CN109152494B - 用于供生产热饮料的密封盒的光学识别系统 - Google Patents

用于供生产热饮料的密封盒的光学识别系统 Download PDF

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Abstract

一种用于对用于热饮料机器的密封盒(100)进行光学识别的方法包括以下步骤：将密封盒(100)引入机器中；通过由光源(210)发出的激发光学信号刺激所述密封盒(100)；由光学读取器(220)读取反馈光学信号；获取所述反馈光学信号的频率和/或时间范围的值；基于频率和/或时间范围的值确定预定条件的履行。基于评估步骤，接着存在阻止所述机器的正常操作的步骤或继续所述机器的正常操作的步骤。

Description

用于供生产热饮料的密封盒的光学识别系统
技术领域
本发明涉及借助于密封盒的热饮料生产的领域。
具体地说，本发明涉及一种用于识别插入机器中以用于制造此类饮料的密封盒的方法。
背景技术
如所熟知，在过去几年内，咖啡和其它热饮品的国内生产已借助于插入到具有特殊壳体的机器中的密封盒而扩散。
如所熟知，依赖于这些系统的机器制造商需要确保待插入到他们机器中的密封盒是合适的且满足预定质量要求。
实际上，使用不满足必要标准的密封盒可意外地使加工产品的感官性质变化且可能由于从大体上构成密封盒的塑料材料释放的物质或熔渣而生成潜在毒性。而且，机器本身的操作可能会被破坏，或至少机器可能比机器制造商所预测的受到更多磨损，因此使售后保修无效。
显然，这些问题会不利地影响机器制造商的形象，尤其是会不利地影响消费者对产品的使用。
因此，在现有技术中，已经提议标记以便识别合适的产品。
然而，在用中心点或外环进行标记的情况下，对于任何人来说极其容易通过用合适的荧光或磷光标记来标记非初始密封盒而欺骗系统。
为了降低此风险，已经构想具有更加复杂标记的更加精密的系统：例如多个同心环或条形码。
然而，通过使用印记或具有模板的标记还是会易于绕过这些系统。此外，使用成比例地更加复杂且昂贵的照明和读取系统两者变得不可避免，直到达到需要，原因是就还需要会进一步增加系统成本直到使其在最简单和最便宜的机器上不可使用的软件和处理器的恰当图像传感器的条形码而言，所述成比例地更加复杂且昂贵的照明和读取系统是最大的细分市场和更受关注的系统。
所有这些光学系统因而强烈地易于飞溅和脏污，从而不可避免地累积在读取区域中。
US2016325923A1公开一种用于制造饮品的密封盒，其包括具有底部和封闭件的主体。可由其中插入密封盒的机器检测的识别符布置在底部与上部封闭件之间。
这种类型的产品控制的问题在于识别符位于密封盒外部。这会导致多个缺点。首先，根据由制造商强加的标准，识别符也可非法地应用在不合适的密封盒上。另外，由于暴露于外部，因此识别符可能会在密封盒被插入到机器中之前被意外地移除、弄脏或破坏，从而还会对合适的密封盒造成问题。
发明内容
因此，本发明的特征是提供一种用于对用于热饮料机器的密封盒进行光学识别的有效且不易绕过的方法。
本发明的又一特征是提供并不昂贵且还可容易地安装在已经设计好的机器上的这种方法。
本发明的又一特征是提供允许识别不同类型的密封盒从而使得饮料生产的类型可基于插入的具体密封盒而变化的这种方法。
这些和其它目标可通过一种用于对用于热饮料机器的密封盒进行光学识别的方法来实现，所述方法包括以下步骤：
用识别物质标记密封盒，所述识别物质被布置成响应于光学信号以预定频率A且持续预定时间范围H的激发而以预定频率B发出光学信号持续预定时间范围K；
