WO2007087890A1 - Bezeichnung: vorrichtung und kartusche für die zubereitung von heissgetränken - Google Patents

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WO2007087890A1
WO2007087890A1 PCT/EP2006/012529 EP2006012529W WO2007087890A1 WO 2007087890 A1 WO2007087890 A1 WO 2007087890A1 EP 2006012529 W EP2006012529 W EP 2006012529W WO 2007087890 A1 WO2007087890 A1 WO 2007087890A1
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WO
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cartridge
radiation
code
transmission pattern
detector
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PCT/EP2006/012529
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French (fr)
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Candelario Martinez
Pedro Perez
Xavier Cuesta
Joan Antoni Navarro
Frank Kressmann
Antonio Rebordosa
José Luis ROMAN
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Braun Gmbh
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Publication date
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/24—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure
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    • A47J31/36—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means
    • A47J31/3604—Coffee-making apparatus in which hot water is passed through the filter under pressure, i.e. in which the coffee grounds are extracted under pressure with hot water under liquid pressure with mechanical pressure-producing means with a mechanism arranged to move the brewing chamber between loading, infusing and ejecting stations
    • A47J31/3623—Cartridges being employed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D85/00—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials
    • B65D85/70—Containers, packaging elements or packages, specially adapted for particular articles or materials for materials not otherwise provided for
    • B65D85/804—Disposable containers or packages with contents which are mixed, infused or dissolved in situ, i.e. without having been previously removed from the package
    • B65D85/8043—Packages adapted to allow liquid to pass through the contents
    • B65D85/8058—Coding means for the contents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47J—KITCHEN EQUIPMENT; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; APPARATUS FOR MAKING BEVERAGES
    • A47J31/00—Apparatus for making beverages
    • A47J31/44—Parts or details or accessories of beverage-making apparatus
    • A47J31/4492—Means to read code provided on ingredient pod or cartridge
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
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    • B65D2203/00—Decoration means, markings, information elements, contents indicators

Definitions

  • the present invention relates to a device for the preparation of hot drinks with an optical detection unit for cartridges with a powdery or liquid beverage substance, which can be used for the preparation of the hot beverage in the device. Furthermore, the invention relates to a method for the optical recognition of cartridges placed in the device as well as corresponding cartridges and a production method thereof.
  • beverage powder parameters such as the amount of coffee and the degree of grind or the degree of granularity of the beverage powder, are already tailored to the particular type of coffee or powder mixture used.
  • the setting of an optimal degree of grinding and a determination of the optimum amount of beverage powder, as required in Siebismen but also fully automatic coffee machines, can therefore be omitted in an advantageous manner.
  • optimum brewing results can thus be achieved in a simple manner since the parameters of the beverage powder used are always predetermined, so that a brewing result of the highest quality, in particular special regarding taste, aroma development, consistency, crema and fragrance can be guaranteed.
  • the parameters relating to the B still device such as brewing temperature, brewing pressure, amount of water and throughput, must be tailored to the beverage substance used in order to achieve an optimum brewing result become. This is especially important in cartridge systems with a variety of candidate cartridge contents, such as different types of coffee. Especially in a rich assortment of different cartridges, the incomparable versatility of cartridge brewing systems for coffee and espresso is justified
  • WO 02/28241 A1 describes a brewing package for the preparation of hot or cold drinks, which has coded data that can be read by a preparation device.
  • the data applied to the package may be used to control the cooker, in particular to use specific brewing configurations adapted to a brewing pack used.
  • machine-readable markings such as, for example, colors, outlines, graphic symbols, text characters, barcodes and digital watermarks, are provided which can be detected and recognized by optical means.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a simplified, less susceptible to interference and cost-effective system for detecting cartridges for the hot beverage preparation available.
  • a simpler identification of cartridges as well as a cost-effective, wear-free and low-maintenance recognition system for a preparation device should be achieved.
  • the object underlying the invention is achieved by means of a device for hot beverage preparation according to claim 1, a method for optical detection of usable in devices for hot beverage preparation cartridges according to claim 15, a cartridge for the preparation of hot drinks according to claim 20 and a manufacturing method for these cartridges according to claim 30 solved. Further advantageous embodiments of the invention are specified in the respective subclaims.
  • the inventive device for preparing hot drinks is equipped with an optical detection unit for interchangeable cartridges, in which a powdery beverage substance is added.
  • the detection unit has at least one radiation emitter and at least one radiation detector for electromagnetic radiation for reading out a code provided on the cartridges.
  • the at least one radiation emitter and the at least one radiation detector are in this case arranged and / or configured such that the optical recognition unit can read out the code of the cartridge present as an optical transmission pattern. Accordingly, the optical recognition of a cartridge arranged in the device takes place on the basis of a radiation transmitted through the cartridge code.
  • the optical detection unit is accordingly designed in optical transmission geometry. In contrast to previously known optical detection methods, which all work in reflection geometry, the device according to the invention can be realized in a less complicated and cost-effective manner.
  • the cartridge information can be implemented in the inventive arrangement in transmission geometry, for example by means of a hole codes that relatively simple means such as one or several photodiodes can be read.
  • the radiation detector is arranged to detect the radiation which can be generated by the emitter and transmitted by the transmission pattern.
  • provision is made in particular for the radiation generated by the emitter to be propagated in regions through the transmission pattern provided on the nasal wash and subsequently detected by the at least one detector.
  • the code information is stored here in the embodiment of the transmission pattern.
  • the transmission pattern preferably has regions of different transmittance with respect to the radiation used.
  • the optical detection unit is provided for reading a present as a two-dimensional transmission pattern code of the cartridge.
  • a two-dimensional design of the transmission pattern makes it possible to increase the amount of data that can be used for the code.
  • the transmission pattern does not necessarily have to be constructed linearly, but can assume any two-dimensional shape which is advantageous for the geometry of the cartridge.
  • the radiation emitters and / or the radiation detectors are arranged substantially two-dimensionally in the structure and / or the geometry of the transmission pattern.
  • the detectors and / or emitters are each assigned to individual surface elements of the transmission pattern of the cartridge.
  • an assignment can be made, on the one hand, by the positioning or arrangement of detectors and emitters within the device and, on the other hand, by use of wave- or light-conducting structures and media which generate the radiation generated by the emitter and / or the radiation transmitted by the pattern to the surface elements of the surface Patterns or lead to the detectors loss as possible.
  • a spatially predetermined bit structure on the cartridge is advantageous.
  • the at least one radiation emitter and the at least one radiation detector are arranged on opposite sides of a receiving region provided for the cartridge.
  • the receiving area provided for the cartridge for exchanging the cartridges can be opened and closed, wherein, for example, the sides bounding the receiving area can be designed to be movable or pivotable relative to one another, or e.g. at least one of the pages can be folded away.
  • the detection unit operating in transmission geometry is already realized.
  • the at least one radiation detector and the at least one radiation emitter are arranged congruently opposite one another, so that the cartridge introduced into the receiving region, with its code present as a transmission pattern, acts essentially as a diaphragm for the radiation generated by the emitter.
  • the at least one radiation emitter and the at least one radiation detector are arranged on the same side of the receiving area provided for the cartridge.
  • optical guidance means or reflectors are furthermore provided by means of which the signals emitted by the emitter generated and / or transmitted by the transmission pattern radiation can be transmitted either to the transmission pattern or to the detector.
  • this type of arrangement has the advantage that all the components to be controlled electrically, such as the radiation emitter and the radiation detector of the recognition unit, can be arranged on a common side of the receiving area provided for the cartridge.
  • these optical components are no longer mutually adjustable, but remain fixed in their positions.
  • both the radiation emitter and the radiation detectors can be operated in this arrangement on the same side of the receiving area without complex wiring from a common control unit.
  • optical guide means such as wave or light guides are provided.
  • optical guide means which preferably have a significantly higher refractive index than air, it is possible, in particular, to effectively counteract any intensity losses in the beam propagation within the system.
  • optical guide means allow a variable and the installation requirements to be fair positioning of detector and emitter.
  • At least one reflector is arranged on the same side of the receiving area provided for the cartridge at the side of the receiving area opposite the emitter and detectors.
  • the radiation generated by the emitter can freely propagate inside or to the side of the receiving area, be reflected on the reflector behind the cartridge and thus be directed onto the cartridge. There, it ultimately meets the transmission pattern, so that at least one detector can be detected by this transmitted and information-carrying radiation component.
  • the at least one emitter comes to rest outside the intended for the cartridge receiving portion of the device, and that for acting on the remote from the at least one detector cartridge side with radiation, a substantially crescent-shaped, arc-like or L-shaped light - Is provided or waveguide.
  • This light or waveguide fulfills this in the
  • the function of the above-described reflector is significant, namely to the effect that, even in the case of an arrangement of emitter and detector, detection of the code of the cartridge in the form of an optical transmission pattern can take place in transmission geometry.
  • the light-emitting or waveguide which is essentially crescent-shaped, arcuate or L-shaped, is designed to transmit the radiation transmitted by the transmission pattern of the cartridge towards the detector, which is arranged outside the receiving area provided for the cartridge.
  • the detector which is arranged outside the receiving area provided for the cartridge.
  • a separate radiation emitter is provided for each of the surface elements of the transmission pattern.
  • the individual radiation emitters are activated in a predetermined time sequence, or if the individual radiation emitters have different radiation intensities, a spatially resolved pattern recognition is possible even using only a single detector.
  • the number of detectors and / or emitters needed can be optimized, taking into account the requirement profile and the total cost of the system. Accordingly, in particular such configurations with essentially only one emitter and a plurality of detectors or even with only one detector and a large number of emitters are conceivable.
  • the radiation transmitted via the surface of the transmission pattern can be supplied to the at least one detector by means of a light guide structure which bundles and / or brings the radiation together.
  • the device according to the invention can even be operated with only a single detector for the light transmitted by the transmission pattern of the cartridge.
