CN115003199A - 具有胶囊识别的饮料制备机器 - Google Patents

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CN115003199A CN202180010796.7A CN202180010796A CN115003199A CN 115003199 A CN115003199 A CN 115003199A CN 202180010796 A CN202180010796 A CN 202180010796A CN 115003199 A CN115003199 A CN 115003199A
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L·拉古施
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    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
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Abstract

本发明公开了一种饮料制备机器，该饮料制备机器使用胶囊并且被配置为自动识别插入机器中的胶囊的类型以便使饮料制备参数适应所识别出的胶囊类型。

Description

具有胶囊识别的饮料制备机器
技术领域
本发明领域涉及使用具有待制备饮料的配料的胶囊的饮料制备机器。本发明领域具体地涉及使用胶囊并且被配置为自动识别插入机器的胶囊类型以便例如使饮料制备参数适应所识别出的胶囊类型的饮料制备机器。
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，诸如茶、咖啡、巧克力热饮或冷饮、奶、汤、幼儿食品等。“胶囊”意在包括置于封闭包装，尤其是气密包装内的任一种预先分份的饮料配料，诸如调味配料，封闭包装由任一种材料制成(例如塑料包装、铝包装、可回收包装和/或可生物降解包装)并且可为任意形状和结构，包括容纳配料的柔软荚包或刚性储盒。胶囊可容纳用于制备单份饮料或多份饮料的一定量的配料。
背景技术
某些饮料制备机器使用胶囊，该胶囊容纳待提取或待溶解的配料，和/或在饮料制备机器中储存和自动定量投放的配料，或者在制备饮料时添加的配料。一些饮料机具有填充装置，该填充装置包括用于通常为水的液体的泵，其用来泵送来自水源的液体，这种液体是冷的或实际上通过加热装置例如加热块等来加热。
尤其是在咖啡制备领域中，已广泛开发了多种机器，其中容纳饮料配料的胶囊插入在冲煮装置中。
已开发出便于插入“新鲜”胶囊和移除使用过的胶囊的泡制装置。通常，泡制装置包括两个部件，这两个部件能够从用于插入/移除胶囊的构型相对移动到用于泡制胶囊中的配料的构型。
可手动致动泡制装置的可移动部件，如在WO 2009/043630、WO 01/15581、WO 02/43541、WO 2010/015427、WO 2010/128109、WO 2011/144719和WO 2012/032019中有所公开。各种手柄构型在EP 1867260、WO 2005/004683、WO 2007/135136、WO 2008/138710、WO2009/074550、WO 2009/074553、WO 2009/074555、WO 2009/074557、WO 2009/074559、WO2010/037806、WO 2011/042400、WO 2011/042401和WO 2011/144720中有所公开。WO 2009/074550、WO 2011/144719、EP2014195046、EP2014195048和EP2014195067中公开了将此类布置结构集成到饮料机中。
泡制装置的活动部件可通过电机来致动。例如，EP 1 767 129中公开了此类系统。在该案例中，用户不必手动开启或关闭泡制装置。泡制装置具有胶囊插入通道，该通道设置有经由开关而组装到泡制装置的可移动部件的安全门，以用于在通道关闭期间检测手指出现在通道中的不期望情况，并且防止手指受到挤压伤害。WO 2012/093107和WO 2013/127906中公开了用于胶囊插入通道的另选盖。WO 2012/025258、WO 2012/025259和WO2013/127476中公开了不同的机动化系统。
为了允许用户与此类机器交互，以用于向机器提供操作指令或从其获得反馈，本领域已经公开了各种系统，例如在以下参考文献中所提及的：AT 410 377、CH 682 798、DE44 29 353、DE 202 00 419、DE 20 2006 019 039、DE 2007 008 590、EP 1 448 084、EP 1676 509、EP 08155851.2、FR 2 624 844、GB 2 397 510、US 4,377,049、US 4,458,735、US4,554,419、US 4,767,632、US 4,954,697、US 5,312,020、US 5,335,705、US 5,372,061、US5,375,508、US 5,645,230、US 5,685,435、US 5,731,981、US 5,836,236、US 5,959,869、US6,182,555、US 6,354,341、US 6,759,072、US 2007/0157820、WO 97/25634、WO 99/50172、WO 2004/030435、WO 2004/030438、WO 2006/063645、WO 2006/090183、WO 2007/003062、WO2007/003990、WO 2008/104751、WO 2008/138710、WO 2008/138820、WO 2010/003932、WO2011/144720和WO 2012/032019。
为了便于操作机器，可以自动识别供应到机器的胶囊，然后自动抓握并提取胶囊，如例如WO 2012/123440中所公开的那样。
仍然需要通过可靠地自动识别胶囊的机器来改善饮料分配。
发明内容
本发明涉及用于制备饮料的机器。饮料制备机器可为家用或非家用机器。
该机器可用于制备咖啡、茶、巧克力、可可、奶、汤、幼儿食品等。
饮料制备通常包括混合多种饮料配料，例如水和乳粉；和/或冲泡饮料配料，诸如用水冲泡研磨咖啡或茶。此类配料中的一种或多种可以松散和/或团聚粉末形式和/或以液体形式、具体地以浓缩物形式供应。载体或稀释剂液体(例如，水)可与此类配料混合以形成饮料。通常，根据用户要求形成并分配预定量的饮料，该预定量对应于一部分(例如一份)。此部分的体积可在25ml至200ml的范围内，甚至多达300ml或400ml，例如装满茶杯的体积，具体取决于饮料的类型。形成并分配的饮料可选自芮斯崔朵特浓咖啡(ristrettos)、浓缩咖啡(espressos)、lungo咖啡、热牛奶咖啡(cappuccinos)、拿铁玛奇朵(lattemacchiato)、拿铁咖啡(cafélatte)、美式咖啡(americano coffees)、茶等。具体地，咖啡机可被配置为分配浓缩咖啡，例如每份的可调体积为20ml至60ml；和/或用于分配lungo咖啡，例如每份的体积在70ml至150ml的范围内。
本发明的机器具有用于提取饮料配料胶囊以形成饮料的单元。该单元具有第一部件和第二部件，该第一部件和第二部件能够在用于插入和/或移除胶囊的远离位置与用于固定和提取此类胶囊的关闭位置之间相对移动。在关闭位置，第一部件和第二部件通常界定提取室。
胶囊可以包括胶囊主体，例如大体直的或锥形的主体。胶囊可以具有从周边部分例如胶囊主体的边缘或面延伸的圆形的周边环形凸缘，例如柔性或刚性凸缘。胶囊可以包含用于制备茶、咖啡、巧克力热饮、巧克力冷饮、奶、汤或幼儿食物的调味配料。
