换的不同的容器，则该系统可以检测：容器中的哪个存在于接收部中。通过附加的信息路径、例如通过与移动设备的无线通信或通过互联网连接，可以将容器的身份与关于其内容物的信息联系起来，使得借助关于容器身份的信息也可以提供关于内容物的信息。此外，所述编码也可以包含关于内容物性质的特定参数的信息，例如在运行材料的情况下包含组成、物理参数、配料提示等。该编码还可以包含指向一个地址的链接，在该地址下可以访问所述信息，从而系统例如自身从互联网获取信息、例如用于所述设备或器具的特别的运行程序。
特别有利的是，在容器上设置有不同长度的沉浸体。这使系统能够检测多个液位。对于每个待分立检测的液位，可以存在一个沉浸体，该沉浸体的探针末端在达到液位的情况下(该液位相应于容器的长度或高度减去沉浸体的长度)由介质润湿，并且该探针末端因此显示出另一反射特性。
根据一种有利的扩展方案，可以存在单个的沉浸体，但该单个的沉浸体具有多个润湿面，所述多个润湿面相对于一个或多个光栅耦合面以不同距离布置，所述多个润湿面在介质在容器中的不同液位的情况下被润湿。因此，该沉浸体的反射特性取决于达到不同的液位而发生改变。
在另一有利扩展方案中，沉浸体设置有如下润湿面：该润湿面根据润湿程度、即根据被润湿的面积部分而改变沉浸体的反射特性。因此，可以将液位作为由反射光栅反射的光强度的函数持续地进行检测。
根据本发明的另一有利扩展方案，该容器具有多个子部，所述多个子部分别具有一个内部空间和单独的沉浸体。以这种方式，可以借助一个容器提供不同的介质，所述不同介质的液位能够分别检测。
在一种有利的扩展方案中，在所述容器上对于每个子部施加一个单独的编码。因此，可以单独地对于每个子部提供能够由系统所检测的信息，例如关于内容物、即关于子部中的介质的信息。因此，该容器可以由使用者根据需要而填充不同的介质。关于相应介质的信息要么可以例如以编码贴纸的形式直接包含在相应的编码中，该编码贴纸由介质的供货商提供并且由使用者在填充子部时施加到容器上。要么每个子部配属有一个预给定的编码(例如作为容器盖上的印章)，并且由使用者在填充子部时将关于介质的信息配属给子部的相应编码，其方式是：使用者提供所述信息。这例如可以通过安装有该系统的器具上的输入可能性来实现，或通过与该器具连接的移动设备上的应用程序来完成。所述信息可以已经由介质的制造商以机器可读的形式、例如作为印在包装上的产品编码提供。随后，可以由移动设备的摄像机或器具中的扫描仪检测该产品编码，并且由系统分配给子部识别装置。替代地，包装上的产品编码还可以是指向含有产品信息的网页的链接。
此外，本发明提供一种家用器具、尤其洗衣机、干衣机或洗干机，该家用器具具有上面描述的组合的容器识别和液位识别系统。
附图说明
本发明的其他优点和特征由以下参考附图的描述中得出。在附图中示出：
图1示出根据本发明的第一实施方式的组合的容器识别和液位识别系统在第一状态中的示意性截面图；
图2示出图1中的系统在第二状态中的示意性截面图；
图3示出图1中的系统在第三状态中的示意性截面图；
图4示出具有根据本发明的组合的容器识别和液位识别系统的洗衣机的示意图；
图5示出根据本发明的第二实施方式的组合的容器识别和液位识别系统的容器的俯视图；
图6a)示出图5中的容器的条形码；图6b)示出在检测图6a)中的条形码的情况下的根据本发明的组合的容器识别和液位识别系统的反射光栅的信号；
图7示出根据本发明的第三实施方式的组合的容器识别和液位识别系统的容器的俯视图；
图8示出根据本发明的第四实施方式的组合的容器识别和液位识别系统的示意性截面图。
具体实施方式
在图1中以截面示出的容器识别和液位识别系统10具有容器接收部12和容器14。在容器接收部12中构造有用于接收容器14的井道16。井道16具有相应于容器14的横截面，使得能够将容器14如箭头表明的那样插入井道16中，或从该通道中拉出。在容器接收部12的上壁20中设置有反射光栅22。在该实施方式中，反射光栅22具有光导体24，该光导体穿过上壁20伸入井道16中。在光导体24上施加有接收器26和发射器28，所述接收器和发射器光学地耦合到光导体24上。此外，光导体24设有光出射面30，该光出射面指向井道16中。
容器14以构型成空心体的形式构造，该空心体构成内部空间32。容器14的内部空间32填充有可流动的或松散的介质34。在容器14的上侧，沉浸体36穿过容器壁伸入到内部空间32中。在该实施方式中，沉浸体36以由传导光的材料构成的截棱锥的形式构造。沉浸体36在至容器14的上侧的方向上设有光耦合面38。在相对置的、指向容器14的底部的探针末端40上构造有润湿面42。沉浸体36如此深地伸入到内部空间32中，使得当介质16低于关键液位时润湿面42恰好不再沉浸介质16中。
