JP6971261B2 - ホット飲料製造用カプセルのための光学認識システム - Google Patents

Description

本発明は、カプセルによるホット飲料製造の分野に関する。

特に、本発明は、このような飲料を製造するための機械に挿入されたカプセルを認識する方法に関する。

よく知られているように、ここ数年の間にコーヒーや他のホットドリンクの国内生産は、特別なハウジングを有する機械に挿入されるカプセルによって広がってきた。

よく知られているように、これらのシステムに頼っている機械メーカーは、それらの機械に挿入されるカプセルが適切であり、所定の品質要件を満たすことを確認する必要がある。

実際、要求される基準を満たさないカプセルの使用は、最終製品の感覚受容特性を予期せず変える可能性があり、カプセルが一般的に構成されているプラスチック材料から放出される物質またはスラグにより潜在的な毒性を生じる可能性がある。また、機械自体の動作が損なわれるか、少なくとも機械の製造業者が予期している以上に摩耗して、販売保証を無効にする可能性がある。

明らかに、これらの問題は、機械製造業者のイメージと、とりわけ、消費者の製品の使用の両方に悪影響を与える。

したがって、従来技術では、適切な製品を同定するためのマーカーが提案されている。

しかし、中心点または外側リングでマーキングを行う場合、適切な蛍光または燐光マーカーでオリジナルでないカプセルをマーキングすることによって、システムをだますことは誰にとっても極めて容易である。

このリスクを軽減するために、より複雑なマーキングを備えたより洗練されたシステム、例えば複数の同心リングまたはバーコードが考えられている。

しかし、これらのシステムは、スタンプやテンプレートを用いたマーカーを使用してバイパスすることも容易である。さらに、バーコードの場合のように、システムのコストをさらに増加させるソフトウェアおよびプロセッサも必要とする適切な画像センサの必要性に達するまで、また最大の市場セグメントであり最も関心のある、最も簡単で安価な機械では使用できなくなるまで、照明および読み取りシステムの両方が比例してより複雑かつ高価なものを使用することは避けられなくなる。

これらの光学システムはすべて、読み取り領域に必然的に蓄積する飛沫や汚れに対して強い脆弱性を有する。

米国特許第２０１６３２５９２３Ａ１号は、ベースとクロージャとを有する本体を含む飲料を製造するためのカプセルを開示している。ベースと上部クロージャとの間には、カプセルが挿入される機械によって検出可能な識別子が配置される。

このタイプの製品の制御の問題は、識別子がカプセルの外側に位置することである。これは複数の欠点を引き起こす。第一に、識別子は、製造業者によって課せられた基準に従って不適切なカプセルに不正に適用される可能性がある。さらに、カプセルが機械に挿入される前に、識別子が外部に露出していると、誤って取り出したり、汚れたり、損傷したりして、適切なカプセルでも問題を引き起こす可能性がある。

したがって、本発明の特徴は、効果的でバイパスしにくいホット飲料機械用のカプセルの光学的認識方法を提供することである。

また、本発明の特徴は、高価でなく、すでに設計された機械にも容易に取り付けることができる方法を提供することである。

また、本発明の特徴は、挿入される特定のカプセルに基づいて飲料製造のタイプを変えることができるように、異なるタイプのカプセルを認識できるような方法を提供することである。

これらの目的および他の目的は、ホット飲料機械用のカプセルの光学認識のための方法により達成され、
− カプセルを認識物質でマーキングするステップであって、該認識物質は、所定の周波数Aで所定の時間枠Hにわたる光信号による励起に応答して、所定の周波数Bで所定の時間枠Kにわたって光信号を送信するように構成される、マーキングするステップと、
− ホット飲料機械にカプセルを導入するステップと、
− 機械の光源によって送られた励起光信号によってカプセルを刺激するステップであって、該励起光信号が所定の周波数f₁=Aで所定の時間枠t_１＝Hにわたって送られる、カプセルを刺激するステップと、
− 機械の光学読み取り装置によってフィードバック光信号を読み取るステップであって、該フィードバック光信号が周波数f_２で時間枠t_２にわたってカプセルによって送られる、読み取るステップと、
− フィードバック光信号の周波数f_２および／または時間枠t_２の値を取得するステップと、
− 周波数f_２および／または時間枠t_２の値に関する所定の条件の達成を評価するステップであって、該評価するステップがホット飲料機械の制御ユニットによって実行される、評価するステップと、
− 評価するステップが否定的である場合に、ホット飲料機械の通常動作を阻止するステップと、
− 評価するステップが肯定的である場合に、ホット飲料機械の通常動作を続行するステップと、を含み、
その主な特徴は、認識物質がカプセル内に位置することである。

