专利名称：适应多种不同水容器的智能自动注水系统的制作方法
适应多种不同水容器的智能自动注水系统
顏駄鹏
本发明涉及饮水设备领域
背景技术：
目前我们常用的饮水机多数都是手工操作，多为大口径的水杯供水，而对 于小口径的水瓶水壶，则很容易发生注水口和水杯等容器口接触的情况，也就 容易导致杯口互相传播细菌的现象。而自动售水机，尚未有供应1升以下的售 水机，而且多为大容量的水桶供水，对于注水口要求口径较大。而对于容量较 小，瓶身较高的水瓶来讲，容易发生注水时被冲倒，注水洒漏情况，因此现在 的售水机不能适应较小水量的供应。人们的生活节奏加快，对水的需求导致方 便卫生的瓶装水盛行，但是这种方式产生的浪费却是很高的，为了制造可供一 次使用的塑料瓶，需要更多的塑料和热能，由此而产生的是资源的浪费和环境 污染，甚至还有人利用废旧塑料制造水瓶，造成了健康危害，而且最近有研究 表面塑料容器里面的低聚物或添加的助剂对人体会造成健康危害。如果能增加 一次性塑料水瓶的使用次数，就会极大的降低对塑料瓶的需求，从而达到降低 资源浪费和减少环境污染的作用。自带非塑料水杯可以防止因塑料制品中的有 害物质对人体造成的损害，但是在使用非一次性水杯时，由于携带并不方便， 灌水需要一定时间，而且由于人经常移动，需要从不同的地方获得饮用水，没 有足够的可饮用水网点，也就不能方便的使用水杯接水喝，这也是瓶装水盛行 的原因。
目前技术发展，使得精确定位变的可能，也就可以实现机器自动定位容器的口部；仿生机械学的发展，使得模拟手功能成为可能。因此结合现代技术， 可以解决针对小容量水瓶自动售水的原有难题，从而实现可能。
多次利用矿泉水瓶等塑料瓶，并能够在不造成容器外壁永久或过多变形， 影响到容器的内容积为前提下，固定各种水容器，包括具有柔软外壁的塑料瓶 和坚硬外壁的金属水杯，防止容器被水流冲倒，避免人工操作时发生接触污染， 提供几十毫升到几升水的自动准确供应，是本发明要解决的技术问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是 一个可以放置水容器的平台， 内部有控制电路、计量泵和连接注水口和计量泵及水源的导管，其特征在于平 台周边安装有多个传感器，在平台上方安装有一个或多个可移动的注水口，注 水口和平台之间有用于固定水容器的固定装置，控制电路通过传感器的反馈的 信号进行判断放入平台上的水容器的物化参数、控制固定装置固定或释放水容 器，驱动可移动的注水口移动到打开口部的容器口部正上方，通过计量泵控制 注水量，来完成自动注水功能。控制电路同计量泵、传感器、固定装置、可移 动的注水口通过电连接。
当有水容器放置在平台上时，位于平台周边的传感器即感知到有物品放置 在平台上，发送信号到控制电路，控制电路通过平台周边的传感器对水容器放 置的位置、形状、容积和口部位置等物理特征进行判断，并在传感器判断水容 器的放置位置及形状特征时，指导位于平台和注水口之间的固定装置夹住放入 到平台上的水容器，将其固定不动。
该固定装置应当是即可以夹住有柔软外壁的矿泉水瓶，也可以夹住有坚硬外壳的金属水壶的装置。可以采用如下的方式
l可以采用弹性带子固定，将类似一个放大的试管夹，在夹具半圆的位置放 置有弹性带子，夹具闭合后，夹具外框架并不接触容器，而是依靠弹性带子的 弹性变形来固定水容器，由于弹性带子具有一定的伸縮性，可以围绕水容器的 一部分轮廓发生变形，并提供一定的夹持力，从而即保证了固定水容器的作用， 也避免了造成容器变形或较大变形的可能。
2可以采用气辅技术，放入的容器被未充气的气囊所包围，固定装置接受到 控制装置发来的固定信号时，开始充气，用类似汽车安全气囊的方式将容器固 定，由于气囊接触面积大，压力均匀，对于具有柔软外壁的矿泉水瓶具有很好 的防变形固定作用。
3可以采用工业机械手，，在机械手上装有传感器，在机械手上的传感器接触 到容器外壁后停止机械手继续收縮，从而即夹持住水容器，又不对水容器造成 破坏，如果为了更好的夹持，还可以采用多节的机械手。