容器14可以如上面已经阐述的那样在井道16中移动，其中，如在图2和3中示出的那样，容器14可以占据末端位置，在该末端位置中，该容器完全移动到井道16中。在该末端位置中，容器14如此定位，使得反射光栅22的光出射面30基本上以沉浸体36的光耦合面36覆盖。
还可以使容器14从容器接收部12中完全分离，以便对其进行填充、清空、清洁或用一种同类型的、例如填充有另一介质16的容器替换。为此，容器14可以具有填充和清空开口，或上侧的容器壁可以构造成可打开或可拆卸的盖。
在在此所描述的实施方式中，容器识别和液位识别系统10例如实施成洗衣机90的构件。该洗衣机示意性地在图4中示出，该洗衣机具有壳体92、门体94以及带有显示器96和操作元件98的操作面板。在此，容器14构成用于自动配料系统的储存容器，该储存容器包括作为介质的液态洗涤剂。容器14布置在容器接收部12的井道18中，该容器接收部放置在洗衣机90的挡板区域中。自动的配料系统(未示出)可以从容器14中取出洗涤剂，并且将其配料给处理室中的衣物，以用于清洗衣物。在容器14的端面上施加有挡板44，其中构造有手抠46。
以下描述容器识别和液位识别系统10的功能。
在图2中示出，容器14处于其末端位置中，即完全插入到容器接收部12的井道16中。在该末端位置中，洗衣机可以正常运行，即在需要时，配料系统可以借助在此未示出的装置从容器14中取出洗涤剂16。
在末端位置中，反射光栅22的光出射面30基本上与沉浸体36的光耦合面38相对置，使得反射光栅22的光导体24光学地耦合到沉浸体36的传导光的截棱锥上。
只要容器14的内部空间32充分地填充有洗涤剂，如图2中那样，则沉浸体36借助其探针末端40沉浸到介质34中，使得润湿面42由介质34润湿。
在所述位置中，由发射器28发射的光传导穿过光导体24。由于光出射面30与光耦合面38之间的光学耦合，光(在图2中通过虚线示意性表明)传导到沉浸体中。因为探针末端40由介质34润湿，所以该光可以到达润湿面42上、散射到介质34中并且不再反射回来(受抑全反射)。
如果介质34在容器14中的水位如图3所示那样如此程度地下降，使得探针末端40不再进入介质中并且润湿面42不再被润湿，则光导体的润湿面42是良好反射的(优选通过回射器的全反射)，所述光在润湿面上在很大程度上被反射，并且通过光学耦合传导回反射光栅22中。这种光传播的变化可以在接收器26中被记录并且由洗衣机或配料装置的控制装置进行分析处理。以这种方式可以识别，介质34在容器14中的液位对于正确的功能来说是否还是足够的。因此，在该实施方式中，容器14的末端位置也相应于测量位置。
在图1中，容器14未完全插入通道中，即该容器未处于正常运行所需的末端位置中。在这种情况下、而且在容器已经完全从通道中分离的情况下，沉浸体36到反射光栅22上的光学耦合不再以图2和图3中的方式给出。这表示，光栅22中的反射特性也被改变。因此，该状态也能够通过反射光栅22被记录，并且可以在洗衣机的控制装置中进行分析处理，以便例如禁止运行。在此，既可以静态地(由于缺乏所述耦合)，然而也可以动态地通过对容器14上侧在光栅22下方的运动的分析处理而实现对该状态的识别。为了能够将容器14的缺失与仅部分插入的容器区分开来，可以有利地在容器的上侧施加反射层或标记物，所述反射层或标记物引起光栅22的确定的反射特性。
以下根据图5描述根据一种进一步改进的实施方式的容器识别和液位识别系统，在该系统中，对于已经已知的构件使用增大100的附图标记。
在图5中，以上侧视图示出容器识别和液位识别系统的容器114。与之前所描述的容器识别和液位识别系统相比，在此，容器114在上侧设有条形码150。
条形码150如此布置，使得编码条横向于容器的插入方向。因此，在从容器接收部112的通道中插入或拉出容器114的情况下，由反射光栅22检测条形码。在条形码50中编码有关于存在于容器114中的介质的信息。由此，洗衣机的控制装置在插入容器114的情况下获得关于现在在容器中可供使用的洗涤剂的信息。
特别有利地，条形码如此构造，使得即使当容器不再以绝对恒定的速度、例如被手动插入时，也可以可靠地检测该条形码。
