專(zhuān)利名稱(chēng)：用于控制飲料自動(dòng)售貨機(jī)例如咖啡機(jī)內(nèi)的杯子填充的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域?qū)儆陲嬃献詣?dòng)售貨機(jī)例如咖啡機(jī)或類(lèi)似設(shè)備。
背景技術(shù)：
一些飲料自動(dòng)售貨機(jī)使用容納有待提取或溶解的成分的膠嚢；對(duì)于其 它機(jī)器，成分被存儲(chǔ)在機(jī)器內(nèi)并自動(dòng)地定量供給，或者在制M料時(shí)添加。
大多數(shù)咖啡機(jī)具有包含用于液體通常是水的泵的填充裝置，該泵從水 源抽吸冷的或通過(guò)加熱裝置例如加熱電阻器、加熱塊等加熱的液體。
通常以多種不同的方式控制在容器例如杯子或玻璃杯內(nèi)的飲料的填充。
在一些模式中，對(duì)填充的控制可通過(guò)在控制器內(nèi)存儲(chǔ)多個(gè)填充程序來(lái) 完成，該控制器本身經(jīng)由繼電器控制泵的起動(dòng)時(shí)間并停止泵，其缺陷源于 這樣一個(gè)事實(shí)，即根據(jù)機(jī)器的狀態(tài)例如水垢的程度，實(shí)際傳送的體積可發(fā) 生很大變化。結(jié)果，填充控制通常使用流量計(jì)并通過(guò)控制單元完成，該控 制單元對(duì)位于流體供應(yīng)回路上的流量計(jì)上記錄的脈沖數(shù)進(jìn)行倒計(jì)數(shù)。但是， 缺陷在于必須提供一系列依賴(lài)于將被傳送的不同體積的數(shù)量的操作M。
例如，在傳統(tǒng)咖啡機(jī)中，"ristretto"按鈕用于超小杯咖啡(25mL )， "espresso" 按鈕用于小杯咖啡(40mL)，而"long"掩組用于大杯咖啡(110mL)。 對(duì)于不習(xí)慣使用該機(jī)器的用戶(hù)來(lái)說(shuō)有很容易發(fā)生混淆的危險(xiǎn)；這通常會(huì)導(dǎo) 致輸送過(guò)濃的咖啡或者咖啡從杯中溢出。另一個(gè)缺陷源自對(duì)于根據(jù)所選擇 的膠嚢或飲料的類(lèi)型可能希望中等體積的用戶(hù)缺少靈活性。流量計(jì)還可能 缺少精度或者其精度由于其表面上建立的刻度而受損。另一個(gè)缺陷源自這
樣的事實(shí)，即流量計(jì)的控制沒(méi)有考慮所產(chǎn)生的泡沫的量；對(duì)于泡沫非常多
的產(chǎn)品這會(huì)導(dǎo)致泡沫溢出。
另一種模式在于通過(guò)按鈕、操縱桿或一些其它的操作裝置實(shí)現(xiàn)泵的手 動(dòng)起動(dòng)和停止。換句話(huà)說(shuō)，用戶(hù)僅負(fù)責(zé)暫停飲料向杯子內(nèi)的流動(dòng)。但是，
這會(huì)導(dǎo)致一些缺陷。 一個(gè)缺陷是在飲料流動(dòng)期間用戶(hù)必須專(zhuān)心；否則系統(tǒng) 繼續(xù)輸送飲料，因此溢出的危險(xiǎn)會(huì)非常普遍。另一個(gè)缺陷起因于此手動(dòng)控 制不精確這一事實(shí)。用戶(hù)然后在再次填充時(shí)會(huì)遇到困難，尤其是當(dāng)飲料會(huì) 產(chǎn)生或多或少的泡沫時(shí)用戶(hù)往往希望再次填充；這會(huì)在用液體填充杯子的 控制中欺騙用戶(hù)。
另一種更加復(fù)雜且實(shí)現(xiàn)起來(lái)更加昂貴的控制模式包括成分的包裝部分 (例如膠嚢)上的識(shí)別裝置例如條形碼，該識(shí)別裝置向機(jī)器傳遞指令以便 調(diào)整將被輸送的體積。同樣，此系統(tǒng)使用記錄的程序起動(dòng)泵，并獲取源于 流量計(jì)的數(shù)據(jù)。
專(zhuān)利申請(qǐng)WO 97/25634涉及一種用于使用輻射能三角測(cè)量的概念檢測(cè) 目標(biāo)例如容器在目標(biāo)窗口內(nèi)的位置的方法和設(shè)備。這種設(shè)^^吏用第一對(duì)和 第二對(duì)發(fā)射器和接收器，并使用三角計(jì)算來(lái)檢測(cè)容器的存在。這種設(shè)備并 不適合于檢測(cè)容器內(nèi)的飲料的液面。
專(zhuān)利US 4458735涉及一種用于自動(dòng)地控制將飲料例如"奶昔 (milkshake)"輸送到由透明紙或泡沫材料制成的容器中的設(shè)備。該容器 放置在輻射源的下方，該輻射源使光射線(xiàn)指向容器的邊緣；該射線(xiàn)通過(guò)容 器并通過(guò)位于容器的相對(duì)側(cè)上的輻射檢測(cè)器檢測(cè)。將檢測(cè)器接收到的信號(hào) 與信號(hào)值等級(jí)比較，并且當(dāng)被削弱的信號(hào)下降到低于信號(hào)值等級(jí)時(shí)停止輸 送。這種設(shè)備由于檢測(cè)入射信號(hào)然后進(jìn)行比較的方式而尤其是對(duì)于咖啡容 器沒(méi)有足夠的檢測(cè)精度。此外，此設(shè)備不適合于半透明容器，最后，該設(shè) 備不能選擇填充位置，
因此，本發(fā)明的目的是通過(guò)提供一種用于控制容器的填充的設(shè)備來(lái)解 決飲料自動(dòng)售貨機(jī)尤其是咖啡機(jī)的缺陷，該設(shè)備易于使用、可靠，簡(jiǎn)化了 用戶(hù)對(duì)機(jī)器的操作并且適合于所使用的所有容量的容器。本發(fā)明還尤其可 應(yīng)用于這樣的產(chǎn)品，該產(chǎn)品通過(guò)控制包括生成的泡沫層的產(chǎn)品的填充來(lái)生
成泡沫。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種用于控制通過(guò)飲料自動(dòng)售貨機(jī)向容器填充液體
的設(shè)備，該設(shè)備包括用于用液體填充容器的裝置；起作用以便命令填充裝 置停止的控制裝置。該設(shè)備還包括用于標(biāo)記容器內(nèi)的液體填充液面的可視 (視覺(jué))標(biāo)記裝置，朝向容器發(fā)射信號(hào)的裝置；接收入射信號(hào)的裝置，該 裝置接收從容器返回的入射信號(hào)?？刂蒲b置可構(gòu)造成通過(guò)基于入射信號(hào)測(cè) 量代表容器內(nèi)的填充液面的至少一個(gè)變量來(lái)處理該入射信號(hào)，并且當(dāng)所迷 變量達(dá)到或超過(guò)某一預(yù)定閾值時(shí)命令填充裝置停止。