有利には、刺激および読み取りのステップを実行するためにカプセルを穿孔するステップも提供される。

有利には、カプセルの製造工程が提供され、該工程は、
− カプセルの本体を予め準備するステップと、
− 本体に所定の食物物質、例えばコーヒーを充填するステップと、
− 本体内に透過性の支持要素、例えば有孔ディスクを用いて認識物質を導入するステップと、
− 本体（１１０）を封止フィルムで封止するステップと、を含む。

特に、認識物質は、食物物質の上に位置する透過性支持要素上に印刷することによって適用することができる。

あるいは、認識物質は、透過性支持要素が作られている材料に直接挿入することができる。

例示的な実施形態では、封止フィルムおよび／または本体は、刺激するステップ中に送られる光信号に対して、および読み取りのステップ中に送られるフィードバック光信号に対して透明な、少なくとも１つの部分を含む。

このようにして、カプセルの上部フィルムは、認識物質の読み取りと検査を可能にし、カプセルが改ざんされていない限り、認識物質へのアクセスを同時に許容しない。

したがって、このようにして、上記の光学認識のプロセスが、機械操作に適さないカプセルを認識することと、挿入された特定のカプセルを認識することの両方を可能にする、認識物質でカプセルをマーキングすることが可能である。

記載された方法は、非常に多用途であることは別として、既に設計された機械でも経済的で容易に実施される。

特に、穿孔するステップは、少なくとも１つの光ガイドを含む穿孔ユニットによって行われる。

有利には、刺激および読み取りのステップは、機械内のホット飲料の製造プロセスにおいて加圧された温水を注入するためにカプセルを穿孔するように構成されたパンチピンを通して行うことができる。

有利には、評価するステップは、条件件f_２≒Bが発生する場合に肯定的である。この場合、フィードバック光信号の周波数が期待されるものであれば、カプセルは適切であると考えられる。

代替的に、または組み合わせて、評価するステップは、条件t_２≒Kが発生する場合に肯定的である。この場合、代わりに、フィードバック光信号を送信する時間が期待されるものであれば、カプセルは適切であると考えられる。

有利には、評価フェーズの異なる条件は、作成したい評価のタイプに応じて確立することができる。例えば、問題の周波数の許容範囲を変更して、選択の精度を決定できる。
特に、フィードバック光信号の周波数f_２および／または時間枠t_２の値を取得するステップに基づいて、制御ユニットがカプセルの複数の特徴を検出するカプセルを認識するステップも提供される。

カプセルの適合性を評価するステップを引き起こす条件は、信号を送信する周波数と時間の両方、またはその組み合わせにより、カプセルの適合性に関する情報は、基礎情報だけでなく、カプセルによって多くの情報を引き出すことを可能にする、複数の基準条件を生成することを可能にする。

例えば、カプセルに含有される特定の香りを検出し、この情報に基づいてホット飲料の製造プロセスを設定することが可能である。

有利には、周波数f_１とf_２は互いに異なり、二者択一的に
− 可視範囲に、
− ＵＶ範囲に、
− 赤外線範囲に、属する。

特に、周波数f_１はＵＶ範囲に属し、周波数f_２は可視範囲に属する。これは、例えば、認識物質として蛍光または燐光特徴を有する物質を使用して得ることができる。この場合、カプセルの内容に関する多くの情報にアクセスするためにフィードバック光信号を送信するための時間を使用することも可能である。