第一部件和第二部件中的至少一个部件可界定用于接收例如胶囊内的配料的腔，诸如锥形腔(例如圆锥形或金字塔形腔)或直腔(例如圆柱形或梯形腔)。此类腔可沿着与第一部件和第二部件的相对移动方向大致共线的轴线延伸。随后由此类腔在一侧界定提取室。
这些第一部件和第二部件的其它部件可由另一个腔界定或包括提取板，诸如设置有用于打开胶囊的流通面的穿刺元件的板或者用于与胶囊的预先打开的或自打开式流通面配合的非侵入性板。
WO 2008/037642和WO 2013/026843中公开了提取室的示例。
这些部件中的至少一个部件可具有胶囊开启器，例如一个或多个胶囊刺穿器。
胶囊还可包括自打开机构。例如，CH 605 293和WO 03/059778中公开了自打开式胶囊。
当使用封闭胶囊时，第一部件和第二部件可包括胶囊开启器，诸如刀片和/或撕开工具，例如具有撕裂轮廓的板，例如从NespressoTM机器(NespressoTM machines)已知的或者在EP 0 512 470、EP 2 068 684和WO 2014/076041以及其中引用的参考文献中公开的具有撕裂轮廓的板。
部件中的至少一个部件可具有开口，以供要与此类胶囊中容纳的配料混合的液体流入。
该机器包括用于控制提取单元以提取此类胶囊的控制单元。该控制单元可由电源例如经由电线供电。
该机器具有出口，该出口用于将通过提取此类胶囊形成的饮料分配到位于容器放置区域中的用户容器，诸如茶杯或马克杯。
调味饮料的制备方式可为：将诸如水之类的载液循环(使用液体驱动器，例如泵)到胶囊中，以通过例如沿着提取方向暴露于保持在胶囊中的调味配料来给液体调味，所述提取方向可大致平行于第一部件和第二部件的相对移动方向或者大致平行于提取的纵向或中心方向。
例如，用户容器可被放置在容器支撑件上以收集饮料。
容器支撑件可通过此类机器所在的外部放置支撑件来形成。
容器支撑件可由机器包括的支撑件形成，例如可移动或可移除的机器支撑件。
容器放置区域可与用于支撑位于出口下方的此类用户容器的机器容器支撑件相关联。该支撑件可以与滴盘相关联，例如支撑该支撑件的滴盘；和/或能够在出口下方相对于外壳垂直地移动和/或在出口下方相对于外壳远离移动，从而能够在出口下方放置不同高度的用户容器。合适的容器支撑件的示例在EP 0 549 887、EP 1 440 639、EP 1 731065、EP 1 867 260、US 5,161,455、US 5,353,692、WO 2009/074557、WO 2009/074559、WO2009/135869、WO 2011/154492、WO 2012/007313、WO 2013/186339、WO 2016/096705、WO2016/096706和WO 2016/096707中有所公开。
在实施方案中，出口可固定到以下部件或由以下部件形成或安装到以下部件上或安装到以下部件中：
-机器头，该机器头具有其中出口位于容器放置区域上方的展开位置以及其中出口回缩到外部机器主外壳内的塌缩位置，诸如通过第一部件和第二部件中的至少一个部件或通过由控制单元控制的致动器驱动以向内进入和向外离开主外壳的机器头；和/或
-可移动的饮料引导件，该可移动的饮料引导件具有将饮料分配到容器放置区域的饮料分配构型和阻止将饮料分配到容器放置区域的饮料止挡构型，例如通过将残余饮料从引导件经过引导件边缘排出到废物容器，诸如通过第一部件和第二部件中的至少一个部件或通过一个(或上述)机器头或通过由控制单元控制的致动器在分配构型与止挡构型之间驱动的饮料引导件。
例如，该机器设置有机器头，如WO 2017/037212和WO 2017/037215中所公开的那样。
EP 1867260、WO 2009/074559、WO 2009/135869、WO 2010/128109、WO 2011/086087、WO 2011/086088、PCT/EP2017/050237和WO 2017/037212中公开了用于实施本发明的合适的废物容器的示例。
定向液体引导件可以完全限定于主体和/或机器头中。
WO 2006/050769、WO 2012/072758、WO 2013/127907、WO 2016/083488和WO 2017/037212中公开了适合的或适于实施本发明的定向液体引导件的细节。
提取单元可包括用于将胶囊进给到提取室的胶囊进料器，该进料器具有胶囊分配器，该胶囊分配器具有从进料器朝向提取室释放此类胶囊的释放构型以及保持此类胶囊远离提取室的保持构型。
胶囊分配器可由机械和/或磁性胶囊门形成，诸如例如具有与此类胶囊的外部形状的至少一部分互补并匹配的形状的胶囊保持器。
该胶囊保持器可具有能够在阻碍朝向提取室转移的位置与无碍朝向提取室的转移的位置之间移动的胶囊门，诸如可枢转的和/或可平移的胶囊门。
该胶囊保持器可具有用于从保持构型变为释放构型或从释放构型变为保持构型的致动器，诸如由控制单元控制的致动器。
在朝向提取室释放胶囊之后，该胶囊分配器可立即从释放构型变为保持构型，使得仅在需要释放胶囊时提供朝向提取室的通道。
WO 2012/126971、WO 2014/056641、WO 2014/056642和WO 2015/086371中公开了合适的胶囊分配器的细节。
胶囊进料器可包括用于将此类胶囊引导至提取室呈预定胶囊取向以使其进入提取室的通道，诸如与胶囊固定器相关联的通道，该胶囊固定器用于在将第一部件和第二部件相对地移动到其关闭位置之前将此类胶囊固定在处于远离位置的第一部件与第二部件之间。
第一部件和第二部件(以及任选的胶囊引导通道)与配料胶囊之间的相互作用可为WO 2005/004683、WO 2007/135135、WO 2007/135136、WO 2008/037642和WO 2013/026856中所公开的类型。
当第一部件和第二部件处于远离位置或朝向远离位置移动时，控制单元可控制胶囊分配器从进料器释放此类胶囊，以便当第一部件和第二部件返回其关闭位置时使此类胶囊进入提取室。
当第一部件和第二部件为以下情况时，控制单元可控制胶囊分配器将此类胶囊保持在进料器中并远离提取室：
-处于关闭位置或相对地移动到该关闭位置；或
-处于远离位置并即将相对地移动到关闭位置，以便若此类胶囊从分配器释放的话为该胶囊留出的时间不足以在第一部件和第二部件到达关闭位置之前将胶囊接收到提取室中。
胶囊进料器可包括连接到控制单元的胶囊传感器或与该胶囊传感器相关联，控制单元被配置为当胶囊传感器感测到胶囊分配器上或该胶囊分配器处无此类胶囊时，使该胶囊分配器进入或保持其保持构型。例如在WO 2012/123440、WO 2014/147128、WO 2015/173285、WO 2015/173289、WO 2015/173292、WO 2016/005352和WO 2016/005417中公开了胶囊传感器的示例。
控制单元可被配置为控制致动器，使得在预定时间段之后第一部件和第二部件被致动器移动：从关闭位置移动到远离位置以及从远离位置移动到关闭位置，该预定时间段例如从饮料制备触发事件(诸如例如胶囊检测、胶囊识别、用户致动机器的用户界面等或这些事件的组合)开始，例如预定时间段在3秒至15秒的范围内，诸如5秒至12秒，例如7秒至10秒。
EP 1767129、WO 2012/025258、WO 2012/025259、WO 2013/127476和WO 2014/056641中公开了由致动器(例如，马达)相对地移动的此类部件的示例。
例如，该第一部件和第二部件能够大致沿着竖直轴线由致动器从关闭位置相对地移动到远离位置和/或反之亦然。
该机器可包括用于将液体例如水供应到提取室中的液体供应器，该液体供应器连接到控制单元并受其控制以将此类液体供应到提取室中以及中断此类供应，中断此类供应的操作自动地和/或经由连接到控制单元的用户界面手动地执行，和/或在由检测布置结构检测到此类容器的移除时执行。例如，液体供应器包括以下各项中的一者或多者：所述液体的源，诸如液体储罐或用于连接到外部液体提供器的液体连接器；用于将此类液体引导至提取室的一个或多个液体管；用于将此类液体驱动到提取室中的液体驱动器，诸如泵，例如电磁泵(往复式活塞泵)或蠕动泵或隔膜泵；以及用于热调节此类液体的热调节器，例如加热器和/或冷却器，诸如直列式热调节器，例如直列式流量调节器。
