DE102018113933A1

DE102018113933A1 - Verfahren und Steuereinheit zum Bestimmen eines Parameters eines Gefäßes und Getränkeabgabeeinheit

Info

Publication number: DE102018113933A1
Application number: DE102018113933.0A
Authority: DE
Inventors: Dominik Belda
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2018-06-12
Filing date: 2018-06-12
Publication date: 2019-12-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (700) zum Bestimmen eines Parameters (310) eines Gefäßes (115), wobei das Verfahren (700) einen Schritt (720) des Einlesens eines Abstandssignals (117) aufweist, das einen Abstand (312) zwischen einem Abstandssensor (110) und einem Teil des Gefäßes (115) oder zwischen einem Abstandssensor (110) und einer Oberfläche einer Flüssigkeit in dem Gefäß (115) repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren (700) einen Schritt (725) des Ermittelns des Parameters (132) bezüglich des Gefäßes (115) unter Verwendung des Abstandssignals, um den Parameter zu bestimmen.

Description

Der hier vorgestellte Ansatz betrifft ein Verfahren und eine Steuereinheit, um einen Parameter eines Gefäßes zu bestimmen sowie eine Getränkeabgabeeinheit.
Die DE 10 2011 075 194 A1 beschreibt einen Getränkeautomaten sowie ein Getränkeabfüllverfahren mit einer Schätzeinrichtung zum Abschätzen eines Füllvolumens eines zum Befüllen mit dem Getränk am Getränkeautomaten bereitgestellten Gefäßes. Ein dort vorgestelltes Getränkeabfüllverfahren erfordert jedoch umfangreiche Bildverarbeitungsschritte, sodass ein derartiger Ansatz numerisch oder schaltungstechnisch aufwändig zu implementieren und somit auch kostenintensiv ist.
Die Erfindung stellt sich somit der Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Bestimmen eines Parameters eines Gefäßes, beispielsweise eine Tasse, ein verbessertes Verfahren zum Ausgeben eines Getränks und eine verbesserte Steuereinheit zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Parameters eines Gefäßes, ein Verfahren zum Ausgeben eines Getränks und eine Steuereinheit mit den Schritten oder Merkmalen der Hauptansprüche gelöst. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Ansatzes ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
Mittels des hier vorgestellten Ansatzes kann somit beispielsweise ein Überlaufen und/oder ein zu niedriger Füllstand des Getränks verhindert werden, was den Nutzerkomfort eines Nutzers dieses Verfahrens oder einer solchen Steuereinheit deutlich erhöht. Um diese Aufgabe zu lösen, ist ein Sensor vorgesehen, der als Datum nur beispielsweise eine Länge oder einen Abstandswert misst bzw. bereitstellt, der dann zur Ermittlung des Parameters verwendet und somit auf eine aufwändige Analyse von Bilddaten verzichtet werden kann. Die Getränkeausgabeeinheit, beispielsweise ein Kaffeevollautomat, kann dann in der Lage sein, für das betreffende, unter einer Ausgabedüse der Getränkeausgabeeinheit befindliche Gefäß auf der Basis des bestimmten Parameters beispielsweise die optimale Befüllmenge des Getränks zu bestimmen und abzugeben. Zu beachten ist in diesem Zusammenhang, dass unterschiedliche Gefäße existieren, sowohl hinsichtlich der Form als auch des in dem Gefäß aufnehmbaren Volumens. Die mit dem hier vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere in der Realisierung eines Verfahrens, um einen Parameter eines Gefäßes zu bestimmen. Hierdurch kann dann beispielsweise eine Ausgabeeinheit bzw. Ausgabedüse angesteuert werden, um das gewünschte Gefäß mit dem Getränk optimal zu befüllen.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Verfahren zum Bestimmen eines Parameters eines Gefäßes, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Einlesen eines Abstandssignals, das einen Abstand zwischen einem Abstandssensor und einem Teil eines Gefäßes oder zwischen einem Abstandssensor und einer Oberfläche einer Flüssigkeit in dem Gefäß repräsentiert; und
Ermitteln eines Parameters bezüglich des Gefäßes unter Verwendung des Abstandssignals, um den Parameter zu bestimmen.

Unter einem Abstand kann beispielsweise eine räumliche Distanz zwischen einem Abstandssensor und einem Teil des Gefäßes verstanden werden. Als Gefäß kann hier beispielsweise eine Tasse oder ein Becher verstanden werden, wobei als ein Teil dieses Gefäßes ein oberer Rand oder eine seitliche Wand verstanden werden kann. Unter einer Flüssigkeit kann beispielsweise ein Getränk für den menschlichen Genuss verstanden werden. Unter einem Parameter bezüglich des Gefäßes kann beispielsweise ein Wert verstanden werden, der eine Information über eine Größe, Form, ein Volumen, eine Position des Gefäßes und/oder eine Information über einen aktuellen Füllgrad des Gefäßes liefert.