本発明の別の態様によれば、ホット飲料機械用のカプセルを認識するためのシステムは、
− ホット飲料機械であって、
− 所定の周波数f_１≒Aで所定の時間枠t_１≒Hにわたって励起光信号を送信するように構成された光源と、
− 周波数f_２で時間枠t_２にわたって送られたフィードバック光信号を読み取るように構成された光学読み取り装置と、を備えるホット飲料機械と、
− 機械に挿入されるように構成されたカプセルと、を備え、
該ホット飲料機械はカプセルに向かって励起光信号を送信するように、またフィードバック光信号を読み取るように構成され、
システムの主な特徴は、周波数f_２および／または時間枠t_２の値が所定の条件を満たしていない場合、機械が、機械の通常の動作を阻止するように構成された制御ユニットを備えることである。

本発明の別の態様によれば、ホット飲料機械用カプセルは認識物質でマーキングされ、該認識物質は、所定の周波数Aで所定の時間枠Hにわたって光信号による励起に応答して、所定の周波数Bで所定の時間枠Kにわたって光信号を送信するように構成される。

本発明のさらなる特徴および／または利点は、添付の図面を参照して例示的であるが限定的ではないその例示的な実施形態の以下の説明により、より明らかになる。

図１は、本発明による、カプセルの光学認識のための方法の概略図を示す。 図２Ａは、ダイクロイックミラーによって操作されるカプセルを刺激するステップを図示する。 図２Ｂは、ダイクロイックミラーによって操作されるフィードバック光信号を読み取るステップを図示する。 図３Ａは、内部にマーキングされたカプセルを穿孔するステップの第１の例示的な実施形態の断面図である。 図３Ｂは、内部にマーキングされたカプセルを穿孔するステップの第２の例示的な実施形態の断面図である。 図３Ｃは、内部にマーキングされたカプセルを穿孔するステップの第３の例示的な実施形態の断面図である。 図３Ｄは、内部にマーキングされたカプセルを穿孔するステップの第４の例示的な実施形態の断面図である。 図４は、透明封止フィルムを有するカプセルを提供する刺激および読み取りのステップの例示的な実施形態の断面図である。 図５は、２つの異なる認識物質を用いて、励起光信号およびフィードバック光信号の時間的傾向をグラフで示している。

図１には、本発明に従って、ホット飲料機械用のカプセル１００の光学認識方法のステップの可能な実施形態を説明する概略図３００が示されている。

機械にカプセル１００を導入する第１のステップ［３０１］後、光源２１０が所定の周波数f_１≒Aで所定の時間枠t_１≒Hにわたって光信号を送信する、カプセル１００を刺激するステップがある［３０２］。

カプセル１００が所定の認識物質で顕著である場合、カプセル１００は受信した光信号に応答して、周波数f_２≒Bで時間枠t_２≒Kにわたってフィードバック光信号を送信する。

好ましい実施形態では、認識物質は蛍光特性を有し、すなわち、紫外線領域の周波数を有する光信号で励起されたときに可視周波数からなる光信号を再送信することができる。

この例示的な実施形態では、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、機械は、可視範囲（黒色の矢印）の光周波数に対して透明になるように、またＵＶ範囲（白色矢印）の光周波数を反射するように配置されたダイクロイックミラー２３０を有する。このようにして、低コストの光源２１０を使用することも可能であり、光源２１０は通常、ＵＶが含有する必要な周波数に加えて望ましくない可視周波数の光信号も送信する。この場合、光源２１０が可視周波数とＵＶ周波数の両方を含む光学的に明るい信号を送信するとき、ＵＶ周波数のみがカプセル１００に向かって反射され、励起を引き起こす。

フィードバック光信号は、所定の可視周波数と、認識物質によって反射されるが変換されないＵＶ周波数の両方を含む信号である。図２Ｂを参照すると、ミラーダイクロイック２３０は、可視周波数に対して透明であり、ＵＶ周波数を反射し、それらを光源２１０に向けて返送する。次いで、可視周波数のみが、信号自体を読み取るステップを開始する光学読み取り装置２２０に到達する［３０３］。寄生ＵＶ周波数がフィードバック光信号によって除去されるという事実は、低コストの読み取り装置を使用する場合にも、光学読み取り装置２２０に十分に正確な読み取りを保証する。