WO 2016/005349、EP2015194020.2、PCT/EP2017/050237以及其中引用的参考文献中公开了合适的液体源的示例，例如储罐或连接器。
热调节器可以是煮器、加热块或应需加热器(ODH)，例如EP 1 253 844、EP 1 380243和EP 1 809 151中公开的ODH类型。
泵及其在饮料机器中的结合的示例在WO 2009/150030、WO 2010/108700、WO2011/107574和WO 2013/098173中有所公开。
控制单元可被配置为控制液体供应器，以便在以下情况下将液体自动供应到提取室中：
-当第一部件和第二部件已经到达它们的关闭位置，其中在这些部件从远离位置移动到关闭位置时胶囊容纳在提取室中时，以便将所述液体与胶囊中容纳的配料混合并形成经由出口分配的饮料，该过程任选地在通过一个(或上述)胶囊传感器感测到将此类胶囊供应到该单元之后执行；和/或
-当第一部件和第二部件已经到达它们的关闭位置，其中提取室中未容纳任何胶囊时，以便冲洗或清洁单元的至少一部分和任选的出口，液体供应器例如被配置为在冲洗或清洁温度下供应液体，该冲洗或清洁温度与此类液体例如通过泡制来形成饮料的温度不同。
在一个具体实施方案中，还设想递送冷冻或凉爽的饮料。
控制单元可被配置为控制液体供应器以在第一部件和第二部件已经到达它们的关闭位置，其中提取室中未容纳任何(例如被检测到或被识别的)胶囊时，不将液体自动供应到提取室中。例如，控制单元被配置为控制液体供应器，以在连接到控制单元的用户界面上感测到对应的手动用户输入时将液体供应到提取室中。
控制单元可具有提取结束管理程序，该提取结束管理程序在液体供应被中断时(例如，当预定提取过程结束或被检测为有故障时)自动运行，以执行以下操作：
-将第一部件和第二部件立即相对地移动到其远离位置，以便从第一部件与第二部件之间移除任何胶囊；或
-使第一部件和第二部件在预定时间段(例如在1秒至5秒诸如2秒至3秒的范围内)内保持在关闭位置，从而允许手动请求(例如经由连接到控制单元的用户界面)以经由液体供应器将额外量的液体供应到提取室中，以及在预定时间段内不存在此类手动请求时，将第一部件和第二部件相对地移动到它们的远离位置，以便从第一部件与第二部件之间移除任何胶囊，例如将此类胶囊移入由一个(或上述)废物容器形成的旧胶囊收集器中。
例如，在将第一部件和第二部件移动到它们的关闭位置之前，这些部件可在预定时间段(诸如在1秒至6秒例如2秒至4秒的范围内的时间段)内保持进入它们的远离位置，从而允许先将新胶囊插入在第一部件与第二部件之间，然后再将它们相对地移动到它们的关闭位置，其中新胶囊容纳在提取室中以供提取新胶囊。
因此，用户可请求将两份(或多份)饮料(例如，双份浓缩咖啡)分配到同一用户容器中。
根据本发明，该机器包括：
-提取单元，该提取单元用于提取饮料配料胶囊以形成饮料，例如具有第一部件和第二部件的单元，该第一部件和第二部件能够在用于插入和/或移除胶囊的远离位置与用于固定和提取此类胶囊的关闭位置之间相对地移动，关闭位置是诸如其中第一部件和第二部件界定提取室的关闭位置，任选地这两个部件中的至少一个部件具有胶囊开启器，例如一个或多个胶囊刺穿器，并且/或者这两个部件中的至少一个部件具有开口，以供要与此类胶囊中容纳的配料混合的液体流入；
-控制单元，该控制单元用于控制提取单元提取此类胶囊，诸如由电源例如经由电线供电的控制单元；
-出口，该出口用于将通过提取此类胶囊形成的饮料分配到位于容器放置区域的用户容器，诸如茶杯或马克杯，该容器放置区域诸如位于容器支撑件上，例如此类机器位于其上的外部放置支撑件，或机器支撑件，例如能够移动或能够移除的机器支撑件，以收集饮料；
-胶囊识别模块，该胶囊识别模块用于识别插入机器中的胶囊的类型，该胶囊识别模块包括传感器，该传感器用于感测此类胶囊的至少一部分的特性并且确定代表此类胶囊的特性的样品值；其中胶囊识别模块被配置为通过针对多个参考值中的每个参考值计算代表样品值与参考值之间的匹配概率的分数，将样品值与多个参考值进行比较，其中每个参考值对应于胶囊类型；其中胶囊识别模块被配置为：
-如果能够充分肯定地确定胶囊类型，例如，如果单个参考值产生指示高于预定义阈值的匹配概率的分数，则确定此类胶囊是对应于相应参考值的类型；
-如果不能充分肯定地确定胶囊类型，例如，因为没有参考值产生指示高于所述阈值的匹配概率的分数，因为多于一个参考值产生指示此类匹配概率的分数和/或因为产生指示最高匹配概率的分数的参考值对应于已知很难与一种或多种其他胶囊类型区分开来的胶囊类型，则选择至少两个参考值，例如三个、四个或更多个参考值。
由于不能充分肯定地做出确定的胶囊识别过程而导致的选择至少两个参考值(即至少两个对应胶囊类型)会允许避免在识别过程中出现错误后提取具有不适当提取参数的胶囊。选择与样品值匹配概率最高的至少两个参考值，即选择与已识别胶囊类型对应的概率最高的至少两种类型，会允许例如将此类至少两种类型呈现给用户，用户然后可手动选择实际对应于胶囊类型的类型。
优选地，胶囊识别模块被配置为选择多个参考值中的三个参考值，该三个参考值是来自多个参考值中产生指示与样品值的最高匹配概率的三个分数的三个参考值。
优选地，该机器还包括用户界面，该用户界面用于向机器的用户显示信息并接收来自机器的用户的输入，其中该机器被配置为在用户界面上显示关于对应于至少两个所选参考值的至少两种胶囊类型的信息。
用户界面优选地被配置为允许所述机器的用户选择至少两种胶囊类型中的一种胶囊类型。
机器优选地被配置为控制提取单元以使用特别适于由用户选择的胶囊类型的提取参数来提取此类胶囊。
在实施方案中，胶囊识别模块是颜色识别模块，传感器是颜色传感器，样品值是表征样品颜色的样品颜色矢量，参考值是各自表征参考颜色的参考颜色矢量，每种参考颜色对应于胶囊类型。
颜色识别模块例如被配置为通过以下方式将样品颜色与多种参考颜色中的每种参考颜色进行比较：
-计算样品颜色的样品颜色矢量与参考颜色的参考颜色矢量之间的颜色距离；
-计算样品颜色的样品色度矢量与参考颜色的参考色度矢量之间的色度距离；
-利用该颜色距离和色度距离来计算分数，以确定颜色样品与参考颜色之间的匹配概率。
颜色识别模块例如被配置为根据样品颜色矢量计算样品色度矢量。样品颜色矢量和参考颜色矢量优选为三维RGB矢量。
颜色识别模块例如被配置为通过计算样品颜色的明度水平并且按基于该明度水平确定的相应平衡因子对颜色距离和色度距离进行加权来计算分数。
机器优选地包括胶囊识别位置。
在实施方案中，机器还包括胶囊检测器，该胶囊检测器用于检测位于或接近机器的胶囊进料器的胶囊的存在并且通过胶囊识别模块触发胶囊识别。
在另一方面，本发明涉及此类机器和胶囊的组合，例如，此类胶囊位于机器的提取室中或此类胶囊通过机器的胶囊进料器来操纵。
在又另一方面，本发明涉及一种在此类机器中从胶囊制备和分配饮料的方法，该方法包括：
-将胶囊插入机器中；
-感测此类胶囊的至少一部分的特性并且确定代表胶囊的该特性的样品值；
-通过针对多个参考值中的每个参考值计算代表样品值与参考值之间的匹配概率的分数，将样品值与多个参考值进行比较，其中每个参考值对应于胶囊类型；
-如果能够充分肯定地确定胶囊类型，例如，如果单个参考值产生指示高于预定义阈值的匹配概率的分数，则确定所述胶囊的识别类型是对应于相应参考值的类型；
-如果不能充分肯定地确定胶囊类型，例如，因为没有参考值产生指示高于所述阈值的匹配概率的分数，因为多于一个参考值产生指示此类匹配概率的分数和/或因为产生指示最高匹配概率的分数的参考值对应于已知很难与一种或多种其他胶囊类型区分开来的胶囊类型，则选择至少两个参考值，例如三个、四个或更多个参考值。
在仍另一方面，本发明涉及胶囊用于此类机器、形成此类组合或执行此类方法的用途，由此通过以下方式识别胶囊类型：
