专利名称：设定与饮料分配机一起使用的杯子的填充液位的制作方法
技术领域：
本发明涉及设定与饮料制备设备一例如咖啡机或类似设备——一起使用的杯 子的填充液位的领域。
背景技术：
某些饮料制备机器使用容纳有待提取或待溶解的成分的胶囊；对其它机器来说， 成分存储在机器中并在其中被自动地计量，或者在制备饮料时添加成分。大多数咖啡机都具有填充装置，该填充装置具有用于液体——通常是水——的 泵，该泵从冷水源或通过加热装置例如加热电阻、加热块等加热的水源泵取液体。通常利用多种不同方式来控制容器——例如杯子或玻璃杯——中饮料的填充。在某些方式中，可以通过在控制器中存储多个填充程序来进行填充控制，该控制 器本身通过继电器控制泵的起动时间以及使泵停止工作。缺点在于，根据机器的状态，例如 水垢的程度，实际的分送体积会显著变化。因此，通常利用流量计并通过控制单元来进行填 充控制，该控制单元倒计数位于流体供应管路上的流量计所存储的脉冲数。然而，缺点在 于，必须根据待分送的不同体积的数量来设置一系列操作按钮。例如，在传统的咖啡机中， “ristretto”按钮用于超小杯咖啡(25ml)，“espresso”按钮用于小杯咖啡(40ml)，“ long” 按钮用于大杯咖啡(110ml)。这确实存在使不习惯使用这种机器的人产生混乱的风险；典 型地这导致分送过浓的咖啡或使咖啡从杯中溢出。对于根据选择的胶囊或饮料种类可能想 要中等体积的使用者来说，缺乏灵活性是另外一个缺点。流量计也会缺乏精确性，或者其精 确性会由于其表面上增多的水垢而被削弱。另一个缺点在于，借助于流量计的控制没有考 虑到产生的泡沫的量；对于泡沫非常丰富的产品来说，这会导致泡沫的溢出。另一个方式为，通过按钮、杆或一些其它的操作工具来手动起动和停止泵。换句 话说，使用者自己负责停止杯中饮料的流动。然而，这产生若干缺点。一个是，在饮料流动 期间使用者必须保持专注；如果不这样，系统就会不断分送液体；因此，溢出的风险相当常 见。另外一个缺点是，像这样的手动控制不精确。从而，在使用者重复进行填充(他通常希 望这样)时会遇到困难，尤其当饮料会产生或多或少的泡沫时；在控制用液体填充杯子时， 这会欺骗使用者。另一个实施起来更复杂也更昂贵的控制方式为，将成分的包装部分(例如胶囊) 上的识别手段——例如条形码——传递指示给机器，以便增减待分送的体积。同样地，该系 统利用存储的程序进行泵的起动，并从流量计获取数据。在专利文献中公开了多种用于操作饮料制备设备和用于自动填充容器的系统，例 如 AT 410 377、DE 44 29 353、DE 20 2006 019 039、EP 1 305 040、EP 1 448 084、EP 1 676 509、FR 2 624 844、GB 2 397 510、US 4，458，735、US 4，767，632、US 5，312，020、US 5, 335, 705,US 5, 372, 06UUS 5, 375, 508,US 5, 731, 98UUS 5, 645, 230,US 5, 836, 236,US 5, 959, 869,US 6，182, 555,US 6, 354, 34UUS 6, 759, 072,US 2007/0157820,WO 97/25634、 W099/50172、WO 2004/030435、WO 2004/030438、WO 2006/063645、W02006/090183、WO2007/003062、WO 2007/003990 和 PCT/EP08/054858。更具体地，US 4，458，735涉及一种用于自动控制例如“奶昔”(milkshake)的饮料 向由半透明的纸或泡沫塑料制成的容器中的分送的设备。容器位于辐射源下面，该辐射源 朝容器的边缘发射光线；光线穿过容器并被位于容器的对侧的辐射检测器检测到。