在本發(fā)明的上下文內(nèi)，術(shù)語(yǔ)"超過(guò)"根據(jù)所監(jiān)控的變量表示向上或向 下的變化。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，此變量可以是通過(guò)一連串的光電接收器測(cè)量的入射 光線(xiàn)的位移。已經(jīng)證明對(duì)位移的控制尤其精確，并且特別是受外部因素例 如蒸汽、容器顏色、飲料特性(液體/泡沫)等變化的影響較少。
還可結(jié)合考慮一些變量以便提高檢測(cè)精度。例如，檢測(cè)可同時(shí)涉;sj^ 射光線(xiàn)的位移以及此光線(xiàn)的強(qiáng)度。具體地，可在例如設(shè)置成至少一排的多 個(gè)光電接收器上檢測(cè)入射信號(hào)的強(qiáng)度的變化。因此，通過(guò)多個(gè)光電接收器 可檢測(cè)到的位移以及至少一個(gè)該光電接收器上的信號(hào)強(qiáng)度的組合變化使得 可確保檢測(cè)以及填充裝置對(duì)停止命令的響應(yīng)更精確。
優(yōu)選地，接收器裝置放置成接收來(lái)自容器內(nèi)側(cè)的入射光線(xiàn)。因此，不 管容器的特性如何、特別是即使對(duì)于不透明的容器，仍可精確地檢測(cè)。
在本發(fā)明的上下文中，強(qiáng)度變化應(yīng)理解為是光強(qiáng)度本身的變化，或者 是代表或記錄此光強(qiáng)度的改變的電或圖像(例如像素)或光子信號(hào)的變化。
因此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備根據(jù)用戶(hù)想要使用的容器提供用戶(hù)希望的填 充液面的可視標(biāo)記。用戶(hù)因此可對(duì)選擇的填充液面進(jìn)行目測(cè)檢查，如果必 要的話(huà)，可在發(fā)現(xiàn)其不合適時(shí)修改填充液面。 一旦已經(jīng)進(jìn)行了液面標(biāo)記， 則可自動(dòng)停止填充而用戶(hù)不必?fù)?dān)心由他自己來(lái)實(shí)現(xiàn)此停止。因此，填充的 停止不依賴(lài)于預(yù)先編程的時(shí)間或源于流量計(jì)的脈沖的倒數(shù)，而是根據(jù)代表 液體填充液面的至少一個(gè)變量來(lái)進(jìn)行。換句話(huà)說(shuō)，在每個(gè)循環(huán)期間都可確 保填充精度。
優(yōu)選地，可視標(biāo)記裝置可移動(dòng)以便根據(jù)希望的填充液面改變信號(hào)的位 置。優(yōu)選地，標(biāo)記、發(fā)射和接收裝置可作為一個(gè)整體位移，以便不管標(biāo)記 的位置如何都可確保保持發(fā)射和接收條件。
可視標(biāo)記的裝置可表現(xiàn)為光發(fā)射例如指向容器內(nèi)并由光電發(fā)射器模塊 生成的光線(xiàn)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是其緊湊并且可實(shí)現(xiàn)高標(biāo)記精度，尤其是在 光電發(fā)射器模塊產(chǎn)生很大的光強(qiáng)度并包括聚焦光線(xiàn)的裝置時(shí)。優(yōu)選的裝置 包括激光器類(lèi)型的強(qiáng)光源。光電發(fā)射器模塊的優(yōu)點(diǎn)還在于它和標(biāo)記模塊一 起用作信號(hào)發(fā)射裝置。因此，光電發(fā)射器模塊與光電接收器模塊相關(guān)聯(lián)， 該光電接收器模塊接收由于被發(fā)射到容器的標(biāo)記壁上的信號(hào)的反射和/或 當(dāng)液體在容器內(nèi)升高時(shí)液體表面的反射而產(chǎn)生的入射信號(hào)。
因此，信號(hào)發(fā)射裝置是用于生成肉眼可見(jiàn)的光線(xiàn)的光電發(fā)射器模塊。 可視標(biāo)記的裝置是光電發(fā)射器模塊生成的光線(xiàn)在容器內(nèi)形成的光點(diǎn)。所述 光點(diǎn)定位成標(biāo)記所述容器內(nèi)的希望的飲料液面.接收裝置是構(gòu)造成檢測(cè)從 容器返回的入射光線(xiàn)的光電接收器模塊?？刂蒲b置構(gòu)造成測(cè)量光電接收器 模塊接收到的入射光線(xiàn)的強(qiáng)度和/或位置的變化。所述控制裝置還構(gòu)造成當(dāng)
時(shí)命令:真充孟置停止。這^系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是它尤其在確i的變量與入射信號(hào) 的位置的變化相關(guān)時(shí)特別精確，
特別地，當(dāng)液體或泡沫達(dá)到光點(diǎn)時(shí)，光點(diǎn)移動(dòng)到液體或泡沫的表面上； 結(jié)果，該位移導(dǎo)致返回接收模塊的入射光線(xiàn)的角度改變。即使很小的變化 也可被控制裝置檢測(cè)到，并且導(dǎo)致填充裝置停止。
才艮據(jù)優(yōu)選模式，光電接收器模塊包括具有至少一排光電二極管的照相
機(jī)；所述排被定向?yàn)榻邮杖肷涔饩€(xiàn)以便在所述排上通過(guò)一個(gè)或多個(gè)光電二 極管檢測(cè)所述光線(xiàn)的位置的改變。照相機(jī)的優(yōu)點(diǎn)主要在于不僅能夠讀取與 光線(xiàn)強(qiáng)度有關(guān)的變化而且能夠讀取與入射光線(xiàn)的位置有關(guān)的變化。特別地，
與可導(dǎo)致設(shè)備故障的各種外部因素例如容器的顏色、容器附近的周?chē)羝?外部亮度等相關(guān)的填充條件可影響光線(xiàn)的強(qiáng)度。入射光線(xiàn)的位置的變化受 與這些外部因素相關(guān)的填充條件的變化影響較少。具有離散的光敏元件的 照相機(jī)的優(yōu)點(diǎn)源于測(cè)量精度，該測(cè)量精度依賴(lài)于光電二極管或生成的像素 的數(shù)量。因此，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)一個(gè)像素的精度一一通過(guò)內(nèi)插虛擬像素可實(shí)現(xiàn)
高達(dá)半個(gè)像素的精度；這使得當(dāng)在照相機(jī)上檢測(cè)到的光線(xiàn)的位置僅改變很 小的量時(shí)填充裝置就立即停止。