为此设置，在图6a中示例性地示出条形码，该条形码设有等距离的明/暗侧沿(Flanke)。在图6b中的反射光栅的相应信号I关于时间t的示图中，这些侧沿由箭头标注出。即使当在插入时的速度发生改变，也能够通过在相邻明/暗交替的时刻上插值来充分准确地确定明/暗交替的期望时刻。
可以以有利的方式设置一种装置，该装置用于确保在插入容器时基本上恒定的速度。这例如可以是阻尼引导装置或马达运行的送料设备(Einzugsvorrichtung)。
此外，可以设置提高条形码识别的可靠性的其他措施。所述信息例如可以附加地借助冗余度而能够识别错误并且能够修正错误。可以通过对总脉冲时间进行计数在可信度方面检查并且必要时修正在读取期间发生的可能运动方向反转，或对于请求用户再次扫描。附加地或替代地，还可以由光栅有利地检测其他信息。优选地，例如可以借助表面上的长度编码或通过已知的路程测量方法、例如由计算机鼠
检测容器在移动时的当前位置。借助这些信息可以更精准地分析处理光栅数据、即配属所属的结果(读取容器上的条形码、用于液位探测的光导体的位置、容器完全插入或完全存在、容器在此期间已经被移出或取出等)。
在一种变型方案中，可以由制造商将条形码作为贴纸附加给洗涤剂。当使用者将洗涤剂填充到容器中时，洗衣机的使用者可以将具有条形码的贴纸施加在容器上侧的预设位置处。如果使用者具有多个容器，则该使用者可以给这些容器填充不同的洗涤剂、或其他处理介质、例如软化剂或护理剂和整理剂，并且根据需要将期望的容器置入洗衣机中，其中，该洗衣机借助条形码识别：当前哪种介质可用。
替代地，条形码也可以固定地配属于容器，例如压制或印刷在所述容器上。在这种情况下，使用者以其他方式、例如通过洗衣机的输入元件或通过与洗衣机进行通信的移动设备、例如智能手机将关于介质的信息输入到洗衣机中。特别有利地，在介质的包装上设有产品编码，可以借助智能手机检测该产品编码，使得该智能手机将产品信息传递到洗衣机上。
在洗衣机中以有利的方式存储有产品信息至容器编码的配属，使得在每次容器更换之后都能够使用该配属。
替代地可以设置，容器已经由介质的制造商填充并且设有包含产品信息的编码。在一种有利的变型方案中，介质的商品包装可以构造成一次性盒体(Wechseltusche)，其如此置于容器中，使得例如沉浸体刺穿密封膜。
替代地，在一次性系统或可重复使用的系统中，容器自身可以与沉浸体一起完全构成用于介质的商品包装。
根据另一实施方式，以下根据图7描述容器识别和液位识别系统，其中，对于已经已知的构件使用增大200的附图标记。
在附图中，可以在视图中看到容器214的上侧，容器具有三个子部252a、252b、252c，所述三个子部分别可以接收介质。因此，可以提供一种具有多个不同衣物护理剂的容器。在子部252a、252b、252c中的每个中设置有一个沉浸体236a、236b、236c，并且在子部中的每个的上侧上设置有条形码250a、250b、250c。相应地，容器接收部配备有三个反射光栅，使得在插入容器的情况下可以同时检测所有三个条形码250a、250b、250c，并且在末端位置的测量位置中同时检测所有三个子部252a、252b、252c的液位。在一种变型方案中，替代具有多个子部的一个容器，可以设置多个容器，可以将所述多个容器同时布置到容器接收部中。
根据另一实施方式，以下根据图8描述容器识别和液位识别系统，其中，对于已经已知的构件使用增大300的附图标记。
在该实施方式中，容器识别和液位识别系统310具有容器314，该容器上不仅配备有一个、而是配备有多个(在此四个)沉浸体336a、336b、336c、336d。沉浸体的光栅耦合面338a、338b、338c、338d在容器314的表面上处于一排中，更确切地说，它们依次布置在插入方向上，使得这些光栅耦合面依次在不同测量位置中耦合到反射光栅的出射面上。视介质334的液位高度而定，反射光栅322的光被反射到未润湿的沉浸体336a、336b中，或反射到沉浸的沉浸体338c、338d中并且在探针末端340c、340d处散射到介质334中。
以这种方式，在插入容器314的情况下，可以相应于沉浸体的数量分级地检测液位。
如在图8中示出的那样，沉浸体可以构造成单个的光导体。替代地，沉浸体也可以构造成光导体梳，其中构造有不同高度的润湿面，由反射光栅依次检测这些润湿面。
优选地，为了在针对不同液位高度的位置之间区分光耦合面，优选施加参考记号，所述参考记号例如作为定义明/暗交替由反射光栅检测。在之前所述的实施方式中，这些参考记号已经通过单独的沉浸体336a、336b、336c、336d的各个光耦合面338a、338b、338c、338d之间的距离给出。
