Область применения изобретения
Область применения изобретения относится к устройствам для приготовления напитка, в которых применяются капсулы с ингредиентом приготавливаемого напитка. Область применения изобретения относится, в частности, к устройствам для приготовления напитка с использованием капсул, выполненным с возможностью автоматического распознавания типа капсулы, вставленной в устройство, например, для адаптации параметров приготовления напитка к распознанному типу капсулы.
В целях настоящего описания подразумевается, что термин «напиток» включает в себя любое жидкое вещество, предназначенное для потребления человеком, такое как чай, кофе, горячий или холодный шоколад, молоко, суп, детское питание и т.п. Подразумевается, что «капсула» содержит предварительно разделенный на порции ингредиент напитка, например вкусоароматический ингредиент, в упаковке из любого материала, в частности в воздухонепроницаемой упаковке, например из пластика или алюминия, в перерабатываемых и/или биоразлагаемых упаковках любой формы и структуры, включая содержащие ингредиент мягкие контейнеры или жесткие картриджи. Капсула может содержать некоторое количество ингредиента для приготовления одной порции напитка или множества порций напитка.
Предпосылки создания изобретения
В некоторых устройствах для приготовления напитков применяются капсулы, в которых содержатся ингредиенты, подлежащие экстракции или растворению, и/или ингредиенты, которые хранятся и автоматически дозируются в устройстве или добавляются другим способом в момент приготовления напитка. Некоторые устройства для приготовления напитков оснащены устройствами наполнения, которые включают насос для жидкости, как правило, воды, который перекачивает жидкость от источника воды, холодной или подогретой с помощью нагревательных устройств, например термоблока или т.п.
В частности, в области приготовления кофе широко распространены устройства, в которых капсулу, содержащую ингредиенты напитка, вставляют в варочное устройство.
Разработаны конструкции варочных устройств, облегчающие вставку «новой» капсулы и извлечение использованной капсулы. Как правило, варочные устройства содержат две детали, обладающие сравнительной подвижностью для перемещения из положения для вставки/извлечения капсулы в положение для варки ингредиента в капсуле.
Подвижную деталь варочного устройства можно приводить в движение вручную, как описано в WO 2009/043630, WO 01/15581, WO 02/43541, WO 2010/015427, WO 2010/128109, WO 2011/144719 и WO 2012/032019. Различные конфигурации ручек описаны в EP 1867260, WO 2005/004683, WO 2007/135136, WO 2008/138710, WO 2009/074550, WO 2009/074553, WO 2009/074555, WO 2009/074557, WO 2009/074559, WO 2010/037806, WO 2011/042400, WO 2011/042401 и WO 2011/144720. Применение таких приспособлений в составе устройств для приготовления напитков описано в WO 2009/074550, WO 2011/144719, EP2014195046, EP2014195048 и EP2014195067.
Подвижную часть варочного устройства можно приводить в движение двигателем. Например, такая система описана в EP 1 767 129. В этом случае пользователю не нужно прилагать физические усилия для открытия или закрытия варочного устройства. Варочное устройство содержит канал для вставки капсулы, обеспеченный защитной дверцей, установленной в подвижную деталь варочного устройства посредством переключателя для обнаружения нежелательного присутствия пальца в канале при закрытии и для предотвращения получения травм вследствие зажатия. Альтернативные крышки для канала вставки капсулы описаны в WO 2012/093107 и WO 2013/127906. Различные системы с электроприводом описаны в WO 2012/025258, WO 2012/025259 и WO 2013/127476.
В данной области описаны различные системы для обеспечения взаимодействия пользователя с такими устройствами, для снабжения устройства рабочими инструкциями или получения от него ответной информации, которые, например, упоминаются в следующих источниках: AT 410 377, CH 682 798, DE 44 29 353, DE 202 00 419, DE 20 2006 019 039, DE 2007 008 590, EP 1 448 084, EP 1 676 509, EP 08155851.2, FR 2 624 844, GB 2 397 510, US 4,377,049, US 4,458,735, US 4,554,419, US 4,767,632, US 4,954,697, US 5,312,020, US 5,335,705, US 5,372,061, US 5,375,508, US 5,645,230, US 5,685,435, US 5,731,981, US 5,836,236, US 5,959,869, US 6,182,555, US 6,354,341, US 6,759,072, US 2007/0157820, WO 97/25634, WO 99/50172, WO 2004/030435, WO 2004/030438, WO 2006/063645, WO 2006/090183, WO 2007/003062, WO 2007/003990, WO 2008/104751, WO 2008/138710, WO 2008/138820, WO 2010/003932, WO 2011/144720 и WO 2012/032019.