将密封盒引入热饮料机器中；
通过由机器的光源发出的激发光学信号刺激密封盒，所述激发光学信号以预定频率f1＝A发出且持续预定时间范围t1＝H；
通过机器的光学读取器读取反馈光学信号，所述反馈光学信号由密封盒以频率f2发出且持续时间范围t2；
获取反馈光学信号的频率f2和/或时间范围t2的值；
基于频率f2和/或时间范围t2的值评估预定条件的履行，所述评估步骤由热饮料机器的控制单元实行；
在评估步骤是否定的情况下阻止热饮料机器的正常操作；
在评估步骤是肯定的情况下继续热饮料机器的正常操作；
所述方法的主要特征在于识别物质位于密封盒内部。
有利地，还提供刺穿密封盒以便实行刺激和读取步骤的步骤。
有利地，提供密封盒的生产步骤，所述步骤包括以下步骤：
预先布置密封盒的主体；
用例如咖啡的预定食物物质填充主体；
借助于例如穿孔圆盘的可穿透支撑元件将识别物质引入主体中；
通过密封膜密封主体(110)。
具体地说，可通过模制将识别物质涂覆在位于物质食物上方的可穿透支撑元件上。
替代地，识别物质可直接插入制成可穿透支撑元件的材料中。
在示范性实施例中，密封膜和/或主体包括可透射在刺激步骤期间发出的光学信号和在读取步骤期间发出的反馈光学信号的至少一个部分。
以此方式，密封盒的上部膜可允许读取和检查识别物质，同时不允许可接近识别物质，除非密封盒被篡改。
以此方式，因此，有可能用识别物质标记密封盒，这允许上文所描述的光学识别过程既识别不适合机器操作的密封盒又识别所插入的具体密封盒。
除了非常通用外，所描述的方法还具有低成本且容易地在已经设计好的机器上实施。
具体地说，通过包括至少一个光导的穿孔单元进行刺穿步骤。
有利地，刺激和读取步骤可通过冲头进行，所述冲头被布置成刺穿密封盒以用于在热饮料的生产过程中将加压热水注入机器中。
有利地，在发生条件
Figure BDA0001859960690000041
时评估步骤是肯定的。在此情况下，如果反馈光学信号的频率是预期频率，那么密封盒被视为合适的。
替代地或组合地，在发生条件
Figure BDA0001859960690000042
时评估步骤是肯定的。实际上，在此情况下，如果用于传输反馈光学信号的时间是预期时间，那么密封盒被视为是合适的。
有利地，取决于想要进行的评估的类型，可针对评估阶段建立不同条件。举例来说，可在紧要关头改变频率的可接受性范围从而使得可确定选择的精确程度。
具体地说，还提供识别密封盒的步骤，其中控制单元基于获取反馈光学信号的频率f2和/或时间范围t2的值的步骤来检测密封盒的多个特征。
导致评估密封盒的适用性的步骤的条件因而可适用于用于传输信号的频率和时间两者，或关于其组合，从而允许生成多个参考条件，所述多个参考条件允许通过密封盒提取许多信息而不仅仅是关于密封盒的适用性的基本信息。
举例来说，有可能检测容纳在密封盒内的特定芳香且基于此信息设定用于热饮料的生产过程。
有利地，频率f1和f2彼此不同且替代地属于：
可见范围；
UV范围；
红外范围。
具体地说，频率f1属于UV范围且频率f2属于可见范围。这可通过例如使用具有荧光或磷光特征的物质作为识别物质来获得。在此情况下，还可能使用用于传输反馈光学信号的时间来存取关于密封盒的内容的许多信息。
根据本发明的另一方面，一种用于识别用于热饮料机器的密封盒的系统包括：
热饮料机器，其包括：
光源，其被布置成以预定频率
Figure BDA0001859960690000051
发出激发光学信号且持续预定时间范围
Figure BDA0001859960690000052