光源２１０および／または光学読み取り装置２２０は必ずしもカプセル１００の近くに配置される必要はない。励起光信号およびフィードバック光信号は、それぞれの光ファイバによって、または有利には双方向で使用される単一の光ファイバによって移送され得る。

別の好ましい例示的な実施形態では、認識物質は燐光特性を有し、したがってそれは励起光信号のターンオフ後、通常数ミリ秒間にわたって延びるフィードバック光信号を返送するように構成される。この場合、光学読み取り装置２２０は、ダイクロイックミラーを使用する必要なしに、不要な反射周波数の干渉を回避して、励起信号が中断された後にのみフィードバック光信号を読み取るステップを開始することができる。したがって、そのような例示的な実施形態は、以前のものよりも安価である。

フィードバック光信号の周波数f_２および時間枠t_２の値を取得するステップ［３０４］の後に、制御ユニットは、このような値での所定の条件の達成を評価するステップ［３０５］を開始する。カプセル１００が正しくマーキングされたカプセルであった場合は、f_２とt_２の値は上記条件を満たし、機械が正しい動作で続行することを可能にする。さもなければ、機械は阻止され、ホット飲料の製造を回避する。

例えば、前述の例示的な実施形態では、燐光特性を有する認識物質が使用される場合、制御ユニットは、フィードバック光信号の時間的減衰がある法則を評価し、減衰時間が所定の条件を尊重するか否かを試験することができる。このような手順は、その後、認識物質を、次いで、フィードバック光信号の減衰時間を適切に変化させることによって、多数の情報を送信することを可能にする。この場合、励起信号f_１の周波数はフィードバック信号の周波数f_２と一致することができる。

図４には、励起光信号およびフィードバック光信号の時間による典型的な傾向がグラフで示されている。特に、時間枠t_１を有する信号を励起する所与のステップは、異なる時間枠t_２Aとt_２Bを伴うフィードバック信号を送信する、２つの異なる物質ＡおよびＢとして見られる。上記のように、物質を互いに区別することができる。

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃおよび３Ｄには、刺激および読み取りのステップを実行するためのカプセル１００を穿孔するステップのいくつかの可能な例示的実施形態が示されている。

図３Ａおよび３Ｂでは、カプセル１００内に位置する物質を刺激し読み取るステップを提供するユニットは、カプセルの穿孔も実行し、別の所望の点に位置するが図示していない穿孔器にかかわらず、ホット飲料の製造プロセスにおいて加圧された温水を導入するように構成されている。

図３Ｃおよび図３Ｄでは、カプセル内に位置する物質を刺激および読み取りするステップを提供するユニットは、代わりに、ホット飲料の製造プロセスにおいて加圧された温水を導入するように構成された同じ穿孔器２５５の内部に収容される。

単なる例示的な目的のために、内部に位置する認識物質は、図３Ａおよび図３Ｂにリング形状を、ならびに図３Ｃおよび図３Ｄに点状形状を有する。

特に、図３Ａでは、穿孔ユニット２５０は、短い距離に配置された相対的な構成要素と光学的に接続された、２つのガラスまたはプラスチック穿孔ロッドからなる、２つの別個の光ガイド２５１を備える。

図３Ｂでは、穿孔ユニット２５０は、代わりに、２つの信号の適切なスプリッタのおかげで、それぞれの照明／読み取り構成要素と光学的に接続された、単一のガラスまたはプラスチックの穿孔ロッドを含む単一の光ガイド２５１を備える。

図３Ｃでは、穿孔ユニット２５０は、温水を導入するように配置されたパンチピン２５５内に収容された２つの別個の光ガイド２５１を備え、遠隔に位置する主電子ボード上に照明／読み取りの構成要素を収容することができる。

図３Ｄでは、穿孔ユニット２５０は、温水を導入するように配置されたパンチピン２５５内に収容された単一の光ファイバ２５１と、遠隔に位置する主電子ボードに取り付けられた２つの信号の適切なスプリッタとを備える。