Для повышения удобства использования устройства возможно автоматически осуществлять идентификацию капсулы, подаваемой в устройство, и затем автоматически обрабатывать и извлекать капсулу, как, например, описано в WO 2012/123440.
По-прежнему существует потребность в усовершенствовании выдачи напитка устройствами, которые автоматически надежно идентифицируют капсулы.
Изложение сущности изобретения
Изобретение относится к устройству для приготовления напитка. Устройство для приготовления напитка может быть предназначено для бытовой или промышленной эксплуатации.
Это устройство может быть предназначено для приготовления кофе, чая, шоколада, какао, молока, супа, детского питания и т.п.
Приготовление напитка обычно включает смешивание множества ингредиентов напитка, например воды и сухого молока, и/или получение вытяжки из ингредиента напитка, например вытяжки из молотого кофе или чая, с использованием воды. Один или более таких ингредиентов могут подаваться в виде сыпучего и/или агломерированного порошка и/или в жидком виде, в частности, в виде концентрата. Для получения напитка такой ингредиент можно смешивать с жидкостью-носителем или жидкостью-разбавителем, например водой. Как правило, предварительно заданное количество напитка, соответствующее порции (например, одной порции), готовится и выдается по запросу пользователя. Объем такой порции может находиться в диапазоне от 25 до 200 мл и даже до 300 или 400 мл, например, объем для наполнения чашки, в зависимости от типа напитка. Напитки, которые готовятся и выдаются, могут быть выбраны из ристретто, эспрессо, лунго, капучино, латте макиато, латте, американо, чая и т.п. В частности, кофемашина может быть выполнена с возможностью выдачи эспрессо, например, с регулируемым объемом порции от 20 до 60 мл, и/или с возможностью выдачи лунго, например, с объемом порции в диапазоне от 70 до 150 мл.
Устройство изобретения имеет блок для экстракции капсулы с ингредиентом напитка в экстракционной камере для приготовления напитка. Блок имеет первую часть и вторую часть, которые выполнены с возможностью относительного перемещения между удаленным положением для вставки капсулы и/или удаления капсулы из экстракционной камеры и близким положением для фиксации и экстракции такой капсулы в экстракционной камере. В близком положении первая и вторая части, как правило, ограничивают экстракционную камеру.
Капсула может содержать корпус капсулы, например, по существу, прямой, конический или дискообразный корпус. Капсула может иметь круговой периферийный кольцевой фланец, например гибкий или жесткий фланец, проходящий от периферийной части, например края или поверхности, корпуса капсулы. Капсула может содержать вкусоароматический ингредиент для приготовления чая, кофе, горячего шоколада, холодного шоколада, молока, супа или детского питания.
По меньшей мере одна часть из первой и второй частей может образовывать полость для приема ингредиента, например, внутри капсулы, такую как сужающаяся полость, например коническая или пирамидальная полость, или прямую полость, например цилиндрическую, трапецеидальную полость или дискообразную полость. Такая полость может проходить вдоль оси, которая является, по существу, коллинеарной направлению относительного перемещения первой и второй частей. Впоследствии экстракционная камера ограничивается с одной стороны такой полостью.
Другая часть этих первой и второй частей может быть ограничена другой полостью и/или может включать в себя экстракционную пластину, такую как пластина, обеспеченная прокалывающими элементами для вскрытия проточной поверхности капсулы, или непроникающую пластину для взаимодействия с проточной поверхностью капсулы, которая предварительно вскрыта или которая является самовскрывающейся.
Примеры блоков экстракции описаны в WO 2008/037642 и WO 2013/026843.
По меньшей мере одна из этих частей может иметь приспособление для вскрытия капсулы, например одно или более устройств для прокалывания капсулы.
Капсула также может включать в себя самовскрывающийся механизм. Самовскрывающиеся капсулы, например, описаны в CH 605 293 и WO 03/059778.
