CN111447863B - 饮料制备系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种饮料制备机器，饮料制备机器包括：离心冲煮单元(2)，离心冲煮单元用于通过对容纳在胶囊中并与载液混合的配料进行离心来制备饮料，离心冲煮单元(2)包括用于接收此类胶囊(2A，2B，2C)的离心分离容器(3)；用于使离心分离容器(3)旋转的驱动装置(5)；调节器，调节器用于通过基于反馈信号控制驱动装置(5)来调节离心分离容器(3)的转速，反馈信号表示在离心分离容器(3)中旋转的胶囊(2A，2B，2C)的期望转速与测量转速之间的差值；机器还包括：用于将载液供应到离心冲煮单元(2)的液体供应装置(6，4)；光学读取装置(100)，光学读取装置用于在胶囊(2A，2B，2C)在离心分离容器(3)中相对于光学读取装置(100)旋转时读取胶囊(2A，2B，2C)的周边上的代码并且生成表示代码的输出信号；其中饮料制备机器15被配置为使用光学读取装置(100)的输出信号来计算反馈信号，输出信号表示由光学读取装置(100)读取的胶囊(2A、2B、2C)的代码的至少一部分。

Description

饮料制备系统

技术领域

本发明涉及一种饮料制备系统。本发明特别涉及一种饮料制备系统，该饮料制备系统包括用于通过胶囊的离心来制备饮料的饮料制备系统以及包括代码的胶囊，在胶囊被驱动沿旋转轴线旋转时，该代码是可读的。

背景技术

出于本说明书的目的，“饮料”意在包括任一种可供人类食用的液体物质，诸如咖啡、茶、巧克力热饮或冷饮、奶、汤、婴儿食品等。“胶囊”意在包括封闭包装内的任一种预先分份的饮料配料或配料的组合(下文称为“配料”)，该封闭包装由任一种合适的材料(诸如塑料、铝、可回收和/或可生物降解材料以及它们的组合)制成，包括容纳配料的柔软荚包或刚性储盒。

某些饮料制备机器使用胶囊，这些胶囊容纳待提取或待溶解的配料，和/或在机器中储存和自动定量投放的配料或在制备饮料时添加的配料。某些饮料机器包括液体填充装置，该液体填充装置包括用于液体(通常为水)的泵，该泵用来泵送来自水源的液体，这种液体是冷的或通过加热装置(如加热块等)加热。某些饮料制备机器被布置成使用离心提取工艺来制备饮料。其原理主要在于在胶囊的容器中提供饮料配料、将液体送入胶囊中并且使胶囊高速旋转以确保液体与配料相互作用，同时在胶囊中形成液体压力梯度；此类压力从中心朝接收器的周边逐渐增大。当液体穿过配料(例如，咖啡层)时，发生配料的稀释和/或提取(例如，咖啡化合物的提取)，并且获得从胶囊周边流出的液体提取物。

通常，可向使用者提供容纳具有特定特性的不同配料(例如，不同的咖啡共混物)的不同类型的一系列胶囊，以用同一机器制备各种不同的饮料(例如，不同的咖啡类型)。可通过改变胶囊的内容物(例如，咖啡重量、不同共混物等)和通过调节关键机器参数(例如但不限于所供应的液体体积或温度、转速、压力泵)来改变饮料的特性。在某些饮料制备系统中，插入饮料机器中的胶囊的类型由机器可读代码识别，以使得能够为所插入的胶囊类型优选地自动调节冲煮参数。该代码还可嵌入有其他信息，例如安全信息(如保质期)或生产数据(如批号)。

例如，WO2010/026053描述了一种使用离心力的受控饮料制备机器。胶囊可包括提供在胶囊外表面的条形码，并且该条形码使得饮料制备机器能够检测胶囊的类型和/或胶囊内提供的配料的性质，以便将预定的提取流程应用于待制备的饮料。

WO2011/141535和WO2013/072239涉及适于与用于制备饮料的胶囊相关联或者作为该胶囊的一部分的载体。这些载体包括在其上表示至少一个符号序列的区段，使得在胶囊被驱动沿旋转轴线旋转时每个符号可由外部设备的读取装置顺序地读取，该外部设备通常为饮料制备机器。每个序列优选地编码与胶囊和/或其中所容纳的配料相关的一组信息。此类代码装置能够使得大量编码信息成为可用，诸如每个载体约100或更多比特的冗余信息或非冗余信息，而无需使用具有如扫描元件之类的移动部件的条形码读取器，这些条形码读取器可在可靠性方面引起严重关注。另一个优点是，在胶囊保持在适当的位置，即在饮料制备机器的旋转胶囊保持器中处于准备冲煮的位置时，能够通过旋转胶囊来读取代码。