  • essentially two operating modes for the detection unit are possible here. After a first operating mode is provided that at least two emitters are provided with different radiation intensity, so that it can be determined only on the basis of the detected transmitted intensity, if the radiation only one of the at least two emitters, the radiation of both emitters or if no radiation of the emitter propagate the surface emitting elements of the transmission pattern assigned to the individual emitters.
  • the radiation can be used bundling optical fiber structure and using only one detector, the transmission pattern of the cartridge are read out with sufficient accuracy.
  • the structure of the transmission pattern can be determined solely on the basis of a measurement of the total intensity of the transmitted radiation and thus the code can be read out.
  • the second mode of operation can operate with emitters of the same intensity. These are activated offset in time from one another, so that, for example, only one of the emitters emits radiation at a time. With knowledge of a given temporal activation scheme for the individual emitters, the transmission pattern and thus the code of the cartridge can ultimately be read out and determined solely on the basis of the radiation intensity detected over time.
  • an open position of the receiving region for the cartridge which can be inserted into the device can be detected by means of the at least one detector and the at least one emitter.
  • a safety mechanism for the brewing device can be implemented in an advantageous manner, namely that when the receiving area is open, in which the cartridge is replaced and the device is not ready for operation, any incorrect operation can be reliably excluded.
  • reflective or radiating elements can be provided, which ensure that, when closed, senem recording area a minimum intensity is detected by the detector. If a cartridge is to be exchanged, the receiving area is transferred to an open position, which is typically associated with a pivoting or displacement of the reflective or radiation-conducting element, so that the radiation detectable by the detector drops below the predetermined minimum intensity. If a radiation intensity below the predetermined minimum threshold value is measured, the brewing function of the device can then be deactivated for safety reasons, which preferably takes place automatically.
  • the invention relates to a method for the optical detection of cartridges, in which a powdery beverage substance is accommodated and which can be used in devices for hot beverage preparation.
  • a code is provided, which is acted upon by radiation from at least one radiation emitter.
  • the radiation transmitted by the code is detected by means of at least one radiation detector.
  • the provided on the cartridge code is therefore designed as a transmission pattern.
  • the radiation transmitted by the two-dimensional code transmitted radiation is detected spatially resolved.
  • a plurality of radiation detectors are provided which can determine the transmittance of individual discrete surface elements of the code.
  • the radiation power detected by the plurality of detectors thus directly corresponds to the transmission pattern of the optical transmission code provided on the cartridge.
  • the radiation transmitted to different surface elements of the transmission mute is superimposed or brought together by means of optical waves or optical fibers and is supplied to the at least one detector.
  • a spatially resolved recognition of the code can be performed using a plurality of different intensity emitters.
  • a temporally staggered admission of different code sections is possible by means of a corresponding activation of the emitters assigned to the code sections.
  • the radiation power of the individual emitters differs, for example, by a factor of two. Based on a measured total ink Then every constellation of binary transmission patterns can be clearly assigned.
  • the invention relates to a cartridge for the preparation of hot drinks, which contains a powdery beverage substance.
  • the cartridge has an optically readable code for automatic detection of the cartridge, which is designed as an optical transmission pattern.
  • no imaging methods are required for the detection of a code arranged on the cartridge.
  • the design of the code in the form of an optical transmission pattern enables a simple and cost-effective implementation of an optical detection unit for the cartridge.
  • the code is designed as a two-dimensional transmission pattern.
  • this increases the information density of the code and, moreover, allows a space-saving and variable design of the transmission pattern, which, for example, can be adapted flexibly to the geometry and to the dimensions of the cartridge.
  • the advantage here is that the code can be provided on a peripheral housing portion of the cartridge. This arrangement of the code is advantageous since it is thus arranged outside a receiving region of the cartridge intended for the beverage substance, which appears unsuitable for optical transmission measurements due to the beverage powder present there.
  • the edge-side housing portion for the code can in this case be designed in particular as a rim extension, which can serve as a handle or gripping tab for the cartridge at the same time.
  • the housing section provided for the code has predefined perforations.
  • the arrangement and size of the individual holes or perforations is in this case adapted to the configuration of the radiation emitter or radiation detectors of the brewing device or its detection unit.
  • the cartridge-side perforations of the cartridge come to coincide with the apertures provided on the device for the transmitted radiation generated by the emitters.
  • the provided and predefined in the housing section perforations here carry essentially no code information. Rather, they form basic elements or information bits for the code information to be attached to the cartridge. It is thus provided in particular that the perforations predefined on the housing section are coated with at least one layer which carries the code information in the form of a location-coded transmission pattern.
  • this layer covering the perforations of the housing is designed as a perforated film, wherein the film perforations are substantially congruent with the housing perforations.
  • the code information may also be location-coded in the form of closed or filled housing perforations.
  • individual ones of the predefined housing perforations can also be filled in or otherwise closed.
  • This foil or backfill-based application of code information to the cartridge has the advantage that for cartridges with different beverage substance a common housing type can be used with the same predefined perforations.
  • An encoded marking of differently filled cartridges then takes place in a simple manner merely by applying an information-bearing layer. In this case, it can be provided, in particular, that even after the application of an imperforate layer, it is provided with the code information by means of puncturing.
  • the layer carrying the code information is simultaneously formed as a closure for the cartridge.
  • the cartridge housing is designed as a plastic injection-molded part.
  • plastic injection-molded parts can be produced inexpensively in large numbers with any geometry, in particular with the predefined perforations.
  • the perforated foil serving as a closure and / or as an information carrier is advantageously designed as a metal foil.
  • the combination of plastic injection molded part and metal foil allows for airtight and hermetic closure for the cartridge, which has a positive effect on the quality and durability of the beverage substance received in the cartridge.
  • the invention relates to a method for producing the cartridge according to the invention.
  • a cartridge housing which has edge-side perforations, filled with a beverage substance and then coated with a peripheral edge perforations covering layer. In the area of the housing perforations, the coating layer is pierced according to the code to be attached to the cartridge.
  • a hole or transmission pattern is formed on an edge-side housing section of the cartridge, which can be optically read in transmission geometry by a brewing device.
  • the optical detection of such a transmission pattern can be done with simple optical detectors, such as photodiodes.
  • the cartridge housing is produced by means of a plastic injection process, which enables the generation of edge-side housing perforations in a cost-neutral manner.
  • plastic injection processes are well suited for cost-effective mass production of cartridge housings.
  • both the region of the cartridge intended for the beverage substance and the edge region of the cartridge housing having the perforations are closed and / or coated by means of a common metal foil.
  • the attachment of the code information accordingly pre-perforated film is therefore not required. Rather, it is provided that the entire cartridge is coated on at least one side with a single sealing film, which is then perforated according to the code to be attached to the housing in the peripheral perforation region of the housing.
  • FIG. 1 shows a cartridge according to the invention in plan view and in cross section
  • FIG. 2 shows the perforated cartridge edge in cross-section at different stages of the production process
  • FIG. 3 is a plan view of the transmission pattern provided on the cartridge
  • FIG. 4 shows an embodiment of the detection unit with an emitter and a plurality of detectors
  • FIG. 5 shows an embodiment of the recognition unit in which emitters and detectors are arranged on the same side of the receiving area
  • FIG. 6 shows an embodiment corresponding to FIG. 5 with reflector
  • FIG. 7 shows a further embodiment with an emitter and a plurality of detectors
  • FIGS. 8a to 8d show an embodiment with a radiation-bundling light or waveguide and a detector
  • FIG. 9 shows a further embodiment corresponding substantially to FIG. 7,
  • FIG. 10 shows a representation of the exemplary embodiment according to FIG. 9 in the operating mode
  • FIG. 11 shows the exemplary embodiment according to FIGS. 9 and 10 with the cartridge receiving area open.
  • FIG. 1 shows a substantially circular cartridge 10 with a circumferential cartridge edge 12.
  • the edge 12 is in this case formed as a radially outwardly extending flange, while the radially inner region of the cartridge 10 is provided for receiving a beverage substance 14 and there in cross section a having corresponding recess.
  • the upper side of the cartridge 10 is coated with a layer 16, in particular with a metal foil 16. This covers both the radially inner region for the beverage substance 14 and the peripheral cartridge edge 12.
  • FIG. 2 shows the successive steps for producing an optical transmission pattern provided on the edge 12 of the cartridge 10.
  • a perforated edge section 12 of the cartridge 10 which is enlarged in cross-section and has individual housing perforations 18, 20, 22, in a first step the entire perforated housing region 12 is covered with a film 16.
  • the foil 16 is punctured at the locations corresponding to the cartridge code 11 by means of a stamping pin or stamp 24.
  • individual film perforations 26 are formed, which, as shown in Figure 2 below, with the housing perforations 18 and 22 are congruent.
  • the housing perforation 20, however, remains covered by the film 16. Due to this production-efficient production method for hot beverage cartridges can be dispensed with a costly labeling, such as by printing the cartridge housing with a bar code in an advantageous manner. An identification of the cartridge can now be done by simply piercing a film according to a predetermined location-coded pattern.
  • FIG. 3 shows a preferred arrangement of a transmission pattern carrying a code 11 in the edge region 12 of a hot beverage cartridge 10.
  • the individual perforations 18, 26 can be arranged in any desired geometry, provided that the detection unit of the brewing device has correspondingly arranged radiation emitters and radiation detectors.
  • the geometric arrangement of the individual housings and foil perforations 18, 26 can thereby run regularly or irregularly in a straight line or arbitrarily curved along the edge 12.
  • the arbitrary geometrical arrangement of individual perforations of the peripheral transmission pattern 11 allow flexible adaptation of the pattern 11 to the housing geometry of the cartridge 10.
  • the invention is by no means limited to binary transmission patterns with optionally perforated or radiation-absorbing or reflecting surface elements.
  • partially transparent or partially absorbing films 16 can be used, which in turn have either a homogeneous or over the surface varying transmittance over the surface of the transmission pattern.
  • the film 16 has surface elements with different spectral absorption or transmission properties, so that the optical detection of the transmission pattern can not only be monochromatic, but also over a wide spectral range, for example from UV to infrared.