Der hier vorgestellte Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass nun nicht mehr eine numerisch oder schaltungstechnisch aufwändig zu implementierende Bildverarbeitung eines Bildes des Gefäßes von einem optischen Sensor, wie beispielsweise einer Kamera, ausgewertet werden braucht, sondern dass der Parameter aus der Kenntnis des durch das Abstandssignal repräsentierten Abstands technisch sehr einfach und schnell ermittelt werden kann. Auf diese Weise lässt sich Aufwand für die Bestimmung des Parameters einsparen, wodurch sich andererseits der vorgestellte Ansatz kostengünstig ausgeführt werden kann.
Der Abstand zwischen einem Abstandssensor und einem Teil eines Gefäßes, beispielsweise einer Tasse, oder zwischen dem Abstandssensor und einer Oberfläche eines Fluids innerhalb des Gefäßes wird beispielsweise mittels einer Schnittstelle in Form eines Abstandssignals eingelesen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird bei dem im Schritt des Einlesens zumindest ein zweites Abstandssignal eingelesen, das einen zweiten Abstand zwischen dem Abstandssensor und einem weiteren Teil eines Gefäßes oder zwischen dem Abstandssensor und der Oberfläche der Flüssigkeit in dem Gefäß repräsentiert. Hierbei wird im Schritt des Ermittelns der Parameter bezüglich des Gefäßes ferner unter Verwendung des zweiten Abstandssignals ermittelt. Wird ein zweites Abstandssignal eingelesen, so wird mindestens ein zweiter Parameter übertragen, um beispielsweise genauere Werte für den Parameter zu erhalten. Eine solche Ausführungsform des hier vorgeschlagenen Ansatzes bietet somit den Vorteil, einen deutlich präziseren Wert für den Parameter zu erhalten, da der Parameter nun auf der Basis von zumindest (zwei separat) erfassten Abstandswerten basieren kann. Auf diese Weise lässt sich ohne wesentlichen Mehraufwand durch die wiederholte Nutzung der zur Verfügung stehenden Sensoren eine deutliche Erhöhung der Güte der Ermittlung des Parameters realisieren.
In einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes wird in einem Schritt des Schwenkens der Abstandssensor um mindestens eine Achse geschwenkt, insbesondere um zumindest zwei Achsen, um den zweiten Abstand zu erfassen. Beispielsweise kann somit der Abstandsensor in eine Position gebracht werden, um entlang einer ersten Achse, beim Schwenken um zumindest zwei Achsen der Abstandsensor in zwei Achsen, d. h. fast beliebig in einer Ebene, geschwenkt werden, um an unterschiedlichen Positionen einen Abstand zum Teil des Gefäßes zu erfassen. Auf diese Weise lässt sich vorteilhaft die räumliche Ausdehnung des Gefäßes ein- der zweitdimensional präzise ermitteln, sodass auf der Basis von derart erhobenen Abstandswerten ebenfalls eine sehr hohe Güte des Wertes des Parameters bestimmt werden kann.
In einer Ausführungsform wird im Schritt des Ermittelns als Parameter eine Geometrie des Gefäßes ermittelt, insbesondere wobei als Parameter ein Volumen des Gefäßes ermittelt wird. Anhand der aufgenommenen Parameter kann das Volumen des Gefäßes ermittelt werden, um beispielsweise die Art des Gefäßes zu erkennen oder zu erkennen, welche Getränkemenge in das Gefäß ausgegeben werden kann. Eine solche Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes bietet somit die Möglichkeit, die räumliche Ausdehnung und/oder ein Volumen des Gefäßes mit technisch sehr einfachen Mitteln schnell zu ermitteln. Hierdurch wird wiederum beispielsweise eine Abgabe eines Getränks erleichtert, so dass beispielsweise bei einer Befüllung des Gefäßes mit dem Getränk ein Überlaufen des Gefäßes einfach vermieden werden kann.
Im Schritt des Ermittelns wird in einer Ausführungsform die Geometrie und/oder das Volumen des Gefäßes unter Verwendung einer Ausgleichsfunktion und/oder einer Schätzfunktion ermittelt. Unter einer Ausgleichsfunktion oder eine Schätzfunktion kann eine Funktion verstanden werden, die beispielsweise den Verlauf einer Wand des Gefäßes anhand der zu berücksichtigenden, vom Abstandssensor gelieferten Abstandswerte abschätzt. Auf diese Weise können vorteilhaft Messfehler bei der Bestimmung der Abstände zwischen dem Abstandsensor und einem betreffenden Teil des Gefäßes vermieden oder zumindest kompensiert werden.
Im Schritt des Ermittelns als Parameter wird in einer Ausführungsform eine Präsenz des Gefäßes im Bereich des Abstandssensors ermittelt. Unter einer Präsenz kann beispielsweise das Vorhandensein oder das Nicht-Vorhandensein des Gefäßes unter dem Abstandssensor (beispielsweise in der Form eines binären Parameters) verstanden werden. Dadurch kann die Steuereinheit mit technisch einfachen Mitteln erkennen, ob sich beispielsweise ein Gefäß unter dem Getränkeauslass befindet oder nicht.
