咖啡豆分析系统和具有咖啡豆分析的咖啡机的制作方法

本发明涉及咖啡豆的分析，例如用于实现咖啡机或浓缩咖啡机的自动控制。

背景技术：

1、众所周知，由新鲜研磨的豆制得的咖啡比预先研磨的咖啡提供更好的质量。通常，在制作浓缩咖啡时使用新鲜的豆。

2、存在许多不同类型的市场上可购买的浓缩咖啡机，用于家庭或酒吧、餐厅和旅馆。在特定设置中合适类型的机器例如取决于使用量和预算。

3、在手动浓缩咖啡机中，用户采用咖啡研磨物填充咖啡接收容器，称为便携式过滤器(portafilter)。然后，用户需要以足够的压力(例如200n左右的压力)来压实便携式过滤器内的咖啡研磨物，以形成所谓的粉饼(puck)。然后便携式过滤器通常经由卡口式连接被安装到咖啡机。接着，咖啡机驱动热水通过便携式过滤器中的粉饼，并且经由通常被集成在便携式过滤器中的管口来分配所得到的咖啡。在冲泡后，用户需要断开并且清空便携式过滤器，扔掉用过的咖啡渣。

4、还存在具有集成式研磨器的手动浓缩咖啡机。用户使便携式过滤器在第一位置和第二位置之间进行切换，在第一位置中，便携式过滤器接收经研磨咖啡，在第二位置中，便携式过滤器冲泡咖啡。压实可以被手动完成或经由手动操作杆完成。

5、在全自动浓缩咖啡机中，所有上述步骤在一个且同一个机器中被自动完成。该机器包括豆贮存器和研磨器，以制作咖啡研磨物。这些研磨物被输送到冲泡室中并且经由活塞进行自动压实，该活塞可以被液压致动或经由电动机致动。接下来，热水被驱动通过冲泡室中的咖啡研磨物，冲泡和分配咖啡，并且将用过的咖啡渣从冲泡室排放到机器内的废物箱中。

6、这省去了手动浓缩咖啡机所需的手动步骤，并且因此节省了时间，并且确保了更一致的结果。

7、相比于全自动浓缩咖啡机，可以以更低成本生产手工浓缩咖啡机，因为输送步骤中的许多步骤不需要被自动化。然而，由于用户参与填充和压实过程，特别是用户参与设置咖啡研磨物的体积或重量，以及将咖啡研磨物压实成粉饼的力和一致性(平直度)，使得结果可能不太一致。手动浓缩咖啡机需要较少的维护，因为作为冲泡过程的一部分，在每次冲泡之后由消费者去除咖啡粉饼。

8、全自动机器给出更一致的结果，但成本更高。它还消除了使用手动浓缩咖啡机的咖啡师感觉。全自动咖啡机还需要更多的维护(咖啡豆的填充、水填充、移除废水和除掉废物箱中的咖啡渣)。全自动咖啡机也可能是更大的。

9、已经提出了第三种类型的咖啡机，其结合了上述两种类型的元件。us9125519公开了一种具有如在手动浓缩咖啡机中使用的可移除便携式过滤器的咖啡机，但是该咖啡机还包括用于将咖啡粉递送到经插入的便携式过滤器的豆贮存器和咖啡磨粉器。便携式过滤器起到冲泡室的作用，并且分配过滤器(形成活塞)用于在将加压热水递送到便携式过滤器之前自动地压实并且由此压实便携式过滤器中的咖啡粉。

10、用户将空的便携式过滤器连接到机器，然后研磨、将经研磨咖啡定量给料至便携式过滤器中、压实经研磨咖啡、热水递送和咖啡分配如在全自动机器中一样自动进行。在冲泡之后，用户需要以类似于使用手动浓缩咖啡机的方式断开便携式过滤器并且排出咖啡废料。

11、不管咖啡机的类型如何，不同的咖啡冲泡过程适用于不同的咖啡豆。特别是，决定咖啡豆的深色的烘焙强度影响合适的咖啡冲泡参数。

12、本发明涉及咖啡豆的分析以确定烘焙强度，例如使得能够选择合适的冲泡参数，例如使得可以实现对冲泡参数的自动控制。特别有利的是包括咖啡研磨器的咖啡机，例如全自动咖啡机。

13、de102019200788公开了一种全自动咖啡机，其中基于咖啡豆的参数自动控制冲泡参数。一个示例利用摄像机来感测咖啡豆颜色，并且这使得能够确定烘焙程度。

14、颜色确定需要颜色图像感测，这可能是不准确的，因为它很大程度上取决于照明条件，并且实现起来可能是昂贵的。

15、us2017/215451公开了一种咖啡烘焙设备。根据咖啡豆的体积控制烘焙。特别是，基于实现期望的烘焙水平所需的时间是发生第一次开裂所花费的时间的函数的认识，体积的变化用于识别咖啡豆的第一次开裂。