關(guān)于所迷排光電二極管的定位，所述排光電二極管優(yōu)選地定向成與光 電發(fā)射器生成的光線(xiàn)在相同的平面內(nèi)，并且與所述光線(xiàn)成一非零度角。這 種定向使得可使用具有單排光電二極管的照相機(jī)，這通過(guò)確保入射光線(xiàn)僅 沿此排移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，除了共面之外的發(fā)射和接收模塊的相對(duì)位置將需 要使用具有多排光電二極管的照相機(jī)；這也是可行的但是需要更復(fù)雜的信 號(hào)處理。
照相機(jī)優(yōu)選地與位于其前面的光學(xué)鏡片相關(guān)聯(lián)，以便使得可以將照相 機(jī)的鏡頭視角聚焦成更接近光點(diǎn)的區(qū)域。在更具體的模式中，照相機(jī)還具 有其自身的控制裝置、信號(hào)測(cè)量和處理裝置，這使得其可在該排光電二極 管上產(chǎn)生差分強(qiáng)度分布(強(qiáng)度分布還被稱(chēng)為"差分圖像向量")。與此差 分圖像向量相關(guān)的變化此后可由適合于該設(shè)備的控制單元檢測(cè)到。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體方面，該設(shè)備包括控制裝置，該控制裝置構(gòu)造
成
畫(huà)確定入射光線(xiàn)在所述排上的相對(duì)初始位置，該位置對(duì)應(yīng)于初始光點(diǎn) 在容器內(nèi)的位置；
-檢測(cè)入射光線(xiàn)在所述排上的位置的變化，該位置變化對(duì)應(yīng)于由容器
內(nèi)液體的升高所引起的光點(diǎn)位置的改變；
-按照預(yù)定的公差閾值，才艮據(jù)所述位置的變化命令填充裝置停止。 在更具體的方式中，控制裝置測(cè)量光電二極管上的入射光線(xiàn)的強(qiáng)度。 這些測(cè)量使得可獲得在該排光電二極管上的強(qiáng)度分布(所謂的"圖像向 量")，這然后使得可確定到達(dá)例如該排內(nèi)的一個(gè)特定光電二極管的最大
強(qiáng)度的點(diǎn)。液體的升高使得光點(diǎn)到照相機(jī)的距離發(fā)生變化，這通過(guò)在該排 光電二極管上的散射轉(zhuǎn)化成入射光線(xiàn)的變化，并因此轉(zhuǎn)化成強(qiáng)度分布或圖 像向量的改變。圖像向量的此改變可對(duì)應(yīng)于多個(gè)變化，包括例如最大強(qiáng)度 的點(diǎn)(或像素)在該排上一一例如從一個(gè)光電二極管到另一個(gè)相鄰光電二 極管一一的位移。
可測(cè)量和檢測(cè)其它更顯著的改變，例如圖像向量的斜率(slope)的變 化和/或在此斜率上內(nèi)插的子像素的變化，這使得與圖像向量的分布圖的改 變相比可提高檢測(cè)的精度。這些變量的確定可通過(guò)光電接收器模塊(照相 機(jī))本身的電子器件完成，并且可通過(guò)控制單元監(jiān)控與這些變量相關(guān)的改 變。例如，可測(cè)量位于圖像向量的強(qiáng)度的平均值上方的像素和位于圖像向 量的強(qiáng)度的所述平均值下方的像素之間的斜率。此斜率在循環(huán)開(kāi)始時(shí)被記 錄為參考變量，然后由光電接收器模塊反復(fù)計(jì)算。當(dāng)斜率由于入射光線(xiàn)的 位置改變而改變時(shí)，此變化可被控制單元檢測(cè)到并且當(dāng)此變化達(dá)到或超過(guò) 給定閾值時(shí)，該控制單元作用于用于停止填充的裝置。另一個(gè)可能的變量 是在位于圖像向量強(qiáng)度的平均值的兩側(cè)上的兩個(gè)像素之間的所迷斜率上內(nèi) 插的虛擬子像素的強(qiáng)度值。同樣，光電接收器模塊重復(fù)確定此虛擬子像素 的強(qiáng)度值；并且此值的改變通過(guò)控制單元監(jiān)控。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 可考慮與圖像向量相關(guān)并與提高檢測(cè)的精度和/或可靠性有關(guān)的其它變量。
優(yōu)選地，控制裝置構(gòu)造成控制從光電發(fā)射器模塊的光線(xiàn)的發(fā)射，該光 電發(fā)射器模塊以脈沖信號(hào)模式發(fā)射，從而光電接收器模塊的接收信號(hào)可通 過(guò)差分測(cè)量處理，該差分測(cè)量是通過(guò)計(jì)算在光信號(hào)發(fā)射期間光電接收器模 塊產(chǎn)生的圖^^向量與在光電發(fā)射器模塊的兩次光信號(hào)發(fā)射之間光電接收器 模塊產(chǎn)生的圖像向量之間的差值來(lái)確定入射光線(xiàn)的位置。
換句話(huà)說(shuō)，設(shè)備根據(jù)差分測(cè)量模式操作，以便消除由外部條件例如周 圍光線(xiàn)、容器上的顏色和圖案的變化或者其它可能的千擾因素導(dǎo)致的噪聲 電平。在差分測(cè)量模式下，控制單元計(jì)算兩個(gè)強(qiáng)度變化(或圖像向量)一一 一個(gè)是存在光線(xiàn)時(shí)的強(qiáng)度，另一個(gè)是光線(xiàn)消失時(shí)的強(qiáng)度一一之間的差值； 此差值導(dǎo)致消除了強(qiáng)度的與光信號(hào)本身無(wú)關(guān)的部分或"噪聲"。這導(dǎo)致不
管外部條件如何設(shè)備均具有更好的精度和可靠性。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還包括一操作部件，該操作部件在每個(gè)填充循環(huán)開(kāi)
始時(shí)至少命令
-啟動(dòng)用液體填充容器的裝置；
-初始化通過(guò)控制單元對(duì)容器內(nèi)的填充的控制過(guò)程。
為了允許用戶(hù)調(diào)節(jié)容器內(nèi)的填充液面，光電發(fā)射器模塊構(gòu)造成能夠移 動(dòng)，以^f更根據(jù)所選擇的填充液面改變光點(diǎn)的位置。
優(yōu)選地，光電發(fā)射器模塊和光電接收器模塊可共同移動(dòng)通過(guò)一定的角 扇形。它們可^f皮手動(dòng)移動(dòng)，或者通過(guò)輔助裝置例如電動(dòng)機(jī)移動(dòng)。