В случае применения закрытых капсул первая и вторая части могут включать в себя приспособления для вскрытия капсулы, такие как лезвия и/или разрывающий инструмент, например пластину с разрывающим профилем, например известную среди устройств Nespresso™ или описанную в ЕР 0 512 470, ЕР 2 068 684 и WO 2014/076041, а также в источниках, процитированных в этих документах.
По меньшей мере одна из частей может иметь отверстие для притока жидкости, предназначенной для смешивания с ингредиентом, расположенным в такой капсуле.
Устройство включает в себя блок управления, предназначенный для управления блоком экстракции, чтобы осуществить экстракцию такой капсулы. Блок управления может запитываться от сети электропитания, например, с помощью электрического шнура.
Устройство имеет выходной канал для выдачи напитка, образованного путем экстракции такой капсулы, в приемный сосуд пользователя, такой как чашка или кружка, который расположен в области для размещения приемного сосуда.
Ароматизированный напиток может быть приготовлен путем циркуляции (с помощью устройства для перекачивания жидкости, например насоса) жидкости-носителя, например воды, в капсуле для ароматизации жидкости путем воздействия вкусоароматического ингредиента, содержащегося в капсуле, например, вдоль направления экстракции, которое может быть, по существу, параллельным направлению относительного перемещения первой и второй частей или продольному или центральному направлению экстракции.
Например, приемный сосуд пользователя может быть помещен на опору приемного сосуда для сбора напитка.
Опора приемного сосуда может быть образована внешней опорой для размещения, на которой располагается такое устройство.
Опора приемного сосуда может быть образована опорой, входящей в состав устройства, например, подвижной или съемной опорой устройства.
Область для размещения приемного сосуда может быть связана с опорой для емкости устройства, предназначенной для поддержания такой емкости пользователя под выходным каналом. Опора может быть: связана с лотком для сбора, например лотком для сбора, поддерживающим опору; и/или выполнена с возможностью перемещения относительно корпуса по вертикали под выходным каналом и/или на удалении под выходным каналом для обеспечения возможности размещения под выходным каналом емкости пользователя различной высоты. Примеры подходящих опор для емкостей описаны в EP 0 549 887, EP 1 440 639, EP 1 731 065, EP 1 867 260, US 5,161,455, US 5,353,692, WO 2009/074557, WO 2009/074559, WO 2009/135869, WO 2011/154492, WO 2012/007313, WO 2013/186339, WO 2016/096705, WO 2016/096706 и WO 2016/096707.
В вариантах осуществления выходной канал может быть прикреплен к, или образован с помощью, или установлен на, или установлен в:
- головке устройства, которая имеет выдвинутое положение, в котором выходной канал расположен над областью для размещения приемного сосуда, и сложенное положение, в котором выходной канал задвинут вовнутрь внешнего основного корпуса устройства, например, головке устройства, перемещаемой вовнутрь в основной корпус и наружу из него с помощью по меньшей мере одной из первой и второй частей или с помощью исполнительного механизма, управляемого блоком управления; и/или
- подвижной направляющей детали для напитка, которая имеет конфигурацию для выдачи напитка, чтобы выдавать напиток в область для размещения приемного сосуда, и конфигурацию для остановки потока напитка, чтобы предотвращать выдачу напитка в область для размещения приемного сосуда, например за счет стекания остатков напитка из направляющей детали через край направляющей детали в приемник отходов, такой как направляющая деталь для напитка, перемещаемая между конфигурацией для выдачи и конфигурацией для остановки с помощью по меньшей мере одной из первой и второй частей, или с помощью некоторой (или вышеуказанной) головки устройства, или с помощью исполнительного механизма, управляемого блоком управления.
Например, устройство оснащено головкой устройства, описанной в WO 2017/037212 и в WO 2017/037215.
Примеры подходящих приемников отходов для осуществления настоящего изобретения описаны в EP 1867260, WO 2009/074559, WO 2009/135869, WO 2010/128109, WO 2011/086087, WO 2011/086088, PCT/EP2017/050237 и WO 2017/037212.
Направляющая деталь для текучей среды может быть полностью скрыта в основном корпусе и/или головке устройства.
Подробная информация о направляющих деталях для текучей среды, подходящих или адаптируемых для осуществления настоящего изобретения, приведена в WO 2006/050769, WO 2012/072758, WO 2013/127907, WO 2016/083488 и WO 2017/037212.