-感测此类胶囊的至少一部分的特性并且确定代表胶囊的该特性的样品值；
-通过针对多个参考值中的每个参考值计算代表样品值与参考值之间的匹配概率的分数，将样品值与多个参考值进行比较，其中每个参考值对应于胶囊类型；
-其特征在于，胶囊识别模块被配置为：
-如果能够充分肯定地确定胶囊类型，例如，如果单个参考值产生指示高于预定义阈值的匹配概率的分数，则确定所述胶囊的识别类型是对应于相应参考值的类型；
-如果不能充分肯定地确定胶囊类型，例如，因为没有参考值产生指示高于所述阈值的匹配概率的分数，因为多于一个参考值产生指示此类匹配概率的分数和/或因为产生指示最高匹配概率的分数的参考值对应于已知很难与一种或多种其他胶囊类型区分开来的胶囊类型，则选择至少两个参考值，例如三个、四个或更多个参考值；由用户或由所述机器自动将所述至少两个参考值中的一个参考值选择为对应于胶囊的识别类型；应用基于胶囊的识别类型确定的提取参数来提取提取室中的胶囊(3)以制备饮料。
附图说明
现在参照示意图描述本发明，其中：
-图1是根据本发明的机器的透视图；
-图2是图1所示机器的剖视图，其中胶囊待识别且朝向机器的提取室进料，并且具有用户容器；
-图3示出了图2所示的机器和胶囊，其中第一部件和第二部件被从它们的相对靠近位置带到它们的相对远离位置；
-图4是图3的机器和胶囊的剖视图，其中已朝向提取室释放胶囊；并且
-图5示出了图4中的机器和胶囊，其中释放的胶囊固定在处于远离位置的第一部件与第二部件之间；
-图6示出了图5中的机器和胶囊，其中第一部件和第二部件相对地移动到它们的关闭位置以形成其中容纳有胶囊的提取室，液体供应器将液体供应到提取室以与胶囊中的调味配料混合并经由出口将液体分配到用户容器；
-图7示出了图6中的机器和胶囊在提取胶囊之后以及第一部件和第二部件相对地移动到它们的远离位置之后的情况，其中胶囊被弹出到废物收集器中并且没有向机器的提取室进料新胶囊；
-图8示出了图7中的机器和胶囊的变型，其中在提取的胶囊被弹出后朝向机器的提取室进料新胶囊；
-图9是根据本发明的胶囊识别模块以及所识别的胶囊的剖视图；
-图10是图9的胶囊识别模块的剖视图；
-图11示意性地示出了本发明的胶囊识别方法的实施方案。
具体实施方式
图1至图8示出了根据本发明的饮料机器1的示例性实施方案，该机器用于制备和分配饮料2，诸如茶、咖啡、巧克力热饮、巧克力冷饮、奶、汤或幼儿食品。该配料可以配料胶囊3的形式被供应，例如在上述标题为“技术领域”部分中描述的类型。
图1至图8的顺序示出了机器1中的饮料制备顺序，从配料胶囊3的供应到在制备好饮料之后移除胶囊3。
机器1包括用于提取饮料配料胶囊3以形成饮料2的提取单元10。提取单元10具有例如第一部件11和第二部件12，该第一部件和第二部件能够在用于插入和/或移除胶囊3的远离位置与用于固定和提取此类胶囊3的关闭位置之间相对地移动，关闭位置是诸如其中第一部件11和第二部件12界定提取室100的关闭位置。例如，部件11、12中的至少一个部件具有胶囊开启器，例如一个或多个胶囊刺穿器，并且/或者所述部件11、12中的至少一个部件具有开口，以供要与此类胶囊3中容纳的配料混合的液体的流入。
机器1包括用于控制提取单元10以提取胶囊3的控制单元40，示意性地在图2至图8中示出。控制单元40可由电源(例如经由电线45)或由直流电源(例如电池，诸如汽车电池或便携式电池或机器电池)供电。
机器1具有出口20，该出口用于将通过提取此类胶囊3形成的饮料2分配到位于容器放置区域中的用户容器4，诸如茶杯或马克杯，以收集饮料2。此类区域可在容器支撑件5、6上，例如此类机器1位于其上的外部放置支撑件5、或机器支撑件6，例如能够移动或能够移除的机器支撑件6，例如位于外部放置支撑件5上或上方的机器支撑件6。
在实施方案中，出口20例如固定到机器头21或由其形成或安装到其上或安装到其中，该机器头具有其中出口20位于容器放置区域上方的展开位置以及其中出口20回缩到外部机器主壳体14内的塌缩位置。机器头21可通过第一部件11和第二部件12中的至少一个部件或通过由控制单元控制的致动器驱动以向内进入和向外离开壳体14。
出口20可固定到能够移动的饮料引导件22或由其形成或安装到其上或安装到其中，该引导件具有将饮料2分配到容器放置区域的饮料分配构型(例如图6中所示)和阻止将饮料分配到容器放置区域的饮料停止构型(例如图2中可见)，例如通过将残余饮料从引导件22经过引导边缘23排出到废物容器60。引导件22可通过第一部件11和第二部件12中的至少一个部件或通过一(或上述)机器头21或通过由控制单元控制的致动器在分配构型与停止构型之间驱动。
提取单元10包括致动器13，该致动器被配置为使第一部件11和第二部件12在它们的相对远离位置与它们的关闭位置之间相对地移动。致动器13连接到控制单元40并因此被控制以相对移动第一部件11和第二部件12。
控制单元40连接到用于启动和/或控制提取单元10的输入装置。根据本发明，输入装置包括例如用户界面41和胶囊识别模块8，以识别准备插入提取单元10的胶囊3的类型。输入装置任选地还包括胶囊传感器，该胶囊传感器用于感测位于和/或接近提取单元10的胶囊3的存在。
提取单元10可包括用于将胶囊3进料到提取室100的胶囊进料器15。胶囊进料器15可具有胶囊分配器151，该胶囊分配器具有从胶囊进料器15朝向提取室100释放胶囊3的释放构型以及保持胶囊3远离提取室100的保持构型。胶囊进料器15可包括机械和/或磁性胶囊门，诸如匹配胶囊3的外部形状的至少一部分的胶囊保持器151。
胶囊进料器15可具有用于将胶囊3引导至提取室100呈预定胶囊取向以使其进入提取室100的通道152(图4)，诸如与胶囊固定器相关联的通道152，该胶囊固定器用于在将第一部件11和第二部件12相对于彼此移动到它们的关闭位置(图6)之前将胶囊3固定在处于它们的远离位置(图5)的第一部件与第二部件之间。
当第一部件11和第二部件12处于远离位置(图4)时或当它们朝向远离位置移动时，控制单元40可控制胶囊分配器151以从进料器15释放胶囊3，以当第一部件11和第二部件12返回它们的关闭位置(图6)时使胶囊3进入提取室100。
当第一部件11和第二部件12为以下情况时，控制单元40可控制胶囊分配器151以将胶囊3保持在进料器15中并且远离提取室100：处于关闭位置或移动到关闭位置(图2)；或者处于远离位置并且即将移动到关闭位置，以便若胶囊3从分配器151释放的话为该胶囊留出的时间不足以在第一部件11和第二部件12到达关闭位置之前将胶囊接收到提取室100中。
任选地，胶囊进料器15可包括或关联到连接到控制单元40的胶囊传感器，该控制单元例如配置成用于在当胶囊传感器感测到胶囊分配器151上或胶囊分配器处无胶囊3时，使胶囊分配器151进入或保持其保持构型(图7)。
控制单元40可被配置为控制致动器13，使得在从饮料制备触发事件开始过去了预定时间段后，第一部件11和第二部件12被致动器13从远离位置移动到关闭位置，该触发事件为诸如胶囊检测、胶囊识别、用户致动机器的用户界面或到达远离位置或这些事件的组合(图2至图6)；例如，预定时间段在3秒至15秒的范围内，诸如5秒至12秒，例如7秒至10秒。
提取单元10可包括液体供应器50、51、52、53、54，用于将液体例如水供应到提取室100(图2)。液体供应器50、51、52、53、54可连接到控制单元40并受其控制，以将液体供应到提取室100中以及中断此类供应，中断此类供应的操作自动和/或经由连接到控制单元40的用户界面41例如手动执行。
例如，液体供应器50、51、52、53、54包括以下项中的一者或多者：液体源50，诸如液体储罐或连接到外部液体提供器的液体连接器；用于将液体引导至提取室100的一条或多条液体管51、52；用于将液体驱动到提取室100中的液体驱动器53，诸如泵；以及用于热调节液体的热调节器54，例如加热器和/或冷却器，诸如直列式热调节器，例如直列式流量调节器。