将检测 器收到的信号与信号值水平比较，当衰减信号降到信号值水平之下时，停止分送。特别对于 咖啡容器来说，由于检测和比较入射信号的方法，这种设备没有足够的检测精度。此外，该 设备不适合半透明容器。最后，该设备不能选择填充位置。专利申请WO 97/25634涉及一种利用辐射能三角网概念来检测物体——例如在目 标视窗内的容器——的位置的方法和设备。这种设备使用第一对和第二对发射器和接收器 以及使用三角网计算法来检测容器的存在。W099/50172公开了一种方法，该方法用于利用 由杯子和杯子内的液体反射的光线的若干光发射器和接收器来检测和控制与分配设备一 起使用的杯子的填充。同时待审的申请PCT/EP08/054858(以该申请人的名义)公开了具有触摸屏的饮 料制备设备，该触摸屏上有杯子的虚拟图像，使用者可以在启动饮料分配过程之前在触摸 屏上向上或向下移动想要的填充液位，从而将杯子填充至想要的液位。WO 2006/063645 (以该申请人的名义)公开了具有用于选择待填充的杯子的填充 液位的界面的饮料制备机。在一个实施例中，设置有形式为使用者可操作的激光光束发射 器的标记装置，用于在杯子的侧面上指示想要的填充液位，该激光光束发射器在杯子的内 侧形成可移动的可视点。使用者可操作的发射器与接收器配合工作，以检测供应给杯子的 饮料的存在，从而当饮料到达想要的填充液位时，停止饮料的供应。
发明内容
因此，本发明的优选目的在于，增加饮料制备设备中使用的各种大小的杯子的所 需填充液位的选择装置(selection arrangement)的使用者友好性和直观性。本发明的目的尤其在于，提供用于各种大小的杯子的填充液位的选择装置，该选择装置不需使用者根据杯子大小提前编程，而是能立即适应使用者使用的任何杯子大小。因此，本发明涉及用于用饮料填充容器的设备。例如，饮料设备是咖啡机、茶水机 或取汤机，尤其是为用于通过使热水或冷水或其它液体通过容纳有待供应的饮料的成分 (例如，咖啡粉)的胶囊来提供饮料的机器。饮料设备包括填充装置和使用者界面，填充装置用于通过出口填充位于所述出口 下方的容器，使用者界面用于允许使用者选择容器中的饮料的所需填充液位。所述界面包 括用于检测位于所述出口下方的物体的检测装置。所述填充装置设置成填充所述容器直到 使用者选择的填充液位。根据本发明，检测装置设置成检测人手指的位置和/或手持的可自由移动的指向 仪的位置，人手指和/或指向仪靠近并指向容器的侧面。所述填充装置设置成从检测到的 手指和/或指向仪的位置得到使用者选择的填充液位并填充容器至该液位。典型地，这种指向仪可以是触针或例如茶匙或咖啡匙的厨具或其它可由使用者自 由地操纵的装置，以指向杯子上代表所需填充液位的位置，并允许通过机器得到该填充液 位以用于杯子的后续填充。
由于能够通过利用手指和/或指向仪直接指向待填充的杯子上所需液位的位置 来指示所需填充液位，而不必通过操作按钮、触摸屏或激光指向装置来提供该信息，所以饮 料制备机的使用者友好性和直观性显著增加。为了避免由于不当的填充液位输入而造成的容器的溢出，或为了当使用者突然改 变主意时允许不选择待供应给机器的饮料的量，饮料设备包括设置成用于检测容器高度的 高度检测器，填充装置设置成只有当检测到的代表使用者选择的填充液位的手指和/或指 向仪的位置低于检测到的容器高度时才填充所述容器。手指和/或指向仪检测装置可选地 也形成该高度检测器，从而不需额外的检测器。饮料设备还可以包括设置成在饮料填充循环期间检测位于填充装置的出口下方 的容器的存在的存在检测器。在这种情况下，填充装置可以设置成当容器从出口下方移走 时停止填充。手指和/或指向仪检测装置可选地也形成该存在检测器，以避免额外的检测