优选地，使用离心力的饮料制备机器根据饮料的类型、配料的类型和/或饮料制备阶段以不同的速度旋转胶囊。例如，在代码读取阶段期间，胶囊以1rpm到2'000rpm之间(例如以1'000rpm)的速度旋转。在通常发生在饮料制备循环开始时的任选的预润湿阶段期间，将诸如水的液体供应至胶囊，该胶囊保持静止或以相对低的速度(优选地低于200rpm，例如低于100rpm)旋转。在提取阶段期间，例如根据待递送的饮料的类型，转速可包括例如在5'000rpm到15'000rpm之间。因此，此类饮料制备机器通常包括用于使对应胶囊以不同速度旋转的变速马达和用于使用来自测量例如马达轴的转速的旋转编码器的反馈来控制马达的转速的控制装置。然而，旋转编码器增加了机器的成本，并且其可能遭受故障，即潜在地损害机器的整体可靠性。

因此，本发明的目的是提供一种用于通过胶囊的离心来制备饮料的成本有效的饮料制备系统。

本发明的另一目的是提供一种用于通过胶囊的离心来制备饮料的可靠的饮料制备系统。

发明内容

这些目的和其他优点通过一种饮料制备机器来实现，该饮料制备机包括：离心冲煮单元，该离心冲煮单元用于通过对容纳在胶囊中并与载液混合的配料进行离心来制备饮料，该离心冲煮单元包括用于接收此类胶囊的离心分离容器；用于使离心分离容器旋转的驱动装置；调节器，该调节器用于通过基于反馈信号控制驱动装置来调节离心分离容器的转速，该反馈信号表示在离心分离容器中旋转的胶囊的期望转速与测量转速之间的差值；该机器还包括：用于将载液供应到离心冲煮单元的液体供应装置；光学读取装置，该光学读取装置用于在胶囊在离心分离容器中相对于光学读取装置旋转时读取胶囊的周边上的代码并且生成表示该代码的输出信号；其中该饮料制备机器被配置为使用光学读取装置的输出信号来计算反馈信号，该输出信号表示由所述光学读取装置读取的胶囊的代码的至少一部分。

当读取胶囊上的代码时使用由光学代码读取装置生成的信号以便调节驱动装置的转速允许避免使用专用编码器，从而导致成本的显著降低和饮料制备机器整体的可靠性增加。优选地，使用表示胶囊的测量转速的值来计算到驱动装置的调节器的反馈信号，该值从来自光学读取装置的输出信号得出。

在实施方案中，饮料制备机器因此被配置为基于代码的单个比特的比特周期从表示胶囊的读取代码的至少一部分的光学读取装置的输出信号来确定表示测量转速的值。该值例如被确定为在比特周期期间获取的输出信号的样本的数量。另选地，该值表示被确定为在单个比特的多个比特周期期间获取的输出信号的样本的平均数。

这些目的和其他优点还通过一种系统来实现，该系统包括此类饮料制备机器和胶囊，该胶囊包括在其周边上的代码，该代码被配置为在胶囊相对于机器的光学读取装置旋转时由光学读取装置读取。该代码优选地是二进制代码，例如条形码。

这些目的和其他优点还通过一种用于调节饮料制备机器中胶囊的转速的方法来实现，该饮料制备机器用于通过对容纳在胶囊中并与载液混合的配料进行离心来制备饮料，该方法包括以下步骤：在饮料制备机器使胶囊相对于机器的光学读取装置旋转时，用光学读取装置读取胶囊的代码的至少一部分；使用表示读取代码部分的光学读取装置的输出信号来计算表示胶囊的期望转速与测量转速之间的差值的反馈信号；将反馈信号反馈回用于调节饮料制备机器的驱动装置的调节器以便调节胶囊的转速。

在实施方案中，该方法还包括逐渐升高或降低胶囊的转速直到达到驱动装置的先前校准条件的步骤，该先前校准条件对应于相对接近期望转速的胶囊的转速。

该代码优选地是二进制代码，例如条形码。

优选地，基于所述代码的单个比特的比特周期，从光学读取装置的输出信号来确定表示测量转速的值。例如，该值被确定为在所述比特周期期间输出信号的样本的数量。另选地，该值被确定为在读取代码部分的单个比特的多个比特周期期间输出信号的样本的平均数。

附图说明

通过参照附图对若干实施方案进行以下详细描述将更好地理解本发明，其中：

-图1示出了离心提取法的基本原理，

-图2a、图2b示出了具有胶囊保持器的离心分离容器的实施方案；

-图3a、图3b和图3c示出了根据本发明的一组胶囊的实施方案；

-图4示出了根据本发明的代码载体的实施方案；

-图5示出了胶囊上的序列的替代位置，特别是当位于胶囊边缘的下侧上并且胶囊被装配到提取设备的胶囊保持器中时，

-图6示出了当在胶囊在饮料制备机器中以恒定速度被驱动旋转时读取代码的一部分时由本发明的机器的光学读取装置的光接收器产生的典型信号曲线的示例；

-图7是组合代码的读取部分的单个比特的每比特样本的测量值的直方图的示例。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据本发明的饮料制备机器1的实施方案。