控制单元40可被配置为控制液体供应器50、51、52、53、54，以当第一部件11和第二部件12已经到达它们的关闭位置，其中在第一部件11和第二部件12从远离位置移动到关闭位置时胶囊3容纳在胶囊提取室100中时，将液体自动供应到提取室100中，以便将液体与胶囊3中容纳的配料混合并形成经由出口20分配的饮料2。参见图6。
控制单元40可被配置为控制液体供应器50、51、52、53、54，以当第一部件11和第二部件12已经到达它们的关闭位置，其中提取室100中未容纳任何胶囊时，将液体自动供应到提取室100中，以便冲洗或清洁提取单元10的至少一部分和任选的出口20。例如，液体供应器50、51、52、53、54被配置成用于在冲洗或清洁温度下供应液体，该冲洗或清洁温度与此类液体例如通过冲煮来形成饮料的温度不同。
在一个具体实施方案中，还设想递送冷冻或凉爽的饮料。
控制单元40可被配置为控制液体供应器50、51、52、53、54以在第一部件11和第二部件12已经到达它们的关闭位置，其中提取室100中未容纳任何胶囊时，不将液体自动供应到提取室100中。例如，控制单元40被配置成用于控制液体供应器50、51、52、53、54，以在连接到控制单元40的用户界面41上感测到对应的手动用户输入时将液体供应到提取室100中。
根据本发明，机器1包括胶囊识别模块8，该胶囊识别模块连接到控制单元40并且被配置为识别进给到或准备进给到提取室100的胶囊3的类型。如下文更详细地说明，胶囊识别模块8通过感测胶囊3的表面的至少一部分的特性并且确定代表要识别的胶囊3的该特性的样品值来识别该胶囊的类型。所感测的特性是例如胶囊的至少一部分的材料、胶囊的至少一部分的电气特性(诸如，例如电阻率)、胶囊3的表面的至少一部分的光学特性(诸如，例如颜色)等。样品值是例如材料的名称、电阻率值、阻抗值、亮度值、颜色矢量(例如RGB颜色矢量)等。例如，类型可选自可从提取室100中提取并且各自与所感测的特性的参考值相关联的多种胶囊类型。对应参考值优选地存储在连接或可连接控制单元40的内部或外部数据存储装置中。
根据本发明，胶囊识别模块8将样品值与多个参考值进行比较，每个参考值对应于可在机器1中提取的胶囊类型。如稍后将例如在胶囊颜色识别的情况下详细说明的，胶囊识别模块8针对每个参考值计算代表参考值与样品值之间的匹配概率(即，代表对应胶囊类型与待识别胶囊的实际类型之间的匹配)的分数。
如果能够充分肯定地确定胶囊类型，例如，如果单个参考值产生指示高于预定义阈值的匹配概率的分数，则胶囊识别模块8优选地确定待识别胶囊是对应于相应参考值的类型。
根据本发明，如果不能充分肯定地确定胶囊类型，例如，因为没有参考值产生指示高于所述阈值的匹配概率的分数，因为多于一个参考值产生指示此类匹配概率的分数和/或因为产生指示最高匹配概率的分数的参考值对应于已知很难与一种或多种其他胶囊类型区分开来的胶囊类型，则胶囊识别模块8优选地选择至少两个参考值，例如三个、四个或更多个参考值。
在实施方案中，如果不能充分肯定地确定胶囊类型，则胶囊识别模块8例如选择至少两个参考值(例如三个、四个、五个或更多个参考值)以用于向用户显示，这些参考值产生指示与样品值的最高匹配概率的分数。另选地或与其组合，胶囊识别模块8可选择至少两个参考值的预定义组，该至少两个参考值对应于难以通过胶囊识别模块彼此区分开来的胶囊类型。例如，胶囊识别模块选择以下参考值的预定义组，这些参考值包括产生指示与样品值的最高匹配概率的分数的参考值。
关于对应于胶囊识别模块8所选择的至少两种胶囊类型的胶囊类型的信息优选地被显示给机器的用户。例如，该信息包括每个所选胶囊类型的名称、每个所选胶囊类型的图片等。机器的用户界面优选地包括显示器，例如屏幕，以向用户显示对应信息。此外，用户界面优选地被配置为允许用户例如通过按下用户界面的对应按钮、通过选择触摸屏上的对应显示信息等来选择所显示的胶囊类型中的一种类型。任选地，如果用户未在预定义时间帧(例如5秒至30秒)内选择胶囊类型，则机器(例如胶囊识别模块8)自动选择所显示的胶囊类型中的一种类型，例如，所显示的胶囊类型中其参考值产生指示与样品值的最高匹配概率的分数的胶囊类型，该胶囊类型对应于机器上常用的胶囊类型等。
控制单元40优选地被配置为根据与所选胶囊类型相关联的液体供应程序来控制液体供应器50、51、52、53、54，该液体供应程序为诸如具有一个或多个经调节的供应液体参数的液体供应程序，该一个或多个经调节的供应液体参数选自在所识别的胶囊3的提取期间恒定或可变的液体温度、流量、压力和体积。
胶囊识别模块8优选地定位在胶囊进料器15附近，并且更具体地在胶囊分配器151的附近、周围和/或其中，优选地紧邻所限定的胶囊识别位置。
控制单元40可具有提取结束管理程序，该提取结束管理程序在液体供应被中断时(例如，当预定提取过程结束或被检测为有故障时)自动运行，以执行以下操作：
-将第一部件11和第二部件12立即相对地移动到它们的远离位置，以便从第一部件11与第二部件12之间移除任何胶囊3；或
-使第一部件11和第二部件12保持在关闭位置预定时间段，例如在1秒至5秒诸如2秒至3秒的范围内期间，从而允许手动请求(例如经由连接到控制单元40的用户界面41)以经由液体供应器50、51、52、53、54将额外量的液体供应到提取室100中，以及在所述预定时间段期间不存在此类手动请求时，将第一部件11和第二部件12相对地移动到它们的远离位置，以便从第一部件11与第二部件12之间移除任何胶囊3，例如将此类胶囊3移入由一(或上述)废物容器60形成的旧胶囊收集器60中。
任选地，在将第一部件11和第二部件12移动到它们的关闭位置之前，第一部件11和第二部件12可保持进入它们的远离位置预定时间段，诸如在1秒至6秒例如2秒至4秒的范围内的时间段，从而允许先将新胶囊3插入在第一部件11与第二部件12之间，然后再将它们相对地移动到它们的关闭位置，其中新胶囊3容纳在提取室100中以供提取新胶囊3。
在使用期间，可执行以下步骤(图1至图6)：
-将容器4放置在容器放置区域；
-将胶囊3放置在胶囊进料器15上，优选地在限定的胶囊识别位置处；
-通过胶囊识别模块感测胶囊3的特性并且确定代表所感测的胶囊的所述特性的样品值；
-将所述样品值与多个参考值进行比较，每个参考值对应于可在机器中提取的胶囊类型；
-如果能够充分肯定地确定所感测胶囊的类型，则选择对应于参考值的所感测胶囊类型，该参考值产生指示与样品值的最高匹配概率的分数；
-如果不能充分肯定地确定所感测胶囊的类型，则确定胶囊3的至少两种可能类型；将相对于所述至少两种类型的信息显示给机器3的用户；由用户或由机器选择至少两种类型中的类型；
-自动、半自动或手动地将第一部件11和第二部件12相对地移动到它们的远离位置；
-将胶囊3供应到提取单元10；
-将第一部件11和第二部件12相对地移动到它们的关闭位置以将胶囊3定位在提取室100中；
-应用基于胶囊3的所选类型确定的提取参数来提取提取室100中的胶囊3以制备饮料2；以及
-经由出口20将所制备的饮料2分配到容器4。
根据本发明，识别模块8被配置为通过识别胶囊3的特性(例如胶囊3的至少一部分的颜色)来确定插入或放置在机器1上的胶囊3(例如由用户放置在胶囊进料器15上(优选地在胶囊识别位置处)的胶囊3)的类型。
机器1通常允许提取不同类型的胶囊，以便制备不同的饮料和/或不同的饮料风格。提取室100中可提取的不同类型的胶囊例如对应于容纳在其中的不同配料和/或不同的配料调理。在实施方案中，每种类型的胶囊对应于具体类型的咖啡，其不同于容纳在其它类型胶囊中的咖啡，例如但不限于容纳在胶囊中的咖啡的产地、烘焙程度、研磨水平、数量和/或其咖啡因含量中的一者或多者。另选地或以它们的组合，在机器1中可提取的不同类型的胶囊对应于用于制备不同饮料的配料，诸如例如咖啡、奶、汤、幼儿牛奶、茶、冷饮等。