當(dāng)然，在可選方案中，信號(hào)發(fā)射和接收裝置可被固定，并且容器的位 置可改變以便用戶(hù)可以根據(jù)其需求可視地標(biāo)記液面。為此，該設(shè)備可具有 移動(dòng)容器的可動(dòng)裝置，該裝置使得可根據(jù)容器內(nèi)希望的液面移動(dòng)容器。
在可能的可選方案中，可視標(biāo)記裝置可以是機(jī)械的。它例如可以是可 沿標(biāo)尺滑動(dòng)的可移動(dòng)機(jī)械指針；該指針在容器外部指示希望的液面。
在機(jī)械類(lèi)型的標(biāo)記裝置的情況下，信號(hào)發(fā)射和接收裝置優(yōu)選地是超聲 波類(lèi)型的。
在此情況下，該設(shè)^fe選地包括
信號(hào)發(fā)射器裝置，該信號(hào)發(fā)射器裝置是朝向容器內(nèi)的液體表面的超聲 波的發(fā)生器；
信號(hào)接收器裝置，該信號(hào)接收器裝置是液體表面反射的超聲波的接收
器；
代表希望的液面的可視標(biāo)記的裝置，其建立液體表面和波接收器之間 的理論距離的閾值；
控制裝置，該控制裝置在填充期間測(cè)量液體和接收器之間的實(shí)際距離， 并且當(dāng)實(shí)際距離達(dá)到或超過(guò)對(duì)應(yīng)于標(biāo)記裝置標(biāo)記的液面位置的理論距離閾 值時(shí)命令填充裝置停止。
本發(fā)明還涉及一種用于在飲料自動(dòng)售貨機(jī)分配飲料期間控制容器的填 充的方法，其特征在于，該方法包括
-對(duì)容器內(nèi)希望的液面進(jìn)行可視標(biāo)記；
-朝向容器發(fā)射信號(hào)；
-接收來(lái)自容器的入射信號(hào)；
-監(jiān)控與入射信號(hào)有關(guān)并且代表容器內(nèi)達(dá)到的液面的變量；以及 -當(dāng)該變量達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)命令停止容器的填充。 在優(yōu)選模式中，通過(guò)使光線(xiàn)指向容器內(nèi)的希望的液面的位置實(shí)現(xiàn)可視 標(biāo)記；
通過(guò)發(fā)射所述光線(xiàn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)射；
通過(guò)以非零度角接收入射光線(xiàn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收；
通過(guò)使用照相機(jī)測(cè)量入射光線(xiàn)的位移實(shí)現(xiàn)對(duì)至少一個(gè)變量的監(jiān)控；
當(dāng)光線(xiàn)的位移達(dá)到或超過(guò)所述入射光線(xiàn)的某一預(yù)定位移閾值時(shí)命*止。
在更具體的模式下，所迷變量對(duì)應(yīng)于與照相機(jī)的至少一排光電二極管 產(chǎn)生的差分強(qiáng)度分布相關(guān)的^lt,


從附圖中可以更好地理解本發(fā)明并且可顯示另外的特性，在附圖中 圖1示出具有根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選模式的用于控制杯子填充的設(shè)備的咖 啡機(jī)；
圖2示出圖1的i殳備的功能圖3示出在沒(méi)有液體或泡沫時(shí)的標(biāo)記位置和具有液體或泡沫表面的位 置之間的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的操作原理的詳細(xì)視圖4示出用于確定通過(guò)光電接收器模塊尤其通過(guò)照相機(jī)處理的入射光 線(xiàn)的變量的算法的示例；
圖5示出用于基于圖4的算法確定的變量通過(guò)該設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行
控制的算法的示例；
圖6為在一組光電二極管上產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)于本發(fā)明設(shè)備的光點(diǎn)的強(qiáng)度分 布的差值("差分圖像向量")的示例；
圖7是具有4艮據(jù)第二實(shí)施例的控制設(shè)備的咖啡機(jī)的圖示； 圖8示出圖7的i殳備的功能圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1，示出標(biāo)號(hào)為1的咖啡機(jī)，該咖啡機(jī)配備有用于監(jiān)控杯子的 填充的光電設(shè)備2，該光電設(shè)備圍繞水平軸線(xiàn)I可旋轉(zhuǎn)地安裝以便設(shè)備可 定向成根據(jù)機(jī)器上存在的杯子的高度對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記。如本身已知的，該設(shè)備與 其相關(guān)聯(lián)的示例性咖啡機(jī)包括體部10,該體部包括用于生成咖啡飲料或類(lèi) 似飲料的必要元件。在這些元件中通?？砂l(fā)現(xiàn)流管11、用于提取(內(nèi)部) 膠嚢內(nèi)容納的一定量的成分的提M塊、用于向提,塊提供加壓液體的 (內(nèi)部)液泵、用于向液泵提供加熱液體的(內(nèi)部)熱水器、用于將膠嚢 插入提W^塊的機(jī)構(gòu)12、杯子保持器和液體收集托盤(pán)13、以及電流源14。
控制設(shè)備2使得能夠檢測(cè)在飲料從流管11流出之后杯子3內(nèi)的飲料的 液面，并且可例如通過(guò)停止膠嚢提取過(guò)程一一通常通過(guò)使向提取模塊給料 的液泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)一一來(lái)暫停用飲料填充杯子。
控制設(shè)備包括用于發(fā)射高強(qiáng)度光線(xiàn)的模塊20和用于接^射光線(xiàn)21 的模塊。發(fā)射模塊優(yōu)選地放置在接收模塊下方，以便即使對(duì)于大尺寸的容 器仍可確保較好的信號(hào)返回角。發(fā)射模塊20生成例如通過(guò)準(zhǔn)直儀22聚焦 的光線(xiàn)40，該準(zhǔn)直儀能夠?qū)⒐饩€(xiàn)作為小尺寸、例如大約l-2mm或更大的 點(diǎn)41指引到杯子的內(nèi)表面上。點(diǎn)的大小還依賴(lài)于容器的材料反射光線(xiàn)的能 力。例如，白瓷容器將形成比黑色杯子更g的光點(diǎn).