饮料制备机器1包括用于通过对容纳在胶囊中并与载液混合的配料进行离心来制备饮料的离心冲煮单元2。离心冲煮单元2包括离心分离容器3，该离心分离容器用于在载液(通常为水)被注入胶囊中并与其中所容纳的配料混合之后和/或同时旋转胶囊。离心分离容器3例如包括用于接收胶囊的胶囊保持器。离心分离容器3连接到驱动装置5(诸如旋转马达)，以使离心分离容器绕旋转轴线A旋转。离心冲煮单元2包括收集部件和出口35。接收器48可设置在出口35下方以收集提取的饮料。在实施方案中，离心冲煮单元2包括流量限制装置19，以控制离心期间离开胶囊的冲煮饮料的流量。

机器1还包括液体供应装置，诸如例如贮液器6和流体回路4，该液体供应装置用于将载液(通常为水)供应到离心冲煮单元2。优选地，液体供应装置包括设置在贮存器6中和/或沿流体回路4设置的加热和/或冷却装置31，该加热和/或冷却装置用于加热和/或冷却供应到离心冲煮单元2的液体。液体供应装置优选地还包括与贮存器6流体连接的泵7，该泵用于迫使液体从贮存器6朝离心冲煮单元2进入流体回路4。在实施方案中，液体供应装置还包括流量计，诸如流量计量涡轮8，该流量计用于提供供应到离心冲煮单元2的液体的流速的测量。计数器11例如连接到流量计量涡轮8以接收和分析由流量计量涡轮8生成的脉冲数据10。然后将分析后的数据传输到机器的控制单元9的处理器12。因此，可实时确定流体回路4内的液体的流速。

机器的控制单元9优选地通过控制例如但不限于泵7、加热和/或冷却装置31、驱动装置5等来控制饮料制备机器1的整体功能。

优选地，提供用户界面13以允许用户输入被传送到饮料制备机器1的控制单元9的信息和/或命令。

图3a、图3b和图3c示出了与本发明的机器一起使用的不同胶囊2A、2B、2C的示例。根据例示的实施方案，胶囊2A、2B、2C优选地包括具有杯状形状的主体22和从其上侧壁延伸的边缘23，以及附接到边缘23的盖24。盖24例如是可穿孔的膜或孔壁。盖24和主体22因此形成封装件或配料隔室26。如图所示，盖24优选地在边缘23的内环形部分R上附接到主体22，该内环形部分例如介于1mm至5mm宽之间。

在例示的实施方案中，边缘23是水平的。在其他实施方案中，边缘可具有其他配置。例如，边缘可稍微弯曲。胶囊的边缘23优选地在相对于对应胶囊的旋转轴线Z基本上垂直(如图所示)或例如略微倾斜(如果如上所述弯曲)的方向上向外延伸。旋转轴线Z表示在离心冲煮单元2中胶囊2A、2B、2C的离心期间的旋转轴线并且特别地当胶囊2A、2B、2C处于胶囊保持器中时与离心分离容器3的旋转轴线A重合。

例示的实施方案是示例性的，但绝不是限制性的实施方案。胶囊，并且特别是胶囊主体，在本发明的框架内可采取各种不同的形状和配置。

相应胶囊2A、2B、2C的主体22优选地具有分别为d₁、d₂、d₃的可变深度的单个凸起部分25a、25b、25c。在实施方案中，部分25a、25b、25c例如是截短的或部分圆柱形的部分。

在例示的实施方案中，胶囊2A、2B、2C具有不同的体积。然而，它们优选地具有相同的插入直径D。例如，图3a示出了小体积的胶囊2A，而图3b和图3c示出了较大体积的胶囊2B、2C。例如在边缘23的下表面(即边缘23的与盖24相对的表面)与主体22的上部之间的相交线处确定插入直径D。然而，在其他实施方案中，不同胶囊共有的插入直径可以是例如位于胶囊主体的另一位置处的另一参考直径。

小体积胶囊2A优选地容纳量小于较大体积胶囊2B、2C中所容纳量的配料，例如研磨咖啡。小胶囊2A例如旨在用于制备体积介于10ml到60ml之间(其中研磨咖啡的量包括在4克到8克之间)的小杯咖啡，例如ristretto咖啡或浓缩咖啡。较大的胶囊2B例如旨在用于制备体积通常介于60ml到120ml之间的中杯咖啡，而最大的胶囊2C例如旨在用于制备体积通常介于120ml到500ml之间的大杯咖啡。中等尺寸的咖啡胶囊2B例如容纳量介于6克到15克之间的研磨咖啡，而大尺寸的咖啡胶囊2C例如容纳量介于8克到30克之间的研磨咖啡。

此外，胶囊可容纳烘焙并研磨的咖啡的不同共混物、或者不同来源和/或具有不同烘焙和/或研磨特性的咖啡。

胶囊2A、2B、2C优选地被设计成绕其旋转轴线Z旋转。旋转轴线Z优选地在垂直于盖24的表面的方向上与盖24的中心相交。盖24例如具有盘的形式。此外，旋转轴线Z优选地在主体的底部的中心处离开。胶囊2A、2B、2C的圆周被定义为位于胶囊2A、2B、2C上并且以旋转轴线Z作为参考轴线的圆形路径。该圆周可在盖24上或在主体22上，例如在凸缘状边缘23上。在将胶囊插入机器1中之前，盖24可以是液体不可渗透的，或者它可通过设置在其中心和/或周边的小开口或孔而是液体可渗透的。