优选地，每种胶囊类型与所感测的特性的特定参考值相关联。在实施方案中，每种胶囊类型例如与胶囊3的至少一部分的参考颜色相关联，从而允许例如用户在视觉上区分不同类型的胶囊。参考值优选地存储在连接或可连接控制单元40和/或识别模块8的内部或外部数据存储装置中。在颜色识别模块的情况下，例如，代表参考颜色的数据(例如参考颜色矢量，通常每种参考颜色一个参考颜色矢量)优选地存储在连接或可连接控制单元40和/或识别模块8的内部或外部数据存储装置中。
机器1可配置成用于使用特定于具体类型的胶囊3的制备参数来提取每个胶囊3。例如，制备参数包括以下项的一者或多者：载液温度、载液体积、提取时间、载液压力、载液类型、多个连续的制备阶段等。与在机器1中可提取的每种类型的胶囊一起使用的制备参数优选存储在连接或可连接控制单元40和/或颜色识别模块8的内部或外部数据存储装置中。基于由用户或由胶囊识别模块8选择的胶囊3的类型来选择适当的制备参数，并且控制单元40使用胶囊3的类型来控制所识别胶囊3的提取。
机器1还可配置成用于将关于在机器中提取的每个胶囊类型的信息存储和/或传输到外部服务器，以便例如监测机器1上的胶囊消耗。
图9和图10示出了本发明的优选实施方案，其中胶囊识别模块是颜色识别模块8。
参考图9，颜色识别模块8包括：光源82，例如白色LED或任何其它合适的光源，优选具有已知明确光谱；以及颜色传感器81，例如RGB传感器。颜色识别模块8还优选包括控制器83，例如但不限于ASIC或可编程微控制器，用于控制光源82和颜色传感器81，例如用于打开和关闭光源82和/或用于接收和处理来自颜色传感器81的信号。光源82、颜色传感器81和控制器83优选附接例如焊接到电子板80，通常为PCB，并且以已知的方式为它们提供必要的电力和数据连接和/或互连。控制器83优选连接到机器1的控制单元40并受其控制。
优选地，颜色识别模块8还包括光导89，该光导用于引导由光源82朝向目标位置发射的光并且用于将由颜色传感器81接收的光优选地限制为由位于目标位置处(例如位于胶囊识别位置处)的对象反射的光，以便避免感测杂散光，例如环境光。光导89为例如覆盖件的形式，该覆盖件关联到例如附接到电子板80并且至少部分地覆盖光源82和/或颜色传感器81。覆盖件包括例如开口或往来于目标位置引导光的其它引导装置。在例示的示例中，在颜色传感器81和光源82中的每一者上方的覆盖件中形成腔体，并且这些腔体在其上侧开口。腔体的内壁优选被成型，以便避免腔体内的反射，这些反射可导致位于目标位置处的对象的错误光线和/或对由所述对象反射的光的错误颜色感测。
任选地，机器1包括用于检测位于或接近胶囊进料器的胶囊的胶囊检测器84。胶囊检测器84例如包括在颜色识别模块8中，优选附接到例如焊接在电子板80上。然而，胶囊检测器的其它部署在本发明的框架内是可以的。胶囊检测器84可为任何合适的类型，例如，存在和/或运动检测器，诸如红外(IR)检测器、感应和/或电阻检测器、机械开关元件等。胶囊检测器84例如由颜色识别模块8的控制器83控制或由机器的控制单元直接控制。
在实施方案中，机器1还包括图中未示出的材料检测器，用于检测位于或接近胶囊进料器的胶囊的材料。材料检测器为例如用于识别胶囊的金属主体的电感器或电阻元件。材料检测器的输出例如被发送到控制器83并且与颜色识别模块8的输出一起使用，作为确定位于或接近胶囊进料器(例如位于胶囊识别位置中)的胶囊的类型的附加标准。材料检测器可以是除任选的胶囊检测器84之外的附加检测器。另选地，可使用单个检测器(例如电感式、电容式或电阻式检测器)作为胶囊检测器和材料检测器。
图10示出了在被引入机器的提取室之前被放置在机器的胶囊进料器15中(通常在限定的胶囊识别位置中)的胶囊3。颜色识别模块8优选与胶囊进料器15相关联或为其的一部分。颜色识别模块8例如附接到胶囊保持器151并且被定位成使得光源82发射的光被引导朝向被放置在胶囊进料器15中(例如在胶囊识别位置处)的胶囊3的表面，并且使得光源82的光的由胶囊3的表面反射的至少一部分被引导朝向颜色传感器81。
在例示的示例中，颜色识别模块8附接到胶囊保持器151的胶囊接收表面下方。胶囊保持器151的优选不透明材料将形成窗口，该窗口与颜色识别模块8的光导89的开口配合，允许光源82发射的光可到达放置在胶囊保持器151上的胶囊3的表面的至少一部分，并且允许所述表面反射的光可被颜色传感器81接收。
由胶囊保持器151的优选不透明材料形成的窗口优选被半透明材料覆盖，以便保护颜色识别模块8的元件，具体地讲是保护颜色传感器81、光源82和任选的胶囊检测器84，以免受外部机械性侵蚀，诸如但不限于灰尘、插入胶囊保持器151的窗口中的物体等。在实施方案中，胶囊保持器151的胶囊接收表面覆盖有半透明表层153，该表层由例如坚固半透明塑料材料制成并且被成型成例如模制成匹配胶囊3的表面的形状，以便在正确地放置在胶囊保持器151上时为胶囊3提供稳定的位置。在实施方案中，覆盖件153被进一步略微着色，以便至少部分地将颜色识别模块8及其元件隐藏在机器用户的视野中，同时不显著损害颜色识别模块8对胶囊3的颜色感测。
在实施方案中，当将胶囊3接近和/或放置在胶囊进料器15中(例如在胶囊识别位置中)时，任选的胶囊检测器84检测胶囊3的存在并将对应信号发送到控制器83和/或机器的控制单元，该信号激活光源82以照亮位于胶囊保持器151上(优选地在胶囊识别位置处)的胶囊3的表面的至少一部分。颜色传感器81继而被激活，以利用由所述表面反射并由颜色传感器81接收的光感测胶囊3的样品颜色。然后将样品颜色与每种参考颜色进行比较，例如通过颜色识别模块8的控制器83和/或通过机器的控制单元进行比较，以便确定指示所述样品颜色与对应参考颜色之间的匹配概率的分数。另选地，具体地讲，如果机器不包括任何胶囊检测器，则识别模块8(具体地讲是光源82和颜色传感器81)通过例如机器的用户界面的用户致动而被激活，例如通过激活饮料制备命令而被激活。
优选，颜色传感器81为RGB(红绿蓝)传感器，其提供三个原始值Rr、Gr、Br，这些值代表传感器的光电二极管接收的入射光中的原色重新划分。这三个原始值通常是对在固定时段内接收的相应频率范围内的光进行积分的结果。例如，将积分时间设置为200ms。输出值Rr、Gr、Br例如表示为19位并且可具有介于0和524287之间的值。
图11示意性地示出了本发明的胶囊识别方法的实施方案，其中胶囊识别模块是如上所述的颜色识别模块。
在第一步骤71中，颜色传感器81如上文所述感测位于机器的胶囊进料器中(优选地在胶囊识别位置中)的胶囊表面的至少一部分的样品颜色，并且生成代表所感测样品颜色的三个原始值Rr、Gr、Br的原始样品颜色矢量。
在下个步骤72中，用一个或多个特定于单台机器(具体地讲特定于其颜色识别模块的实际特征)的校准矢量来校准原始样品颜色矢量，并且将其存储在颜色识别模块的或可由其访问的存储器中，例如存储在控制器83的或可由其访问的存储器84中。
校准矢量例如包括黑平衡校准矢量和白平衡校准矢量，当机器或至少具有颜色识别模块的胶囊进料器具有完整功能时，优选在机器生产线的末端为每个机器生成这些矢量。为了生成校准矢量，将参考颜色样品(例如参考黑色样品)放置在胶囊进料器上，并且由颜色传感器81感测其颜色，该颜色传感器生成校准矢量，例如黑平衡校准矢量Bref，其具有由传感器作为感测步骤的结果生成的相应三个原始值，例如Bref红、Bref绿和Bref蓝。然后优选地用另一参考颜色样品(例如参考白色样品)重复相同的程序，以便生成第二校准矢量，例如白平衡校准矢量Wref(Wref红、Wref绿、Wref蓝)。然后将校准矢量存储在存储器84中。
用特定于机器的校准矢量(具体地讲是如上文所述生成的黑平衡校准矢量和白平衡校准矢量)来校正原始样品颜色矢量，从而允许补偿单台机器之间颜色感测方面潜在较大的变化，这些变化例如是由于每台机器的光源、颜色传感器、表层透明度、光导效率的特征方面的变化。通过这些特定于机器的变化校正原始样品颜色矢量，能够实现所有机器之间可靠一致的胶囊颜色识别。