  • FIG. 4 shows an embodiment of a detection unit of the brewing apparatus which has a radiation emitter 32 and a plurality of radiation detectors 28, 34, 36, 38.
  • the radiation emitter 32 which is designed, for example, as a light-emitting diode (LED), preferably emits radiation 30 in the visible or infrared spectral range.
  • the radiation emitter 32 is arranged above a cartridge region 60 in which the beverage preparation cartridge is placed.
  • the cartridge is not shown explicitly in this illustration. Shown are only their covered with foil 16 cartridge edge 12 in cross section. At the bottom, the cartridge area 60 is delimited by the housing 27, in which the individual radiation detectors 28, 34, 36, 38 are arranged.
  • the housing 27 has openings corresponding to the perforations 18 of the cartridge edge 12, so that the radiation transmitted by the transmission pattern of the cartridge edge 12 can propagate to the detectors 28, 34, 36, 38 assigned to the perforations 18.
  • the detectors 34 and 38 can detect a radiation intensity transmitted by the transmission pattern in the illustrated example.
  • FIG. 5 shows a further embodiment of the optical detection unit for the replaceable cartridge.
  • the radiation detectors 28, 34, 36, 38 and the emitter 32 are not disposed on opposite sides of the receiving area 60, but are located on the same side, namely on the lower side of the receiving area 60.
  • a light- or radiation-conducting structure 48 is provided in the embodiment of Figure 5. This is essentially L-shaped, sickle-shaped or arc-shaped.
  • the radiation emitted by the emitter 32 30 is coupled laterally into the light or waveguide 48, which finally directs the coupled radiation from above the transmission pattern of the cartridge.
  • a configuration in which both radiation emitters and the radiation detectors are arranged on the same side of the receiving region 60 is advantageous, since all electrical and light-generating and light-detecting components are arranged on one side of the pivotably or at least adjustably configured cartridge region 60.
  • a control unit or electrical components for evaluating the optical signals can thus be spatially combined and thus even integrated in a common module. This is in terms of space requirements, the ease of maintenance of the device and for cost reasons an advantage.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment of the device for detecting the replaceable cartridge.
  • a total of two emitters 32 are provided, which are arranged laterally of the receiving area 60 for the cartridge 10.
  • a reflector 50 for example in the form of a concave mirror, is provided on the section of the cartridge region 60 opposite the housing 27. This fulfills a similar task as the light waveguide or waveguide 48 according to FIG. 5.
  • the radiation field emitted by the emitters 32 is reflected downwards by the reflector 50, so that the perforations 18, 26 of the cartridge are detected in transmission geometry by the detectors 28, 34, 36, 38 can be.
  • FIG. 7 finally shows a configuration of housing 27, receiving area 60 and light waveguide 48 similar to FIG.
  • a plurality of emitters 32, 52, 54, 56 are arranged within the housing 27 and below the transmission pattern of the cartridge 10.
  • the detector 28 is located laterally of the receiving region 60 for the cartridge 10 and is fed by the radiation coupled into the optical waveguide 48 and transmitted by the cartridge.
  • detectors 28, 34, 36, 38 and emitters 32, 52, 54, 56 are virtually reversed in the embodiments according to FIGS. 5 and 7.
  • the produced radiation in the light- or radiation-conducting structures 40, 42, 44, 46, 48 in opposite directions.
  • the radiation packet emitted, for example, by the emitter 52 propagates through the light guide 42 and through the transmission pattern of the cartridge edge 12, after which it is coupled into the light-conducting structure 48 and ultimately guided laterally to the detector 28.
  • the configuration according to FIG. 7 is advantageous to the extent that only a single detector 28, which is more cost-intensive than emitters, is required for the detection of the transmission pattern.
  • the individual emitters 32, 52, 54, 56 have different radiant powers.
  • a one-to-one correspondence of any binary transmission pattern is possible by mere detection of the total intensity coupled into the light guide 48 and transmitted by the pattern.
  • a binary transmission pattern means discrete transmission values of either 0 or 1.
  • FIGS. 8a to 8d Another operating mode of the embodiment according to FIG. 7 is illustrated in FIGS. 8a to 8d. Again, a single detector in combination with a plurality of radiation-emitting elements 32, 52, 54, 56 is provided. Similar to the light or radiation conductor 48 according to FIG. 7, a light or radiation coupler 58 is provided in FIGS. 8a to 8d, in which the radiation transmitted by the housing edge 12 is coupled in and is always guided to the same detector 28.
  • FIGS. 8a to 8d each show snapshots of a time-delayed activation of individual emitters 32, 52, 54, 56.
  • the detector 28 detects the radiation emitted by the emitter 32.
  • the radiation generated by the emitter 52 propagates, while in FIG. 8c the radiation of the emitter 54 is guided through the waveguide structure 58 to the detector 28.
  • Only in FIG. 8 d is the beam propagation of the radiation generated by the emitter 56 interrupted by the transmission pattern provided on the cartridge edge 12. In this case, sufficient radiation intensity does not occur Detector on.
  • the detection unit coupled to the emitter 32, 52, 54, 56 and the detector 28 will therefore set a logical 1 in the cases of FIGS. 8a to 8c, while the case according to FIG. 8d will result in a logical 0. In this way one obtains the binary code 1, 1, 1, 0.
  • FIG. 9 shows an exemplary embodiment substantially corresponding to FIG. 7 in a schematic illustration.
  • a total of six individual emitters and a single detector 28 are provided.
  • the receiving area 60 for the cartridge is here bounded below by the housing 27 and upwardly by a pivotable lid 62.
  • the light guide 48 is in this case mechanically coupled to the cover 62.
  • at least one minimum radiant power is coupled into the waveguide 48, so that at least one minimum light intensity is detected at the detector 28.
  • the radiation coupling between the light or waveguide 48 and the detector 28 changes gravely.
  • a far lower radiation intensity will arrive at the detector 28, which is typically below a threshold value for the operation of the brewing device.
  • the system On the basis of this small radiation intensity present at the detector 28, the system therefore automatically recognizes that the cover 62 is in an open position, so that a safety shutdown of the brewing device can take place.
  • the detection system consisting of radiation emitters and radiation detector or detectors for the cartridge thus also provides a safety-relevant deactivation of the brewing function of the brewing device.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zubereitung für Heißgetränke mit einer optischen Erkennungseinheit für auswechselbare Kartuschen (10), in denen eine pulverartige Getränkesubstanz (14) aufgenommen ist. Die Erkennungseinheit ist zum Auslesen eines an den Kartuschen (10) vorgesehenen Codes (11) vorgesehen und weist zumindest einen Strahlungsemitter (32, 52, 54, 56) und zumindest einen Strahlungsdetektor (28, 34, 36, 38) auf. Die optische Erkennungseinheit ist hierbei zum Auslesen des als optischen Transmissionsmusters vorliegenden Codes (11) ausgebildet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erkennung von Kartuschen (10) mittels optischer Transmissionsmessung sowie Kartuschen (10) mit einem optischen Transmissionsmuster (11) und ein dafür vorgesehenes Herstellungsverfahren.

Description

Bezeichnung: Vorrichtung und Kartusche für die Zubereitung von Heißgetränken
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zubereitung von Heißgetränken mit einer optischen Erkennungseinheit für Kartuschen mit einer pulverartigen oder flüssigen Getränkesubstanz, die für die Zubereitung des Heißgetränks in die Vorrichtung eingesetzt werden können. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren für die optische Erkennung von in der Vorrichtung platzierten Kartuschen sowie entsprechende Kartuschen und ein Herstellungsverfahren für diese.
Stand der Technik
Vorrichtungen und Maschinen zur Zubereitung von Heißgetränken, insbesondere zum Brühen von Kaffee sind als solche im Stand der Technik bekannt. So existieren mittlerweile verschiedene Systeme für die Heißgetränke- und Kaffeezubereitung, bei welchem separat verpackte und vorportionierte Mengen von Getränke- oder Kaffeepulver in eine dafür vorgesehene Brühvorrichtung eingesetzt und nach erfolgtem Brühvorgang aus dieser wieder entnommen werden. Die Verwendung derartiger vorportionierter, in Form von Pads oder Kapseln abgepackter Kaffeemengen erleichtern sowohl die Bedienung als auch eine Reinigung der Brühvorrichtung, da das Kaffeepulver in aller Regel nicht aus dem, nachfolgend als Kartusche bezeichneten Päd oder der Kapsel, austreten kann.
Weiterhin lassen sich mit auf Kartuschen basierenden Brühsystemen hervorragende Brühergebnisse erzielen, da die das Getränkepulver betreffenden Parameter, wie etwa die Kaffeemenge und der Mahlgrad bzw. der Körnungsgrad des Getränkepulvers, bereits auf die jeweils verwendete Kaffesorte bzw. Pulvermischung abgestimmt sind. Das Einstellen eines optimalen Mahlgrads sowie eine Bestimmung der optimalen Menge von Getränkepulver, wie dies bei Siebträgermaschinen aber auch Kaffeevollautomaten erforderlich ist, kann daher in vorteilhafter Weise entfallen.
Mittels Kartuschenbrühsystemen können somit auf einfache Art und Weise optimale Brühergebnisse erzielt werden, da die für die Zubereitung wesentlichen Parameter des verwendeten Getränkepulvers stets vorgegeben sind, sodass ein Brühergebnis höchster Qualität, ins- besondere hinsichtlich Geschmack, Aromenentfaltung, Konsistenz, Crema und Duft gewährleistet werden kann.
Während die Menge und der Körnungsgrad der in einer Kartusche aufgenommenen pulverartigen Getränkesubstanz stets vorgegeben ist, müssen für die Erzielung eines optimalen Brühergebnisses auch die die B ruh Vorrichtung betreffenden Parameter, wie etwa Brühtemperatur, Brühdruck, Wassermenge und -Durchsatz, individuell auf die verwendete Getränkesubstanz abgestimmt werden. Dies ist gerade bei Kartuschensystemen mit einer Vielzahl von in Frage kommenden Kartuscheninhalten, wie etwa unterschiedlichen Kaffeesorten, von Bedeutung. Denn gerade in einem reichhaltigen Sortiment unterschiedlicher Kartuschen liegt die unvergleichliche Vielseitigkeit von Kartuschenbrühsystemen für Kaffe und Espresso begründet
Um den unterschiedlichen Anforderungen eines großen Sortiments unterschiedlicher Kartuscheninhalten entsprechen zu können, ist es erforderlich, dass die maschinenseitigen Parameter einer Zubereitungsvorrichtung individuell an den Kartuscheninhalt angepasst werden können.
