DE102011075194A1 - Getränkeautomat und Getränkeabfüllverfahren - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung schafft einen Getränkeautomat und ein Getränkeautomat und Getränkeabfüllverfahren. Der Getränkeautomat (K; K') umfasst eine Schätzeinrichtung (50; 70a, 70b) zum Abschätzen eines Füllvolumens (V) eines zum Befüllen mit dem Getränk am Getränkeautomat (K; K') bereitgestellten Gefässes (10) und eine Steuereinrichtung (S; S') zum Steuern einer Dosierung eines dem Getränk hinzuzufügenden Getränkeinhaltsstoffes entsprechend dem abgeschätzen Füllvolumen.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Getränkeautomat und ein Getränkeautomat und Getränkeabfüllverfahren.
- Obwohl auch beliebige Getränkeutomaten anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von Kaffeemaschinen erläutert.
- Stand der Technik
- Üblicherweise besitzen Getränkeautomaten, wie z.B. Kaffeevollautomaten, einen Wählhebel für die Tassengröße oder mehrere Tassen zur Wahl der gewünschten Kaffeemenge sowie eine manuelle Möglichkeit, die Befüllung der Tasse zu unterbrechen, um ein Überlaufen zu verhindern.
- Aus der
DE 20 2008 015 525 U1 ist ein elektrisches Hausgerät mit einer Steuereinheit und einem Programmspeicher, in dem unterschiedliche Funktionsschemata gespeichert sind, bekannt. Das Gerät weist eine Erkennungseinheit auf, die mit der Steuereinheit kommuniziert. Ein separat handhabbares Teil, wie z.B. eine Tasse, ist mit einer Codierung versehen, die einem der Funktionsschemata entspricht, wobei die Codierung von der Erkennungseinheit bei dieser angenähertem Teil erfassbar ist, sodass die Erkennungseinheit ein Signal an die Steuereinheit übermittelt, mittels dessen das Funktionsschema aktivierbar ist. - Offenbarung der Erfindung
- Die Erfindung schafft einen Getränkeautomat nach Anspruch 1 und ein Getränkeabfüllverfahren nach Anspruch 11.
- Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
- Vorteile der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung schafft einen Getränkeautomaten, der ohne Benutzerinteraktion das Füllvolumen eines Behälters ermittelt und die Dosierung eines dem Getränk hinzuzufügenden Getränkinhaltsstoffs entsprechend dem abgeschätzten Füllvolumen bemisst.
- Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee liegt darin, dass ein Getränkeautomat, wie z.B. eine Kaffeemaschine, um ein System erweitert wird, das das Füllvolumen eines zu befüllenden Behälters sensoriell abschätzt. Das Ergebnis der Schätzung nimmt beispielsweise Einfluss auf die Menge des gemahlenen Kaffees oder eines sonstigen beizumengenden Getränkeinhaltsstoffs. Vorteilhafterweise werden somit Tassen unabhängig von ihrer Größe automatisch richtig dosiert, auch wenn sich beispielsweise bereits Flüssigkeit, wie z.B. Milch, bereits in der Tasse befindet, da das System eine Vorbefüllung des Behälters beispielsweise mit der Milch erfassen kann. Ein Überlaufen lässt sich somit verhindern.
