CN117958603A - 冲挂耳咖啡机器人智能热水装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于咖啡机领域，尤其是冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，针对现有的传统咖啡机已无法满足需求，现有冲挂耳咖啡设备没有智能学习能力，无法满足个性化配置需求的问题，现提出如下方案，其包括硬件部分、手机上的应用软件部分以及通讯部分；所述硬件部分包括防回流部件、控制流速水泵、加热系统和防回流出水排气口，本发明中，通过控制终端通过无线通信模块与热水器的各功能模块连接，可以实现热水器的远程控制功能，该热水器智能控制系统通过热水器上的各种装置自动采集所需要的数据并直观的反应在控制终端APP的人机交流界面上，实现对热水器的智能监控；操作人员可以通过App控制终端上的设置功能设计冲泡温度，设置出水量。

Description

冲挂耳咖啡机器人智能热水装置

技术领域

本发明涉及咖啡机技术领域，尤其涉及冲挂耳咖啡机器人智能热水装置。

背景技术

人们把电子技术应用到咖啡机上，实现了磨粉、压粉、装粉、冲泡、清除残渣等酿制咖啡全过程的自动控制。

现有的咖啡机在使用时，仍然存在以下缺陷：

1、在日常生活中，人们需要使用各种温度的热水，传统咖啡机已无法满足需求，现有冲挂耳咖啡设备没有智能学习能力，无法满足个性化配置需求。

针对上述问题，本发明文件提出了冲挂耳咖啡机器人智能热水装置。

发明内容

本发明提供了冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，解决了现有技术中存在在日常生活中，人们需要使用各种温度的热水，传统咖啡机已无法满足需求，现有冲挂耳咖啡设备没有智能学习能力，无法满足个性化配置需求的缺点。

本发明提供了如下技术方案：

冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，包括硬件部分、手机上的应用软件部分以及通讯部分；

所述硬件部分包括防回流部件、控制流速水泵、加热系统和防回流出水排气口，所述防回流出水排气口位于加热系统的上方并与加热系统相连通，所述控制流速水泵位于加热系统的一侧并与加热系统相连通，所述防回流部件位于控制流速水泵的一侧并与控制流速水泵相连通；

所述应用软件部分采用图像识别方法和图像数据提取技术，采用快速的卷积图像识别技术进行对应的图像识别，根据预制的倒水图片作为标尺，利用卷积神经网络技术，识别拍摄视频中冲咖啡的段数、每段出水的时间以及每段出水的时间间隔；

所述通讯部分采用无线蓝牙通信模块，实现配置信息和控制信息在冲挂耳咖啡机器人智能热水装置和手机应用间的传输。

在一种可能的设计中，所述硬件部分还包括变压稳压模块、APP终端、控制模块、算法模块，所述算法模块与变压稳压模块相连接，所述无线蓝牙通信模块与算法模块相连接，所述控制模块与算法模块相连接，所述APP终端与无线蓝牙通信模块相连接。

在一种可能的设计中，所述加热系统包括加热管，所述加热系统还包括入水口、出口和信号接口，所述入水口设置在加热管的底部一侧并与加热器相连通，所述出口设置在加热器的顶部一侧并与加热器相连通，所述信号接口设置在加热器的一侧。

在一种可能的设计中，所述加热系统还包括出水处温度传感器和进水处温度传感器，所述出水处温度传感器设置在加热器的顶部，所述进水处温度传感器设置在加热器的底部。

在一种可能的设计中，所述硬件部分还包括按键和指示灯，所述按键和指示灯均与算法模块相连接。

在一种可能的设计中，所述控制流速水泵包括进水口、排水口、输入口和水泵接口，所述输入口和水泵接口均设置在控制流速水泵上，所述进水口设置在控制流速水泵的底部一侧，所述排水口设置在控制流速水泵的底部另一侧。

在一种可能的设计中，所述防回流出水排气口的后端设置有食品级防热单向阀。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