4可以笼状方式固定，在平台上开有以放置水容器的位置为中心发散分布设
置的多个孔，孔内有长杆，在没有水容器放入时，长杆是位于平台内部或小部 分露出，当水容器放置在平台时，被水容器底部压住的长杆保持在孔内或下降 到平台内部，而水容器底部的外围，最靠近水容器外壁的孔内长杆即升起，此 时至少有三个长杆从不同位置伸出，形成一个笼装的固定，限制水容器平面位 移。
鉴于固定的方式较多，可以采用机械手，也可以采用夹具，气辅，笼状等方
式，但固定装置的最终功能要求是在不造成水容器外壁不可恢复的变形以及 影响到水容器内容积的变形为前提下，可自动固定住水容器在一个位置，防止注水时被水流冲倒的机械装置。在固定好水容器并通过传感器确定水容器口部的最终位置后，控制电路指 导位于平台上方的可移动注水口在平台上方移动，可移动注水口的移动装置可 以采用目前三维或二维机械移动的方式，由于目前水饮品种类繁多，如果要供 应多个品种，有些就不能共用一个注水口，这时可以采用多个可移动注水口来 区别供应不同的水饮品。可移动注水口移动到水容器的口部正上方后保持注水 口高度不变或将可移动注水口下降至接近水容器口部而不接触的位置，通过计 量泵将几十毫升到几升的液体快速注入。在该过程中，传感器需要至少完成以下探测要求判断水容器的口部是否 打开，测定可移动注水口是否移至到正确的水容器口部正上方，可移动注水口 距水容器口部距离，水容器内部水位的测量。传感器在完成对可移动的注水口指导作用的同时，还需要对水容器进行探 测，在判断水容器内即将注满，而设定的注水量尚未完成，则控制电路根据传 感器的信号停止注水。鉴于传感器的种类较多，所使用的传感器可以是超声波 或光感类的传感器。超声波可以穿透瓶壁和水，并因传播过程中速度方向的变 化和反射声波的变化来确定水容器的形状及内部水位的变化。也可以是其它类 型的具有对水容器的物化特征进行探测功能的传感器。例如在平台的表面上还 可安装有一个重量传感器，用于监测水容器的重量变化，对注水过程中水量进 行监控，如果注水的重量和平台上的传感器感知测量结果相近似，可以判定水 容器没有泄露，如果差距较大，可以判定为发生泄露，则报警并停止注水，同 时还可以安装温度传感器和有毒气体传感器等其它用途的物理或化学传感器， 用于保护该注水系统的安全。本发明的有益效果是，可以使用各种常用的小容量的水容器，包括柔软而 轻的矿泉水瓶和金属或其它材质的水杯水壶，即提高了塑料水瓶的利用率，降 低对塑料瓶的需求也降低了人们饮用水的成本，从而促进人们使用非一次性水 杯或多次利用水瓶习惯，有利于环保节约，并可以一定程度上减少塑料对人体 健康的影响，也预防了因水容器口部和注水口可能接触而造成的疾病传播途径。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图l是本发明的示意图，图2是固定装置的示意图l机柜，2平台，3水容器，4传感器，5固定装置，6可移动的注水口， 7计量 泵，8连接导管，51夹具臂，52弹力带，53连杆，54电磁阀，55铰链，56固定板具体实施方式
本实施案例具体实施方案如下 实施案例一具体实施请请参阅图1，在机柜1上有一个凹陷的平台2用于放置 水容器3，在平台2上方安装可移动的注水口 6，可移动注水口的直径为22毫 米，在平台2和可移动的注水口 6之间有固定装置5机械手，在固定装置5的 两侧安装有传感装置4超声波探测仪，在可移动的注水口 6上也安装有一个传 感装置4，可移动注水口通过连接导管8和计量泵7连接并和水源接通。当有水 容器3放入平台2时，传感装置4将探测的信号传输到控制电路处，控制电路 根据传感装置4的信号启动固定装置5机械手将水容器3固定，控制电路指导 注水口 6移动到水容器3 口部的正上方并下降到距水容器3 口部四毫米的地方，不探入水容器内部，饮用水通过计量泵7控制注水量，经由连接导管8到注水 口 6处，开始注入到水容器，到达预定的注水量时停止，当未完成设定的注水 量时，传感器4判定水容器中的水位已经接近瓶口也停止注水。