DE102011075194B4

DE102011075194B4 - Getränkeautomat und Getränkeabfüllverfahren

Info

Publication number: DE102011075194B4
Application number: DE102011075194.7A
Authority: DE
Inventors: Marc Luther; Oliver Lange; Andreas Pfeil; Roeder Jens
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-05-04
Filing date: 2011-05-04
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2031-05-05
Also published as: DE102011075194A1

Abstract

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 abgeschätzten Füllvolumen (V), dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzeinrichtung (50; 70a, 70b) derart gestaltet ist, dass sie das Füllvolumen (V) anhand der geschätzten Gefäßhöhe und eines geschätzten Gefäßdurchmessers ermittelt, wobei die Schätzeinrichtung (50; 70a, 70b) derart gestaltet ist, dass sie mehrere Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) auf der Gefäßoberfläche festlegt, wobei die Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) eine erste Punktgruppe (P1) am unteren Rand (UR) des Gefäßes (10), eine zweite Punktgruppe (P2) entlang der Höhenrichtung zwischen dem unteren (UR) und dem oberen Rand (OR) des Gefäßes (10) und eine dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand (OR) des Gefäßes (10) umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Getränkeautomaten und ein Getränkeabfüllverfahren.
Obwohl auf beliebige Getränkeautomaten 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.
Aus der EP 1 532 066 B1 ist eine Abgabevorrichtung für Getränke bekannt, bei der eine Erkennungseinrichtung zum Unterscheiden voneinander verschiedener Geschirre zur Aufnahme eines Lebensmittels bekannt ist, bei der abhängig von einem Erkennungssignal mittels einer Fülleinrichtung eine vorbestimmte Menge des vorbestimmten Lebensmittels in das Geschirr gefüllt wird.
Aus der US 6,394,153 B2 ist eine Vorrichtung zur Feststellung einer Anwesenheit eines Gefäßes unter einer Fülleinrichtung bekannt, bei der ein Gefäß mit verschiedenen, oberhalb des Gefäßes angeordneten und schräg zu einer Hauptachse des Gefäßes ausgerichteten Infrarotstrahlungslichtquellen und -Detektoren abgetastet wird.
Vorteile der Erfindung
Die vorliegende Erfindung schafft einen Getränkeautomaten, der ohne Benutzerinteraktion das Füllvolumen eines Behälters ermittelt und die Dosierung eines dem Getränk hinzuzufügenden Getränkeinhaltsstoffs 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. Demgegenüber hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, einen derartigen Getränkeautomaten bzw. ein Getränkeabfüllverfahren dahingehend zu verbessern, dass das Füllvolumen besser abgeschätzt werden kann. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 8 gelöst.
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.
Figurenliste
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 Getränkeautomaten in Form eines Kaffeevollautomaten mit einem Gehäuse 1. Auf einer Abfüllfläche 11 des Gehäuses 1 ist eine Kaffeetasse 10 vorgesehen.
An der Oberseite O des Gehäuses 1 des Kaffeevollautomaten K befindet sich eine Bildverarbeitungseinrichtung 50 mit einer Kamera und entsprechenden Bildverarbeitungsprogrammen.
Die Bildverarbeitungseinrichtung 50 vermisst die Geometrie der Kaffeetasse 10 und den Flüssigkeitspegel FP und bestimmt daraus das Füllvolumen V der Kaffeetasse 10. Die Bildverarbeitungseinrichtung 50 vermisst die Kaffeetasse 10 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 und 12 einen Henkel der Kaffeetasse 10.
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 Kaffeetasse 10 ermittelt.
Im Schritt S2 wird eine zweite Punktgruppe P2 entlang der Höhenachse A zwischen dem unteren Rand 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 Kaffeetasse 10 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 Henkel 12 bei der Schätzung ausschließen.
Unter der vereinfachenden Annahme einer zylindrischen Symmetrie gilt für das Füllvolumen V folgende Beziehung $V = 2 π r \times h,$
wobei r der Radius des Kreises entsprechend der ersten Punktgruppe P1 bzw. dritten Punktgruppe P3 und h die Längenausdehnung der zweiten Punktegruppe P2 ist.
Gegebenenfalls ist eine 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 Kaffeetasse 10 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 Gehäuses 1' des dort gezeigten Kaffeevollautomaten K' eine Zeilensensoreinrichtung 70a, 70b mit zwei senkrecht zueinander angeordneten Zeilensensoren 70a, 70b auf. Der untere waagrecht angeordnete Zeilensensor 70b dient zur Erfassung des Durchmessers der Tasse 10, wohingegen der senkrecht darüber angeordnete Zeilensensor 70a zur Ermittlung der Höhe der Tasse 10 dient.
Der Füllstand FP der Tasse 10 wird durch einen zusätzlichen kapazitiven Sensor 80 ermittelt, der neben dem (nicht dargestellten) Kaffeeauslass oberhalb der Öffnung der Tasse 10 angebracht ist.
Im Betrieb wird das Füllvolumen V mittels der Zeilensensoren 70a, 70b, welche beispielsweise optisch funktionieren, und mittels des Sensors 80, 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 Kaffeetassse 10 und der Füllstandshöhe FP einen vorbestimmten Schwellwert unterschreitet.
Ansonsten läuft das Getränkeabfüllverfahren genauso wie bei der beschriebenen 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 Getränkeautomaten anwendbar.