在下文中，边缘23的下表面是指边缘23的位于由主体22和盖24形成的配料隔室或封装件26外侧的区段，并且当从胶囊2A、2B、2C的主体22延伸的一侧(即边缘23的与盖24附接到其的一侧相对的一侧)观察这些胶囊时该区段是可见的。

图2a和图2b示出了具有胶囊保持器32的本发明的机器的离心分离容器3的实施方案。胶囊保持器32例如包括大致圆柱形或圆锥形的腔，该腔具有用于插入胶囊侧壁(例如圆形侧壁)的上部开口以及封闭该腔的底壁。开口优选地具有略大于胶囊的插入直径的直径。开口的轮廓例如与胶囊的边缘的轮廓配合，以便当将胶囊插入胶囊保持器32中时胶囊搁置在开口的边缘上。胶囊的边缘因此至少部分地搁置在胶囊保持器32的接收部件34上。在实施方案中，胶囊保持器32的底部例如包括当将胶囊插入胶囊保持器32中时与胶囊的旋转轴线Z对准的圆柱形轴33。轴33优选地将胶囊保持器32连接到饮料制备机器的驱动装置(通常为旋转马达)，以使胶囊保持器32绕旋转轴线Z旋转。

图2a和图2b还示意性地示出了光学读取装置100。光学读取装置100例如被配置为递送输出信号，该输出信号包括与倚靠在胶囊保持器32的接收部件34上的胶囊的圆周(例如与位于胶囊的边缘的下表面上的圆周)的反射率水平有关的信息。因此，光学读取装置100例如被配置为通过胶囊保持器32(例如通过胶囊保持器32的侧壁)执行边缘的下表面的表面的光学测量。另选地，输出信号可包含差异信息，例如反射率随时间的差异或对比度信息。输出信号可以是模拟的，例如它是随着基于时间所测量的信息而变化的电压信号。输出信号可以是数字的，例如它是包括基于时间所测量的信息的数值数据的二进制信号。

在图2a和图2b的实施方案中，光学读取装置100包括用于发射源光束105a的光发射器103和用于接收反射光束105b的光接收器102。

通常，光发射器103是发光二极管或激光二极管，其发射例如红外光，例如波长为850nm的光。通常，光接收器103是光电二极管，其适于将所接收的光束转换成电流或电压信号，电流或电压的强度通常取决于所接收的光束的强度。

优选地，读取装置100还包括处理装置106以及用于将所述处理装置106耦接到本发明的饮料制备机器的光发射器103、光接收器102和控制单元9的电路，该处理装置包括嵌入有处理器、传感器信号放大器、信号过滤器的印刷电路板。

光发射器103、光接收器102和处理装置106优选地通过载体101保持在固定位置，该载体例如直接或间接地刚性固定到本发明的机器的框架。因此，与胶囊保持器32和胶囊相反，读取装置100在饮料制备过程期间停留在其位置上并且不被驱动旋转。

在实施方案中，光发射器103被设置成使得源光束105a大致沿在固定点F处与包括胶囊保持器32的接收部件34的平面P相交的线L取向，所述平面P具有穿过点F的法线N。

固定点F确定在离心分离容器3内源光束105a旨在碰击反射表面的绝对位置：当胶囊保持器32旋转时，固定点F在本发明的机器内的位置保持不变。读取装置可包括聚焦装置104，使用例如孔、透镜和/或棱镜，以使源光束105a更有效地朝固定点F会聚，并因此朝定位在胶囊保持器32中的胶囊的盖的下表面的对应点会聚。特别地，可将源光束105聚焦以便照亮明显地以固定点F为中心的盘。

在实施方案中，光学读取装置100例如被配置为使得线L与法线N之间的角度θ_E包括在2°到10°之间，并且特别地在4°到5°之间，如图2a所示。因此，当反射表面设置在点F处时，反射光束105b一般沿与固定点F相交的直线L’取向，线L’和法线N之间的夹角θ_R介于2°到10°之间，并且特别地介于4°到5°之间，如图2a所示。光接收器102被设置在载体101上，以便至少部分地收集通常沿直线L’取向的反射光束105b。聚焦装置104也可被布置成使反射光束105b更有效地集中到接收器102上。在图2a和图2b所示的实施方案中，点F、直线L和直线L’共面。在其他实施方案中，点F、直线L和直线L’不共面：例如，经过点F和直线F的平面以及经过点F和直线L’的平面被定位成明显呈90°角，从而消除了定向反射并允许噪音更小的更稳健的光学读取装置。

胶囊保持器32例如适于允许源光束105a沿直线L部分传输直到点F。例如，胶囊保持器32的侧壁被配置为对由光发射器103发射的光(例如红外光)是不透明的。侧壁例如由对红外线半透明的塑料基材料制成，并且具有允许红外光进入的入射表面。