本发明中，水箱自锁，防回流部件在放置水箱时才正常打开，取出水箱后，自动闭合，防止加热管的水因为压差回流，造成水从入水口溢出，控制流速水泵根据输入口的pwm波形进行工作，根据pwm占空比控制水流速度，让防回流出水排气口按照算法模块的计算结果对应要求的流速进行出水，在首次上电时加热管里是没有水的，控制流速水泵开始工作后，输入口的阻值计算得到的值判断当前水箱的放置位置，根据水箱放置位置决定控制流速水泵第一次上水的工作时间，来保证加热管里充满水；

本发明中，并且在防回流出水排气口的后端放置食品级防热单向阀，能够在水泵不工作时阻止加热管中的水由于压差回流，防止在加热时加热管中没有水，形成干烧，采用预加热方式进行出水，而不是传统的出水方式，传统出水方式是先按照固定流量出水，然后按照最大功率进行加热，然后动态调节功率，稳定水温，而本申请先根据进水处温度传感器和出水处温度传感器获取相应的温度，然后根据算法模块的计算结果算出加热时间，预先加热加热管到目标温度，然后再出水，并且根据pid系数计算维持出水温度的加热功率，继续加热；

本发明中，由于目标温度有可能被设置为开水，那么加热就会将水中包含的空气和水加热到100℃，形成水蒸汽，所以在防回流出水排气口四周带有排气口，气体在出水仓的上部由于压力，通过3个导管导入到出水口周围的排气口，通过流速和加热功率关系的测试实验，找出二次曲线关系，这个关系寻找需要多次实验，通过出水处温度传感器和进水处温度传感器记录对应加热功率和水温及流速的关系。并且根据测量值得到二次曲线，算出二次曲线参数，并且的出计算公式，然后根据参数逆向推出相应流速达到需要的水温需要的加热功率，根据进水水温、流速、加热功率得出曲线参数，通过二次曲线和目标温度计算出加热功率，提前加热，在出水过程中，继续加热并根据水流大小，通过斩波波形控制加热功率，然后结合PID系数的动态调节加热系数，让水温控制在设定温度并保持；

本发明中，通过手机录制冲挂耳咖啡操作，使用APP终端调用AI图像识别技术分析冲泡过程并提取关键数据，如出水次数、出水时间、间隔时间及水温，将这些参数保存在手机应用软件中，修改成对应的出水模式，用户可以通过选择相应模式进行冲泡咖啡，利用手机录制的视频，使用APP终端进行AI智能分析，获取出水时间、流速、温度参数，通过视频采用快速物体识别方法分析出视频中咖啡师冲调咖啡的出水段数，出水时间，间隔时间，并且将这些参数作为一种咖啡冲调的风格存入APP终端，然后通过APP终端和即热式智能饮水机的无线蓝牙通信模块连接，通过蓝牙协议将出水段数，出水时间等参数传到即热式智能饮水机，智能热水装置将新增一个模式。用户可以通过选择这个模式进行冲泡咖啡，冲泡咖啡的段数，出水时间，间隔时间就和视频一致。形成一个新的风格，也可以使用APP终端直接给即热式智能饮水机的无线蓝牙通信模块发送命令，执行调节出水温度，调节出水量，直接出水，开关童锁等动作，真正实现远程控制的功能，APP终端带有网上商城单元，可以用于客户浏览商品信息，并在下单购买后生成订单，最终达成交易，交易完成后的订单信息通过互联网传送到显示界面；

本发明中，通过控制终端通过无线通信模块与热水器的各功能模块连接，可以实现热水器的远程控制功能，一方面，该热水器智能控制系统通过热水器上的各种装置自动采集所需要的数据并直观的反应在控制终端APP的人机交流界面上，实现对热水器的智能监控；另一方面，操作人员可以通过App控制终端上的设置功能设置各种风格的茶叶，咖啡，奶粉等冲泡，设计冲泡温度，设置出水量。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置的爆炸结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置中控制流速水泵的三维结构示意图；

图3为本发明实施例所提供的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置中加热系统的三维结构示意图；