So beschreibt beispielsweise die WO 02/28241 A1 ein Brühpaket zur Zubereitung heißer oder kalter Getränke, welches kodierte Daten aufweist, die von einem Zubereitungsgerät gelesen werden können. Die auf dem Paket angebrachten Daten können zur Steuerung des Zubereitungsgeräts, insbesondere zur Verwendung spezifischer Brühkonfigurationen verwendet werden, die auf ein verwendetes Brühpaket abgestimmt sind.
Zur Kennzeichnung der Brüh-Pakete sind maschinenlesbare Kennzeichen, wie zum Beispiel Farben, Umrisse, Bildzeichen, Textzeichen, Strichcode und digitale Wasserzeichen vorgesehen, die mit optischen Mitteln detektiert und erkannt werden können.
Weiterhin kommen als Kennzeichnung Kerben, Rillen, Löcher, Erhebungen und Texturen infrage, welche mechanisch detektierbar sind.
Problem
Während eine mechanische Detektion von Brüh-Paketen bewegliche Bauteile mit einem damit zwangsläufig verbundenen Verschleiß und einem recht hohen Wartungs- und Pflegeaufwand erfordert, sind die vorbekannten optisch basierten Erkennungssysteme nur unter einem relativ hohen Kostenaufwand zu implementieren. So erfordert die Erkennung von Textzeichen, Strichcodes, digitaler Wasserzeichen und/oder Bildzeichen eine optisch aufwändig gestaltete Bilderfassung mit einer sich daran anschließenden komplexen Bildverarbeitung, um eine fehlerfreie Erkennung der Kartusche realisieren zu können.
Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes, weniger störanfälliges und kostengünstigeres System zur Erkennung von Kartuschen für die Heißgetränkzubereitung zur Verfügung zu stellen. Es soll hierbei insbesondere eine einfachere Kennzeichnung von Kartuschen als auch ein kostengünstiges, verschleißfreies und wartungsarmes Erkennungssystem für eine Zubereitungsvorrichtung erzielt werden.
Erfindung und vorteilhafte Wirkungen
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mittels einer Vorrichtung zur Heißgetränkezubereitung gemäß Patentanspruch 1 , einem Verfahren zur optischen Erkennung von in Vorrichtungen zur Heißgetränkezubereitung einsetzbaren Kartuschen gemäß Patentanspruch 15, einer Kartusche zur Zubereitung von Heißgetränke gemäß Patentanspruch 20 und einem Herstellungsverfahren für diese Kartuschen gemäß Patentanspruch 30 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Zubereitung für Heißgetränke ist mit einer optischen Erkennungseinheit für auswechselbare Kartuschen ausgestattet, in denen eine pulverartige Getränkesubstanz aufgenommen ist. Die Erkennungseinheit weist zum Auslesen eines an den Kartuschen vorgesehenen Codes zumindest einen Strahlungsemitter und zumindest einen Strahlungsdetektor für elektromagnetische Strahlung auf. Der zumindest eine Strahlungsemitter und der zumindest eine Strahlungsdetektor sind hierbei derart angeordnet und/oder ausgebildet, dass die optische Erkennungseinheit den als optisches Transmissionsmuster vorliegenden Code der Kartusche auslesen kann. Demnach erfolgt die optische Erkennung einer in der Vorrichtung angeordneten Kartusche anhand einer durch den Kartuschencode transmittierten Strahlung. Die optische Erkennungseinheit ist demgemäß in optischer Transmissionsgeometrie ausgebildet. Im Unterschied zu vorbekannten optischen Erkennungsverfahren, die sämtlich in Reflexionsgeometrie arbeiten, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung weniger aufwändig und kostengünstiger realisiert werden. Da bei der vorbekannten, auf Reflexionsgeometrie basierenden Systemen vielfach bildgebende und bildauswertende Verfahren und entsprechend komplexe Komponenten implementiert werden müssen, kann bei der erfindungsgemäßen Anordnung in Transmissionsgeometrie die Kartuscheninformation beispielsweise mittels eines Löcher-Codes implementiert werden, der mit relativ einfachen Mitteln, wie beispielsweise einer oder mehrerer Fotodioden ausgelesen werden kann.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Strahlungsdetektor zur Detektion der vom Emitter erzeugbaren und vom Transmissionsmuster transmittierten Strahlung angeordnet. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass die vom Emitter erzeugte Strahlung bereichsweise durch das an der Kurtusche vorgesehen Transmissionsmuster hindurchpropagiert und anschließend von dem zumindest einen Detektor detektiert werden kann. Die Code-Information ist hierbei in der Ausgestaltung des Transmissionsmusters hinterlegt. Das Transmissionsmuster weist vorzugsweise Bereiche unterschiedlichen Transmissionsgrades bezüglich der verwendeten Strahlung auf.
In einer besonders einfachen Ausgestaltung sind beispielsweise vollständig transparente und vollständig absorbierende bzw. reflektierende Teilbereiche des Transmissionsmusters mit Transmissionskoeffizienten im Bereich von 0 oder 1 vorgesehen. Weitere Ausgestaltungen des Transmissionsmusters mit nur teilweise transparenten bzw. transmittierenden Abschnitten, d.h. mit von 0 oder 1 verschiedenen Transmissionskoeffizienten, sind ohne weiteres denkbar. Vielmehr können auch spektral selektive Abschnitte vorgesehen sein, die unterschiedliche Absorptions- bzw. Transmissionskoeffizienten für unterschiedliche spektrale Bandbreiten aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die optische Erkennungseinheit zum Auslesen eines als zweidimensionalen Transmissionsmusters vorliegenden Codes der Kartusche vorgesehen. Eine zweidimensionale Ausgestaltung des Transmissionsmusters ermöglicht eine Erhöhung der für den Code verwendbaren Datenmenge. Zum anderen muss das Transmissionsmuster nicht zwingend linear aufgebaut sein, sondern kann eine beliebige, für die Geometrie der Kartusche vorteilhafte zweidimensionale Form annehmen. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Strahlungsemitter und/oder die Strahlungsdetektoren im Wesentlichen zweidimensional in der Struktur und/oder der Geometrie des Transmissionsmusters entsprechend angeordnet.
Von Vorteil ist hierbei, wenn die Detektoren und/oder Emitter jeweils einzelnen Flächenelementen des Transmissionsmusters der Kartusche zugeordnet sind. Eine Zuordnung kann hierbei zum einen durch die Positionierung oder Anordnung von Detektoren und Emittern innerhalb der Vorrichtung und zum anderen unter Verwendung von wellen- oder lichtleitenden Strukturen und Medien erfolgen, welche die vom Emitter erzeugte und/oder die vom Muster transmittierte Strahlung zu den Flächenelementen des Musters bzw. zu den Detektoren möglichst verlustfrei hinführen. Hierbei ist insbesondere von Vorteil, wenn für einzelne Flächenelemente des Transmissionsmusters jeweils ein Detektor vorgesehen ist.
Für den als Transmissionsmuster an der Kartusche zu hinterlegenden Code ist eine räumlich vorgegebene Bit-Struktur an der Kartusche von Vorteil.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist vorgesehen, dass der zumindest eine Strahlungsemitter und der zumindest eine Strahlungsdetektor an gegenüberliegenden Seiten eines für die Kartusche vorgesehenen Aufnahmebereichs angeordnet sind. Vorzugsweise kann der für die Kartusche vorgesehene Aufnahmebereich zum Auswechseln der Kartuschen geöffnet und verschlossen werden, wobei beispielsweise die den Aufnahmebereich begrenzenden Seiten gegeneinander beweglich oder verschwenkbar ausgestaltet sein können oder z.B. zumindest eine der Seiten weggeklappt werden kann.
Durch die Anordnung von Strahlungsdetektor und Strahlungsemitter an gegenüberliegenden und möglicherweise gegeneinander verschwenkbaren bzw. beweglichen Seiten des Aufnahmebereichs wird die in Transmissionsgeometrie arbeitende Erkennungseinheit bereits verwirklicht. Vorzugsweise sind der zumindest eine Strahlungsdetektor und der zumindest eine Strahlungsemitter deckungsgleich gegenüberliegend angeordnet, sodass die in den Aufnahmebereich eingeführte Kartusche mit ihrem als Transmissionsmuster vorliegenden Code im Wesentlichen als Blende für die vom Emitter erzeugte Strahlung fungiert.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der zumindest eine Strahlungsemitter und der zumindest eine Strahlungsdetektor an der gleichen Seite des für die Kartusche vorgesehenen Aufnahmebereichs angeordnet sind. In dieser Konfiguration sind weiterhin optische Führungsmittel oder Reflektoren vorgesehen, mittels derer die vom Emit- ter erzeugte und/oder die vom Transmissionsmuster transmittierte Strahlung entweder zum Transmissionsmuster oder zum Detektor hin übertragen werden kann.