因此，当将胶囊定位在胶囊保持器32中时，源光束105a在点F处碰击所述胶囊边缘的底部，然后形成反射光束105b。在该实施方案中，反射光束105b穿过胶囊保持器的壁，直到接收器102。

当胶囊保持器34被驱动旋转时，定位在胶囊保持器32中的胶囊边缘的下表面的在点F处被源光束105a照亮的区段随时间推移而变化。因此，要使源光束105a连续照亮边缘的下表面的整个圆周，就需要胶囊保持器32完整旋转。

例如，通过随时间测量由光接收器102接收的反射光束105b的强度，并且可能地通过将其强度与源光束105a的强度进行比较来计算或生成光接收器102的输出信号。例如通过确定反射光束105b的强度随时间的变化(特别是在胶囊旋转时)来计算或生成输出信号。

胶囊优选地包括位于胶囊的圆周的至少一部分上的至少一个代码载体。在例示的实施方案中，代码载体例如位于胶囊的边缘的下表面上。代码载体是胶囊的一部分或附接到胶囊。在代码载体上形成具有不同光学属性(例如不同反射率属性)的符号，从而形成光学可读代码。这些符号优选地按至少一个序列布置，所述序列编码与胶囊和/或其中所容纳的配料相关的一组信息。通常，每个符号对应于特定的二进制值：具有例如低反射率的第一符号可表示二进制值“0”，而具有例如高反射率的第二符号可表示二进制值“1”，或相反。

如下面进一步解释的，符号被布置在代码载体上，使得在胶囊在胶囊保持器32上被驱动旋转时它们可由光学读取装置100连续地读取。

至少一个序列的该组信息可包括用于识别与胶囊相关联的类型的信息，和/或下列选项中的一种或组合：

·与用胶囊中容纳的配料制备饮料的参数有关的信息，诸如制备过程期间的最佳转速、进入胶囊的水的温度、胶囊外饮料收集器的温度、进入胶囊的水的流速以及操作顺序等；

·用于本地和/或远程检索用胶囊制备饮料的参数的信息，例如允许识别胶囊类型的标识符；

·与胶囊制造有关的信息，诸如生产批次标识符、生产日期、推荐使用日期、过期日期等；

·用于本地和/或远程检索与胶囊制造有关的信息的信息。

至少一个序列的每组信息可包括冗余信息。因此，可通过比较来执行错误检查。如果序列的某些部分不可读，这也提高了成功读取序列的概率。至少一个序列的该组信息还可包括在所述信息组中用于检错和/或用于纠错的信息。用于检错的信息可包括重复码、奇偶校验位、校验和、循环冗余校验、加密散列函数数据等。用于纠错的信息可包括纠错码、前向纠错码，并且特别是卷积码或块码。

按序列布置的符号用于表示传送与胶囊和/或其中所容纳的配料相关的该组信息的数据。例如，每个序列可表示整数个比特。每个符号可编码一个或多个二进制位。也可通过符号之间的转换来表示数据。可使用调制方案(例如像曼彻斯特码的线性编码方案)在序列中布置符号。

每个符号可被印刷和/或压印在代码载体上。每个符号可通过将代码载体处理成具有给定粗糙度来获得。符号的形状可选自以下不完全列表：弧形线段、各自为直线但沿照亮区段的至少一部分延伸的线段、点、多边形、几何形状。

在一个实施方案中，每个符号序列具有相同的固定长度，并且更具体地具有固定数量的符号。序列的结构和/或图案是已知的，这可使光学读取装置100容易识别每个序列。

在一个实施方案中，在该区段中表示至少一个前同步码符号，以便允许确定每个序列的区段中的开始和/或停止位置。选择前同步码符号以与其他符号分开识别。与其他符号相比，它可具有不同的形状和/或不同的物理特性。两个相邻序列可具有共同的前同步码符号，表示一个序列的停止和另一个序列的开始。

在一个实施方案中，至少一个序列包括定义前同步码子序列的符号，以便允许确定所述序列中的符号的位置，该符号编码与胶囊和/或其中所容纳的配料相关的该组信息。定义前同步码的符号可对已知的保留比特系列进行编码，例如“10101010”。

在一个实施方案中，前同步码符号和/或前同步码子序列包括用于认证该组信息的信息，例如散列码或密码签名。

这些符号明显地分布在胶囊圆周的至少八分之一上，优选地在胶囊的整个圆周上。代码可包括连续的弧形线段。符号还可包括单独为直线但沿着圆周的至少一部分延伸的连续线段。

序列优选地沿着圆周重复，以便确保可靠读取。序列例如在圆周上重复至少两次。优选地，序列在圆周上重复三至六次。序列的重复是指复制同一序列，而且相继序列沿着圆周顺序设置，使得当胶囊发生360度旋转时，同一序列可被检测或读取多次。