In einer Ausführungsform wird im Schritt des Ermittelns als Parameter ein Füllstand des Gefäßes ermittelt. Unter einem Füllstand des Gefäßes kann beispielsweise eine Information verstanden werden, wie viel weitere Flüssigkeit/weiteres Getränk das Gefäß maximal aufnehmen kann und/oder zu welchem Grad in Bezug zu maximalen Füllvolumen des Gefäßes bereits gefüllt ist. Wird der Füllstand des Gefäßes ermittelt, so kann beispielsweise der Getränkeautomat die richtige, bzw. noch weiter abzugebende Füllmenge eines Getränks bestimmen und dadurch ein Überlaufen des Getränks über den Rand des Gefäßes hinaus verhindern.
Im Schritt des Ermittelns wird in einer Ausführungsform als Parameter eine Position des Gefäßes ermittelt. Unter einer Position des Gefäßes kann beispielsweise eine relative Anordnung des Gefäßes in Bezug zum Abstandssensor und/oder einer Ausgabedüse zur Abgabe des Getränks verstanden werden. Die Position des Gefäßes kann vorteilhaft ermittelt werden, um ein (treff-)sicheres Ausgeben des Getränks in das Gefäß zu ermöglichen. Beispielsweise kann bei dem Vorhandensein von mehreren Ausgabedüsen zur Ausgabe des Getränks und einer Feststellung, dass das Gefäß lediglich unter einer Ausgabedüse positioniert ist, die Abgabe des Getränkes durch einen Getränkeautomaten derart angesteuert werden, dass eine Getränkeabgabe durch deine Ausgabedüse verhindert wird, die durch eine Fehlpositionierung des Gefäßes das Getränk nicht in das Gefäß abgeben kann.
Um eine solche Fehlabgabe des Getränks zu vermeiden, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes auch ein Schritt des Positionierens einer Auslaufdüse einer Getränkeabgabeeinheit ansprechend auf die ermittelte Position vorgesehen sein. Dadurch wird beispielsweise die Auslaufdüse so positioniert, dass sie sich über dem Gefäß befindet und eine optimale, verlustfreie Getränkeausgabe möglich wird.
Im Schritt des Einlesens wird in einer Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes das Abstandssignal von einem Infrarot-Sensor, Ultraschall-Sensor, Radar-Sensor und/oder Laser-Sensor eingelesen. Dadurch kann der Abstand zwischen Sensor und Gefäßteil oder zwischen Sensor und Flüssigkeit gemessen werden, ohne das Gefäß oder die Flüssigkeit beispielsweise durch Berühren zu verunreinigen. Zugleich bietet die Verwendung eines derartigen Sensors Vorteile durch eine hohe Messgenauigkeit, eine breite Verfügbarkeit und somit eine kostengünstige Implementierung des hier vorgestellten Ansatzes.
In einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Ausgeben eines Getränks in ein Gefäß die folgenden Schritte:

die Schritte des Verfahrens zum Bestimmen eines Parameters eines Gefäßes gemäß einer hier vorgestellten Variante; und
Abgeben des Getränks in das Gefäß ansprechend auf den bestimmten Parameter.

Dabei wird entsprechend dem bestimmten Parameter das Getränk in das Gefäß abgegeben und somit dem Nutzer zur Verfügung gestellt. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, den Benutzerkomfort bei der Getränkeabgabe mit technisch einfachen und kostengünstigen Mitteln zu erhöhen.
In einer anderen oder kombinierten Anwendung umfasst das Verfahren zum Ausgeben eines Getränks in ein Gefäß, wobei das Verfahren die folgenden Schritte:

die Schritte des Verfahrens wie vorstehend beschrieben; und
Ermitteln der oberen Randposition des Gefäßes, um anschließend den Auslauf in einen vorgegebenen Abstand zum Gefäßrand zu verfahren. Damit kann bei einem motorisch verfahrbaren Auslauf dieser berührungslos in einem vorgegebenen Abstand, bevorzugt im Bereich von 0,5 cm bis 2 cm, zum oberen Rand des Gefäßes verfahren werden. Dadurch wird der ohnehin vorhandene Sensor zur Erfassung des Tassenvolumens zusätzlich für die Randerkennung genutzt, sodass weitere Schalter oder Sensoren zur Randerkennung entfallen können.

Auch wenn der beschriebene Ansatz anhand eines Haushaltgerätes beschrieben wird, kann das Verfahren entsprechend im Zusammenhang mit einem gewerblichen oder professionellen Gerät, beispielsweise zu einer Abgabe von Flüssigkeit in ein Gefäß oder in einem medizinischen Gerät, wie einem Reinigungs- oder Desinfektionsgerät, einem Kleinsterilisator, einem Großraumdesinfektor oder einer Container-Waschanlage eingesetzt werden.
Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Steuereinheit kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, um Eingangssignale einzulesen und unter Verwendung der Eingangssignale Ausgangssignale zu bestimmen und bereitzustellen. Ein Eingangssignal kann beispielsweise ein über eine Eingangsschnittstelle der Steuereinheit einlesbares Sensorsignal darstellen. Ein Ausgangssignal kann ein Steuersignal oder ein Datensignal darstellen, das an einer Ausgangsschnittstelle der Steuereinheit bereitgestellt werden kann. Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, um die Ausgangssignale unter Verwendung einer in Hardware oder Software umgesetzten Verarbeitungsvorschrift zu bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinheit dazu eine Logikschaltung, einen integrierten Schaltkreis oder ein Softwaremodul umfassen und beispielsweise als ein diskretes Bauelement realisiert sein oder von einem diskreten Bauelement umfasst sein.
Von Vorteil ist auch ein Computer-Programmprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann. Wird das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Steuereinheit ausgeführt, so kann das Programmprodukt oder Programm zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt

1 eine perspektivische Darstellung eines Getränkeautomaten gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel;
3 eine schematische Darstellung einer Vorgehensweise zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 eine schematische Darstellung der Lage von Abstandsmesswerten zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel;
5 eine schematische Darstellung eines Schwenkens eines Abstandssensors zur Erfassung von Abständen zur Verwendung in einem Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel;
6 eine schematische Darstellung eines Schwenkens eines Abstandssensors zur Erfassung von Abständen zur Verwendung in einem weiteren Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
7 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Getränkeausgabeeinheit 100 zur Verwendung im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel des hier vorgestellten Ansatzes. Die Getränkeausgabeeinheit 100 kann beispielsweise (aber nicht ausschließlich) in Form eines Kaffeeautomaten realisiert sein. Denkbar ist auch, dass statt der Getränkeausgabeeinheit 100 die Ausgabe von einer Flüssigkeit zur Reinigung von medizinischen Geräten oder dergleichen von einer entsprechenden Ausgabeeinheit ausgegeben wird, die dann auch als der Getränkeausgabeeinheit 100 entsprechende Einheit verstanden werden kann und die dann auch eine Variante eines hier vorgestellten Ausführungsbeispiels nutzen kann.
Mittig angebracht am Getränkeautomat 100 befindet sich ein Getränkeauslass 105, mittels dessen ein vom Nutzer ausgewähltes Getränk ausgegeben werden kann. An dem Getränkeauslass 105 befindet sich gemäß einem Ausführungsbeispiel ein Abstandssensor 110, mittels dessen ein Abstand 112 zu einem Gefäß 115 (oder, was in der 1 nicht dargestellt ist, einer Flüssigkeit in dem Gefäß 115) gemessen und dieser Abstand 112 als Abstandssignal 117 in einer Steuereinheit 120 verwertet werden kann.
Hierzu kann die Steuereinheit 120 zum Bestimmen eines Parameters 132 des Gefäßes 115 ausgebildet sein. Die Steuereinheit 120 umfasst eine Schnittstelle 125 zum Einlesen eines Abstandssignals 117, das den Abstand 112 zwischen dem Abstandssensor 110 und einem Teil eines Gefäßes 115 oder zwischen einem Abstandssensor 110 und einer Oberfläche einer Flüssigkeit in dem Gefäß 115 repräsentiert. Ferner umfasst die Steuereinheit 120 eine Ermittlungseinheit 130 zur Ermittlung des Parameters 132 bezüglich des Gefäßes 115 unter Verwendung des Abstandssignals 117, um den Parameter 132 zu bestimmen. Schließlich umfasst Getränkeausgabeeinheit 100 noch eine optionale Positioniereinheit 135 zum Positionieren einer Auslaufdüse 137 der Getränkeabgabeeinheit 100 ansprechend auf die ermittelte Position. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Getränk in das Gefäß 115, hier den Becher, abgegeben wird.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 200 zur Verwendung mit einem Ausführungsbeispiel. Die Vorrichtung 200 ist, beispielsweise an einer anhand von 1 beschriebenen Getränkeausgabeeinheit 100 im Bereich des Getränkeauslasses 105 angebracht, um den Abstandssensor 110 in eine Achse oder hier zwei Achsen bewegen zu können. Zentral angebracht befindet sich der Abstandssensor 110, von dem ein Lichtstrahl 201 ausgesandt wird, wenn der Abstandssensor 110 beispielsweise als Laser-Sensor oder als Infrarot-Sensor ausgebildet ist. Der Lichtstrahl 201 kann beispielsweise an einem Teil des Gefäßes 115 reflektiert und der reflektierte Anteil wieder durch den Abstandssensor 110 empfangen werden, wobei eine Laufzeit des Lichtstrahls 201 zwischen dem Aussenden durch den Abstandssensor 110, der Reflektion an dem Teil des Gefäßes 115 und einem Empfang des reflektierten Lichtstrahls 201 detektiert und hieraus, der Abstand zwischen dem Abstandssensor 110 und dem Teil des Gefäßes 115 gemessen wird.