図４では、カプセル１００は、少なくとも１つの透明部分を有するフィルム１３０を含む。この例示的な実施形態では、内部マーカーを刺激し、読み取るステップは、フィルム１３０自体を穿孔する必要なしに、光源２１０および光学読み取り装置２２０を介して行われる。

この例示的な実施形態では、光源２１０および光学読み取り装置２２０は、透明部分１３０’と接触するように配置された障壁２１５によって分離されて、不適切なカプセルを導入する場合、フィルム１３０の外面に位置する認識物質によって、フィードバック光信号は光学読み取り装置２２０に到達することができる。

前述の説明では、いくつかの例示的な特定の実施形態は、概念的な観点にしたがって本発明を完全に明らかにし、現状の知識を適用することにより、他者がさらなる研究なしに、および本発明から離れることなしに、特定の例示的な実施形態を変更および／または様々なアプリケーションに適合することができるようにし、したがって、そのような適合および変更は、特定の実施形態と等価とみなされるべきであることを意味する。本明細書に記載の異なる機能を実現するための手段および材料は、この理由から、本発明の分野から逸脱することなく、異なる性質を有することができる。本明細書で使用される表現または用語は、説明のためであって限定のためではないことを理解されたい。

Claims (17)

1. ホット飲料機械用のカプセル（１００）の光学認識のための方法であって、
   − カプセル（１００）を認識物質でマーキングするステップであって、前記認識物質は、所定の周波数Aで所定の時間枠Hにわたる光信号による励起に応答して、所定の周波数Bで所定の時間枠Kにわたって光信号を送信するように構成される、マーキングするステップと、
   − 前記カプセル（１００）をホット飲料機械に導入するステップと、
   − 前記機械の光源（２１０）によって送られた励起光信号によって前記カプセル（１００）を刺激するステップであって、前記励起光信号が所定の周波数f_１＝Aで所定の時間枠t_１＝Hにわたって送られる、刺激するステップと、
   − 前記機械の光学読み取り装置（２２０）によってフィードバック光信号を読み取るステップであって、前記フィードバック光信号は、前記カプセル（１００）によって周波数f_２で時間枠t_２にわたって送られる、読み取るステップと、
   − 前記フィードバック光信号の前記周波数f_２および／または前記時間枠t_２の値を取得するステップと、
   − 前記周波数f_２および／または前記時間枠t_２の前記値に対する所定の条件の達成を評価するステップであって、前記評価するステップが前記ホット飲料機械の制御ユニットによって実行される、評価するステップと、
   − 前記評価するステップが否定的である場合には、前記ホット飲料機械の通常動作を阻止するステップと、
   − 前記評価するステップが肯定的である場合には、前記ホット飲料機械の前記通常動作を続行するステップと、を含み、
   前記認識物質が前記カプセル（１００）の内部に位置し、
   前記カプセル（１００）の製造工程が提供され、前記工程が、
   − 前記カプセル（１００）の本体（１１０）を予め準備するステップと、
   − 前記本体（１１０）に所定の食物物質を充填するステップと、
   − 前記本体（１１０）内に温水を透過する透過性支持要素（１２０）によって前記認識物質を導入するステップと、
   − 封止フィルム（１３０）によって前記本体（１１０）を封止するステップと、を含む、方法。
2. 前記刺激および読み取りのステップを実行するために、前記カプセル（１００）を穿孔するステップもまた提供される、請求項１に記載のカプセル（１００）の光学認識のための方法。
3. 前記穿孔するステップは、少なくとも１つの光ガイド（２５１）を含む穿孔ユニット（２５０）によって行われる、請求項２に記載のカプセル（１００）の光学認識のための方法。
4. 前記封止フィルム（１３０）および／または前記本体（１１０）は、前記刺激するステップの間に送られる前記励起光信号、および前記読み取りステップの間に送られる前記フィードバック光信号と、に対して透明な、少なくとも１つの部分（１３０’）を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のカプセル（１００）の光学認識のための方法。
5. 前記評価するステップは、条件f_２≒Bが発生する場合に肯定的である、請求項１または２に記載のカプセル（１００）の光学的認識のための方法。