停止注水后， 注水口6回归原位待机，固定装置5放开水容器，等待被取走。 实施案例二如实施案例一，其中的固定装置可以采用其它方式固定，如采用 弹性带子固定，见图2，将类似一个放大试管夹的自动夹具的夹具臂52和电磁 阀54固定在固定板56上，在夹具臂51半圆的位置放置有弹性带子52，当有水 容器放入张开的夹具内时，电磁阀54收到控制电路的命令后带动连杆53运动， 使夹具臂52以铰链55为中心做相互靠拢运动，从而使52接触水容器并发生弹 性变形，达到固定放入的水容器而不破坏水容器外壁的效果。 实施案例三如实施案例一，其中的传感器采用微鞞探测仪，对放置在平台上 的物体，通过微波探测实现对水容器物化特征的判断。实施案例四如实施案例一，其中的传感器定位功能采用CCD图像识别定位系 统，对放置在平台上的物体通过对图像分析判断容器的相关位置。 实施案例五如实施案例一，其中的可移动注水口为三个，用于提供纯净水， 咖啡，茶不同的饮料。
权利要求
1，适应多种不同水容器的智能自动注水系统，包括可放水容器的平台，计量泵，连接导管，控制电路，其特征在于在可放水容器的平台周边装有传感装置，平台上方有可移动的注水口，可移动的注水口和平台之间有固定装置；其中传感装置在感知有水容器放入平台上后，通过控制电路启动固定装置，固定放入的水容器，传感装置还对放入平台上的水容器物化特征、水容器口部位置以及水容器口部是否打开进行探测，并将信号输入到控制电路，控制电路根据传感器的探测，指导位于平台上方的移动注水口移动到相应的水容器口部正上方，在确定水容器口部打开的情况下指导可移动的注水口移动到相应位置注水，并有计量泵控制注水量，传感装置控制防止发生溢出，注水完毕后，可移动的注水口复位，固定装置释放水容器。
2，根据权利要求1所述的适应多种不同水容器的智能自动注水系统， 其特征在于固定装置是用来自动固定各种水容器并可自动释放的装 置，限制水容器在注水的过程中，发生容器口部位置移动的机械装置， 不破坏水容器外壁，不造成水容器外壁永久变形或是影响水容器容 积。
3，根据权利要求2所述的适应多种不同水容器的智能自动注水系统，其特征在于固定装置可以是具有弹性或变形能力的夹具，也可以是根据水容器外形尺寸自动调整夹持角度和力度的机械手。
4，根据权利要求1所述的适应多种不同水容器的智能自动注水系统，其特征在于传感装置对放入平台上的水容器及水容器内容物的物化 状态、固定装置工作状态和可移动的注水口的工作状态进行探测。
5，根据权利要求4所述的适应多种不同水容器的智能自动注水系统， 其特征在于水容器及水容器内容物的物化特征包括水容器位置、容 积、形状、水容器口部位置、水容器口部形状及大小、温度、化学成 分、重量参数中的多项或全部。
6，根据权利要求4所述的适应多种不同水容器的智能自动注水系统， 其特征在于传感装置由1到100个传感器组成。
7，根据权利要求1所述的适应多种不同水容器的智能自动注水系统， 其特征在于可移动的注水口通过传感装置判断出水容器的容器口部 位置后，通过三维或平面移动到距容器口部0 10cm的垂直距离。
8，根据权利要求1所述的适应多种不同水容器的智能自动注水系统， 其特征在于可移动的注水口有1到20个。
全文摘要
适应多种不同水容器注水的智能自动注水系统，能够为包括具有柔软外壁的矿泉水瓶等塑料瓶和坚硬外壁的金属水杯注水，并能够在不造成容器外壁永久或过多变形，影响到容器的内容积为前提下，固定水容器，防止水容器被水流冲倒，避免人工操作时发生接触污染，提供几十毫升到几升水的自动准确供应，从而实现节能环保卫生的要求。
文档编号A47J31/44GK101536876SQ20081008511
公开日2009年9月23日 申请日期2008年3月20日 优先权日2008年3月20日
发明者刘昕瑜 申请人:刘昕瑜