图4为本发明实施例的结构框图；

图5为本发明实施例中PWM波形图；

图6为本发明实施例中PID系数调节造成的水温变化效果的示意图；

图7为本发明实施例中出水量和功率的曲线图；

图8为本发明实施例中加热时间和出水最高温度的曲线图。

附图标记：

100、加热系统；200、防回流出水排气口；300、控制流速水泵；400、防回流部件；301、进水口；302、排水口；303、输入口；304、水泵接口；101、入水口；102、出口；104、信号接口；105、出水处温度传感器；106、进水处温度传感器；010、变压稳压模块；020、按键；030、指示灯；040、无线蓝牙通信模块；050、控制模块；060、APP终端；090、算法模块。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图对本发明实施例进行描述。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语、“连接”、“安装”应做广义理解，例如，“连接”可以是可拆卸地连接，也可以是不可拆卸地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。此外“连通”可以是直接连通，也可以通过中间媒介间接连通。其中，“固定”是指彼此连接且连接后的相对位置关系不变。本发明实施例中所提到的方位用语，例如，“内”、“外”、“顶”、“底”等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方位用语是为了更好、更清楚地说明及理解本发明实施例，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

本发明实施例中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明实施例中，“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本发明的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

实施例1

参照图1-8，冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，包括硬件部分、手机上的应用软件部分以及通讯部分；

硬件部分包括防回流部件400、控制流速水泵300、加热系统100和防回流出水排气口200，防回流出水排气口200位于加热系统100的上方并与加热系统100相连通，控制流速水泵300位于加热系统100的一侧并与加热系统100相连通，防回流部件400位于控制流速水泵300的一侧并与控制流速水泵300相连通；

应用软件部分采用图像识别方法和图像数据提取技术，采用快速的卷积图像识别技术进行对应的图像识别，根据预制的倒水图片作为标尺，利用卷积神经网络技术，识别拍摄视频中冲咖啡的段数、每段出水的时间以及每段出水的时间间隔；

通讯部分采用无线蓝牙通信模块040，实现配置信息和控制信息在冲挂耳咖啡机器人智能热水装置和手机应用间的传输。

实施例2

参照图1-8，冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，包括硬件部分、手机上的应用软件部分以及通讯部分；

硬件部分包括防回流部件400、控制流速水泵300、加热系统100和防回流出水排气口200，防回流出水排气口200的后端设置有食品级防热单向阀，能够在水泵不工作时阻止加热管中的水由于压差回流，防止在加热时加热管中没有水，形成干烧，防回流出水排气口200位于加热系统100的上方并与加热系统100相连通，控制流速水泵300位于加热系统100的一侧并与加热系统100相连通，防回流部件400位于控制流速水泵300的一侧并与控制流速水泵300相连通，水箱自锁，防回流部件400在放置水箱时才正常打开，取出水箱后，自动闭合，防止加热管的水因为压差回流，造成水从入水口101溢出，硬件部分还包括变压稳压模块010、APP终端060、控制模块050、算法模块090，算法模块090与变压稳压模块010相连接，无线蓝牙通信模块040与算法模块090相连接，控制模块050与算法模块090相连接，APP终端060与无线蓝牙通信模块040相连接，加热系统100包括加热管，加热系统100还包括入水口101、出口102和信号接口104，入水口101设置在加热管的底部一侧并与加热器相连通，出口102设置在加热器的顶部一侧并与加热器相连通，信号接口104设置在加热器的一侧，加热系统100还包括出水处温度传感器105和进水处温度传感器106，出水处温度传感器105设置在加热器的顶部，进水处温度传感器106设置在加热器的底部，先根据进水处温度传感器106和出水处温度传感器105获取相应的温度，然后根据算法模块090的计算结果算出加热时间，预先加热加热管到目标温度，然后再出水，并且根据pid系数计算维持出水温度的加热功率，继续加热，硬件部分还包括按键020和指示灯030，按键020和指示灯030均与算法模块090相连接，控制流速水泵300包括进水口301、排水口302、输入口303和水泵接口304，输入口303和水泵接口304均设置在控制流速水泵300上，进水口301设置在控制流速水泵300的底部一侧，排水口302设置在控制流速水泵300的底部另一侧；