光学读取器，其被布置成读取以频率f2发出且持续时间范围t2的反馈光学信号；
密封盒，其被布置成插入机器中；
所述热饮料机器被布置成朝向密封盒发出激发光学信号且读取反馈光学信号，
系统的主要特征在于机器包括控制单元，所述控制单元被布置成在频率f2和/或时间范围t2的值不满足预定条件的情况下阻止机器的正常操作。
根据本发明的另一方面，一种用于热饮料机器的密封盒标记有识别物质，所述识别物质被布置成响应于光学信号以预定频率A且持续预定时间范围H的激发而以预定频率发出光学信号B持续预定时间范围K。
附图说明
参考附图，本发明的其它特性和/或优势将通过其示范性实施例的以下描述变得更清楚，所述示范性实施例为示例性而非限制性的，在附图中：
图1示出根据本发明的用于密封盒的光学识别的方法的图解视图；
图2A以图解方式示出由二向色镜操作的刺激密封盒的步骤；
图2B以图解方式示出由二向色镜操作的读取反馈光学信号的步骤；
图3A示出刺穿内部标记的密封盒的步骤的第一示范性实施例的横截面；
图3B示出刺穿内部标记的密封盒的步骤的第二示范性实施例的横截面；
图3C示出刺穿内部标记的密封盒的步骤的第三示范性实施例的横截面；
图3D示出刺穿内部标记的密封盒的步骤的第四示范性实施例的横截面；
图4示出提供具有透明密封膜的密封盒的刺激和读取步骤的示范性实施例的横截面；
图5以图形方式示出使用两种不同识别物质的激发光学信号和反馈光学信号的时间趋势。
具体实施方式
在图1中，示出了图解方案300，其根据本发明描述用于对用于热饮料机器的密封盒100进行光学识别的方法的步骤的可能实施例。
在将密封盒100引入机器中的第一步骤[301]之后，存在刺激密封盒100的步骤，其中光源210以预定频率
Figure BDA0001859960690000061
发出光学信号且持续预定时间范围
Figure BDA0001859960690000062
[302]。
如果密封盒100可由预定识别物质标记，那么其将响应于所接收的光学信号以频率
Figure BDA0001859960690000063
发出反馈光学信号持续时间范围
Figure BDA0001859960690000064
在优选实施例中，识别物质具有荧光性质，即当由具有在紫外范围中的频率的光学信号激发时能够重新传输由可见频率组成的光学信号。
在此示范性实施例中，甚至参考图2A和2B，机器具有二向色镜230，所述二向色镜230被布置成使得可透射可见范围的光学频率(黑色箭头)且反射UV范围的光学频率(白色箭头)。以此方式，有可能使用同样低成本的光源210，所述同样低成本的光源210通常发出光信号，除必要频率之外，UV还包含一些不想要的可见频率。在此情况下，当光源210将发出包括可见和UV频率两者的光学明亮的信号时，只有UV频率被反射朝向密封盒100，从而导致激发。
反馈光学信号是包括被识别物质反射而不是被转换的预定可见频率和UV频率两者的信号。参考图2B，同样地，二向色镜230可透射可见频率且其将反射UV频率，将其朝向源210发回。只有可见频率将因而到达光学读取器220，所述光学读取器220将发起读取信号本身的步骤[303]。反射极UV频率由反馈光学信号移除的事实同样在使用低成本读取器的情况下向光学读取器220确保足够精确的读数。
源210和/或光学读取器220未必接近于密封盒100定位。激发和反馈光信号可由相应光纤输送，或有利地由在两个方向上使用的单个光纤输送。