Der Abstandssensor 110 kann durch einen Motor 205 und ein Getriebe 210, das beispielsweise in Form von kämmenden Zahnrädern realisiert sein kann, um mindestens eine Achse 220, beispielsweise über eine mechanische Aufhängung, bewegt werden, die hier aus der Zeichenebene heraus bzw. in die Zeichenebene hinein weist. Auf diese Weise können durch ein Schwenken des Abstandssensors 110 zwischen einem Aussenden und Empfangen der Lichtstrahlen 201 verschiedene Abstände zwischen dem Abstandssensor 110 und dem Teil des Gefäßes 115 erfasst werden, wie dies in der Beschreibung zu den 3 bis 6 näher ausgeführt wird.
Um eine weitere Verbesserung oder Präzision bei der Ermittlung des Parameters 132 in Bezug zum Gefäß 115 zu ermöglichen, kann auch ein weiterer Motor 225 vorgesehen sein, der unter Vermittlung eines weiteren Getriebes 230, beispielsweise ebenfalls unter Verwendung von kämmenden Zahnrädern, den Abstandssensor 110 um eine weitere Achse 235 schwenken kann. Hierdurch wird dann eine Erfassung von Abständen zwischen dem Abstandssensor 110 und einem Teil des Gefäßes 115 nicht nur in eine Dimension möglich, sondern es kann beispielsweise durch einem Betrieb der Motoren 205 und 225 ein Schwenken des Abstandssensors 110 um die Achse 220 und um die weitere Achse 235 ermöglicht werden. Hierdurch kann dann nahezu jeder Teil des Gefäßes 115 in einer Ebene unter dem Abstandssensor 110 erfasst und dessen Abstand zu dem Abstandssensor 110 ermittelt werden.
Denkbar ist auch, dass der in der 2 dargestellte Abstandssensor 110 mit der in der 1 dargestellten Auslaufdüse 137 kombiniert ist, was in der 2 jedoch nicht explizit dargestellt ist. In diesem Fall kann durch den Motor 205 und/oder den weiteren Motor 225 auch ein Schwenken der Auslaufdüse 137 zum störungsfreien oder fehlerfreien Befüllen des Gefäßes 115 verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine weitere Positionierungseinheit (wie beispielsweise die Positioniereinheit 135 gemäß der Darstellung aus der 1) zur Positionierung der Auslaufdüse 137 verwendet werden, wenn beispielsweise festgestellt wird, dass das Gefäß 115 nicht optimal zur fehler- oder störungsfreien Abgabe des Getränkes unter der Auslaufdüse 137 positioniert ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 200 beispielsweise gemäß 2, bei der der Abstandssensors 110 in unterschiedlichen Richtungen ausgeschwenkt ist. Im oberen Bereich der Darstellung ist der Abstandssensor 110 erkennbar, der mindestens um eine Achse 300, in diesem Ausführungsbeispiel insbesondere aber auch um eine zweite Achse 305 schwenkbar ist. Beispielsweise kann die Achse 300 der Achse 220 aus der 2 entsprechen. In einer ersten Position ist der Abstandssensors 110 nach rechts unten ausgerichtet, sendet einen Lichtstrahl 201, beispielsweise in der Form von Laser- oder Infrarot-Licht, auf einen Teil des Gefäßes aus, und empfängt einen von dem Teil des Gefäßes reflektierten Teil des Lichtstrahls 201 wieder, um hieraus einen Abstand des Teils des Gefäßes von dem Abstandssensor 110 zu bestimmen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist das Gefäß selbst in der 3 nicht explizit dargestellt, sondern lediglich ein Reflektionspunkt 310 markiert als Teil des Gefäßes, an welchem der Lichtstrahl 201 zum Abstandssensor 110 zurückreflektiert wird. Beispielsweise durch eine Laufzeitmessung zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Lichtstrahl 201 von Abstandssensor 110 ausgesandt, am Reflektionspunkt 310 reflektiert und der reflektierte Teil des Lichtstrahls 201 wieder am Abstandssensor 110 erkannt wird, lässt sich somit ein Abstand 312 des Reflektionspunkts 310 (das heißt des Teils des Gefäßes, auf welches der Lichtstrahl 201 auftritt) zum Abstandssensor 110 ermitteln.