ο例如当使用者犹豫并且沿着杯子上下移动其指向手指和/或指向仪时，为了确定 使用者选择了哪个填充液位，检测装置可以设置成检测指向手指和/或指向仪从所述容器 附近撤回的动作，填充装置设置成填充所述容器至一个对应于指向手指和/或指向仪刚刚 撤回之前的位置的液位。换句话说，在该实施例中，指向手指和/或指向仪撤回时的位置对 于设定容器内的所需填充液位是决定性的。此外，饮料设备还可以包括在填充期间用于检测容器中的饮料液位的液位检测 器，从而可以精确地监测容器中的填充过程。手指检测装置可选地也形成该液位检测器。为了进一步增加饮料制备设备操作的直观性，可以加入使用者界面，从而为 使用者提供关于手指和/或指向仪相对于所述容器的位置的反馈装置(feed-back arrangement)和/或关于所述容器中的饮料液位的反馈装置。这种使用者界面可选地包括 屏幕或触摸屏。合适的反馈装置可以包括例如激光器或发光二极管(LED)等装置，用于在 容器的内壁上产生使用者可见的光点，该光点优选位于容器中对应于使用者选择的填充液 位处以及位于容器将被饮料设备填充至的液位处。仍然为了增加饮料制备设备的直观性和使用者友好性，使用者界面还可以设置成 提供容器的图像以及容器中的液位的至少一个图像。至少一个液位图像可以跟随指向手指 和/或指向仪沿着并靠近该虚拟容器的侧面的任何竖直运动。该液位图像可选地包括手指 和/或指向仪——例如具有指向手指的手或触针——靠在容器上的图像。指示在填充该虚 拟容器期间的饮料液位的至少一个液位图像可以设置成根据饮料在真实容器中的填充而 升高。在这种情况下，液位图像可以简单地为在容器图像中向上移动的水平线或条。手指和/或指向仪检测装置可以包括任何合适的本领域技术人员已知的物体检 测器，尤其是在上述关于现有技术的讨论中提到的对比文献中的那些。手指和/或指向 仪检测装置可以包括光检测器，例如一个或多个照相机，以及可选地包括光发射器。例 如， 手指和/或指向仪检测装置包括一系列用于发射可见或不可见的光束的光电发射器 (photo-emitter)以及对应的一系列用于检测由发射器发射的光束的存在(不存在)和位 置的光电接收器(photo-receiver)。当机器将要和指向仪一起使用时，检测装置可以特别 设置成检测杯子旁边的这种仪器的位置，例如通过射频或更普遍地通过磁性，尤其当指向 仪由电磁部件或甚至是射频识别(RFID)模块制成或包括电磁部件或甚至是RFID模块时。
为了进一步增加直观性和使用者友好性，填充装置可以设置成，使选择的填充液 位在容器的填充期间可以由使用者改变，尤其通过手指和/或指向仪检测装置，或甚至通 过其它界面，例如开关。手指和/或指向仪检测装置可以设置成检测指示使用者选择的填充液位的指向 手指的竖直位置，以及可选地检测指示待填充至容器中的饮料的其它参数——例如饮料的 温度、浓度或混合率——的指向手指和/或指向仪的水平位置。手指和/或指向仪检测装 置可以设置成检测指向手指和/或指向仪在位于容器外部且邻近容器的外围空间内的水 平位置。在咖啡机的例子中，该机器可以从指向手指和/或指向仪的竖直位置获取填充液 位，并从容器周围的水平位置获取咖啡的浓度。例如，如果使用者的手指和/或指向仪指向 杯子的左侧，那么将提供淡咖啡，而如果指向杯子的右侧，那么将提供浓咖啡。通过同样的 方式，使用者可以选择牛奶咖啡或卡布奇诺(cappuccino)中奶和咖啡的比例。当然，为了增加使用者友好性，饮料设备可装配有提供相关输入指令或反馈的屏 幕，以便导引和/或再次确保使用者正确操作饮料制备设备并避免对于使用者来说不必要 的压力或不安全。
现在参考示意图描述本发明，其中图1示出当使用者通过手指指向杯子而正在选择填充液位时的根据本发明的饮 料制备设备的一部分；图2示出正在分送饮料时的图1中的饮料制备设备；图3示出当使用者通过触针指向杯子而正在选择填充液位时的根据本发明的饮 料制备设备的一部分。