在另一优选示范性实施例中，识别物质具有磷光性质，且其因此被布置成送回在切断激发光学信号之后及时扩展的反馈光学信号，通常持续若干毫秒。在此情况下，光学读取器220可开始仅在激发信号已经中断之后读取反馈光学信号的步骤，从而避免干扰不想要的反射频率，而无需使用二向色镜。此类示范性实施例因此比前一示范性实施例更便宜。
在获取反馈光学信号的频率f2和时间范围t2的值的步骤[304]之后，控制单元开始基于此类值评估预定条件的履行的步骤[305]。如果密封盒100是正确标记的密封盒，那么f2和t2的值将满足上文所描述的条件，从而允许机器继续进行其正确的操作。否则，机器将被阻止，从而避免生产热饮料。
举例来说，在先前所描述的示范性实施例中，其中使用具有磷光性质的识别物质，控制单元可评估反馈光学信号存在时间衰减的规律且测试衰减时间是否遵守预定条件。此类程序因而可允许通过适当地改变识别物质且接着改变反馈光学信号的衰减时间来传输大量信息。在此情况下，激发信号的频率f1可与反馈信号的频率f2一致。
在图4中，以图形方式示出了激发和反馈光学信号的典型时间趋势。具体地说，给定激发具有时间范围t1的信号的步骤，可被视为两种不同的物质A和B发出具有不同时间范围t2A和t2B的反馈信号。如上文所描述，此类情况允许将物质与彼此区分。
在图3A、3B、3C和3D中，示出了刺穿密封盒100以用于实行刺激和读取步骤的步骤的一些可能的示范性实施例。
在图3A和3B中，提供对位于密封盒100内的物质的刺激和读取步骤的单元甚至实施密封盒的穿孔，而不管未示出和定位在另一所要点中的穿孔机，所述穿孔机被布置成在用于热饮料的生产过程中引入加压热水。
在图3C和3D中，提供刺激和读取位于密封盒内的物质的步骤的单元实际上容纳在相同穿孔机255内侧，所述穿孔机255被布置成在用于热饮料的生产过程中引入加压热水。
仅仅为了示例性目的，位于内部的识别物质在图3A和3B中具有环形且在图3C和3D中具有点形形状。
具体地说，在图3A中，穿孔单元250包括两个单独的光导251，所述两个单独的光导251由与以短距离定位的相对组件光学连接的两个玻璃或塑料穿孔条组成。
在图3B中，穿孔单元250实际上包括单个光导251，由于两个信号的合适的分流器，因此所述单个光导251包括与相应照明/读取组件光学连接的单个玻璃或塑料穿孔条。
在图3C中，穿孔单元250包括两个单独的光导251，所述两个单独的光导251容纳在被布置成引入热水的冲头255内，所述冲头255允许将照明/读取组件容纳在主要电子板上，所述主要电子板远程定位。
在图3D中，穿孔单元250包括：单个光纤251，其容纳在被布置成引入热水的冲头255内；和安装在主要电子板上的2个信号的合适的分流器，所述主要电子板远程定位。
在图4中，密封盒100包括具有至少一个透明部分的膜130。在此示范性实施例中，通过光源210和光学读取器220进行刺激和读取内部标记的步骤，而无需对膜130本身进行穿孔。
在此示范性实施例中，光源210和光学读取器220可由屏障215分离，所述屏障215被布置成被放置成与透明部分130'接触以便防止在引入具有位于膜130的外表面上的违禁识别物质的不合适的密封盒的情况下反馈光学信号可到达光学读取器220。
一些示范性具体实施例的前述描述根据概念性观点如此充分地公开了本发明，从而使得其他人通过应用当前的知识将能够在不进一步研究且不偏离本发明的情况下修改和/或适应具体示范性实施例的各种应用，且因此意味着此类适应和修改将须被视为等效于具体实施例。因此，实现本文中所描述的不同功能的方式和材料可具有不脱离本发明领域的不同性质。应了解，本文中所采用的措词或术语是出于描述而非限制的目的。