在实施方案中，校正计算是对两个校准矢量的对应校准值之间的原始样品颜色矢量的每个原色原始值的归一化距离的计算，其中输出范围为例如0至1000。因此，经校正的样品颜色矢量R、G、B例如根据以下公式计算：
Figure BDA0003761532530000231
Figure BDA0003761532530000232
Figure BDA0003761532530000233
在下一步骤73中，例如通过控制器83将先前校正的样品颜色矢量(R,G,B)与存储在控制器83中的或可由其访问的查找表85中的每种参考颜色矢量进行比较，并且计算代表样品颜色矢量与至少一个参考颜色矢量之间的差值的分数。
在实施方案中，查找表包含多个参考颜色矢量，通常每个已知类型的胶囊一个参考颜色矢量。优选将样品颜色矢量单独地与查找表85的每个参考颜色矢量进行比较，并且针对每个比较计算分数。给出例如最低分数的参考颜色矢量代表最接近的胶囊类型，即与待识别胶囊的类型匹配概率最高的胶囊类型。
根据本发明，如果不能充分肯定地确定所感测胶囊的类型，例如，因为没有参考值产生指示高于预定义阈值的匹配概率的分数，因为多于一个参考值产生指示此类匹配概率的分数和/或因为产生指示最高匹配概率的分数的参考值对应于已知很难与一种或多种其他胶囊类型区分开来的胶囊类型，则颜色识别模块8优选地选择至少两个参考颜色矢量，例如三个、四个或更多个参考颜色矢量。
在实施方案中，如果不能充分肯定地确定胶囊类型，则胶囊识别模块8例如选择至少两个参考颜色矢量(例如三个、四个、五个或更多个参考颜色矢量)以用于向用户显示，这些参考颜色矢量产生指示与样品颜色矢量的最高匹配概率的分数。另选地或与其组合，胶囊识别模块8可选择至少两个参考颜色矢量的预定义组，该至少两个参考颜色矢量对应于难以通过颜色识别模块8彼此区分开来的胶囊类型。例如，颜色识别模块选择以下参考颜色矢量的预定义组，这些参考颜色矢量包括产生指示与样品颜色矢量的最高匹配概率的分数的参考颜色矢量。
关于对应于胶囊识别模块8所选择的至少两种胶囊类型的胶囊类型的信息优选地被显示给机器的用户。例如，该信息包括每个所选胶囊类型的名称、每个所选胶囊类型的图片等。机器的用户界面优选地包括显示器，例如屏幕，以向用户显示对应信息。此外，用户界面优选地被配置为允许用户例如通过按下用户界面的对应按钮、通过选择触摸屏上的对应显示信息等来选择所显示的胶囊类型中的一种类型。任选地，如果用户未在预定义时间帧(例如5秒至30秒)内选择胶囊类型，则机器(例如胶囊识别模块8)自动选择所显示的胶囊类型中的一种类型，例如，所显示的胶囊类型中其参考颜色矢量产生指示与样品颜色矢量的最高匹配概率的分数的胶囊类型，该胶囊类型对应于机器上常用的胶囊类型等。
例如，通过以下方式计算分数：计算样品颜色矢量与参考颜色矢量之间的颜色距离；计算样品颜色的样品色度矢量与参考颜色的参考色度矢量之间的色度距离；添加颜色距离和色度距离，每个距离任选地由相应因子进行加权，具体取决于样品颜色的明度，如将在下文进一步说明的那样。
颜色距离优选计算为样品颜色矢量与参考颜色矢量之间的欧几里得距离。因此，颜色距离例如根据以下公式计算：
Figure BDA0003761532530000251
其中(R,G,B)为样品颜色矢量，并且(Rref,Gref,Bref)为参考颜色矢量。
色度距离优选计算为样品颜色的样品色度矢量与参考颜色的色度参考矢量之间的欧几里得距离。
对于色度矢量，根据以下公式计算样品色度矢量：
Figure BDA0003761532530000252
Figure BDA0003761532530000253
Figure BDA0003761532530000254
并且根据以下公式计算参考色度矢量：
Figure BDA0003761532530000255
Figure BDA0003761532530000256
Figure BDA0003761532530000257
因此，色度距离例如根据以下公式计算：
Figure BDA0003761532530000261
其中(ChrR,ChrG,ChrB)为样品色度矢量，并且(ChrRref,ChrGref,ChrBref)为参考色度矢量。
色度矢量对相同颜色的亮度变化不敏感，这在本发明的颜色识别模块的预期正常使用中可能是常见的，例如由于饮料制备机器周围环境光线的变化、光源82的强度的变化等，因此使用色度矢量来比较颜色通常比使用颜色矢量更稳健。
然而，对于深色的胶囊则存在问题，深色胶囊的色度从一次测量到下一次测量的将变化很大，原因是上文公式中分数的相关项和分母通常为较小的值。因此，在比较深色样品颜色时，颜色距离通常将提供更可靠的结果。
作为比较步骤73的结果，分数根据以下公式通过颜色距离和色度距离被计算为所述距离的加权和：
Score＝DistColour*BalanceColour+DistChroma*BalanceChroma其中加权因子BalanceColour和BalanceChroma优选地是根据如下计算出的颜色样品的明度来选择的：
Figure BDA0003761532530000262
其为代表样品颜色的亮度或暗度的值。
例如，可针对特定明度范围来确定特定加权因子，诸如：
如果0<Lum<Th1，则BalanceColour＝Lc且BalanceChroma＝Lch
如果Th1<Lum<Th2，则BalanceColour＝Mc且BalanceChroma＝Mch
如果Lum>Th2，则BalanceColour＝Hc且BalanceChroma＝Hch
其中Th1和Th2分别为第一明度阈值和第二明度阈值；并且Lc、Lch、Mc、Mch、Hc、Hch分别为低、中和高样品颜色明度的加权因子的预定义值。
然而，其它明度范围数值在本发明的框架内是可能的，其中每个范围有相应预定义因子，并且/或者可作为样品颜色的明度值的函数针对每个比较步骤73计算加权因子。函数可例如为线性、指数、对数或任何其它类型。通常，低明度样品颜色的BalanceColour加权因子大于高明度样品颜色的BalanceChroma加权因子，而低明度样品颜色的BalanceChroma加权因子小于高明度样品颜色的BalanceChroma加权因子。
实验已通过例如以下值显示出良好的结果：Th1＝70、Th2＝450、Lc＝3、Lch＝0.25、Mc＝0.25、Mch＝2.5、Hc＝0.25和Hch＝5。
在实施方案中，在比较步骤73中将样品颜色与存储在查找表85中或饮料制备机器以其它方式已知的每种参考颜色进行比较，并且计算出分数作为每次比较的结果。
在后续选择步骤74中，如果能够充分肯定地确定胶囊类型，则选择对应于产生最低分数的参考颜色矢量的胶囊类型。如果不能充分肯定地确定胶囊类型，则例如基于之前所解释的标准，将多于一种胶囊类型显示或以其它方式呈现给机器3的用户。用户选择所呈现类型中的一种类型，并且将所选择的类型用作选择步骤74的输出。任选地，如果用户未在已将胶囊类型呈现给他或她之后的确定时间帧(例如5秒至30秒)内进行任何选择，则选择由机器(例如由控制器)自动进行，该机器例如选择对应于产生最低分数的参考颜色矢量的类型或最常在机器中提取的类型。因此，所感测胶囊的类型被确定为是作为选择步骤74的结果而选择的类型。
然后优选地将选择步骤74的结果(即所选择的胶囊类型)传送到饮料制备机器的控制单元，该控制单元将打开通道152以允许将胶囊3插入提取室100，并且控制机器1的各种元件，具体地讲是热调节器54和液体驱动器53，以使用特别适于所选择胶囊类型的参数来制备饮料2。
上文所述的原始颜色矢量校准步骤72、比较步骤73和选择步骤74基本上由颜色识别模块8的控制器83来执行。然而，机器1的其它计算器可执行上述步骤中的一个或多个。具体地讲，上述步骤中的一些或全部可例如由颜色传感器81和/或饮料制备机器1的控制单元40来执行。
在实施方案中，颜色识别方法的结果还与任选的材料检测器的输出组合，作为确定某种类型胶囊的附加标准，以便例如在具有相同或非常相似颜色但由不同材料例如铝和塑料或纸制成并且可能包含需要由机器进行不同处理的不同配料的胶囊之间进行区别。