Claims

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 abgeschätzten Füllvolumen (V), dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzeinrichtung (50; 70a, 70b) derart gestaltet ist, dass sie das Füllvolumen (V) anhand der geschätzten Gefäßhöhe und eines geschätzten Gefäßdurchmessers ermittelt, wobei die Schätzeinrichtung (50; 70a, 70b) derart gestaltet ist, dass sie mehrere Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) auf der Gefäßoberfläche festlegt, wobei die Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) eine erste Punktgruppe (P1) am unteren Rand (UR) des Gefäßes (10), eine zweite Punktgruppe (P2) entlang der Höhenrichtung zwischen dem unteren (UR) und dem oberen Rand (OR) des Gefäßes (10) und eine dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand (OR) des Gefäßes (10) umfassen.
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 (FP) und der geschätzten 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 Füllstandssensorvorrichtung (50; 80) derart gestaltet ist, dass sie eine bzw. die dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand (OR) des Gefäßes (10) und eine vierte Punktgruppe (P4) auf der Kontur (KOF) der Füllstandshöhe (FP) festlegt.
Getränkeautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllstandssensorvorrichtung (50; 80) derart gestaltet ist, dass sie einen kapazitiven Sensor (80) oberhalb der oberen Gefäßöffnung aufweist.
Getränkeabfüllverfahren mit den Schritten: Abschätzen eines Füllvolumens (V) eines zum Befüllen mit dem Getränk am Getränkeautomat (K; K') bereitgestellten Gefäßes (10); und Steuern einer Dosierung eines dem Getränk hinzuzufügenden Getränkeinhaltsstoffes entsprechend dem abgeschätzten Füllvolumen (V), Festlegen mehrerer Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) auf der Gefäßoberfläche zum Abschätzen des Füllvolumens (V) und der Gefäßhöhe, wobei die Punktgruppen (P1, P2, P3, P4) eine erste Punktgruppe (P1) am unteren Rand (UR) des Gefäßes (10), eine zweite Punktgruppe (P2) entlang der Höhenrichtung zwischen dem unteren (UR) und dem oberen Rand (OR) des Gefäßes (10) und eine dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand (OR) des Gefäßes (10) umfassen.
Getränkeabfüllverfahren nach Anspruch 8, ferner folgende Schritte aufweisend: Ermitteln einer aktuellen Füllstandshöhe (FP) des Gefäßes (10) mit dem Getränk, wobei zum Abschätzen des Füllvolumens (V) die aktuelle Füllstandshöhe (FP) des Gefäßes (10) berücksichtigt wird.
Getränkeabfüllverfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine bzw. die dritte Punktgruppe (P3) am oberen Rand (OR) des Gefäßes (10) und eine vierte Punktgruppe (P4) auf der Kontur (KOF) der Füllstandshöhe (FP) festgelegt werden.