強(qiáng)度足夠的光源優(yōu)選地是激光器或基于產(chǎn)生光子發(fā)射的燈或一些其它 的光電子部件的光發(fā)射器(例如LED)。該模塊還包括可將沖擊容器的光 線(xiàn)縮小為較小的點(diǎn)的聚焦裝置。在激光器的情況下，激光器被選擇為在可 被能夠檢測(cè)激光器的入射光線(xiàn)42的接收模塊讀取的波長(zhǎng)范圍、尤其是在大 約650nm的可見(jiàn)光范圍內(nèi)發(fā)射?？蛇m合于本發(fā)明的設(shè)備的激光器模塊可以 是由Conrad Electronic出售的編號(hào)為OLSH-703P的具有可變焦距的二極 管激光器類(lèi)型。
用于接收射線(xiàn)的模塊優(yōu)選地是電子照相機(jī)。其包括一排光電二極管
23,該排光電二極管被定向成與發(fā)射的激光射線(xiàn)在相同的垂直平面中，但 是有角度地偏離該發(fā)射的射線(xiàn)。每個(gè)光電二極管是在入射光線(xiàn)到達(dá)時(shí)產(chǎn)生 電流的半導(dǎo)體。所產(chǎn)生的電流的強(qiáng)度依賴(lài)于光線(xiàn)在該排光電二極管上的漫 射，通常入射光線(xiàn)的中心在光電二極管上實(shí)現(xiàn)最大的電流強(qiáng)度。該排光電 二極管23包括例如至少20個(gè)、優(yōu)選地至少50個(gè)、最優(yōu)選地100-200個(gè)與 放大電路和像素?cái)?shù)據(jù)支持函數(shù)相關(guān)聯(lián)的光電二極管。像素的數(shù)量、間隔和 大小決定相機(jī)的精度并因此決定所檢測(cè)到的入射光線(xiàn)的移動(dòng)上的公差精 度。通常，像素的數(shù)量越大，分辨率越好。像素例如中心到中心地間隔大 約80-85微米。適合于該設(shè)備的照相機(jī)是由TAOS, Plano， Texas, USA 在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的商標(biāo)為T(mén)AOS且編號(hào)為T(mén)SL 1401R的照相機(jī)。
照相機(jī)21必須與放置在照相機(jī)前面的光學(xué)透鏡24相關(guān)聯(lián)，以便將照 相機(jī)的鏡頭視角聚焦在光點(diǎn)的區(qū)域上。還有利地以這種方式與過(guò)濾器相關(guān) 聯(lián)，即允許特定波長(zhǎng)的射線(xiàn)通過(guò)并阻止不希望的波長(zhǎng)下的射線(xiàn)通過(guò)。例如， 非常熱的液體可產(chǎn)生接近紅外線(xiàn)的輻射，因此肉眼是不可見(jiàn)的，該輻射必 須被過(guò)濾掉以便避免照相機(jī)飽和和/或測(cè)量誤差。因此，不透紅外線(xiàn)的過(guò)濾 器消除了這些輻射并僅保留由光發(fā)射裝置發(fā)射的那些射線(xiàn)。
如圖2所示，該控制設(shè)備包括一控制單元5，通常為一微控制器，其 本身已知為通常具有微處理器、輸入和輸出部分(1/0)、程序存儲(chǔ)器和用 于變量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
微控制器的輸入端聯(lián)接到用于接收啟動(dòng)填充循環(huán)用輸入信號(hào)的掩組類(lèi) 型的操作按鈕60或等同物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利方面，單個(gè)操作^&足 夠用于為不同大小例如25、 40和110mL的杯子以及不同類(lèi)型的飲料啟動(dòng) 循環(huán)。微控制器具有連接到激光發(fā)射模塊20的MOS類(lèi)型的輸出端以便向 激光器發(fā)送脈沖模式的信號(hào)。激光發(fā)射模塊因此產(chǎn)生頻率為大約50-500Hz 的光脈動(dòng)。脈沖模式是優(yōu)選的，因?yàn)槠淇筛倪M(jìn)入射信號(hào)的處理，并且可將 信號(hào)的有用部分與例如由于杯子的特性(顏色、形狀、圖案)、蒸汽、環(huán) 境亮度等被外部條件擾亂的部分區(qū)分開(kāi)。
接收模塊或照相機(jī)21連接到微控制器5的輸入端。照相機(jī)生成的信號(hào) 是模擬類(lèi)型的，因?yàn)槠浒ü鈴?qiáng)度的值，該信號(hào)然后通過(guò)集成在微控制器 電路內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字模式。信號(hào)產(chǎn)生在光電二極管上的電場(chǎng)強(qiáng) 度的分布，其形式為由到達(dá)該排光電二極管的入射光線(xiàn)產(chǎn)生的強(qiáng)度峰值。 通過(guò)微控制器分析此信號(hào)，該微控制器確定產(chǎn)生最大電場(chǎng)強(qiáng)度的光電二極 管或像素。在脈沖激光模式下，微控制器的處理單元在給定頻率下以差分 模式計(jì)算，以便能夠通過(guò)對(duì)兩個(gè)強(qiáng)度測(cè)量值求差來(lái)確定最大強(qiáng)度； 一次測(cè) 量在激光器開(kāi)啟時(shí)執(zhí)行，另一次測(cè)量在激光器關(guān)閉時(shí)執(zhí)行。
在微控制器的另 一個(gè)MOS類(lèi)型的輸出端， 一信號(hào)^L良送到繼電器7， 該繼電器命令填充裝置即例如活塞泵8的電啟動(dòng)。應(yīng)指出，填充裝置可包 括各種裝置，例如液體傳送裝置、旁路和/或停止裝置。其可以是泵、門(mén)、 閥或這些裝置的組合。泵可以是活塞泵、隔膜泵、蠕動(dòng)泵或一些其它泵。
下面將結(jié)合圖2和3說(shuō)明設(shè)備的工作方式。用戶(hù)將他的杯子穩(wěn)定M 置在供應(yīng)區(qū)；即放置在管11下方的支承件13的表面上。當(dāng)激光器開(kāi)啟時(shí)， 用戶(hù)可將激光射線(xiàn)定向?yàn)闃?biāo)記對(duì)應(yīng)于希望的填充液面的杯子的內(nèi)緣。激光 射線(xiàn)的定向可按不同方式進(jìn)行。 一種優(yōu)選方式是使模塊20、 21圍繞軸線(xiàn)I 共同旋轉(zhuǎn)來(lái)共同地定位，以便根據(jù)希望的液面在杯子內(nèi)垂直地升高或降4氐 射線(xiàn)。標(biāo)記顯示為杯子內(nèi)的高強(qiáng)度的小光點(diǎn)。 一旦已實(shí)現(xiàn)標(biāo)記，則按下操 作按鈕60使得可以開(kāi)始新的填充循環(huán)。微控制器然后向繼電器7發(fā)送啟動(dòng) 信號(hào)，該繼電器開(kāi)啟泵8。然后開(kāi)始用于制備(例如提取或煮泡)々大料的 過(guò)程。
如圖3所示，發(fā)射的射線(xiàn)40在杯子的內(nèi)表面30上生成光點(diǎn)。光點(diǎn)41 在杯子的內(nèi)表面30上的位置朝向接收模塊21——在此情況下為線(xiàn)性照相 機(jī)一一返回入射光線(xiàn)42,例如，入射光線(xiàn)42和發(fā)射光線(xiàn)40形成依賴(lài)于反 射面的幾何形狀的角度A。入射光線(xiàn)42在照相機(jī)上的沖擊位置41然后以 圖像向量的形式由微控制器存儲(chǔ)。微控制器確定哪個(gè)光電二極管產(chǎn)生最大 的電場(chǎng)強(qiáng)度；例如No.l到No.128的一排光電二極管中的光電二極管No.64。 當(dāng)填充物到達(dá)杯子內(nèi)時(shí)，光點(diǎn)向上并朝杯子43的內(nèi)側(cè)移動(dòng)。由液體和/或