16、仍然需要一种简单但准确的方式来确定咖啡烘焙程度。

技术实现思路

1、本发明由权利要求限定。

2、根据本发明的一个方面的示例提供了用于分析咖啡豆的系统，包括：

3、光传感器，该光传感器用于感测咖啡豆的深色水平；

4、距离传感器，该距离传感器用于确定光传感器与咖啡豆之间的距离；以及

5、处理器，该处理器适于使用所确定的距离来校准所感测的深色水平，由此获得经校准的深色水平。

6、该系统测量咖啡豆的深色水平，而不是颜色，并且这允许更简单的感测硬件。为了使深色确定准确，使用距离测量来校准深色水平。因此，可以远程检测深色水平，并且测量离咖啡豆的距离，并且将其用于校准深色测量，以使其更准确，并且可以用于准确地确定烘焙水平。

7、烘焙水平是连续的范围，但通常烘焙机将它们的豆分为三类或更多类。因此，可以将烘焙水平识别为三到五类中的一类。烘焙颜色和烘焙水平之间的关系相对独立于豆类型，以使得对于所有豆类型而言，深色测量是烘焙水平的良好指示。

8、应当注意，光传感器、距离传感器和处理器不一定是分离的部件，并且实际上下文将变得清楚的，可以共享各种硬件和软件部件以提供这三种功能。

9、光传感器例如用于测量来自咖啡豆的反射率，特别是所产生的询问信号的反射率。以此方式，通过询问信号来固定照明条件，从而给出可重复的且可靠的结果。

10、距离传感器例如包括飞行时间传感器。这使得能够针对不同的咖啡豆位置来测量距离，例如咖啡贮存器中的不同咖啡豆高度。

11、飞行时间传感器例如包括光源，且飞行时间传感器使用光传感器来确定飞行时间。因此，同一个光传感器用于深色确定以及用于飞行时间测量。

12、光源可以包括红外激光器，并且光传感器适于感测红外光。

13、因此，红外传感器用于深色确定(基于ir光的反射水平)以及用于飞行时间测量。因此，仅需要很少部件来实现深色感测和飞行时间测量。

14、处理器例如适于根据经校准的深色水平输出烘焙水平。这使得用户能够知道豆的烘焙水平，并且他们可以使用该信息进行手动调节。

15、本发明还提供一种咖啡机，包括：

16、水贮存器；

17、水加热器；

18、水泵；

19、咖啡豆贮存器；

20、咖啡研磨器，该咖啡研磨器具有经研磨咖啡出口；

21、咖啡容器，该咖啡容器用于从咖啡研磨器接收经研磨咖啡；

22、水递送系统，该水递送系统用于将经加热的水递送到咖啡容器；

23、如上所述的分析系统，该分析系统用于确定咖啡豆贮存器中的咖啡豆的烘焙水平；以及

24、控制器，该控制器用于控制咖啡冲泡。

25、该咖啡机将咖啡豆烘焙水平的分析结合到咖啡豆贮存器中。该信息可以由控制器以各种方式进行使用。

26、例如，控制器可以适于：根据所确定的烘焙水平，控制以下各项中的至少一项：

27、咖啡冲泡参数；

28、咖啡研磨参数；

29、将经研磨咖啡定量给料至咖啡容器。

30、咖啡机的控制器可以向用户提供输出，该输出指示以下各项中的一项或多项：

31、所确定的烘焙水平；

32、针对所确定的烘焙水平的咖啡配方建议；

33、针对所确定的烘焙水平的咖啡口味选项；

34、所检测到的咖啡豆类型的变化。

35、例如，如果新豆已经被填充到机器中，则这可以被检测到，并且如果豆是不同的，则这可以被通知给用户。

36、分析系统的处理器可以进一步适于：基于所确定的距离，确定咖啡豆贮存器中的咖啡豆的量。因此，相同的分析系统也可以用于确定咖啡豆贮存器的填充状态。该信息可以由咖啡机以各种方式进行使用。

37、例如，咖啡机控制器可以适于：根据所确定的咖啡豆的量，控制咖啡研磨(研磨时间或研磨设置)。

38、控制器可以替代地或还适于根据所确定的咖啡豆的量来确定哪些咖啡配方可以被完成。

39、因此，取决于是否存在足够的豆，可以允许或禁止咖啡研磨的开始。这也可以取决于配方选择，例如，单份浓缩仍然是可能的，而双份浓缩则是不可能的。浓咖啡(需要更多的咖啡豆)可能是不可能的，而淡咖啡是可能的。仍然可以用剩余的咖啡豆制作的咖啡配方可以被照亮给用户，而其它的可以被淡出。

40、控制器还可以根据所确定的咖啡的量来实现自动豆订购。控制器还可以提供指示咖啡豆的剩余量的输出信号，使得用户还可以做出他们自己的订购和填充决定。

41、本发明还提供一种咖啡研磨系统，包括：

42、用于咖啡豆的咖啡豆贮存器；

43、咖啡研磨器；

44、如上所述的分析系统，该分析系统用于确定咖啡豆贮存器中的咖啡豆的烘焙水平；以及

45、控制器，该控制器用于基于烘焙水平控制咖啡研磨器设置。

46、参考下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见。