Wird nun der Abstandsensor 110 beispielsweise um einen gewissen Winkel um die Achse 300 geschwenkt (wie dies beispielsweise durch den in der 3 eingezeichneten Pfeil angedeutet ist) und ein weiterer Lichtstrahl 201 in Richtung des Gefäßes ausgesandt, wird dieser Lichtstrahl 201 an einer anderen Stelle auf einen Teil des Gefäßes treffen und dort einen Reflektionspunkt 310 bilden, von dem wiederum ein Teil des Lichtstrahls 201 zum Abstandssensor 110 zurückreflektiert wird. In der 3 ist dieser weitere Lichtstrahl 201 gestrichelt dargestellt, wobei erkennbar ist, dass nun der Abstand 312 zum Reflektionspunkt 310 größer ist, da nun der Lichtstrahl 201 auf einen Teil des Gefäßes unterhalb des oberen Randes des Gefäßes trifft. Wird nun diese Vorgehensweise des Schwenkens des Abstandsensors 110 wiederholt, wobei nach jedem Schwenken ein Lichtstrahl 201 vom Abstandssensor 110 ausgesandt, an einem entsprechenden Teil des Gefäßes an einem Reflektionspunkt 310 reflektiert und der reflektierte Teil des Lichtstrahls 201 vom Abstandssensor 110 wieder detektiert und hieraus ein entsprechender Abstand 312 des Reflektionspunktes 310 ermittelt wird, lässt sich eine Höhenkontur des Gefäßes entlang einer Gerade erfassen, die durch die Drehung des Abstandssensors 110 um die Achse 300 resultiert. Aus einem oder mehreren der erfassten Abstände 312 kann somit auch beispielsweise ein Volumen des Gefäßes als Parameter bestimmt werden, welches in einem nachfolgenden Schritt zur Bestimmung der maximal ausgegebenen Getränkemenge in dieses Gefäß verwendet werden kann. In anderen Worten kann auf Basis der einzelnen Messpunkte in dem jeweiligen Schnittbild beispielsweise eine Ausgleichsfunktion berechnet werden, die für eine Filterung der Messwerte sorgt und die Innenform des Gefäßes 115 beschreibt.
Da bei der Durchführung von realen Messungen von physikalischen Größen wie hier dem Abstand 312 zwischen dem Abstandssensor 110 und einem Reflektionspunkt 310 oftmals Störungen auftreten, wird aus den erfassten Abständen 312 oftmals keine einheitliche bzw. glatte Innenwand des Gefäßes erkannt werden, was jedoch beispielsweise die Bestimmung des Volumens des Gefäßes deutlich erschweren würde. In der 3 ist eine solche störungsbehaftete Ermittlung der Abstände 312 wiedergegeben, in dem die Lage der Reflektionspunkte 310 in horizontaler Richtung leicht versetzt ist, verglichen mit einem erwarteten Wert bei der korrekten Abtastung der Innenwand des Gefäßes. Um eine solche Problematik zu vermeiden, kann gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bei der Bestimmung des Parameters in Bezug auf das Gefäß eine Ausgleichsfunktion oder Schätzfunktion verwendet werden, die einen Schätzwert für den Verlauf einer Wand des Gefäßes ermöglichen. Beispielsweise kann durch die Verwendung der Schätzfunktion ein Verlauf der Wand 315 des Gefäßes bestimmt werden, der eine möglichst geringe Abweichung zu den zugrunde gelegten gemessenen Abständen 312 aufweist. Auf diese Weise lässt sich mit sehr einfachen Mitteln eine robuste und dennoch einfache Möglichkeit schaffen, den Parameter in Bezug auf das Gefäß zu bestimmen.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann beispielsweise auch der Abstandsensor 110 derart um die Achse 300 gedreht werden, dass der senkrecht nach unten weist und somit direkt auf dem Boden des unter dem Abstandsensor 110 angeordneten Gefäßes gerichtet ist. Wird nun beispielsweise auf eine vorstehend beschriebene Weise der Abstand 312 zwischen dem Abstandsensor 110 und einem Boden des Gefäßes als Teil des Gefäßes erfasst, kann auch bei einem Einfüllen von Flüssigkeit in das Gefäß der Füllgrad erkannt werden, da mit zunehmender Menge von Flüssigkeit in dem Gefäß der Flüssigkeitsspiegel im Gefäß steigt und somit der vom Abstandssensor 110 erfasste Abstand 312 immer kleiner werden würde. Voraussetzung hierfür ist jedoch, dass ein Lichtstrahl 201 verwendet wird, der eine in dem Gefäß befindliche Flüssigkeit nicht durchstrahlt, sondern an einer Oberfläche dieser Flüssigkeit reflektiert wird, um einen entsprechenden detektierbaren Reflexionspunkt 310 auf dieser Oberfläche der Flüssigkeit zu bilden. In diesem Fall kann nun als Parameter der Füllgrad der Flüssigkeit in dem Gefäß erfasst oder bestimmt werden.
Für den Fall, dass kein Gefäß unter dem Abstandssensor 110 positioniert ist, würde bei der Bestimmung der Abstände 312 der Reflektionspunkte 310 zum Abstandssensor 110 beispielsweise erkannt werden, dass sich unter dem Abstandssensor 110 keine Erhebung befindet, sondern eine leere Abstellfläche verblieben ist. Hieraus könnte dann als (binärer) Parameter das Vorhandensein bzw. das Nicht-Vorhandensein eines Gefäßes unter dem Abstandssensor 110 erkannt werden.