Insbesondere hat diese Art der Anordnung den Vorteil, dass sämtliche elektrisch anzusteuernden Komponenten, wie Strahlungsemitter und Strahlungsdetektor der Erkennungseinheit, auf einer gemeinsamen Seite des für die Kartusche vorgesehenen Aufnahmebereichs angeordnet werden können. Somit sind diese optischen Komponenten nicht mehr gegeneinander verstellbar, sondern bleiben in ihren Positionen fixiert. Zudem können sowohl die Strahlungsemitter als auch die Strahlungsdetektoren bei dieser Anordnung an der gleichen Seite des Aufnahmebereichs ohne aufwändige Verkabelung von einer gemeinsamen Steuereinheit betrieben werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zur Übertragung der vom Emitter erzeugbaren optischen Strahlung hin zum Transmissionsmuster und/oder zur Übertragung der vom Transmissionsmuster transmittierten Strahlung hin zum Detektor optische Führungsmittel, wie etwa Wellen- oder Lichtleiter, vorgesehen sind. Mittels solch optischer Führungsmittel, die vorzugsweise einen deutlich höheren Brechungsindex als Luft aufweisen, ist es vor allem möglich, etwaigen Intensitätsverlusten bei der Strahlpropagation innerhalb des Systems wirksam zu begegnen. Zudem ermöglichen derartige optische Führungsmittel eine variable und den Einbauerfordernissen gerecht werdende Positionierung von Detektor und Emitter.
Weiterhin ist vorgesehen, dass bei einer Anordnung von Emitter und Detektor an der gleichen Seite des für die Kartusche vorgesehenen Aufnahmebereichs an der den Emitter und Detektoren gegenüberliegenden Seite des Aufnahmebereichs zumindest ein Reflektor angeordnet ist. Die vom Emitter erzeugte Strahlung kann innerhalb oder seitlich des Aufnahmebereichs frei propagieren, an dem hinter der Kartusche liegenden Reflektor reflektiert und somit auf die Kartusche gelenkt werden. Dort triff sie letztlich auf das Transmissionsmuster, sodass von diesem transmittierte und informationstragende Strahlungskomponenten von dem zumindest einen Detektor detektiert werden können.
Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der zumindest eine Emitter außerhalb des für die Kartusche vorgesehenen Aufnahmebereichs der Vorrichtung zu liegen kommt, und dass zur Beaufschlagung der vom zumindest einen Detektor abgewandten Kartuschenseite mit Strahlung ein im Wesentlichen sichelartig, bogenartig oder L-förmig ausgebildeter Licht- oder Wellenleiter vorgesehen ist. Dieser Licht- oder Wellenleiter erfüllt hierbei im We- sentlichen die Funktion des zuvor beschriebenen Reflektors, nämlich dahingehend, dass auch bei einer Anordnung von Emitter und Detektor nebeneinander das Erfassen des in Form eines optischen Transmissionsmusters vorliegenden Codes der Kartusche in Transmissionsgeometrie erfolgen kann.
Mittels eines Reflektors und/oder eines Licht- oder Wellenleiters ist es somit generell möglich, auch bei einer gleichseitigen, nebeneinander liegenden und nicht gegenüberliegenden Anordnung von Emitter und Detektor ein optisches Auslesen des Kartuschencodes in Transmissionsgeometrie zur Verfügung zu stellen.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der im Wesentlichen sichelartig, bo- genartig oder L-förmig ausgebildete Licht- oder Wellenleiter zur Übertragung der vom Transmissionsmuster der Kartusche transmittierten Strahlung hin zum Detektor ausgebildet, der hier außerhalb des für die Kartusche vorgesehenen Aufnahmebereichs angeordnet ist. Hierbei ist insbesondere von Vorteil, wenn für jedes der Flächenelemente des Transmissionsmusters ein separater Strahlungsemitter vorgesehen ist. Insbesondere, wenn die einzelnen Strahlungsemitter in einer vorgegebenen zeitlichen Abfolge aktiviert werden, oder wenn die einzelnen Strahlungsemitter unterschiedliche Strahlungsintensitäten aufweisen, ist eine ortsaufgelöste Mustererkennung auch selbst unter Verwendung lediglich eines einzigen Detektors möglich.
Abhängig von den Bauteilkosten für Emitter und Detektoren, kann die Anzahl benötigter Detektoren und/oder Emitter unter Berücksichtigung des Anforderungsprofils und der Gesamtkosten des Systems optimiert werden. Es sind demnach insbesondere solche Konfigurationen mit im Wesentlichen nur einem Emitter und einer Vielzahl Detektoren oder auch mit nur einem Detektor und einer Vielzahl von Emittern denkbar.
Von Vorteil ist weiterhin, dass die über die Fläche des Transmissionsmusters transmittierte Strahlung mittels einer die Strahlung bündelnden und/oder zusammenführenden Lichtleiterstruktur dem zumindest einen Detektor zuführbar ist. In dieser Konfiguration kann die erfindungsgemäße Vorrichtung sogar mit nur einem einzigen Detektor für das von dem Transmissionsmuster der Kartusche transmittierten Licht betrieben werden. Zum ortsaufgelösten Auslesen des vorzugsweise zweidimensional ausgestalteten Transmissionsmusters kommen hierbei im Wesentlichen zwei Betriebsmodi für die Erkennungseinheit infrage. Nach einem ersten Betriebsmodus ist vorgesehen, dass wenigstens zwei Emitter mit unterschiedlicher Strahlungsintensität vorgesehen sind, sodass allein anhand der detektierten transmittierten Intensität festgestellt werden kann, ob die Strahlung nur eines der zumindest zwei Emitter, die Strahlung beider Emitter oder ob gar keine Strahlung der Emitter durch die den einzelnen Emittern zugeordneten Flächenelementen des Transmissionsmusters hindurch propagieren. Davon ausgehend, dass der Code des Transmissionsmusters binär hinterlegt ist, das heißt, dass die einzelnen Flächenelemente des Transmissionsmusters entweder einen Transmissionsgrad von 0 oder 1 aufweisen und dass die den einzelnen Flächenelementen des Transmissionsmusters zugeordneten Emitter eine deutlich unterscheidbare Intensität aufweisen, kann mittels der die Strahlung bündelnden Lichtleiterstruktur und unter Verwendung nur eines Detektors das Transmissionsmuster der Kartusche hinreichend genau ausgelesen werden.
Kommen eine Vielzahl einzelner Emitter in Betracht, so ist beispielsweise eine mit ansteigenden Zweierpotenzen multiplizierte Intensität einzelner Emitter sinnvoll. Beträgt das Verhältnis der Strahlungsleistungen einzelner Emitter beispielsweise 2, 4, 8, 16 usw., so kann allein anhand einer Messung der Gesamtintensität der transmittierten Strahlung die Struktur des Transmissionsmusters bestimmt und somit der Code ausgelesen werden.
Der zweite Betriebsmodus kann dagegen mit Emittern gleicher Intensität operieren. Diese werden hierbei zeitlich versetzt zueinander aktiviert, sodass beispielsweise jeweils nur einer der Emitter Strahlung emittiert. Unter Kenntnis eines vorgegebenen zeitlichen Aktivierungsschemas für die einzelnen Emitter kann letztlich allein anhand der über die Zeit detektierten Strahlungsintensität das Transmissionsmuster und somit der Code der Kartusche ausgelesen und bestimmt werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Öffnungsstellung des Aufnahmebereichs für die in die Vorrichtung einsetzbare Kartusche mittels des zumindest einen Detektors und des zumindest einen Emitters detektierbar. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise ein Sicherheitsmechanismus für die Brühvorrichtung implementiert werden, dass nämlich bei geöffnetem Aufnahmebereich, bei welchem die Kartusche ausgewechselt und das Gerät nicht betriebsbereit ist, eine etwaige Fehlbedienung zuverlässig ausgeschlossen werden kann.
Zur Detektion einer Öffnungsstellung des Aufnahmebereichs können reflektierende oder strahlungsführende Elemente vorgesehen sein, die dafür Sorge tragen, dass bei geschlos- senem Aufnahmebereich eine Minimalintensität vom Detektor detektiert wird. Soll eine Kartusche ausgewechselt werden, wird der Aufnahmebereich in eine Öffnungsstellung überführt, was typischerweise mit einem Verschwenken oder Verschieben des reflektierenden oder strahlungsleitenden Elements einhergeht, sodass die vom Detektor detektierbare Strahlung unterhalb des vorgegebenen Minimalintensität absinkt. Wird eine Strahlungsintensität unterhalb des vorgegebenen Minimalschwellwertes gemessen, so kann die Brühfunktion der Vorrichtung aus Sicherheitsgründen dann deaktiviert werden, was vorzugsweise selbsttätig erfolgt.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur optischen Erkennung von Kartuschen, in welchen eine pulverartige Getränkesubstanz aufgenommen ist und die in Vorrichtungen zur Heißgetränkezubereitung einsetzbar sind. An den Kartuschen ist ein Code vorgesehen, der mit Strahlung von zumindest einem Strahlungsemitter beaufschlagt wird. Zum Auslesen des Codes und zum Erkennen der in der Vorrichtung eingesetzten Kartusche wird die vom Code transmittierte Strahlung mittels zumindest eines Strahlungsdetektors detektiert. Der an der Kartusche vorgesehene Code ist daher als Transmissionsmuster ausgebildet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die von dem zweidimensional ausgebildeten Code transmittierte Strahlung ortsaufgelöst detektiert. Hierzu sind beispielsweise mehrere Strahlungsdetektoren vorgesehen, die den Transmissionsgrad einzelner diskreter Flächenelemente des Codes bestimmen können. Die von der Vielzahl von Detektoren detektierte Strahlungsleistung entspricht somit in direkter Art und Weise dem Transmissionsmuster des an der Kartusche vorgesehenen optischen Transmissionscodes.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die an unterschiedlichen Flächenelementen des Transmissionsmuters transmittierte Strahlung mittels optischer Wellenoder Lichtleiter überlagert bzw. zusammenführt und dem zumindest einen Detektor zugeführt wird. In diesem Detektionsmodus kann eine ortsaufgelöste Erkennung des Codes unter Verwendung einer Vielzahl von Emittern unterschiedlicher Intensität erfolgen. Alternativ oder ergänzend hierzu ist eine zeitlich versetzte Beaufschlagung unterschiedlicher Codeabschnitte mittels entsprechender Aktivierung der den Codeabschnitten zugeordneten Emittern möglich.
Hierbei ist insbesondere von Vorteil, wenn sich die Strahlungsleistung der einzelnen Emitter zum Beispiel um einen Faktor zwei unterscheidet. Anhand einer gemessenen Gesamtinten- sität lässt sich dann jede Konstellation von binären Transmissionsmustern eindeutig zuordnen.
Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung eine Kartusche zur Zubereitung für Heißgetränke, die eine pulverartige Getränkesubstanz enthält. Die Kartusche weist einen optisch auslesbaren Code zur maschinellen Erkennung der Kartusche auf, der als optisches Transmissionsmuster ausgebildet ist. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind daher keine bildgebenden Verfahren für die Erfassung eines an der Kartusche angeordneten Codes erforderlich. Die Ausgestaltung des Codes in Form eines optischen Transmissionsmusters ermöglicht eine einfache und kostengünstige Implementierung einer optischen Erkennungseinheit für die Kartusche.
Von Vorteil ist hierbei, wenn der Code als zweidimensionales Transmissionsmuster ausgebildet ist. Dies erhöht zum einen die Informationsdichte des Codes und erlaubt zudem eine platzsparende und variable Gestaltung des Transmissionsmusters, welches beispielsweise flexibel an die Geometrie und an die Abmessungen der Kartusche angepasst werden kann. Von Vorteil ist hierbei, dass der Code an einem randseitigen Gehäuseabschnitt der Kartusche vorgesehen sein kann. Diese Anordnung des Codes ist vorteilhaft, da er somit außerhalb eines für die Getränkesubstanz vorgesehenen Aufnahmebereichs der Kartusche angeordnet ist, der für optische Transmissionsmessungen aufgrund des dort vorhandenen Getränkepulvers ungeeignet erscheint. Der randseitige Gehäuseabschnitt für den Code kann hierbei insbesondere als Randfortsatz ausgebildet sein, der gleichzeitig als Griff oder Grifflasche für die Kartusche dienen kann.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der für den Code vorgesehene Gehäuseabschnitt vordefinierte Perforationen auf. Die Anordnung und Größe der einzelnen Löcher bzw. Perforationen ist hierbei an die Konfiguration der Strahlungsemitter bzw. Strahlungsdetektoren der Brühvorrichtung bzw. deren Erkennungseinheit angepasst. Bei einer in die Brühvorrichtung eingesetzten Kartusche kommen die gehäuseseitigen Perforationen der Kartusche deckungsgleich mit den an der Vorrichtung vorgesehenen Aperturen für die transmittierte und von den Emittern erzeugte Strahlung zu liegen.
Die in dem Gehäuseabschnitt vorgesehenen und vordefinierten Perforationen tragen hierbei im Wesentlichen keine Codeinformationen. Sie bilden vielmehr Basiselemente bzw. Informationsbits für die an der Kartusche anzubringende Codeinformation. So ist insbesondere vorgesehen, dass die am Gehäuseabschnitt vordefinierten Perforationen mit zumindest einer Schicht überzogen sind, die in Form eines ortskodierten Transmissionsmusters die Codeinformation trägt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist diese die Perforationen des Gehäuses überziehende Schicht als perforierte Folie ausgebildet, wobei die Folienperforationen mit den Gehäuseperforationen im Wesentlichen deckungsgleich sind.
Nach einer alternativen Ausgestaltung kann die Codeinformation auch in Form von verschlossenen oder verfüllten Gehäuseperforationen ortskodiert vorliegen. Anstelle eines Folienüberzugs können zur Codeinformationsspeicherung auch einzelne der vordefinierten Gehäuseperforationen verfüllt oder anderweitig verschlossen werden.
Dieses auf einer Folie oder Verfüllung basierende Aufbringen einer Codeinformation an der Kartusche hat den Vorteil, dass für Kartuschen mit unterschiedlicher Getränkesubstanz ein gemeinsamer Gehäusetyp mit gleichen vordefinierten Perforationen verwenden werden kann. Eine kodierte Kennzeichnung der unterschiedlich befüllten Kartuschen erfolgt dann in einfacher Art und Weise lediglich durch Anbringen einer informationstragenden Schicht. Hierbei kann insbesondere vorgesehen werden, dass auch erst nach einem Anbringen einer unperforierten Schicht diese mittels Durchstoßen mit den Codeinformationen versehen wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die die Codeinformation tragende Schicht gleichzeitig als Verschluss für die Kartusche ausgebildet. Dem beispielsweise in Form einer Folie ausgebildeten Kartuschenverschluss kommt hierbei eine Doppelfunktion zu. Ein zusätzliches Aufbringen einer informationstragenden Schicht kann daher in vorteilhafter Weise entfallen.
Weiterhin ist vorgesehen, dass das Kartuschengehäuse als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist. Solche Kunststoffspritzteile sind in hoher Stückzahl mit beliebiger Geometrie, insbesondere mit den vordefinierten Perforationen kostengünstig herstellbar.
Von Vorteil ist weiterhin die als Verschluss und/oder als Informationsträger dienende perforierte Folie als Metallfolie ausgebildet. Die Kombination von Kunststoffspritzteil und Metallfolie ermöglicht einen luftdichten und hermetischen Verschluss für die Kartusche, was sich positiv auf die Qualität und Haltbarkeit der in der Kartusche aufgenommenen Getränkesubstanz auswirkt. Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kartusche. Hierbei wird ein Kartuschengehäuse, welches randseitige Perforationen aufweist, mit einer Getränkesubstanz gefüllt und anschließend mit einer die randseitigen Perforationen überdeckenden Schicht überzogen. Im Bereich der Gehäuseperforationen wird die Überzugsschicht dem an der Kartusche anzubringenden Code entsprechend durchstoßen. Folglich entsteht an einem randseitigen Gehäuseabschnitt der Kartusche ein Loch- oder Transmissionsmuster, welches optisch in Transmissionsgeometrie von einer Brühvorrichtung ausgelesen werden kann. Die optische Erkennung eines solchen Transmissionsmusters kann mit einfachen optischen Detektoren, wie etwa Fotodioden erfolgen.
Von Vorteil wird das Kartuschengehäuse mittels eines Kunststoffspritzprozesses hergestellt, der in kostenneutraler Art und Weise die Erzeugung der randseitigen Gehäuseperforationen ermöglicht. Zudem sind derartige Kunststoffspritzprozesse für eine kostengünstige Massenproduktion von Kartuschengehäusen gut geeignet.
Weiterhin ist vorgesehen, dass sowohl der für die Getränkesubstanz vorgesehene Bereich der Kartusche als auch der die Perforationen aufweisende Randbereich des Kartuschengehäuses mittels einer gemeinsamen Metallfolie verschlossen und/oder überzogen werden. Das Anbringen einer den Codeinformationen entsprechend vorperforierten Folie ist demnach nicht erforderlich. Es ist vielmehr vorgesehen, dass die gesamte Kartusche zumindest einseitig mit einer einzigen Verschlussfolie überzogen wird, welche anschließend in dem randseitigen Perforationsbereich des Gehäuses dem am Gehäuse anzubringenden Code entsprechend perforiert wird.
Ausführungsbeispiele
Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale sowie Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung der Figuren. Dabei bilden sämtliche beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale in sämtlichen sinnvollen Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von den Patentansprüchen oder deren Rückbezügen. Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Kartusche in Aufsicht und im Querschnitt,
Figur 2 den perforierten Kartuschenrand im Querschnitt in verschiedenen Stufen des Herstellungsprozesses,
Figur 3 das an der Kartusche vorgesehene Transmissionsmuster in Draufsicht,
Figur 4 eine Ausführungsform der Erkennungseinheit mit einem Emitter und mehreren Detektoren,
Figur 5 eine Ausführungsform der Erkennungseinheit, bei welcher Emitter und Detektoren an der gleichen Seite des Aufnahmebereichs angeordnet sind,
Figur 6 ein der Figur 5 entsprechendes Ausführungsbeispiel mit Reflektor,
Figur 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem Emitter und einer Vielzahl von Detektoren,
Figuren 8a bis 8d ein Ausführungsbeispiel mit einem strahlungsbündelnden Licht- oder Wellenleiter und einem Detektor,
Figur 9 ein weiteres der Figur 7 im Wesentlichen entsprechendes Ausführungsbeispiel,
Figur 10 eine Darstellung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 9 im Betriebsmodus und
Figur 11 das Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 9 und 10 mit geöffnetem Kartuschenaufnahmebereich.
In Figur 1 ist eine im Wesentlichen kreisförmig ausgebildete Kartusche 10 mit einem umlaufenden Kartuschenrand 12 gezeigt. Der Rand 12 ist hierbei als ein sich radial nach außen erstreckender Flansch ausgebildet, während der radial innen liegende Bereich der Kartusche 10 zur Aufnahme einer Getränkesubstanz 14 vorgesehen ist und dort im Querschnitt eine entsprechende Vertiefung aufweist. Die Oberseite der Kartusche 10 ist mit einer Schicht 16, insbesondere mit einer Metallfolie 16 überzogen. Diese überdeckt sowohl den radial innen liegenden Bereich für die Getränkesubstanz 14 als auch den umlaufenden Kartuschenrand 12.
In Figur 2 sind die aufeinanderfolgenden Schritte zur Herstellung eines am Rand 12 der Kartusche 10 vorgesehenen optischen Transmissionsmusters gezeigt. Ausgehend von einem perforierten und im Querschnitt vergrößert dargestellten Randabschnitt 12 der Kartusche 10, der einzelnen Gehäuseperforationen 18, 20, 22 aufweist, wird in einem ersten Schritt der gesamte perforierte Gehäusebereich 12 mit einer Folie 16 überzogen.
Zum Einbringen von Codeinformationen und zum Erzeugen eines optischen Transmissionsmusters wird an den dem Kartuschencode 11 entsprechenden Stellen mittels eines Prägestifts oder Stempels 24 die Folie 16 durchstoßen. Hierbei werden einzelne Folienperforationen 26 gebildet, die, wie in Figur 2 unten dargestellt, mit den Gehäuseperforationen 18 und 22 deckungsgleich sind. Die Gehäuseperforation 20 hingegen bleibt von der Folie 16 überdeckt. Aufgrund dieses fertigungsrationellen Herstellungsverfahrens für Heißgetränkekartuschen kann auf eine aufwändige Kennzeichnung, wie etwa durch Bedrucken des Kartuschengehäuses mit einem Strichcode, in vorteilhafter Weise verzichtet werden. Eine Kennzeichnung der Kartusche kann nunmehr durch einfaches Einstechen einer Folie nach einem vorgegebenen ortscodierten Muster erfolgen.