- Da der Behälter außerdem auf der Abstellfläche unter dem Getränkeauslass sensoriell lokalisiert wird, kann kontrolliert werden, dass der Behälter sicher unter der Auslassöffnung für das Getränk steht, bevor das Getränk abgegeben wird. Die Menge des Getränkeinhaltsstoffs, z.B. die zum Brühen verwendete Bohnenmenge, ist auf die Tassengröße bzw. das Füllvolumen abgestimmt, was zu einer Kostenersparnis und einer Qualitätsverbesserung des Getränks, z.B. des Kaffees, beiträgt.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Perspektivdarstellung eines Getränkeautomaten gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 einen Fließplan zum Erläutern eines Getränkeabfüllverfahrens mit einem Getränkeautomaten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
3 eine schematische Perspektivdarstellung eines Getränkeautomaten gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Getränkeautomaten gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - In
1 bezeichnet Bezugszeichen K einen Getränkeautomat in Form eines Kaffeevollautomaten mit einem Gehäuse1 . Auf einer Abfüllfläche11 des Gehäuses1 ist eine Kaffeetasse10 vorgesehen. - An der Oberseite O des Gehäuses
1 des Kaffeevollautomaten K befindet sich eine Bildverarbeitungseinrichtung50 mit einer Kamera und entsprechenden Bildverarbeitungsprogrammen. - Die Bildverarbeitungseinrichtung
50 vermisst die Geometrie der Kaffeetasse10 und den Flüssigkeitspegel FP und bestimmt daraus das Füllvolumen V der Kaffeetasse10 . Die Bildverarbeitungseinrichtung50 vermisst die Kaffeetasse10 dazu sowohl teilweise von außen als auch teilweise von innen. - Weiterhin bezeichnet Bezugszeichen S eine Steuereinrichtung, welche die Signale der Bildverarbeitungseinrichtung
50 mit vorgegebenen Steuerprogrammen verarbeitet.60 bezeichnet eine Beleuchtungseinrichtung und12 einen Henkel der Kaffeetasse10 . -
2 zeugt einen Fließplan zum Erläutern eines Getränkeabfüllverfahrens mit einem Getränkeautomaten gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Beim beispielhaften Vermessungsverfahren, das in
2 illustriert ist, wird im Schritt S1 eine erste Punktgruppe P1 am unteren Rand UR der Kaffeetasse10 ermittelt. - Im Schritt S2 wird eine zweite Punktgruppe P2 entlang der Höhenachse A zwischen dem unteren Rabd UR und dem oberen Rand OR der Kaffeetasse
10 ermittelt. - Im Schritt S3 wird eine dritte Punktgruppe P3 am oberen Rand OR der Kaffeetasse
10 ermittelt. - Im Schritt S4 schließlich wird eine vierte Punktgruppe P4 auf der Kontur KOF der Füllstandshöhe FP ermittelt. Die Extrahierung der Punkte der verschiedenen Punktgruppen P1 bis P4 kann mit geeigneter Beleuchtung durch die Beleuchtungseinrichtung
60 , beispielsweise mit Gegenlicht, erleichtert werden. - Da derartige Kaffeetassen
10 im Allgemeinen mehr oder weniger rotationssymmetrisch um die senkrechte Höhenachse A sind, sind die Aufstandsfläche entsprechend der ersten Punktgruppe P1, der obere Rand OR der Tasse entsprechend der dritten Punktgruppe P3 und die Kontur KOF der Füllstandshöhe FP entsprechend der vierten Punktgruppe P4 als Kreise beschreibbar, deren Mittelpunkte auf der Höhenachse A liegen. Außerdem liegen diese Kreise im Raum parallel zur Abstellfläche entsprechend der ersten Punktgruppe P1. - Die Kreise entsprechend der ersten Punktgruppe P1, dritten Punktgruppe P2 und vierten Punktgruppe P4 lassen sich mithilfe von zumindest drei Punkten festlegen. Da der unterste Kreis entsprechend der ersten Punktgruppe P1 auf der Abstellfläche
11 liegt, ist auch dessen räumliche Lage genau bestimmbar. Die Höhe h der Tasse ergibt sich als Abstand der beiden Kreismittelpunkte der Kreise der Aufstandsfläche entsprechend der Punktgruppe P1 und des oberen Randes der Kaffeetasse10 entsprechend der Punktgruppe P3. - Die Form und somit das Füllvolumen V der Tasse
10 lassen sich dann aus der lokalisierten ersten bis vierten Punktegruppe P1 bis P4 bestimmen. - Wenn Punkte entsprechend der Punktgruppe P2 auf beiden Seiten der Tasse
10 gemessen werden, kann man den Henkel12 bei der Schätzung ausschließen. - Unter der vereinfachenden Annahme einer zylindrischen Symmetrie gilt für das Füllvolumen V folgende die Beziehung
V = 2π r × h, - Gegebenenfalls ist ein bereits vorhandene Füllung, z.B. mit Milch, durch die Höhenlage der Kontur KOF zu berücksichtigen.