具体实施例方式图1和2示出根据本发明的饮料制备设备1，例如用于从容纳有咖啡粉的胶囊中提 取咖啡的咖啡机，图1示出使用者选择待通过设备1分送的饮料的特定的量，图2示出分送 饮料直到杯子被填充至使用者选择的饮料的量。设备1具有包括饮料填充装置的液体循环系统，该饮料填充装置包括通过水管连 接在一起的储水箱、泵、加热器和提取室，所述水管用于引导水经由泵和加热器(未示出) 从储水箱至提取室。提取室设置成将在其中制备的饮料提供给出口 8，该出口 8位于被网 格15覆盖的承滴盘上方，该网格15用于支承位于出口 8下方的杯子18。饮料填充装置还 包括用于控制设备1的各种参数的控制器(未示出)，这些参数包括用于饮料制备过程的参 数，例如泵和加热器的控制。此外，设备1具有使用者界面30c、30d，用于允许使用者选择杯子18中的饮料的所 需填充液位，图1中虚线25表示的填充液位。界面30c、30d包括光线30'、30"的第一列 发射器30c，如一列LED，所述第一列发射器30c面向第二列光线检测器30d，如一列光电检 测器。发射器30c和检测器30d位于出口 8和杯子18的前面并在其两侧。
该界面30c、30d设置成检测物体的竖直位置，在本例中用于检测指向杯子18的侧 面的人手指5的位置。为了选择填充液位25，使用者将其手指5伸入容纳有杯子18的空间中，该空间位于出口 8下方且其界限由列30c、30d确定。发射器列30c朝检测器列30d发 射一系列光束30'、30〃，然后检测器列30d可以检测哪些光线30'、30〃被接收以及哪些 在一定的高度由于指向手指5的存在而被遮断。该一系列光线30'、30"中被遮断的光线 30"指示了遮断指向手指5的高度。填充装置控制器设置成控制液体循环系统，以便制备 并供应一定量的饮料23、24直到使用者选择的填充液位25。设备1的控制器可以设置成，使得饮料制备循环和供应在获得填充液位25后自动 开始，或者控制器可以设置成在饮料制备和供应循环开始之前要求使用者的确认。设备1还具有一对组合的光发射器和照相机30a、30b，其设置成用于通过偏转光 线30"“例如利用本领域已知类型的三角测量系统或图像识别系统来检测待填充的杯子 18的边缘18a的高度。可选择地，该设备可以包括例如与列30c、30d类似的第二对列，该第 二对列布置在杯子18的相对侧，以测量杯子的高度。填充装置的控制器设置成只有当通过 遮断的光线30"检测到的手指位置25低于杯子18的边缘18a时才启动杯子18的填充过 程，手指检测装置可选地形成杯子18的高度检测器，例如当手指检测器为具有图像识别系 统的照相机时。因此，如果使用者错误地选择了超出杯子容量的填充液位，饮料制备设备将 不会开始饮料制备循环。如上所述，手指5的竖直位置以及可选地水平位置也可以通过光发射器和照相机 30a、30b (或仅仅是照相机)和图像识别系统测量。控制器和用于测量指向手指5在杯子18上的位置的检测器可以设置成检测手指5 从邻近的杯子18撤回的动作，填充装置设置成将杯子18填充至一个对应于指向手指5刚 刚撤回之前的位置的液位25。通过这种方式，允许使用者在控制器获取所需的填充液位25 之前沿杯子18上下移动其手指以做出决定。此外，设备1包括在本例中由上述光发射器和照相机30a和30b形成的检测器，该 检测器用于检测在饮料制备循环中何时饮料24在杯子18中上升的液位到达使用者通过其 手指5在杯子18上选择的填充液位25，如上述WO 2006/063645中教导的那样。用于测量杯子18的边缘18a的高度的检测器30a、30b或用于测量手指5的位置 的检测器30c、30d也可以用于检测在饮料填充循环中将杯子18从出口 8下面移走的任何 尝试并中断该循环。为了增加设备1的操作的使用者友好性和直观性，设置了用于方便使用者的直观 的反馈装置4、30a。