泡沫的表面31反射的點(diǎn)43以與角度A不同的角度B產(chǎn)生新的入射光線(xiàn) 44。當(dāng)產(chǎn)生泡沫時(shí)，是泡沫的上表面用作反射面。通過(guò)線(xiàn)性照相機(jī)21檢測(cè) 新的入射光線(xiàn)44;這被表示為產(chǎn)生最大電能強(qiáng)度的光電二極管或光電二極 管組的改變；該改變對(duì)應(yīng)于圖像向量的改變。例如，相鄰的光電二極管No. 65現(xiàn)在產(chǎn)生最大電場(chǎng)強(qiáng)度；測(cè)量該強(qiáng)度并使之與此像素?cái)?shù)相關(guān)聯(lián)。由于所 有的光電二極管均在同一個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)被測(cè)量，因此可獲得"圖像向量" 形式的強(qiáng)度分布。當(dāng)位置測(cè)量的^^差超過(guò)某一個(gè)預(yù)定的閾值一一在此情況 下#"示為圖像向量中的一個(gè)或多個(gè)變量的變化一—時(shí)，微控制器發(fā)送信 號(hào)以打開(kāi)繼電器；這使泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)并暫停杯子的填充。填充即到杯子內(nèi)的 實(shí)際液體流的實(shí)際停止依賴(lài)于各種因素，即尤其是由微控制器確定的圖像 向量的變量的公差，以及最終流入容納成分的膠囊以及流管內(nèi)的液體體積。 因此，重要的是限定最低的可能公差，以便限制光點(diǎn)被液體或泡沫表面反 射的時(shí)刻與液體不再?gòu)臋C(jī)器流出的時(shí)刻之間的差值。
下面將參照?qǐng)D4-6更詳細(xì)地說(shuō)明信號(hào)檢測(cè)和分析的優(yōu)選但非限制性的 原理。
圖4示出用于獲取差分模式中的圖像向量并確定與這些圖像向量相關(guān) 的相關(guān)變量的算法的重復(fù)循環(huán)。此循環(huán)通常由照相機(jī)本身的系統(tǒng)獨(dú)立地實(shí) 現(xiàn)。連續(xù)地捕獲每個(gè)采樣圖像，然后在沒(méi)有光束的情況下進(jìn)行采樣。在第 一步驟100中，根據(jù)所有像素的檢測(cè)到的最大值的平均值自動(dòng)調(diào)節(jié)積分時(shí) 間、即照相機(jī)的像素的電容充電所需的時(shí)間，允許像素接收光通量的時(shí)間 被選擇為使得沒(méi)有像素飽和。此積分值獨(dú)立于讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果的頻率。射線(xiàn) 的閃光頻率還依賴(lài)于積分時(shí)間的值。
使用兩個(gè)連續(xù)的圖像來(lái)提取有用信息。因此，第二步驟200在于獲取 在激光器處于開(kāi)啟模式時(shí)的圖像向量以及在激光器處于關(guān)閉模式時(shí)的圖像 向量。該圖像向量更精確地說(shuō)是對(duì)應(yīng)于像素排產(chǎn)生的強(qiáng)度的分布的強(qiáng)度值 的表。
在下一步驟300中，照相機(jī)計(jì)算對(duì)應(yīng)于以前獲取的兩個(gè)圖像向量之間 的差值的差分圖像向量。這產(chǎn)生檢測(cè)所需的數(shù)據(jù)。
圖6中示出示例性的差分圖像向量。然后由該向量確定一些強(qiáng)度值。 確定的第一個(gè)值是表示為像素?cái)?shù)并在步驟400中確定的最大強(qiáng)度(或峰值) 450的位置。該位置對(duì)應(yīng)于反射光點(diǎn)的中心，其對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)4象素。 接下來(lái)，在下面的步驟500中確定第二個(gè)值，該值是表示為斜率410形式 的品質(zhì)因數(shù)。為此，照相機(jī)搜索低于在測(cè)試510期間的平均值的像素440。 此平均值簡(jiǎn)單地通過(guò)(最大值-最小值)/2來(lái)計(jì)算。 一旦已檢測(cè)到此像素 440，則在步驟520中照相機(jī)確定位于平均值430上方的第一個(gè)像素450。 然后在步驟530中通過(guò)照相機(jī)提取出斜率410，該斜率是位于平均值的線(xiàn) 的兩側(cè)的像素440和450的邊緣之間的連接線(xiàn)。此后，在步驟600中借助 于此斜率內(nèi)插虛擬像素(或子像素)460。此虛擬中間像素還用于液面檢測(cè) 計(jì)算；這可提高檢測(cè)精確性并同時(shí)保持相同的分辨率。確定差分圖像向量 和相關(guān)變量的循環(huán)由照相機(jī)在循環(huán)內(nèi)更新和重復(fù)。
圖5示出控制單元5基于在圖4的循環(huán)期間確定并由照相機(jī)傳遞給控 制單元的數(shù)據(jù)和變量所執(zhí)行的控制循環(huán)。照相機(jī)持久地預(yù)備好差分圖像向 量，并且設(shè)備處于備用模式(步驟IIO)。然后用戶(hù)致動(dòng)按鈕(步驟120) 以便開(kāi)始飲料的提取循環(huán)；換句話(huà)說(shuō)，啟動(dòng)泵8并且一判斷(test)可確定 開(kāi)始或暫停在進(jìn)行中的提取循環(huán)(步驟130-140)。在檢測(cè)過(guò)程開(kāi)始時(shí)，最 大強(qiáng)度的像素的位置、子像素和斜率是存儲(chǔ)的作為基準(zhǔn)的變量(步驟150 )。 如圖4所示，照相機(jī)在數(shù)據(jù)采集循環(huán)中獲得這些變量，在提取期間，系統(tǒng) 以規(guī)則的時(shí)間間隔(例如每50ms)讀取由照相機(jī)發(fā)出的信息(步驟160)， 并執(zhí)行與基準(zhǔn)的比較的判斷(步驟170)。此判斷是計(jì)算并監(jiān)控例如最大 值的位置、斜率的改變以及子像素的值。然后，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)變量相對(duì)于 基準(zhǔn)值的變化達(dá)到或超過(guò)預(yù)定的公差閾值時(shí)，控制單元5通過(guò)作用在繼電 器7上來(lái)停止提取(步驟180)。
因此，應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于相同的分辨率，通過(guò)控制與由到達(dá)該排光電二 極管的入射光線(xiàn)產(chǎn)生的強(qiáng)度分布中的改變相關(guān)的一些M(強(qiáng)度最大值的 位置、子像素和斜率)的變化提高了精確性。
應(yīng)理解，檢測(cè)方法可以簡(jiǎn)化，并且可僅在于測(cè)量并比較最大強(qiáng)度的值
而不進(jìn)行子像素的內(nèi)插也不進(jìn)行斜率計(jì)算；此時(shí)僅在最大強(qiáng)度從一個(gè)二極 管改變到另 一個(gè)二極管時(shí)才檢測(cè)填充液面。