Figur 3 zeigt eine bevorzugte Anordnung eines einen Code 11 tragenden Transmissionsmusters im Randbereich 12 einer Heißgetränkkartusche 10. Die einzelnen Perforationen 18, 26 können hierbei in einer beliebigen Geometrie angeordnet sein, vorausgesetzt, dass die Erkennungseinheit der Brühvorrichtung über entsprechend angeordnete Strahlungsemitter und Strahlungsdetektoren verfügt. Die geometrische Anordnung der einzelnen Gehäuse und Folienperforationen 18, 26 kann dabei regelmäßig oder unregelmäßig geradlinig oder beliebig gekrümmt entlang des Randes 12 verlaufen. Die beliebige geometrische Anordnung einzelner Perforationen des randseitigen Transmissionsmusters 11 ermöglichen eine flexible Anpassung des Musters 11 an die Gehäusegeometrie der Kartusche 10.
Bezüglich des an der Kartusche vorgesehenen Transmissionsmusters 11 ist die Erfindung keinesfalls auf binäre Transmissionsmuster mit wahlweise perforierten oder strahlungsab- sorbierenden bzw. -reflektierenden Flächenelementen beschränkt. Vielmehr können natürlich auch teiltransparente bzw. teilabsorbierende Folien 16 Verwendung finden, die ihrerseits über der Fläche des Transmissionsmusters entweder einen homogenen oder einen über die Fläche variierenden Transmissionsgrad aufweisen. Daneben ist es auch möglich, dass die Folie 16 Flächenelemente mit unterschiedlichen spektralen Absorptions- bzw. Transmissionseigenschaften aufweist, sodass die optische Erkennung des Transmissionsmusters nicht nur monochromatisch, sondern auch über einen großen Spektralbereich, beispielsweise von UV bis Infrarot, erfolgen kann.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform einer Erkennungseinheit der Brühvorrichtung, welche einen Strahlungsemitter 32 und mehrere Strahlungsdetektoren 28, 34, 36, 38 aufweist. Der Strahlungsemitter 32, der beispielsweise als lichtemittierende Diode (LED) ausgebildet ist, emittiert vorzugsweise Strahlung 30 im sichtbaren oder infraroten Spektralbereich. Der Strahlungsemitter 32 ist in der in Figur 4 gezeigten Konfiguration oberhalb eines Kartuschenbereichs 60 angeordnet, in welchen die Kartusche zur Getränkezubereitung platziert wird.
Die Kartusche ist in dieser Abbildung nicht explizit dargestellt. Gezeigt sind lediglich deren mit Folie 16 überzogener Kartuschenrand 12 im Querschnitt. Nach unten ist der Kartuschenbereich 60 vom Gehäuse 27 begrenzt, in welchem die einzelnen Strahlungsdetektoren 28, 34, 36, 38 angeordnet sind. Das Gehäuse 27 weist entsprechend den Perforationen 18 des Kartuschenrands 12 Öffnungen auf, sodass die vom Transmissionsmuster des Kartuschenrands 12 transmittierte Strahlung zu den den Perforationen 18 zugeordneten Detektoren 28, 34, 36, 38 propagieren kann.
Zur besseren optischen Kopplung der Perforationen 18 des Kartuschenrands 12 und den einzelnen Detektoren 28, 34, 36, 38 sind in den für das transmittierte Licht vorgesehenen Durchtrittsöffnungen des Gehäuses 27 einzelne licht- oder wellenleitende Elemente 40, 42, 44, 46 vorgesehen. Deren oben zu liegen kommende Lichteintrittsöffnung ist im Wesentlichen deckungsgleich zu den Gehäuseperforationen 18, 20, 22 des Kartuschenrands 12.
Aufgrund der Perforation 26 der Folie 16 können im dargestellten Beispiel lediglich die Detektoren 34 und 38 eine vom Transmissionsmuster transmittierte Strahlungsintensität detek- tieren.
Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der optischen Erkennungseinheit für die auswechselbare Kartusche. Hierbei sind die Strahlungsdetektoren 28, 34, 36, 38 und der Emitter 32 nicht an gegenüberliegenden Seiten des Aufnahmebereichs 60 angeordnet, sondern befinden sich an der gleichen Seite, nämlich an der unteren Seite des Aufnahmebereichs 60. Um eine optische Transmissionsmessung des Transmissionsmusters zu ermöglichen, ist in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 eine licht- oder strahlungsleitende Struktur 48 vorgesehen. Diese ist im Wesentlichen L-förmig, sichelartig oder bogenartig ausgebildet.
Die vom Emitter 32 emittierte Strahlung 30 wird seitlich in den Licht- oder Wellenleiter 48 eingekoppelt, welcher die eingekoppelte Strahlung schließlich von oben auf das Transmissionsmuster der Kartusche richtet. Gegenüber Figur 4 ist eine Konfiguration, bei welcher sowohl Strahlungsemitter als auch die Strahlungsdetektoren an der gleichen Seite des Aufnahmebereichs 60 angeordnet sind, von Vorteil, da sämtliche elektrische sowie lichterzeugende und lichtdetektierende Komponenten an einer Seite des verschwenkbar oder zumindest verstellbar ausgebildeten Kartuschenbereichs 60 angeordnet sind. Eine Ansteuereinheit bzw. elektrische Komponenten zur Auswertung der optischen Signale können somit räumlich zusammengeführt und somit sogar in einem gemeinsamen Modul integriert werden. Dies ist hinsichtlich des Platzbedarfs, der Wartungsfreundlichkeit der Vorrichtung sowie aus Kostengründen von Vorteil.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Vorrichtung zur Erkennung der auswechselbaren Kartusche. Hier sind insgesamt zwei Emitter 32 vorgesehen, die seitlich des Aufnahmebereichs 60 für die Kartusche 10 angeordnet sind. An dem dem Gehäuse 27 gegenüberliegenden Abschnitt des Kartuschenbereichs 60 ist ein Reflektor 50, beispielsweise in Form eines Hohlspiegels, vorgesehen. Dieser erfüllt eine ähnliche Aufgabe wie der Lichtoder Wellenleiter 48 gemäß Figur 5. Das von den Emittern 32 emittierte Strahlungsfeld wird vom Reflektor 50 nach unten reflektiert, sodass die Perforationen 18, 26 der Kartusche in Transmissionsgeometrie von den Detektoren 28, 34, 36, 38 detektiert werden können.
In Figur 7 ist schließlich eine der Figur 5 ähnliche Konfiguration von Gehäuse 27, Aufnahmebereich 60 und Licht- oder Wellenleiter 48 dargestellt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5 sind hier jedoch mehrere Emitter 32, 52, 54, 56 innerhalb des Gehäuses 27 und unterhalb des Transmissionsmusters der Kartusche 10 angeordnet. Der Detektor 28 befindet sich seitlich des Aufnahmebereichs 60 für die Kartusche 10 und wird von der in den Lichtleiter 48 eingekoppelten und von der Kartusche transmittierten Strahlung gespeist.
Die Anordnung von Detektoren 28, 34, 36, 38 und Emittern 32, 52, 54, 56 sind in den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren 5 und 7 quasi vertauscht. Ebenso propagiert die er- zeugte Strahlung in den licht- oder strahlungsleitenden Strukturen 40, 42, 44, 46, 48 in umgekehrte Richtungen. Das beispielsweise vom Emitter 52 emittierte Strahlungspaket propagiert durch den Lichtleiter 42 und durch das Transmissionsmuster des Kartuschenrandes 12 hindurch, wonach es in die lichtleitende Struktur 48 eingekoppelt und letztlich seitlich zum Detektor 28 geführt wird.
Gegenüber Figur 5 ist die Konfiguration nach Figur 7 insoweit von Vorteil, dass lediglich ein einziger - im Vergleich zu Emittern kostenintensiverer - Detektor 28 zur Erkennung des Transmissionsmusters erforderlich ist.
Zum ortsaufgelösten Auslesen des an der Kartusche 10 vorgesehenen Transmissionsmusters sind bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 im Wesentlichen zwei Betriebsmodi denkbar.
Zum einen kann vorgesehen werden, dass die einzelnen Emitter 32, 52, 54, 56 verschiedene Strahlungsleistungen aufweisen. Insbesondere, wenn sich die zur Verfügung stehenden Strahlungsleistungen zwischen benachbarten Emitter 32, 52, 54, 56 verdoppeln, ist eine eineindeutige Zuordnung jedweden binären Transmissionsmusters durch bloße Detektion der in den Lichtleiter 48 eingekoppelten und vom Muster transmittierten Gesamtintensität möglich. Unter einem binären Transmissionsmuster sind in diesem Zusammenhang diskrete Transmissionswerte entweder von 0 oder 1 zu verstehen.
Ein weiterer Betriebsmodus der Ausführungsform gemäß Figur 7 ist in den Figuren 8a bis 8d verdeutlicht. Auch hier ist ein einziger Detektor in Kombination mit einer Vielzahl strahlungs- emittierender Elemente 32, 52, 54, 56 vorgesehen. Ähnlich wie der Licht- oder Strahlungsleiter 48 gemäß Figur 7 ist in den Figuren 8a bis 8d ein Licht- bzw. Strahlungskoppler 58 vorgesehen, in welchem die vom Gehäuserand 12 transmittierte Strahlung eingekoppelt und stets zum gleichen Detektor 28 geführt wird.