参见图4，示出了代码载体的一个实施方案60a。代码载体60a占据了胶囊边缘23的限定宽度。胶囊的边缘23例如包括形成代码载体60a的内环形部分和外(非代码)卷曲部分。在其他实施方案中，边缘的整个宽度可被代码载体60a占据，特别是在边缘的下表面基本上平坦的情况下。代码载体的这种位置是特别有利的，因为它为待设置的符号64提供了较大的面积，并且不易受到由饮料制备机器的处理模块(特别是锥体板)引起的损坏，也不容易发生配料突起的情况。因此，编码信息的量和读数的可靠性均得到改善。在例示的实施方案中，代码载体60a包括160个符号，每个符号编码一个比特信息。这些符号是连续的，每个符号具有2.25°(360°除以160)的角长度θ_s。在其他实施方案中，代码载体例如包括140个符号，每个符号具有2.5714°(360°除以140)的角长度θ_s。然而，在本发明的框架内，代码载体60a的每圆周的符号的其他数量是可能的，例如取决于待编码的信息量和/或代码读取装置的分辨率。

参见图5，以平面图示出了代码载体的实施方案60b。代码载体60b适于与胶囊相关联，以便当胶囊通过离心单元2绕其轴线Z旋转时被驱动旋转。胶囊的接收区段为胶囊边缘的下表面。如图5所示，代码载体60b例如为具有圆周部分的环，在该圆周部分上表示符号64的至少一个序列，使得使用者可在将胶囊引入饮料机器的冲煮单元之前将其定位在胶囊的圆周上。因此，可通过安装此类载体60b以便添加此类信息来改进没有用于储存信息的嵌入装置的胶囊。当载体为单独的部件时，可简单地将其添加在胶囊上，优选地无需附加的固定装置，使用者确保当胶囊进入离心冲煮单元时代码载体60b正确地定位，或者一旦安装，代码载体60b的形式和尺寸就防止其相对于胶囊移动。在实施方案中，代码载体60b包括用于将所述代码载体60b刚性地固定到胶囊的接收区段的附加固定装置(如胶水或机械装置)，以有助于代码载体60b一旦安装就相对于胶囊保持固定。还如上所述，代码载体60b也可为边缘本身的一部分，诸如集成到胶囊的结构。

当胶囊被定位在胶囊保持器32中时并且当所述符号的至少一部分在点F处与源光束105a对准时(图2a和图2b)，每个符号适于由光学读取装置100读取。更特别地，每个符号呈现随所述符号的值而变化的源光束105a的反射率水平。每个符号具有取决于编码值(优选地二进制值“0”或“1”)的源光束105a的限定的反射和/或吸收属性。

由于光学读取装置100适于仅测量代码载体的照亮区段(即位于点F处的代码载体的区段)的特性，因此胶囊必须由驱动装置旋转直到源光束105a已经连续照亮包括在代码中的所有符号以便读取整个代码。通常，读取代码时的转速包括在0.1rpm到2’000rpm之间。优选地，符号的照亮部分显著小于符号的最小尺寸，以便允许代码的稳健和二进制读取。优选地，被照亮部分是具有直径的圆形斑点，该直径至多等于符号的最小尺寸的一半。

图6示出了当在胶囊以恒定速度被驱动旋转时读取代码的一部分时由本发明的机器的光学读取装置的光接收器产生的典型信号曲线的示例。使用信号处理算法，对信号噪声进行过滤并检测斜率。然后标记每个斜率的中间点，并且保存这些点中的每个点之间的时间段。

在读取代码时，转速优选地为固定的，例如为1000rpm。因此，通过读取单个比特或比特周期T_比特产生的“平方”信号持续时间是已知的，并且是胶囊的转速和对应符号的角长度θ_s的函数：

例如，如果代码包括分布在代码载体的整个周边上的140个等长的连续符号，则每个符号的角长度等于：

因此，在胶囊以1000rpm的速度旋转时，由读取此类符号而产生的比特周期T_比特例如为：

通过分析斜率之间的时间段并将这些时间段与已知的比特周期T_比特相比较，可解释信号样本的内容并将其转换为二进制数据。在图7的示例中，读取的代码部分将例如被解释为“1100101011000”。然后，由饮料制备机器的控制单元对在读取代码时解释由光学读取装置产生的信号而得到的二进制数据进行解码，以便检索对应的信息。

根据本发明，还使用由如上所述的解码算法测量的时间段中的至少一些时间段来调节胶囊的转速。根据本发明，特别地使用一个或多个测量的比特周期T_比特(即对应于单个比特的测量时间段中的一者或多者)来调节胶囊的转速。

实际上，胶囊的转速可被计算为：

为了实现对比特周期T_比特的稳健测量，优选地将由光学读取装置产生的信号的采样频率选择成足够高，以允许测量比特周期的高分辨率。例如，选择采样频率以保证每比特周期T_比特有n_样本个样本。在实施方案中，例如将采样频率设置为保证每比特周期T_比特大约有五十个样本

此外，采样优选地在多个比特n_比特上执行，该比特的数量足够小以使调节足够快而不会引起振荡，并且足够大以确保至少一个单个比特(即没有相同值的相邻比特的比特)被包括在测量的比特序列中。在实施方案中，采样持续时间例如被设定为允许对二十个比特(n_比特＝20)进行采样。