圖7和8示出根據(jù)超聲波傳播原理工作的本發(fā)明的設(shè)備的第二種可能 模式。設(shè)備2B包括超聲波發(fā)射器20B,該發(fā)射器垂直于杯子3的放置區(qū)域 垂直地設(shè)置以便產(chǎn)生朝向液體表面31的波40B。用于接收來(lái)自杯子內(nèi)的液 體表面的反射波42B的超聲波接收器21B垂直于杯子的放置區(qū)域垂直地設(shè) 置。該接收器例如在相對(duì)于流管11的相對(duì)側(cè)上水平地稍微偏離發(fā)射器。在 放置區(qū)域的一側(cè)并且盡可能靠近杯子設(shè)置有機(jī)械標(biāo)記系統(tǒng)9，以便用戶(hù)可 借助于可相對(duì)于標(biāo)尺刻度91垂直移動(dòng)的可視標(biāo)記游標(biāo)90來(lái)標(biāo)記希望的液 面。
與前面的模式相反，在外部進(jìn)行標(biāo)記。當(dāng)然應(yīng)理解，機(jī)械標(biāo)記也可用 激光類(lèi)型的標(biāo)記器或光指針等代替，以標(biāo)記杯子表面的內(nèi)部或外部。
圖8示出與控制單元50 —起進(jìn)行操作的原理。游標(biāo)系統(tǒng)9與可變電阻 器92相關(guān)聯(lián)，該可變電阻器使得可改變控制器發(fā)出的電壓，根據(jù)標(biāo)尺刻度 上光標(biāo)的位置恢復(fù)可變電壓測(cè)量。通過(guò)校準(zhǔn)，電壓值對(duì)應(yīng)于液體表面和波 接收器之間的預(yù)定的理論距離。此理論距離本身對(duì)應(yīng)于通過(guò)可視標(biāo)記游標(biāo) 90指示的可視液面。
^JC射器20B在輸出模式下與控制單元耦合，以便當(dāng)a 60被致動(dòng) 時(shí)從該控制單元接收信號(hào)。在輸入模式下，波接收器告知控制單元其與液 體表面隔開(kāi)的實(shí)際距離的改變。當(dāng)液體達(dá)到或超it^應(yīng)于理論距離值的液 面時(shí)，控制單元輸出用于切斷繼電器7的信號(hào)以4更暫停向泵8的供電.
本發(fā)明可包括在本領(lǐng)域的技術(shù)人員的(知識(shí))范圍內(nèi)的其它變型和組 合，而不會(huì)由此背離由下文的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的框架。
權(quán)利要求
1.用于控制通過(guò)飲料自動(dòng)售貨機(jī)(1)向容器(3)填充液體的設(shè)備，所述設(shè)備包括用于用液體填充容器的裝置(8)；起作用以便命令填充裝置停止的控制裝置(21，5，50)；其特征在于，該設(shè)備包括用于標(biāo)記容器內(nèi)的液體填充液面的可視標(biāo)記裝置(20，40，41，9)；朝向容器發(fā)射信號(hào)的裝置(20，22，40，20B，40B)；接收入射信號(hào)的裝置(21，23，24，21B)，該裝置接收從容器返回的入射信號(hào)(42，42B)；并且控制裝置(21，5，50)構(gòu)造成以便-通過(guò)基于入射信號(hào)(42，44，42B)測(cè)量代表容器內(nèi)的填充液面的至少一個(gè)變量來(lái)處理該入射信號(hào)，并且-當(dāng)該變量達(dá)到或超過(guò)某一預(yù)定閾值時(shí)命令填充裝置(8)停止。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的設(shè)備，其特征在于，液面的可視標(biāo)記裝置是光 發(fā)射裝置(20， 40， 41， 43)或機(jī)械裝置(9， 90, 91)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，用光進(jìn)行標(biāo)記的裝置(20， 40， 41)在容器的內(nèi)壁(30)上標(biāo)記位置。
4. 4艮據(jù)權(quán)利要求3的設(shè)備，其特征在于，標(biāo)記裝置產(chǎn)生光點(diǎn)(41) 形式的標(biāo)記。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，標(biāo)記裝置(9， 90， 91) 在容器外部給出液面指示。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中的一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，發(fā)射信號(hào)的裝 置和接收信號(hào)的裝置是光類(lèi)型的信號(hào)裝置(20, 21)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的設(shè)備，其特征在于，發(fā)射信號(hào)的裝置和接 收信號(hào)的裝置是基于超聲波的信號(hào)裝置(20B， 21B)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，所迷至少一 個(gè)變量是由一連串光電接收器測(cè)量的光入射信號(hào)的位移。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其特征在于，信號(hào)發(fā)射裝置是用于生成 可見(jiàn)光線(xiàn)(40)的光電發(fā)射器模塊(20);可視標(biāo)記裝置是由光電發(fā)射器模塊生成的光線(xiàn)在容器中形成的光點(diǎn) (41);該光點(diǎn)定位成標(biāo)記所述容器內(nèi)的希望的飲料液面；接收裝置是構(gòu)造成檢測(cè)從容器返回的入射光線(xiàn)(42)的光電接收器模 塊(21);以及控制裝置構(gòu)造成測(cè)量光電接收器模塊接收到的入射光線(xiàn)(42, 44)的 位置的變化；控制裝置還構(gòu)造成當(dāng)入射光線(xiàn)信號(hào)的位置已達(dá)到一預(yù)定位置 的變化的閾值時(shí)命令填充裝置停止。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，光電接收器模塊包括具有 至少一排光敏性光電二極管(23)的照相機(jī)(21);所述排被定向?yàn)榻邮?入射光線(xiàn)(42， 44)以便在所述排上通過(guò)一個(gè)或多個(gè)光電二極管檢測(cè)光線(xiàn) 位置的變化。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，所述排光電二極管(23) 定向成與光電發(fā)射器生成的光線(xiàn)在相同的平面內(nèi)，并且與所述光線(xiàn)成一非 零度角。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9-11中的一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，光電發(fā)射器模 塊是激光器或基于燈或一些其它光電子部件(LED)的光發(fā)射器，并且包 括聚焦裝置(22 )。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9-12中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，控制裝置 (21， 5)構(gòu)造成-確定入射光線(xiàn)(42)在所述排(23)上的相對(duì)初始位置，該位置對(duì) 應(yīng)于初始光點(diǎn)(41)在容器內(nèi)的位置；-檢測(cè)入射光線(xiàn)(44)在所述排上的位置的變化，該位置變化對(duì)應(yīng)于 由容器內(nèi)液體的升高所引起的光點(diǎn)(43)的位置的改變；-按照預(yù)定的公差闊值，根據(jù)所述位置的變化命令填充裝置(8)停止。