Die einzelnen Figuren 8a bis 8d zeigen jeweils Momentaufnahmen einer zeitlich versetzten Aktivierung einzelner Emitter 32, 52, 54, 56. In Figur 8a detektiert der Detektor 28 die vom Emitter 32 emittierte Strahlung. In Figur 8b propagiert die vom Emitter 52 erzeugte Strahlung, während in Figur 8c die Strahlung des Emitters 54 durch die wellenleitende Struktur 58 zum Detektor 28 hingeführt ist. Lediglich in Figur 8d ist die Strahlpropagation der vom Emitter 56 erzeugten Strahlung durch das am Kartuschenrand 12 vorgesehene Transmissionsmuster unterbrochen. In diesem Fall kommt keine ausreichende Strahlungsintensität am Detektor an. Die mit dem Emitter 32, 52, 54, 56 und dem Detektor 28 gekoppelte Erkennungseinheit wird daher in den Fällen der Figuren 8a bis 8c eine logische 1 setzen, während der Fall gemäß Figur 8d eine logische 0 ergibt. Auf diese Art und Weise erhält man den binären Code 1 ,1 ,1 ,0.
Figur 9 zeigt ein im Wesentlichen der Figur 7 entsprechendes Ausführungsbeispiel in einer schematischen Darstellung. Hier sind insgesamt sechs Einzelemitter und ein einziger Detektor 28 vorgesehen. Der Aufnahmebereich 60 für die Kartusche ist hier nach unten vom Gehäuse 27 und nach oben von einem schwenkbaren Deckel 62 begrenzt. Der Lichtleiter 48 ist hierbei mechanisch an den Deckel 62 gekoppelt. Bei dem in den Figuren 9 und 10 geschlossenen Deckel 62 wird zumindest eine minimale Strahlungsleistung in den Wellen- o- der Lichtleiter 48 eingekoppelt, sodass am Detektor 28 zumindest eine minimale Lichtintensität detektiert wird.
Wird der Deckel 62 etwa zur Entnahme oder zum Einsetzen einer Kartusche, wie in Figur 11 dargestellt, geöffnet, so verändert sich die Strahlungskopplung zwischen dem Licht- oder Wellenleiter 48 und dem Detektor 28 gravierend. Im Vergleich zu den Konfigurationen gemäß der Figuren 9 und 10 wird in der Öffnungsstellung des Deckels 62 eine ungleich geringere Strahlungsintensität am Detektor 28 ankommen, die typischerweise unterhalb eines Schwellenwerts für den Betrieb der Brühvorrichtung liegt.
Anhand dieser geringen am Detektor 28 vorliegenden Strahlungsintensität erkennt das System folglich selbsttätig, dass sich der Deckel 62 in einer Öffnungsstellung befindet, sodass eine Sicherheitsabschaltung der Brühvorrichtung erfolgen kann. Das aus Strahlungsemittern und Strahlungsdetektor bzw.- detektoren bestehende Erkennungssystem für die Kartusche stellt somit auch eine sicherheitsrelevante Deaktivierung der Brühfunktion der Brühvorrichtung zur Verfügung.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Zubereitung für Heißgetränke mit einer optischen Erkennungseinheit für auswechselbare Kartuschen (10), in denen eine pulverartige oder flüssige Getränkesubstanz (14) aufgenommen ist, wobei die Erkennungseinheit zum Auslesen eines an den Kartuschen (10) vorgesehenen Codes (11 ) zumindest einen Strahlungsemitter (32, 52, 54, 56) und zumindest einen Strahlungsdetektor (28, 34, 36, 38) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Erkennungseinheit zum Auslesen des als optisches Transmissionsmuster vorliegenden Codes (11 ) ausgebildet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (28, 34, 36, 38) zur Detektion der vom Emitter (32, 52, 54, 56) erzeugbaren und vom Transmissionsmuster transmittierten Strahlung (30) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Erkennungseinheit zum Auslesen eines als zweidimensionalen Transmissionsmuster vorliegenden Codes (11 ) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungsemitter (32, 52, 54, 56) und/oder Strahlungsdetektoren (28, 34, 36, 38) im Wesentlichen zweidimensional der Struktur und/oder Geometrie des Transmissionsmusters (11 ) entsprechend angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strahlungsemitter und der zumindest eine Strahlungsdetektor (28, 34, 36, 38) an gegenüberliegenden Seiten eines für die Kartusche (10) vorgesehenen Aufnahmebereichs (60) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Strahlungsemitter (32, 52, 54, 56) und der zumindest eine Strahlungsdetektor (28, 34, 36, 38) an der gleichen Seite des für die Kartusche (10) vorgesehenen Aufnahmebereichs (60) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung der vom Emitter (32, 52, 54, 56) erzeugbaren optischen Strahlung (30) zum Transmissionsmuster und/oder zur Übertragung der vom Transmissionsmuster transmittierten Strahlung (30) zum Detektor optische Führungsmittel (40, 42, 44, 46, 48) vorgesehen sind.
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der den Emittern (32, 52, 54, 56) und Detektoren (28, 34, 36, 38) gegenüberliegenden Seite des Aufnahmebereichs (60) zumindest ein Reflektor (50) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Emitter (32) außerhalb des für die Kartusche (10) vorgesehenen Aufnahmebereichs (60) zu liegen kommt und zur Beaufschlagung der vom zumindest einen Detektor (28, 34, 36, 38) abgewandten Kartuschenseite mit Strahlung (30) ein im Wesentlichen sichelartig, bogenartig oder L- förmig ausgebildeter Licht- oder Wellenleiter (48) vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Detektor (28) außerhalb des Aufnahmebereichs (60) angeordnet ist und zur Übertragung der vom Transmissionsmuster der Kartusche (11 ) transmittierten Strahlung (30) zum Detektor (28, 34, 36, 38) ein im Wesentlichen sichelartig, bogenartig oder L-förmig ausgebildeter Licht- oder Wellenleiter (48) an der dem Emitter (32) gegenüberliegenden Seite des Aufnahmebereichs (60) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Fläche des Transmissionsmusters (11 ) transmittierte Strahlung (30) mittels einer die Strahlung bündelnden und/oder zusammenführenden Lichtleiterstruktur (58) dem zumindest einen Detektor (28, 34, 36, 38) zuführbar ist.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Emitter (32, 52, 54, 56) mit unterschiedlicher Strahlungsintensität vorgesehen sind.
13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zu einem zeitlich versetzten Aktivieren einzelner Strahlungsemitter (32, 52, 54, 56) ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Öffnungsstellung des Aufnahmebereichs (60) mittels des zumindest einen Detektors (28, 34, 36, 38) und des zumindest einen Emitters (32, 52, 54, 56) detektierbar ist.
15. Verfahren zur optischen Erkennung von in Vorrichtungen zur Heißgetränkezubereitung einsetzbaren Kartuschen (10), in welchen eine pulverartige Getränkesubstanz (14) aufgenommen ist, wobei ein an den Kartuschen vorgesehener Code (11 ) mit von zumindest einem Strahlungsemitter (32, 52, 54, 56) erzeugter Strahlung (30) beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Code (11 ) transmittierte Strahlung (30) mittels zumindest eines Strahlungsdetektors (28, 34, 36, 38) detektiert wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vom zweidimensional ausgebildeten Code (11 ) transmittierte Strahlung (30) ortsaufgelöst detektiert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Code (11 ) transmittierte Strahlung (30) mittels optischer Wellen- oder Lichtleiter (48; 58) ü- berlagert und dem zumindest einen Detektor (28, 34, 36, 38) zugeführt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Code ortsaufgelöst mit Strahlung (30) unterschiedlicher Intensität beaufschlagt wird und eine Erkennung der Kartusche (10) anhand der detektierten Gesamtstrahlungsintensität erfolgt.
19. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Abschnitte des Codes (11 ) in zeitlicher Abfolge mit Strahlung (30) beaufschlagt werden.
20. Kartusche zur Zubereitung für Heißgetränke, die eine pulverartige Getränkesubstanz enthält, mit einem optisch auslesbaren Code (11 ) zur maschinellen Erkennung der Kartusche (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Code (11) als optisches Transmissionsmuster ausgebildet ist.
21. Kartusche nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Code (1 1 ) als zweidimensionales Transmissionsmuster ausgebildet ist.
22. Kartusche nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Code (11 ) an einem randseitigen Gehäuseabschnitt (12) der Kartusche (10) vorgesehen ist.
23. Kartusche nach einem oder mehreren der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der für den Code (11 ) vorgesehene Gehäuseabschnitt (12) vordefinierte Perforationen (18, 20, 22) aufweist.
24. Kartusche nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Perforationen (18, 20, 22) mit zumindest einer Schicht (16) überzogen sind, die in Form eines ortskodierten Transmissionsmusters die Codeinformation (11 ) trägt.
25. Kartusche nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht als perforierte Folie (16) ausgebildet ist, wobei die Folienperforationen (26) mit den Gehäuseperforationen (18, 20, 22) im Wesentlichen deckungsgleich sind.
26. Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Codeinformation (11 ) in Form von verschlossenen o- der verfüllten Gehäuseperforationen (18, 20, 22) ortskodiert vorliegt.
27. Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die die Codeinformation (11 ) tragende Schicht (16) gleichzeitig als Verschluss der Kartusche (10) ausgebildet ist.
28. Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das Kartuschengehäuse (12) als Kunststoffspritzteil ausgebildet ist.
29. Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die perforierte Folie (16) als Metallfolie ausgebildet ist.
30. Verfahren zur Herstellung einer Kartusche nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 20 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass ein randseitige Perforationen (18, 20, 22) aufweisendes Kartuschengehäuse (12) mit der Getränkesubstanz (14) gefüllt und mittels einer die Perforationen (18, 20, 22) überdeckenden Schicht (16) überzogen wird, die im Bereich der Gehäuseperforationen (18, 20, 22) dem aufzubringenden Code (11 ) entsprechend durchstoßen wird.
31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass das Kartuschengehäuse (12) mittels eines Kunststoffspritzprozesses hergestellt wird.
32. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 30 oder 31 , dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der für die Getränkesubstanz (14) vorgesehene Bereich als auch der die Perforationen (18, 20, 22) aufweisende Randbereich (12) des Kartuschengehäuses mittels einer Metallfolie (16) verschlossen und/oder überzogen werden.
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