采样频率和采样持续时间与期望转速之间的关系可表示为：

在实施方案中，采样频率和/或采样持续时间例如由本发明的机器的控制单元根据期望的转速动态地修改。

下表1总结了允许在不同的期望转速下可靠地测量胶囊的转速的采样持续时间和采样频率的示例。在这些示例中，以下参数被设定为θ_s＝2.5714°，n_样本＝50，并且n_比特＝20。

表1

根据本发明，胶囊的转速因此优选地使用与用于解码代码的算法相同的算法来调节。优选地，驱动胶囊旋转的驱动装置的参数(例如电动旋转马达的转速)由调节器(例如PID调节器)控制，该调节器的反馈信号与测量比特周期和预期比特周期之间的误差直接相关。通常，如果反馈信号表示测量比特周期比预期比特周期短，则调节器将修改驱动装置的参数以便降低胶囊的转速，而如果反馈信号表示测量比特周期比预期比特周期长，则调节器将修改驱动装置的参数以便增加胶囊的转速。

在实施方案中，例如通过测量每比特的实际样本数量与每比特的目标样本数量n_样本之间的差值来计算到调节器的反馈信号，从而避免每代码比特的样本到代码比特周期的以时间单位的转换。例如，对在采样时间期间检测到的每个单个比特的所有样本计数求平均，以得出平均样本计数，并将该值与目标样本计数N_样本进行比较，这将得到调节器误差值。

在实施方案中，在覆盖例如20比特时间间隔的采样持续时间之后，组合所获得的数据并且计算每比特样本的平均值。在图7的直方图中示出了此类获得的数据的示例性组，其中在水平轴线上报告每比特样本的数量，而在垂直轴线上报告比特的数量。在例示的示例中，每比特的平均样本数量为49.5。因此，反馈回调节器的误差因子例如为50-49.5＝0.5。接收该误差因子的调节器将因此增加驱动装置的速度，以便在下一个采样阶段中获得更接近每比特50个样本的预期值的每比特平均样本数量。

如上所述，在采样周期期间测量的比特数量n_比特优选地被选择为足够大，以确保在每个采样比特序列中包括至少一个单个比特。在采样持续时间期间仅获得单个比特的一个有效测量的最坏情况下，由本发明的方法预期的分辨率可计算如下。在仅测量一个单个比特的情况下，测量分辨率为+/-1个采样周期。因此，分辨率计算如下：

其中速度_测量是测量速度，速度_预期是预期速度，T_比特是预期速度下的预期比特周期，并且T_样本是预期速度下的采样周期。

在例如N_样本＝50，即T_比特＝50*T_样本的情况下：

因此，利用此类参数，当转速接近期望转速时在测量根据本发明的胶囊的转速时实现至少±2％的精度。因此，即使在采样时间期间仅检测到一个有效比特的情况下，本发明的方法也允许实现对胶囊的转速的精确调节。

然而，该方法的测量精度在加速或减速阶段期间降低，使得在这些阶段期间的速度测量可能变得不可靠。因此，当胶囊的旋转必须被设定到新的期望转速(例如在饮料制备过程开始和/或在两个饮料制备阶段之间)时，优选地通过逐渐使驱动装置达到与相对接近期望转速的转速相对应的先前校准条件来逐渐升高或降低转速。驱动装置为例如电动马达，其通过逐渐改变马达驱动的PWM占空比直到达到先前校准的值而逐渐使转速相对接近期望转速。在升高阶段之后，使用胶囊上的代码的本发明的速度测量与对应的调节器(例如PID调节器)一起被激活，以便精确地调节胶囊的转速并使其达到期望转速。

在实施方案中，饮料制备过程包括至少两个阶段，每个阶段意味着胶囊以特定的转速旋转。当未使用的胶囊被插入饮料制备机器中并且由使用者开始饮料制备时，饮料制备机器例如以代码读取阶段开始饮料制备过程。因此，胶囊被机器的驱动装置以固定的预定速度(例如以介于1rpm与2000rpm之间的转速，例如以1000rpm的转速)旋转，从而允许光学读取装置可靠地读取形成在胶囊的代码载体上的代码。如上所述，使用本发明的调节方法，优选地使转速逐渐升高至接近期望转速的速度，然后在读取代码时将其保持在期望转速。一旦读取了代码，饮料制备过程例如进入提取阶段，在此阶段期间，将载液(例如水)注入旋转的胶囊中，并且从胶囊中提取所得的饮料。在提取阶段期间，胶囊以特定的转速(例如以2000rpm至6000rpm的转速)旋转，该特定的转速优选地由饮料制备机器的控制单元基于从胶囊的代码中读取的信息来确定，这通常取决于待制备的饮料的类型和/或胶囊中所容纳的配料。

任选地，饮料制备过程可包括需要胶囊以其他期望的固定转速旋转的附加制备阶段，并且在此阶段期间，使用本发明的方法调节胶囊的转速。此类制备阶段可例如包括：

-预湿润阶段，该预湿润阶段通常在饮料制备过程的开始但优选地在代码读取阶段之后发生，并且在此阶段期间，诸如水的载液被供应到例如以相对低的速度旋转(优选地低于500rpm，甚至更优选地低于200rpm，例如低于100rpm)的胶囊；