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9-13中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，控制裝置 (21， 5)構(gòu)造成還檢測(cè)接收器模塊上的強(qiáng)度的變化，并且根據(jù)測(cè)得的強(qiáng)度的變化操作填充裝置(8)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9-14中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，通過(guò)測(cè)量并 然后比較該排光電二極管產(chǎn)生的強(qiáng)度的分布("圖像向量")并檢測(cè)與該 圖像向量相關(guān)的至少一個(gè)變量的改變來(lái)檢測(cè)入射光線(xiàn)(42 )的位置的變化。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15的設(shè)備，其特征在于，控制裝置(21， 5)構(gòu)造 成控制從光電發(fā)射器模塊的光線(xiàn)的發(fā)射，該光電發(fā)射器模塊以脈沖信號(hào)模 式發(fā)射，從而光電接收器模塊(21)的接收信號(hào)可通過(guò)差分測(cè)量處理，該 差分測(cè)量是通過(guò)計(jì)算在光信號(hào)發(fā)射期間光電接收器模塊(21)產(chǎn)生的圖像 向量與在光電發(fā)射器模塊(20 )的兩次光信號(hào)發(fā)射之間光電接收器模塊(21) 產(chǎn)生的圖像向量之間的差值來(lái)確定入射光線(xiàn)的位置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求9-16中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包 括操作部件(60)，該操作部件在每個(gè)填充循環(huán)開(kāi)始時(shí)至少命令-啟動(dòng)用液體填充容器(3)的裝置(8);-初始化通過(guò)控制裝置的控制單元(5)進(jìn)行的填充控制過(guò)程。
18. 根據(jù)權(quán)利要求9-17中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于，光電發(fā)射器 模塊(20， 22)構(gòu)造成能夠移動(dòng)，以便能夠根據(jù)容器內(nèi)所選擇的填充液面 改變光點(diǎn)的位置。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18的設(shè)備，其特征在于，光電發(fā)射器模塊(20) 和光電接收器模塊(21)可共同移動(dòng)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的設(shè)備，其特征在于，光電發(fā)射器模塊(20) 和光電接收器模塊(21)可移動(dòng)通過(guò)一定的角扇形。
21. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 5和7中的任一項(xiàng)的設(shè)備，其特征在于， 信號(hào)發(fā)射器裝置是朝向容器內(nèi)的液體表面的超聲波的發(fā)生器(20B); 信號(hào)接收器裝置是液體表面反射的超聲波的接收器(21B); 代表希望的液面的可視標(biāo)記裝置(9)建立液體表面和波接收器之間的理論距離的閾值；控制裝置(50)在填充期間測(cè)量液體和接收器之間的實(shí)際距離，并且 當(dāng)實(shí)際距離達(dá)到或超過(guò)對(duì)應(yīng)于標(biāo)記裝置(9)標(biāo)記的液面位置的理論距離閾 值時(shí)命令填充裝置(8)停止。
22. 用于控制通過(guò)々大料自動(dòng)售貨機(jī)(1)向容器(3)填充液體的i殳備， 所述設(shè)備包括用于用液體填充容器的裝置(8); 起作用以便命令填充裝置停止的控制裝置(21， 5， 50); 其特征在于，該設(shè)備包括用于標(biāo)記容器內(nèi)的液體填充液面的可視標(biāo)記裝置(20， 40， 41， 9);朝向容器發(fā)射信號(hào)的裝置(20， 22， 40， 20B, 40B);接收入射信號(hào)的裝置(21， 23， 24， 21B)，該裝置接收從容器返回 的入射信號(hào)(42， 42B);并且所述可視標(biāo)記裝置、發(fā)射器裝置和接收器裝置一同移動(dòng)，以侵/f吏得可 改變?nèi)萜鲀?nèi)的填充液面的標(biāo)記。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的用于控制容器的填充的設(shè)備，其特征在于， 可視標(biāo)記裝置、發(fā)射器裝置和接收器裝置可以手動(dòng)或自動(dòng)方式移動(dòng)通過(guò)一 扇形弧。
24. 用于在飲料自動(dòng)售貨機(jī)分配飲料期間控制容器的填充的方法，其 特征在于，所述方法包括陽(yáng)對(duì)容器內(nèi)的液體填充液面進(jìn)行可視標(biāo)記；-朝向容器發(fā)射信號(hào)；-接收來(lái)自容器的入射信號(hào)；-監(jiān)控與入射信號(hào)有關(guān)并且代表容器內(nèi)達(dá)到的液面的變量；以及 -當(dāng)該變量達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)命令停止容器的填充。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24的方法，其特征在于， 通過(guò)使光線(xiàn)指向容器內(nèi)的希望的液面的位置實(shí)現(xiàn)可視標(biāo)記； 通過(guò)發(fā)射所述光線(xiàn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)發(fā)射；通過(guò)以非零度角接收入射光線(xiàn)實(shí)現(xiàn)信號(hào)接收；通過(guò)使用照相機(jī)測(cè)量入射光線(xiàn)的位移實(shí)現(xiàn)對(duì)至少一個(gè)變量的監(jiān)控； 當(dāng)與入射光線(xiàn)的位置相關(guān)的所述變量的變化達(dá)到某一預(yù)定閣值變化時(shí) 命令停止。
全文摘要
用于控制通過(guò)飲料自動(dòng)售貨機(jī)(1)向容器(3)填充液體的設(shè)備，該設(shè)備包括用于標(biāo)記容器內(nèi)的液體填充液面的可視標(biāo)記裝置(20，40，41)；朝向容器發(fā)射信號(hào)的裝置(20，40)；接收入射信號(hào)的裝置(21)，該裝置接收從容器返回的入射信號(hào)；和構(gòu)造成根據(jù)入射信號(hào)的變化命令填充停止的控制裝置。
文檔編號(hào)A47J31/52GK101115674SQ200580048047
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者A·克賴(lài)普, G·泰里安, M·奧贊, R·皮蓋, X·格萊皮恩 申請(qǐng)人:雀巢技術(shù)公司