如图1和2中所示，反馈装置可以包括发射光线30〃 ‘的光线发射器30a，该光线 在杯子18内侧形成可视的光点表示使用者选择的液位25并在杯子18中位于同一水平。因 此，发射器30a可以设置成跟随手指5的竖直运动、引导光线30"‘并从而引导杯子18的 内壁上的光点，直到已经获取填充液位25的高度以用于分送饮料23。此外，反馈装置还可以包括屏幕，尤其是触摸屏4，其提供待填充的杯子19的图像 以及饮料液位的图像和/或在杯子18的填充过程中杯子19中的填充液位20的图像。杯 子19在其侧面可以与填充液位的指示联系起来，该指示的形式为在杯子19的侧面上的箭 头图像、指向手指图像或类似图像20a，该图像用于代表使用者的手指5在杯子18上的位 置，该位置可能随着手指5的相应运动而沿着杯子18的侧面上下移动，这种移动从而在屏 幕4上展示出来。对虚拟的填充液位20可以做出同样的设定。
屏幕4上还指示了杯子的边缘19a和最大填充液位20'，在该液位20'以上设备 1将拒绝分送饮料。虚拟杯子19关于填充液位20的尺寸——尤其是高度——按比例对应 于杯子18关于其边缘18a和使用者选择的填充液位25的尺寸。此外 ，在填充循环中，杯子19的虚拟图像不仅可以包括目标填充液位20的图像， 还可以包括具有不断升高的液位21的饮料22的图像，饮料22被与向杯子18的饮料供应 23进程以及杯子18中的不断升高的饮料液位24保持一致地供应给虚拟杯子19。屏幕4还可以包括其它特征。尤其是，当手指检测器设置成不仅用于检测手指 高度以设定饮料的量而且用于检测杯子周围手指的水平位置以设定饮料制备的其它参 数一一例如温度、浓度等时，该参数也可以显示在反馈屏上，例如通过水平标度上的虚拟光 标。此外，屏幕还可以设计为接收关于饮料制备或服务流程等方面的参数的用户数据输入， 例如上述PCT/EP08/054858公开的那样。在一个变型中，发射器和接收器30a、30b用于例如通过自动图像识别来检测指向 手指5的位置。如上所述，可以不仅检测指向手指的高度，而且检测其在杯子18周围的水 平位置，例如大致在杯子的左侧、在杯子前面或在杯子的右侧。图3示出使用者如何通过利用可自由移动的指向仪——例如触针5'——来指向 杯子而设定杯子中所需的填充液位，其中，相同的附图标记表示相同的部件。使用者还可以 使用其它仪器，例如茶匙或咖啡匙。如图3所示，机器1的检测系统与上述所示的类似。然而，为了检测这种指向仪或 装置，可以使用专用系统，尤其是上述基于磁场或射频的系统。
权利要求
1.一种利用饮料(23，24)填充容器(18)的设备(1)，该设备包括用于通过出口(8) 填充位于所述出口下方的容器的填充装置，以及用于允许使用者选择所述容器中的饮料的 所需填充液位0 的使用者界面(30c，30d)，所述使用者界面包括用于检测位于所述出口 下方的物体(5)的检测装置，所述填充装置设置成填充所述容器至所述使用者选择的填充 液位(25)，其特征在于，所述检测装置设置成检测人手指( 和/或手持的可自由移动的指向仪 (5')的位置，人手指和/或指向仪靠近并指向所述容器(18)的侧面，所述填充装置设置 成从检测到的所述手指和/或指向仪的位置得到所述使用者选择的填充液位0 并填充 所述容器至所述液位。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备包括设置成检测所述容器的高 度的高度检测器，所述填充装置设置成只有当检测到的代表所述使用者选择的填充液位的 所述手指和/或指向仪的位置低于检测到的所述容器的高度时才填充所述容器，所述手指 和/或指向仪检测装置可选地形成所述高度检测器。
3.根据任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备包括设置成检测位于所 述填充装置的所述出口下方的所述容器的存在的存在检测器，所述填充装置设置成当所述 容器从所述出口下方移走时停止填充，所述手指和/或指向仪检测装置可选地形成所述存 在检测器。