应用软件部分采用图像识别方法和图像数据提取技术，采用快速的卷积图像识别技术进行对应的图像识别，根据预制的倒水图片作为标尺，利用卷积神经网络技术，识别拍摄视频中冲咖啡的段数、每段出水的时间以及每段出水的时间间隔；

通讯部分采用无线蓝牙通信模块040，实现配置信息和控制信息在冲挂耳咖啡机器人智能热水装置和手机应用间的传输，APP终端060和即热式智能饮水机的无线蓝牙通信模块040连接，通过蓝牙协议将出水段数，出水时间等参数传到即热式智能饮水机，智能热水装置将新增一个模式。用户可以通过选择这个模式进行冲泡咖啡，冲泡咖啡的段数，出水时间，间隔时间就和视频一致。形成一个新的风格，也可以使用APP终端060直接给即热式智能饮水机的无线蓝牙通信模块040发送命令，执行调节出水温度，调节出水量，直接出水，开关童锁等动作，真正实现远程控制的功能。

然而，如本领域技术人员所熟知的，无线蓝牙通信模块040、指示灯030、控制流速水泵300、变压稳压模块010、APP终端060、控制模块050、算法模块090、出水处温度传感器105和进水处温度传感器106的工作原理和接线方法是司空见惯的，其均属于常规手段或者公知常识，在此就不再赘述，本领域技术人员可以根据其需要或者便利进行任意的选配。

本技术方案的工作原理及使用流程为：水箱自锁，防回流部件400在放置水箱时才正常打开，取出水箱后，自动闭合，防止加热管的水因为压差回流，造成水从入水口101溢出。

如图2所示，控制流速水泵300根据输入口303的pwm波形进行工作，根据pwm占空比控制水流速度，让防回流出水排气口200按照算法模块090的计算结果对应要求的流速进行出水。

如图2所示，在首次上电时加热管里是没有水的，控制流速水泵300开始工作后，输入口303的阻值计算得到的值判断当前水箱的放置位置，根据水箱放置位置决定控制流速水泵300第一次上水的工作时间，来保证加热管里充满水。

并且在防回流出水排气口200的后端放置食品级防热单向阀，能够在水泵不工作时阻止加热管中的水由于压差回流，防止在加热时加热管中没有水，形成干烧。

采用预加热方式进行出水，而不是传统的出水方式，传统出水方式是先按照固定流量出水，然后按照最大功率进行加热，然后动态调节功率，稳定水温，而本申请先根据进水处温度传感器106和出水处温度传感器105获取相应的温度，然后根据算法模块090的计算结果算出加热时间，预先加热加热管到目标温度，然后再出水，并且根据pid系数计算维持出水温度的加热功率，继续加热。

如图2，由于目标温度有可能被设置为开水，那么加热就会将水中包含的空气和水加热到100℃，形成水蒸汽，所以在防回流出水排气口200四周带有排气口，气体在出水仓的上部由于压力，通过3个导管导入到出水口周围的排气口。

通过流速和加热功率关系的测试实验，找出二次曲线关系，这个关系寻找需要多次实验，通过出水处温度传感器105和进水处温度传感器106记录对应加热功率和水温及流速的关系。并且根据测量值得到二次曲线，算出二次曲线参数，并且的出计算公式，然后根据参数逆向推出相应流速达到需要的水温需要的加热功率。

根据进水水温、流速、加热功率得出曲线参数，通过二次曲线和目标温度计算出加热功率，提前加热，在出水过程中，继续加热并根据水流大小，通过斩波波形控制加热功率，然后结合PID系数的动态调节加热系数，让水温控制在设定温度并保持。