Um nun eine deutlich präzisere Erfassung der Ausdehnung oder Lage des Gefäßes unter dem Abstandssensor 110 zu ermöglichen, kann der Abstandsensor zusätzlich zu einem Verschwenken um die Achse 300 auch um die zweite Achse 305 geschwenkt werden, wobei zu einem oder mehreren Zeitpunkten entsprechende Lichtstrahlen 201 ausgesandt und Abstände 312 von entsprechenden Reflektionspunkten 310 von entsprechenden Teilen des Gefäßes erfasst werden. Die Vorgehensweise kann hierbei analog zur Vorgehensweise beim Schwenken des Abstandssensors 110 um die Achse 300 erfolgen.
4 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Gefäßes 115, das durch das Abtasten der Abstände der Reflektionspunkte 310 zum Abstandsensor 110 gemäß der Darstellung aus 3 erfolgt, wenn dieser Abstandssensor 110 sowohl um die Achse 300 als auch um die zweite Achse 305 geschwenkt wird. Ferner wurde zur Kompensation von Störungen bei der Bestimmung des Abstands 312 der Reflektionspunkte 310 zum Abstandssensor 110 eine entsprechende Ausgleichsfunktion bzw. Schätzfunktion zur Schätzung des Verlaufs der Innenwände 315 des Gefäßes 115 verwendet, damit die Innenwand des Gefäßes 115 möglichst präzise abgebildet werden kann. Die hierdurch erhaltene Struktur beschreibt die Innenform des Gefäßes 115, die wiederum sehr einfach zur Bestimmung beispielsweise des Volumens des Gefäßes 115 herangezogen werden kann. In anderen Worten wird auf Basis der beiden Schnittbilder durch Interpolation beispielsweise eine dreidimensionale, kreisförmige Struktur bestimmt, welche die Innenform des Gefäßes115 beschreibt. Über die berechnete dreidimensionale Innenform des Gefäßes 115 wird anschließend durch Integration das Gesamtvolumen des Gefäßes 115 bestimmt.
5 zeigt eine Draufsichtdarstellung auf ein Gefäß 115 aus Sicht des Abstandsensors 110. Hierbei sind die Reflektionspunkte 310 erkennbar, die auf je einer Geraden 400 liegen, die durch das Schwenken des Abstandssensors zwischen dem Identifizieren der einzelnen Reflektionspunkte 310 resultiert. Erkennbar ist ferner ein Schnittpunkt zwischen den beiden Geraden 400, der im Wesentlichen in einer Mitte 410 des Gefäßes 115 liegt, sodass hieraus geschlossen werden kann, dass auch das Gefäß 115 mittig unter dem Abstandssensor positioniert ist.
6 zeigt ebenfalls eine Draufsichtdarstellung auf ein Gefäß 115 aus Sicht des Abstandssensors 110. Im Unterschied zur Darstellung gemäß 5 ist nun erkennbar, dass der Schnittpunkt der Geraden 400 nicht mehr in der Mitte des Gefäßes 115 liegt, sodass hieraus geschlossen werden kann, dass das Gefäß 115 für die Abgabe des Getränks eventuell falsch positioniert ist. Um nun die Getränkeausgabe möglichst störungsfrei vornehmen zu können, kann entweder eine Warnmeldung an einen Benutzer des Getränkeautomaten oder der Getränkeabgabeeinheit 100 ausgegeben werden oder, soweit dies möglich ist, die Auslassdüse 137 entsprechend der 1 aktiv umpositioniert oder anders ausgerichtet werden, um das Getränk möglichst korrekt in das Gefäß 115 abgeben zu können.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Bestimmen eines Parameters eines Gefäßes gemäß einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit einem Verfahren 701 zum Ausgeben eines Getränkes. Das Verfahren 700 kann beispielsweise im Zusammenhang in einer Steuereinheit 120 einer Getränkeausgabeeinheit 100 ausgeführt werden, wie sie anhand der vorangegangenen Figuren beschrieben ist.
In einem Schritt des Erfassens 705 des Verfahrens 701 zum Ausgeben eines Getränkes sendet der Abstandssensor hierbei den Lichtstrahl aus und erfasst mindestens einen Abstand zwischen dem Abstandssensor und dem Gefäß oder zwischen dem Abstandssensor und der Oberfläche einer Flüssigkeit. Ansprechend auf den Schritt des Erfassens 705 stellt die Steuereinheit in einem optionalen Schritt des Schwenkens 710 beispielsweise zumindest ein Schwenksignal an den Motor bereit. Ansprechend auf das Schwenksignal wird der Motor das Schwenken des Abstandssensors bewirken.