上文在颜色识别模块的情况下对本发明进行了详细描述，该颜色识别模块感测待识别胶囊的表面的至少一部分的颜色。然而，本发明的方法可应用于任何类型的胶囊识别模块，该胶囊识别模块感测待识别胶囊的特性并且将其与参考特性值进行比较，包括例如代码读取模块、金属识别模块、电气特性检测器、光学特性检测器等。

Claims (15)

1.用于制备和分配饮料(2)的机器(1)，所述饮料为诸如茶、咖啡、巧克力热饮、巧克力冷饮、奶、汤或幼儿食品，此类机器(1)包括：
-提取单元(10)，所述提取单元用于提取饮料配料胶囊(3)以形成所述饮料(2)，例如具有第一部件(11)和第二部件(12)的单元(10)，所述第一部件和所述第二部件能够在用于插入和/或移除胶囊(3)的远离位置与用于固定和提取此类胶囊(3)的关闭位置之间相对地移动，所述关闭位置是诸如其中所述第一部件(11)和所述第二部件(12)界定提取室(100)的关闭位置，任选地所述部件(11,12)中的至少一个部件具有胶囊开启器，例如一个或多个胶囊刺穿器，并且/或者所述部件(11,12)中的至少一个部件具有开口，以供要与此类胶囊(3)中容纳的配料混合的液体流入；
-控制单元(40)，所述控制单元用于控制所述提取单元(10)以提取此类胶囊(3)，诸如由电源例如经由电线(45)供电的控制单元；
-出口(20)，所述出口用于将通过提取此类胶囊(3)形成的所述饮料(2)分配到位于容器放置区域的用户容器(4)，诸如茶杯或马克杯，所述容器放置区域诸如位于容器支撑件(5,6)上，例如此类机器(1)位于其上的外部放置支撑件(5)，或机器支撑件(6)，例如能够移动或能够移除的机器支撑件(6)，以收集所述饮料(2)；
-胶囊识别模块，所述胶囊识别模块用于识别插入所述机器(1)中的胶囊(3)的类型，所述胶囊识别模块包括传感器，所述传感器用于感测此类胶囊(3)的至少一部分的特性并且确定代表此类胶囊的所述特性的样品值；
其中所述胶囊识别模块被配置为通过针对多个参考值中的每个参考值计算代表所述样品值与所述参考值之间的匹配概率的分数，将所述样品值与所述多个参考值进行比较，其中每个参考值对应于胶囊类型；
其特征在于，所述胶囊识别模块被配置为：
-如果能够充分肯定地确定所述胶囊类型，例如，如果单个参考值产生指示高于预定义阈值的匹配概率的分数，则所述胶囊识别模块确定此类胶囊是对应于相应参考值的类型；
-如果不能充分肯定地确定所述胶囊类型，例如，因为没有参考值产生指示高于所述阈值的匹配概率的分数，因为多于一个参考值产生指示此类匹配概率的分数和/或因为产生指示最高匹配概率的分数的参考值对应于已知很难与一种或多种其他胶囊类型区分开来的胶囊类型，则所述胶囊识别模块选择至少两个参考值，例如三个、四个或更多个参考值。
2.根据权利要求1所述的机器，其中所述胶囊识别模块被配置为在不能充分肯定地确定所述胶囊类型的情况下，选择所述多个参考值中的三个参考值，所述三个参考值是来自所述多个参考值中产生指示与所述样品值的最高匹配概率的三个分数的三个参考值。
3.根据前述权利要求中任一项所述的机器，所述机器还包括用户界面，所述用户界面用于向所述机器的用户显示信息并接收来自所述机器的用户的输入，其中所述机器被配置为在不能充分肯定地确定所述胶囊类型的情况下，在所述用户界面上显示关于对应于所述至少两个所选参考值的至少两种胶囊类型的信息。
4.根据权利要求3所述的机器，其中所述用户界面被配置为允许所述机器的用户选择所述至少两种胶囊类型中的一种胶囊类型。
5.根据权利要求4所述的机器，所述机器被配置为控制所述提取单元(10)以使用特别适于由用户选择的胶囊类型的提取参数来提取此类胶囊(3)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的机器，其中：所述胶囊识别模块是颜色识别模块，所述传感器是颜色传感器，所述样品值是表征样品颜色的样品颜色矢量，所述参考值是各自表征参考颜色的参考颜色矢量，每种参考颜色对应于胶囊类型。
7.根据权利要求6所述的机器，其中所述颜色识别模块被配置为通过以下方式将所述样品颜色与所述多种参考颜色中的每种参考颜色进行比较：
-计算所述样品颜色的样品颜色矢量与所述参考颜色的参考颜色矢量之间的颜色距离；
-计算所述样品颜色的样品色度矢量与所述参考颜色的参考色度矢量之间的色度距离；
-利用所述颜色距离和所述色度距离来计算分数，以确定所述颜色样品与所述参考颜色之间的匹配概率。
8.根据权利要求7所述的机器，其中所述颜色识别模块被配置为从所述样品颜色矢量来计算所述样品色度矢量。
9.根据权利要求7或8所述的机器，其中所述样品颜色矢量和所述参考颜色矢量是三维RGB矢量。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的机器，其中所述颜色识别模块被配置为通过计算所述样品颜色的明度水平并且按基于所述明度水平确定的相应平衡因子对所述颜色距离和所述色度距离进行加权来计算所述分数。
11.根据任一前述权利要求所述的机器，所述机器还包括胶囊识别位置。
12.根据任一前述权利要求所述的机器，所述机器还包括胶囊检测器(84)，所述胶囊检测器用于检测位于或接近所述机器(1)的胶囊进料器(15)的胶囊(3)的存在，并且通过所述胶囊识别模块触发胶囊识别。
13.根据任一前述权利要求所述的机器(1)与胶囊(3)的组合，例如此类胶囊(3)位于所述机器的提取室(100)中或此类胶囊(3)通过所述机器(1)的胶囊进料器(15)来操纵。
14.在根据权利要求1至12中任一项所述的机器中从胶囊(3)制备和分配饮料(2)的方法，所述方法包括：
-将胶囊(3)插入所述机器(1)中；
-感测此类胶囊(3)的至少一部分的特性并且确定代表所述胶囊的所述特性的样品值；
-通过针对所述多个参考值中的每个参考值计算代表所述样品值与所述参考值之间的匹配概率的分数，将所述样品值与多个参考值进行比较，其中每个参考值对应于胶囊类型；
-如果能够充分肯定地确定所述胶囊类型，例如，如果单个参考值产生指示高于预定义阈值的匹配概率的分数，则确定所述胶囊是对应于所述相应参考值的类型；
-如果不能充分肯定地确定所述胶囊类型，例如，因为没有参考值产生指示高于所述阈值的匹配概率的分数，因为多于一个参考值产生指示此类匹配概率的分数和/或因为产生指示最高匹配概率的分数的参考值对应于已知很难与一种或多种其他胶囊类型区分开来的胶囊类型，则选择至少两个参考值，例如三个、四个或更多个参考值。
15.胶囊(3)用于以下方面的用途：根据权利要求1至12中任一项所述的机器；形成根据权利要求13所述的组合；或执行根据权利要求14所述的方法，
由此所述胶囊(3)的类型通过以下方式识别：
-感测此类胶囊(3)的至少一部分的特性并且确定代表所述胶囊的所述特性的样品值；
-通过针对所述多个参考值中的每个参考值计算代表所述样品值与所述参考值之间的匹配概率的分数，将所述样品值与多个参考值进行比较，其中每个参考值对应于胶囊类型；
-如果能够充分肯定地确定胶囊类型，例如，如果单个参考值产生指示高于预定义阈值的匹配概率的分数，则确定所述胶囊的识别类型是对应于所述相应参考值的类型；
-如果不能充分肯定地确定所述胶囊类型，例如，因为没有参考值产生指示高于所述阈值的匹配概率的分数，因为多于一个参考值产生指示此类匹配概率的分数和/或因为产生指示最高匹配概率的分数的参考值对应于已知很难与一种或多种其他胶囊类型区分开来的胶囊类型，则选择至少两个参考值，例如三个、四个或更多个参考值；由用户或由所述机器自动将所述至少两个参考值中的一个参考值选择为对应于所述胶囊的识别类型；
应用基于所述胶囊(3)的所识别类型确定的提取参数来提取所述提取室(100)中的所述胶囊(3)以制备所述饮料(2)。
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