- Gegebenenfalls kann auch das nicht zu befüllende Restvolumen (gegeben durch den Abstand der endgültigen Füllstandshöhe FP vom oberen Rand OR) bei der Berechnung der Dosierung des Getränkeinhaltsstoffes – hier Kaffeepulver – mitberücksichtigt werden, falls dieses Restvolumen jedoch klein ist, wird dies in der Regel nicht notwendig sein.
- Zur Bestimmung der Dosierung des dem Brühwasser hinzuzufügenden Kaffeepulvers greift die Steuereinrichtung S in Schritt S5 auf das abgeschätzte Füllvolumen V sowie eine abgespeicherte Tabelle zurück.
- Bei der Befüllung in Schritt S6 überwacht die Bildverarbeitungseinrichtung
50 laufend die Füllstandshöhe FP und stoppt die Flüssigkeitszufuhr, wenn der Abstand zwischen dem oberen Rand OR der Kaffeetassse10 und der Füllstandshöhe FP einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. -
3 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Getränkeautomaten gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. - Bei der zweiten Ausführungsform gemäß
2 weist die rückseitige Wand W des Gehäuses1' des dort gezeigten Kaffeevollautomaten K' eine Zeilensensoreinrichtung70a ,70b mit zwei senkrecht zueinander angeordneten Zeilensensoren70a ,70b auf. Der untere waagrecht angeordnete Zeilensensor70b dient zur Erfassung des Durchmessers der Tasse10 , wohingegen der senkrecht darüber angeordnete Zeilensensor70a zur Ermittlung der Höhe der Tasse10 dient. - Der Füllstand FP der Tasse
10 wird durch einen zusätzlichen kapazitiven Sensor80 ermittelt, der neben dem (nicht dargestellten) Kaffeeauslass oberhalb der Öffnung der Tasse10 angebracht ist. - Im Betrieb wird das Füllvolumen V mittels der Zeilensensoren
70a ,70b , welche beispielsweise optisch funktionieren, und mittels des Sensors80 , der eine bereits vorhandene Füllung berücksichtigen kann, ermittelt. - Zur Bestimmung der Dosierung des dem Brühwasser hinzuzufügenden Kaffeepulvers greift die Steuereinrichtung S' auf das abgeschätzte Füllvolumen V sowie eine abgespeicherte Tabelle zurück.
- Bei der Befüllung überwacht der Sensor
80 laufend die Füllstandshöhe FP und stoppt die Flüssigkeitszufuhr, wenn der Abstand zwischen dem oberen Rand OR der Kaffeetassse10 und der Füllstandshöhe FP einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet. - Ansonsten läuft das Getränkeabfüllverfahren genause wie bei der beschreibenen ersten Ausführungsform ab.
- Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert wurde, ist sie nicht beschränkt, sondern in vielfältiger Weise variierbar.
- Insbesondere ist die Erfindung nicht auf Kaffeevollautomaten beschränkt, sondern auf beliebige Getränleautomaten anwendbar.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 202008015525 U1 [0004]
Claims (15)
- Getränkeautomat (K; K') mit: einer Schätzeinrichtung (
50 ;70a ,70b ) zum Abschätzen eines Füllvolumens (V) eines zum Befüllen mit dem Getränk am Getränkeautomat (K; K') bereitgestellten Gefässes (10 ); und einer Steuereinrichtung (S; S') zum Steuern einer Dosierung eines dem Getränk hinzuzufügenden Getränkeinhaltsstoffes entsprechend dem abgeschätzen Füllvolumen. - Getränkeautomat nach Anspruch 1, wobei eine Füllstandssensorvorrichtung (
50 ;80 ) zum Ermitteln einer aktuellen Füllstandshöhe (FP) des Gefässes (10 ) mit dem Getränk vorgesehen ist und die Schätzeinrichtung (50 ;70a ,70b ) derart gestaltet ist, dass sie zum Abschätzen des Füllvolumens (V) die aktuelle Füllstandshöhe (FP) des Gefässes (10 ) berücksichtigt. - Getränkeautomat nach Anspruch 2, wobei die Steuereinrichtung (S; S') derart gestaltet ist, dass sie das Befüllen abbricht, wenn die Differenz zwischen der ermittelten aktuellen Füllstandshöhe und der geschätzen Gefäßhöhe einen vorbestimmten Wert unterschreitet und wobei der vorbestimmte Wert vorzugsweise durch einen Benutzer festlegbar ist.
- Getränkeautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schätzeinrichtung (
50 ;70a ,70b ) und/oder die Füllstandssensorvorrichtung (50 ;80 ) eine Bildverarbeitungseinrichtung (50 ) aufweist. - Getränkeautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schätzeinrichtung (
50 ;70a ,70b ) eine Zeilensensoreinrichtung (70a ,70b ) aufweist. - Getränkeautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schätzeinrichtung (
50 ;70a ,70b ) derart gestaltet ist, dass sie das Füllvolumen anhand der geschätzten Gefäßhöhe und eines geschätzen Gefäßdurchmessers ermittelt. - Getränkeautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schätzeinrichtung (
50 ;70a ,70b ) derart gestaltet ist, dass sie mehrere Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) auf der Gefäßoberfläche festlegt. - Getränkeautomat nach Anspruch 7, wobei die Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) eine erste Punktgruppe (P1) am unteren Rand des Gefäßes (
10 ), eine zweite Punktgruppe (P2) entlang der Höhenrichtung zwischen dem unteren und dem oberen Rand des Gefäßes (10 ) und eine dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand des Gefäßes (10 ) umfassen. - Getränkeautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllstandssensorvorrichtung (
50 ;80 ) derart gestaltet ist, dass sie eine bzw. die dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand des Gefäßes (10 ) und eine vierte Punktgruppe (P4) auf der Kontour des Füllstandniveaus festlegt. - Getränkeautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllstandssensorvorrichtung (
50 ;80 ) derart gestaltet ist, dass einen kapazitiven Sensor (80 ) oberhalb der oberen Gefäßöffnung aufweist. - Getränkeabfüllverfahren mit den Schritten: Abschätzen eines Füllvolumens eines zum Befüllen mit dem Getränk am Getränkeautomat (K; K') bereitgestellten Gefässes (
10 ); und Steuern einer Dosierung eines dem Getränk hinzuzufügenden Getränkeinhaltsstoffes entsprechend dem abgeschätzen Füllvolumen. - Getränkeabfüllverfahren nach Anspruch 11, ferner folgende Schritte aufweisend: Ermitteln einer aktuellen Füllstandshöhe des Gefässes (
10 ) mit dem Getränk, wobei zum Abschätzen des Füllvolumens (V) die aktuelle Füllstandshöhe (FP) des Gefässes (10 ) berücksichtigt wird. - Getränkeabfüllverfahren nach Anspruch 11 oder 12, ferner folgende Schritte aufweisend: Festlegen mehrerer Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) auf der Gefäßoberfläche zum Abschätzen des Füllvolumens und der Gefäßhöhe und/oder zum Abschätzen der aktuellen Füllstandshöhe.
- Getränkeabfüllverfahren nach Anspruch 13, wobei die Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) eine erste Punktgruppe (P1) am unteren Rand des Gefäßes (
10 ), eine zweite Punktgruppe (P2) entlang der Höhenrichtung zwischen dem unteren und dem oberen Rand des Gefäßes (10 ) und eine dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand des Gefäßes (10 ) umfassen. - Getränkeabfüllverfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei eine bzw. die dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand des Gefäßes (
10 ) und eine vierte Punktgruppe (P4) auf der Kontour des Füllstandniveaus festgelegt werden.
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