In einem optionalen weiteren Schritt des Erfassens 715 sendet der Abstandssensor den Lichtstrahl aus, um einen weiteren Abstand zwischen dem Abstandssensor und dem Gefäß oder zwischen dem Abstandssensor und der Oberfläche einer Flüssigkeit zu erfassen
In einem Schritt des Einlesens 720 des Verfahrens 700 zum Bestimmen des Parameters in Bezug auf das Gefäß wird mittels einer Einleseschnittstelle das vom Abstandssensor bereitgestellte Abstandssignal und optional das zweite Abstandsignal eingelesen, um ansprechend auf das Abstandssignal und optional das zweite Abstandssignal in einem Schritt des Ermittelns 725 den gewünschten Parameter wie beispielsweise die Präsenz, die Geometrie, den Füllstand und/oder die Position des Gefäßes zu ermitteln.
Nach dem Ermitteln 725 mindestens eines Parameters kann nach einem Ausführungsbeispiel ein optionaler Schritt des Positionierens 730 des Getränkeauslasses oder der Auslassdüse folgen. Hierbei stellt die Steuereinheit beispielsweise ein Stellsignal an eine Positioniereinheit 135, wie sie in der 1 dargestellt ist, bereit, welche den Getränkeauslass oder die Auslassdüse in die optimale Position zur fehlerfreien oder verlustfreien Ausgabe des Getränkes bewegen.
Steht der Getränkeauslass an der optimalen Position, sendet optional die Steuereinheit über eine Schnittstelle ein Befüllsignal aus, welches in einem Schritt 735 des Ausgebens die Getränkeausgabe in das Gefäß veranlasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011075194 A1 [0002]

Claims

Verfahren (700) zum Bestimmen eines Parameters (310) eines Gefäßes (115), wobei das Verfahren (700) die folgenden Schritte umfasst: Einlesen (720) eines Abstandssignals (117), das einen Abstand (312) zwischen einem Abstandssensor (110) und einem Teil des Gefäßes (115) oder zwischen einem Abstandssensor (110) und einer Oberfläche einer Flüssigkeit in dem Gefäß (115) repräsentiert; und Ermitteln (725) des Parameters (132) bezüglich des Gefäßes (115) unter Verwendung des Abstandssignals, um den Parameter (132) zu bestimmen.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 1, bei dem im Schritt (720) des Einlesens zumindest ein zweites Abstandssignal (117) eingelesen wird, das einen zweiten Abstand (312) zwischen dem Abstandssensor (110) und einem weiteren Teil eines Gefäßes (115) oder zwischen dem Abstandssensor (110) und der Oberfläche der Flüssigkeit in dem Gefäß (115) repräsentiert, wobei im Schritt (725) des Ermittelns der Parameter (132) bezüglich des Gefäßes (115) ferner unter Verwendung des zweiten Abstandssignals ermittelt wird.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 2, mit einem Schritt (710) des Schwenkens des Abstandssensors (110) um mindestens eine Achse (220; 300), insbesondere um zumindest zwei Achsen (300, 305), um den zweiten Abstand (312) zu erfassen.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (725) des Ermittelns als Parameter (132) eine Geometrie des Gefäßes (115) ermittelt wird, insbesondere wobei als Parameter (132) ein Volumen des Gefäßes (115) ermittelt wird.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 4, bei dem im Schritt (725) des Ermittelns die Geometrie und/oder das Volumen des Gefäßes (115) unter Verwendung einer Ausgleichsfunktion und/oder einer Schätzfunktion (315) ermittelt wird.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (725) des Ermittelns als Parameter (132) eine Präsenz des Gefäßes (115) im Bereich des Abstandssensors (110) ermittelt wird.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (725) des Ermittelns als Parameter (132) ein Füllstand des Gefäßes (115) ermittelt wird.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (725) des Ermittelns als Parameter (132) eine Position des Gefäßes (115) ermittelt wird.
Verfahren (700) gemäß Anspruch 8, mit einem Schritt (730) des Positionierens einer Auslaufdüse (137) einer Getränkeabgabeeinheit (100) ansprechend auf die ermittelte Position.
Verfahren (700) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei dem im Schritt (720) des Einlesens das Abstandssignal von einem Infrarot-Sensor, Ultraschall-Sensor, Radar-Sensor und/oder Laser-Sensor eingelesen wird.
Verfahren (701) zum Ausgeben eines Getränks in ein Gefäß (115), wobei das Verfahren (701) die folgenden Schritte umfasst: die Schritte (720, 725) des Verfahrens (700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10; und Abgeben (735) des Getränks in das Gefäß (115) ansprechend auf den bestimmten Parameter (310).
Verfahren (701) zum Ausgeben eines Getränks in ein Gefäß (115), wobei das Verfahren (701) die folgenden Schritte umfasst: die Schritte (720, 725) des Verfahrens (700) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10; und Ermitteln der oberen Randposition des Gefäßes (115), um anschließend den Auslauf in einen vorgegebenen Abstand zum Gefäßrand zu verfahren.
Steuereinheit (120) mit Einheiten (125, 130, 135), die ausgebildet sind, um die Schritte (705, 710, 715, 720, 725, 130, 735) des Verfahrens (700, 701) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche auszuführen.
Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens(700, 701) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wenn das Computer-Programmprodukt auf einer Steuereinheit (120) ausgeführt wird.