通过手机录制冲挂耳咖啡操作，使用APP终端060调用AI图像识别技术分析冲泡过程并提取关键数据，如出水次数、出水时间、间隔时间及水温，将这些参数保存在手机应用软件中，修改成对应的出水模式，用户可以通过选择相应模式进行冲泡咖啡。

利用手机录制的视频，使用APP终端060进行AI智能分析，获取出水时间、流速、温度参数，通过视频采用快速物体识别方法分析出视频中咖啡师冲调咖啡的出水段数，出水时间，间隔时间，并且将这些参数作为一种咖啡冲调的风格存入APP终端060，然后通过APP终端060和即热式智能饮水机的无线蓝牙通信模块040连接，通过蓝牙协议将出水段数，出水时间等参数传到即热式智能饮水机，智能热水装置将新增一个模式。用户可以通过选择这个模式进行冲泡咖啡，冲泡咖啡的段数，出水时间，间隔时间就和视频一致。形成一个新的风格。

也可以使用APP终端060直接给即热式智能饮水机的无线蓝牙通信模块040发送命令，执行调节出水温度，调节出水量，直接出水，开关童锁等动作，真正实现远程控制的功能。

APP终端060带有网上商城单元，可以用于客户浏览商品信息，并在下单购买后生成订单，最终达成交易，交易完成后的订单信息通过互联网传送到显示界面。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内；在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，其特征在于，包括：硬件部分、手机上的应用软件部分以及通讯部分；

所述硬件部分包括防回流部件(400)、控制流速水泵(300)、加热系统(100)和防回流出水排气口(200)，所述防回流出水排气口(200)位于加热系统(100)的上方并与加热系统(100)相连通，所述控制流速水泵(300)位于加热系统(100)的一侧并与加热系统(100)相连通，所述防回流部件(400)位于控制流速水泵(300)的一侧并与控制流速水泵(300)相连通；

所述应用软件部分采用图像识别方法和图像数据提取技术，采用快速的卷积图像识别技术进行对应的图像识别，根据预制的倒水图片作为标尺，利用卷积神经网络技术，识别拍摄视频中冲咖啡的段数、每段出水的时间以及每段出水的时间间隔；

所述通讯部分采用无线蓝牙通信模块(040)，实现配置信息和控制信息在冲挂耳咖啡机器人智能热水装置和手机应用间的传输。

2.根据权利要求1所述的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，其特征在于，所述硬件部分还包括变压稳压模块(010)、APP终端(060)、控制模块(050)、算法模块(090)，所述算法模块(090)与变压稳压模块(010)相连接，所述无线蓝牙通信模块(040)与算法模块(090)相连接，所述控制模块(050)与算法模块(090)相连接，所述APP终端(060)与无线蓝牙通信模块(040)相连接。

3.根据权利要求1所述的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，其特征在于，所述加热系统(100)包括加热管，所述加热系统(100)还包括入水口(101)、出口(102)和信号接口(104)，所述入水口(101)设置在加热管的底部一侧并与加热器相连通，所述出口(102)设置在加热器的顶部一侧并与加热器相连通，所述信号接口(104)设置在加热器的一侧。

4.根据权利要求1所述的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，其特征在于，所述加热系统(100)还包括出水处温度传感器(105)和进水处温度传感器(106)，所述出水处温度传感器(105)设置在加热器的顶部，所述进水处温度传感器(106)设置在加热器的底部。

5.根据权利要求1所述的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，其特征在于，所述硬件部分还包括按键(020)和指示灯(030)，所述按键(020)和指示灯(030)均与算法模块(090)相连接。

6.根据权利要求1所述的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，其特征在于，所述控制流速水泵(300)包括进水口(301)、排水口(302)、输入口(303)和水泵接口(304)，所述输入口(303)和水泵接口(304)均设置在控制流速水泵(300)上，所述进水口(301)设置在控制流速水泵(300)的底部一侧，所述排水口(302)设置在控制流速水泵(300)的底部另一侧。

7.根据权利要求1所述的冲挂耳咖啡机器人智能热水装置，其特征在于，所述防回流出水排气口(200)的后端设置有食品级防热单向阀。