待检测的液位不一定必须等距地构造，而是可以在较低液位情况下甚至优选以具有高分辨率的对数级布置。
优选地，光耦合面338a、338b、338c、338d如此布置，使得在容器的末端位置中、即在完全插入通道316中之后，保持润湿面中的一个耦合到反射光栅322上，以便在运行中能够实现特定液位、尤其较低液位的连续监控。
如果沉浸体如此构造，使得所反射的光强度取决于沉浸体到介质中的沉浸深度，则有利地可以不分级地检测液位，而是连续地检测液位。
容器识别和液位识别系统的实施方式不限于在上述示例中列举的构型。在一种替代实施方式中，反射光栅例如不施加在容器接收部的上壁上，而是还施加在其他位置、例如下壁上，使得该反射光栅指向容器的下侧。所述一个或多个沉浸体、以及必要时所述一个或多个编码被施加在容器的下侧上。则探针末端在低于确定的介质液位的情况下不再被润湿，使得在这种情况下，相应的沉浸体的反射特性发生改变。在一种有利的扩展方案中，润湿面在探针末端处锥形地构造，使得当探针末端从介质中露出时，介质从润湿面快速流下或滴落。
在另一实施方式中，家用器具可以是干衣机，其中，冷凝容器构型成容器识别和液位识别系统的构件。
在一种替代的容器识别和液位识别系统中，替代用于光学液位识别和容器识别的反射光栅，可以使用声学的检测系统，该声学的检测系统例如可以借助超声测量容器的存在，并且通过开口测量容器中的液位。借助这种超声检测系统也可以检测容器表面上的编码，该编码以结构的形式被施加。替代地，雷达系统也适用于所述容器识别和液位识别系统的目的。
Claims (8)
1.一种组合的光学容器识别和液位识别系统，所述组合的光学容器识别和液位识别系统具有：
至少一个可取出的容器(14；114；214；314)，所述可取出的容器具有用于接收可流动的或松散的介质(34；334)的内部空间(32；332)；
至少一个容器接收部(12；312)，其用于所述容器(14；114；214；314)；
其中，所述容器接收部(12；312)配备有反射光栅(22；122；322)，并且所述容器(14；114；214；314)具有呈光导体形式的沉浸体(36；336a，336b，336c，336d)，所述沉浸体伸入到所述介质(34；334)中，并且当所述容器在所述容器接收部(12；312)中处于测量位置中时，所述沉浸体光学地与所述反射光栅(22；122；322)耦合，
其中，为了光学地耦合到所述反射光栅(22；122；322)上，所述沉浸体(36；336a，336b，336c，336d)在一端具有光耦合面，所述光耦合面处于所述容器(14；114；214；314)的表面上，并且在所述容器(14；114；214；314)在所述容器接收部(12；312)中的确定位置中所述光耦合面与所述反射光栅(22；122；322)的光出射面相对置，
其中，所述沉浸体(36；336a，336b，336c，336d)的另一端上构造有润湿面，当所述润湿面由所述介质润湿时，所述润湿面改变其反射特性，
其中，所述沉浸体被构造为使得所反射的光强度取决于所述沉浸体到介质中的沉浸深度。
2.根据权利要求1所述的组合的光学 容器识别和液位识别系统，其中，在所述容器(114；214)上施加有能够光学检测的编码、尤其条形码(150；250a，250b，250c)。
3.根据权利要求1或2所述的组合的光学 容器识别和液位识别系统，其中，设置有不同长度的沉浸体(336a，336b，336c，336d)。
4.根据权利要求1或2所述的组合的光学 容器识别和液位识别系统，其中，所述容器(214)具有多个子部(252a，252b，252c)，所述多个子部分别具有一个内部空间和一些单独的沉浸体。
5.根据权利要求4所述的组合的光学 容器识别和液位识别系统，其中，在所述容器上对于每个子部施加一个单独的编码(250a，250b，250c)。
6.一种家用器具(90)，其具有根据权利要求1至5中任一项所述的组合的光学 容器识别和液位识别系统。
7.根据权利要求6所述的家用器具，其中，所述家用器具是洗衣机(90)、干衣机或洗干机。
8.根据权利要求6所述的家用器具，其中，所述家用器具是洗衣机(90)、或洗干机，并且所述容器是洗涤剂储存容器。
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