6. 前記評価するステップは、条件t_２≒Kが発生する場合に肯定的である、請求項１または２に記載のカプセル（１００）の光学認識のための方法。
7. 前記カプセル（１００）を認識するステップが提供され、前記制御ユニットが、前記フィードバック光信号の前記周波数f_２および／または前記時間枠t_２の前記値を取得する前記ステップに基づいて、前記カプセル（１００）の複数の特徴を検出する、請求項１または２に記載のカプセル（１００）の光学認識のための方法。
8. 前記周波数f_１とf_２が異なり、二者択一的に
   − 可視範囲に、
   − ＵＶ範囲に、
   − 赤外線範囲に属する、請求項１または２に記載のカプセル（１００）の光学認識のための方法。
9. 前記周波数f_１が前記ＵＶ範囲に属し、前記周波数f_２が前記可視範囲に属する、請求項８に記載のカプセル（１００）の光学認識のための方法。
10. ホット飲料機械用のカプセル（１００）を認識するためのシステムであって、前記システムは、
    − ホット飲料機械であって、
    − 所定の周波数f_１≒Aで所定の時間枠t_１≒Hにわたって励起光信号を送信するように構成された光源（２１０）と、
    − 周波数f_２で時間枠t_２にわたって送られるフィードバック光信号を読み取るように構成された光学読み取り装置（２２０）と、を含むホット飲料機械と、
    − 前記機械に挿入されるように構成されたカプセル（１００）と、を含み、
    前記カプセル（１００）は、本体（１１０）と、前記本体（１１０）に収容された食物物質と、前記カプセル（１００）の前記本体（１１０）に収容された、温水を透過する透過性支持要素（１２０）と、前記本体（１１０）を封止するように構成された封止フィルム（１３０）と、を備え、
    前記透過性支持要素（１２０）は、認識物質を備え、前記認識物質は、所定の周波数Aで所定の時間枠Hにわたる光信号による励起に応答して、所定の周波数Bで所定の時間枠Kにわたって光信号を送信するように構成され、
    前記ホット飲料機械は、前記カプセル（１００）に向かって前記励起光信号を送信するように、および前記フィードバック光信号を読み取るように構成され、
    前記システムは、前記ホット飲料機械が、前記周波数f_２および／または前記時間枠t_２の値が所定の条件を満たしていない場合には、前記ホット飲料機械の通常動作を阻止するように構成された制御ユニットを含むことを特徴とする、システム。
11. ホット飲料機械のためのカプセル（１００）であって、前記カプセルは、本体（１１０）と、前記本体（１１０）に収容された食物物質と、前記カプセル（１００）の前記本体（１１０）に収容された、温水を透過する透過性支持要素（１２０）と、前記本体（１１０）を封止するように構成された封止フィルム（１３０）と、を備え、
    前記透過性支持要素（１２０）は、認識物質を備え、前記認識物質は所定の周波数Aで所定の時間枠Hにわたる光信号による励起に応答して、所定の周波数Bで所定の時間枠Kにわたって光信号を送信するように構成される、カプセル。
12. 前記カプセル（１００）は、前記所定の周波数Aで前記所定の時間枠Hにわたる前記光信号による前記励起に応答して、前記所定の周波数Bで前記時間枠Kにわたる前記光信号の前記認識物質による前記送信を可能にするように構成される少なくとも１つの透明な部分を含む、請求項１１に記載のホット飲料機械用カプセル（１００）。
13. 前記透過性支持要素（１２０）は、有孔ディスクとして形作られている、請求項１１または１２に記載のホット飲料機械用カプセル（１００）。
14. 前記認識物質は、蛍光特性を有する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のホット飲料機械用カプセル（１００）。
15. 前記認識物質は、燐光特性を有する、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のホット飲料機械用カプセル（１００）。
16. 前記認識物質は、前記透過性支持要素が作られている材料に直接挿入されている、請求項１１から１５のいずれか１項に記載のホット飲料機械用カプセル（１００）。
17. 前記認識物質は、前記透過性支持要素上に印刷することによって適用される、請求項１１から１５のいずれか１項に記載のホット飲料機械用カプセル（１００）。
    

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