4.根据任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述检测装置设置成检测所述指 向手指和/或指向仪从所述容器附近撤回的动作，所述填充装置设置成填充所述容器至对 应于所述指向手指和/或指向仪刚刚撤回之前的位置的液位。
5.根据任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述设备包括在填充期间用于检 测所述容器中的饮料液位的液位检测器，所述手指和/或指向仪检测装置可选地形成所述 液位检测器。
6.根据任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述使用者界面设置成为所述使 用者提供关于所述手指和/或指向仪相对于所述容器的位置的反馈和/或关于所述容器中 的所述饮料液位的反馈，所述使用者界面可选地包括屏幕或触摸屏。
7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述反馈包括在所述容器的内壁上形成 使用者可见的光点。
8.根据权利要求6或7所述的设备，其特征在于，所述使用者界面设置成提供容器的图 像和所述容器中的液位的至少一个液位图像。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，至少一个液位图像跟随所述指向手指和/ 或指向仪沿着并靠近所述容器的侧面的任何竖直运动，所述液位图像可选地包括手指和/ 或指向仪的图像。
10.根据权利要求8或9所述的设备，其特征在于，指示在填充期间所述容器中的所述 饮料液位的至少一个液位图像设置成随着所述容器的填充而升高。
11.根据任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述手指和/或指向仪检测装置 包括至少一个光检测器，例如照相机，以及可选地包括光发射器。
12.根据权利要求11所述的设备，其特征在于，所述手指和/或指向仪检测装置包括一 系列用于发射光束的光电发射器以及对应的一系列用于检测由所述光电发射器发射的所述光束的光电接收器。
13.根据任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述选择的填充液位在所述容器 的填充期间可以由使用者改变，尤其通过手指和/或指向仪检测装置。
14.根据任一前述权利要求所述的设备，其特征在于，所述手指和/或指向仪检测装置 设置成检测指示所述使用者选择的填充液位的所述指向手指和/或指向仪的竖直位置， 以及可选地检测指示待填充至所述容器中的饮料的其它参数的所述指向手指和/或指向 仪的水平位置，所述其它参数例如为所述饮料的温度、浓度或混合率。
15.根据权利要求14所述的设备，其特征在于，所述手指和/或指向仪检测装置设置成 检测所述指向手指和/或指向仪在位于所述容器外部且邻近所述容器的外围空间内的所 述水平位置。
全文摘要
本发明涉及一种饮料制备设备(1)，该设备包括用于通过出口(8)填充位于所述出口下方的杯子(18)的填充装置，以及用于允许使用者选择杯子中的饮料(24)的所需填充液位(25)的使用者界面(30c，30d)。所述界面包括用于检测人手指(5)和/或手持的可自由移动的指向仪(5′)的位置的装置(30c，30d)，人手指(5)和/或指向仪(5′)靠近并指向杯的侧面。所述填充装置设置成从检测到的手指位置和/或指向仪位置得到使用者选择的填充液位(25)并填充杯子至该液位。
文档编号B67D1/12GK102089236SQ200980116430
公开日2011年6月8日 申请日期2009年5月5日 优先权日2008年5月8日
发明者F·施尼德尔 申请人:雀巢产品技术援助有限公司