-最终阶段，在此阶段期间，胶囊以比在先前提取阶段期间使用的转速高的速度旋转，以便提取胶囊中剩余的所有饮料；

-附加提取阶段，其速度不同于在第一提取阶段期间使用的速度，以便例如实现饮料的特定特性(例如特定质地)和/或特定配料的提取。

优选地，包括例如但不限于以下的饮料制备参数：制备阶段的数量和/或类型；每个制备阶段的持续时间；在每个制备阶段期间胶囊的期望转速；在每个制备阶段期间注入胶囊中的液体(例如水)的体积和/或流量；在代码读取阶段期间由机器的控制单元从读取胶囊的代码中检索。参数例如至少部分地被编码为代码内的二进制数据，和/或从数据库(例如存储在饮料制备机器内或远程设备上的数据库)中检索。

Claims (12)

1.饮料制备机器，包括：

-离心冲煮单元(2)，所述离心冲煮单元用于通过对容纳在胶囊中并与载液混合的配料进行离心来制备饮料，所述离心冲煮单元(2)包括：

-用于接收此类胶囊(2A，2B，2C)的离心分离容器(3)；

-用于使所述离心分离容器(3)旋转的驱动装置(5)；

-调节器，所述调节器用于通过基于反馈信号控制所述驱动装置(5)来调节所述离心分离容器(3)的转速，所述反馈信号表示在所述离心分离容器(3)中旋转的胶囊(2A，2B，2C)的期望转速与测量转速之间的差值；

所述饮料制备机器还包括：

-用于将载液供应到所述离心冲煮单元(2)的液体供应装置(6，4)；

-光学读取装置(100)，所述光学读取装置用于在胶囊(2A，2B，2C)在所述离心分离容器(3)中相对于所述光学读取装置(100)旋转时读取所述胶囊(2A，2B，2C)的周边上的代码并且生成表示所述代码的输出信号；

其中所述饮料制备机器被配置为使用所述光学读取装置(100)的输出信号来计算所述反馈信号，所述输出信号表示由所述光学读取装置(100)读取的胶囊(2A，2B，2C)的代码的至少一部分，

其特征在于，所述饮料制备机器被配置为基于所述代码的单个比特的比特周期，根据表示由所述光学读取装置(100)读取的胶囊(2A，2B，2C)的代码的至少一部分的所述光学读取装置(100)的所述输出信号来确定表示所述测量转速的值。

2.根据前一项权利要求所述的饮料制备机器，所述饮料制备机器被配置为将表示所述测量转速的所述值确定为在所述比特周期期间所述输出信号的样本的数量。

3.根据权利要求1所述的饮料制备机器，所述饮料制备机器被配置为将表示所述测量转速的所述值确定为在单个比特的多个比特周期期间所述输出信号的样本的平均数。

4.系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的饮料制备机器以及胶囊，所述胶囊包括在其周边上的代码，所述代码被配置为在所述胶囊相对于所述机器的光学读取装置旋转时由所述光学读取装置读取。

5.根据前一项权利要求所述的系统，其中所述代码是二进制代码。

6.根据前一项权利要求所述的系统，其中所述代码是条形码。

7.用于调节饮料制备机器中的胶囊的转速的方法，所述饮料制备机器用于通过对容纳在胶囊中并与载液混合的配料进行离心来制备饮料，所述方法包括以下步骤：

-在所述饮料制备机器使胶囊(2A，2B，2C)相对于所述机器的光学读取装置(100)旋转时，用所述光学读取装置(100)读取所述胶囊(2A，2B，2C)的代码的至少一部分；

-使用表示所述代码的至少一部分的所述光学读取装置(100)的输出信号来计算表示所述胶囊(2A，2B，2C)的期望转速与测量转速之间的差值的反馈信号；

-将所述反馈信号反馈回用于调节所述饮料制备机器的驱动装置的调节器，以便调节所述胶囊(2A，2B，2C)的转速，

其特征在于，基于所述代码的单个比特的比特周期，根据表示由所述光学读取装置(100)读取的胶囊(2A，2B，2C)的代码的至少一部分的所述光学读取装置(100)的所述输出信号来确定表示所述测量转速的值。

8.根据前一项权利要求所述的方法，所述方法还包括逐渐升高或降低所述胶囊的转速直到达到所述驱动装置的预定校准条件的步骤，所述预定校准条件对应于相对接近所述期望转速的所述胶囊的转速。

9.根据权利要求7或8中的一项所述的方法，其中所述代码是二进制代码。

10.根据前一项权利要求所述的方法，其中所述代码是条形码。

11.根据权利要求7-10中的一项所述的方法，其中表示所述测量转速的所述值被确定为在所述比特周期期间所述输出信号的样本的数量。

12.根据权利要求7-10中的一项所述的方法，其中表示所述测量转速的所述值被确定为在单个比特的多个比特周期期间所述输出信号的样本的平均数。

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