Claims (12)

1.一种用于密封盒(100)的光学识别的方法，所述密封盒(100)用于热饮料机器，所述方法包括以下步骤：
用识别物质标记密封盒(100)，所述识别物质被布置成响应于光学信号以预定频率A且持续预定时间范围H的激发而以预定频率B发出光学信号持续预定时间范围K；
将所述密封盒(100)引入热饮料机器中；
通过由所述机器的光源(210)发出的激发光学信号刺激所述密封盒(100)，所述激发光学信号以预定频率f1＝A发出且持续预定时间范围t1＝H；
通过所述机器的光学读取器(220)读取反馈光学信号，所述反馈光学信号由所述密封盒(100)以频率f2发出且持续时间范围t2；
获取所述反馈光学信号的所述频率f2和/或所述时间范围t2的值；
基于所述频率f2和/或所述时间范围t2的所述值评估预定条件的履行，所述评估步骤由所述热饮料机器的控制单元实行；
在所述评估步骤是否定的情况下阻止所述热饮料机器的正常操作；
在所述评估步骤是肯定的情况下继续所述热饮料机器的正常操作；
所述方法的特征在于所述识别物质位于所述密封盒(100)内部；并且
提供所述密封盒(100)的生产步骤，所述步骤包括以下步骤：
预先布置所述密封盒(100)的主体(110)；
用预定食物物质填充所述主体(110)；
借助于可穿透支撑元件(120)将所述识别物质引入所述主体(110)中；
借助于密封膜(130)密封所述主体(110)。
2.根据权利要求1所述的用于密封盒(100)的光学识别的方法，其中还提供刺穿所述密封盒(100)以便实行所述刺激和读取步骤的步骤。
3.根据权利要求2所述的用于密封盒(100)的光学识别的方法，其中所述刺穿步骤由包括至少一个光导(251)的穿孔单元(250)进行。
4.根据权利要求1所述的用于密封盒(100)的光学识别的方法，其中所述密封膜(130)和/或所述主体(110)包括可透射在所述刺激步骤期间发出的所述激发光学信号且可透射在所述读取步骤期间发出的所述反馈光学信号的至少一个部分(130')。
5.根据权利要求1或2所述的用于密封盒(100)的光学识别的方法，其中所述评估步骤在发生所述条件
Figure FDA0002992365480000021
时是肯定的。
6.根据权利要求1或2所述的用于密封盒(100)的光学识别的方法，其中所述评估步骤在发生所述条件
Figure FDA0002992365480000022
时是肯定的。
7.根据权利要求1或2所述的用于密封盒(100)的光学识别的方法，其中提供识别所述密封盒(100)的步骤，其中所述控制单元基于所述获取所述反馈光学信号的所述频率f2和/或所述时间范围t2的所述值的步骤来检测所述密封盒(100)的多个特征。
8.根据权利要求1或2所述的用于密封盒(100)的光学识别的方法，其中所述频率f1和f2彼此不同且替代地属于：
可见范围；
UV范围；
红外范围。
9.根据权利要求1或2所述的用于密封盒(100)的光学识别的方法，其中所述频率f1属于UV范围且所述频率f2属于可见范围。
10.一种用于识别热饮料机器的密封盒(100)的系统，所述系统包括：
热饮料机器，其包括：
光源(210)，其被布置成以预定频率
Figure FDA0002992365480000023
发出激发光学信号且持续预定时间范围
Figure FDA0002992365480000024
光学读取器(220)，其被布置成读取以频率f2发出且持续时间范围t2的反馈光学信号；
密封盒(100)，其被配置成插入所述机器中，所述密封盒(100)包括主体(110)、位于所述主体(110)中的食物物质、位于所述密封盒(100)的所述主体(110)中的可穿透支撑元件(120)以及用于密封所述主体(110)的密封膜(130)，其中，所述可穿透支撑元件(120)设有识别物质，所述识别物质被布置成响应于光学信号以预定频率A且持续预定时间范围H的激发而以预定频率B发出光学信号持续预定时间范围K；
所述热饮料机器被布置成朝向所述密封盒(100)发出所述激发光学信号且被布置成读取所述反馈光学信号，
所述系统的特征在于所述热饮料机器包括控制单元，所述控制单元被布置成在所述频率f2和/或所述时间范围t2的值不满足预定条件的情况下阻止所述热饮料机器的正常操作。
11.一种用于热饮料机器的密封盒(100)，所述密封盒包括主体(110)、位于所述主体(110)中的食物物质、位于所述密封盒(100)的所述主体(110)中的可穿透支撑元件(120)以及用于密封所述主体(110)的密封膜(130)，其中，所述可穿透支撑元件(120)设有识别物质，所述识别物质被布置成响应于光学信号以预定频率A且持续预定时间范围H的激发而以预定频率B发出光学信号持续预定时间范围K。
12.根据权利要求11所述的用于热饮料机器的密封盒(100)，其中所述密封盒(100)包括至少一个透明部分，所述至少一个透明部分被布置成响应于所述光学信号以所述预定频率A且持续所述预定时间范围H的所述激发来允许所述识别物质以所述预定频率B发射所述光学信号持续所述预定时间范围K。
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Assignee: Cafitali systems

Assignor: GB Project Company

Contract record no.: X2019990000106

Denomination of invention: OPTICAL RECOGNITION SYSTEM FOR CAPSULES FOR THE PRODUCTION OF HOT BEVERAGES

License type: Common License

Record date: 20190925

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