Блок экстракции может включать в себя устройство для подачи капсулы, предназначенное для подачи капсулы в экстракционную камеру, при этом устройство для подачи имеет диспенсер капсул с конфигурацией высвобождения для высвобождения такой капсулы из устройства для подачи в направлении экстракционной камеры и конфигурацией удержания для удержания такой капсулы на расстоянии от экстракционной камеры.
Диспенсер капсул может быть сформирован механическим и/или магнитным затвором для капсулы, таким как держатель капсулы, например, который имеет форму, дополняющую по меньшей мере часть внешней формы такой капсулы или соответствующую ей.
Держатель капсулы может иметь затвор для капсулы, который выполнен с возможностью перемещения, например с возможностью поворота и/или поступательного движения, между положением, блокирующим перемещение к экстракционной камере, и положением, освобождающим перемещение к экстракционной камере.
Держатель капсулы может иметь исполнительный механизм для перевода из положения удержания в положение высвобождения и наоборот, такой как исполнительный механизм, управляемый блоком управления.
Держатель капсулы может быть образован по меньшей мере из части первой части и/или второй части блока экстракции, например, поверхностью и/или краем первой и/или второй части, препятствующих перемещению капсулы по направлению к экстракционной камере, когда первая и вторая части находятся в ближнем положении и/или когда они находятся в промежуточном положении между удаленным положением и ближним положением. Затем держатель капсулы активируют одновременно с первой и второй частями блока экстракции.
Непосредственно после высвобождения капсулы в направлении экстракционной камеры диспенсер капсул может быть переведен из конфигурации высвобождения в конфигурацию удержания, чтобы доступ к экстракционной камере обеспечивался только при необходимости высвобождения капсулы.
Устройство для подачи капсулы может включать в себя канал для направления такой капсулы к экстракционной камере в предварительно заданной ориентации капсулы для ее вхождения в экстракционную камеру, такой как канал, связанный с устройством для обездвиживания капсулы, предназначенным для обездвиживания такой капсулы между первой и второй частями в их удаленном положении перед относительным перемещением в их близкое положение.
Взаимодействие между первой и второй частями (и необязательно каналом для направления капсулы) и капсулой с ингредиентом может относиться к типу, описанному в WO 2005/004683, WO 2007/135135, WO 2007/135136, WO 2008/037642 и WO 2013/026856.
Блок управления может управлять диспенсером капсул, чтобы высвободить такую капсулу из устройства для подачи, когда первая и вторая части находятся в удаленном положении или перемещаются в удаленное положение, для вхождения такой капсулы в экстракционную камеру, когда первая и вторая части переводятся обратно в близкое положение.
Блок управления может управлять диспенсером капсул, чтобы удерживать такую капсулу в устройстве для подачи и на расстоянии от экстракционной камеры, когда первая и вторая части находятся:
- в близком положении или совершают относительное перемещение в это положение; или
- в удаленном положении и собираются совершить относительное перемещение в близкое положение, чтобы оставить недостаточно времени для помещения такой капсулы, если бы она была высвобождена из диспенсера, в экстракционную камеру до того, как первая и вторая части достигнут близкого положения.
Устройство для подачи капсулы может включать в себя датчик капсулы, соединенный с блоком управления, или быть связано с ним, причем блок управления выполнен с возможностью приведения диспенсера капсул в конфигурацию удержания или удержания в ней, когда датчик капсулы обнаруживает отсутствие такой капсулы на диспенсере капсул или в нем. Примеры датчиков капсул приведены, например, в WO 2012/123440, WO 2014/147128, WO 2015/173285, WO 2015/173289, WO 2015/173292, WO 2016/005352 и WO 2016/005417.
Блок управления может быть выполнен с возможностью управления исполнительным механизмом так, чтобы первая и вторая части перемещались посредством исполнительного механизма: из близкого положения в удаленное положение и из удаленного положения в близкое положение по истечении заданного периода времени, например, начиная с момента запуска приготовления напитка, такого как, например, обнаружение капсулы, распознавание капсулы, активация пользователем пользовательского интерфейса устройства и т.п. или их комбинация, например, заданный период времени в диапазоне от 3 до 15 с, а именно от 5 до 12 с, например, от 7 до 10 с.
Примеры таких частей, которые совершают относительное перемещение посредством исполнительного механизма (например, двигателя), описаны в EP 1767129, WO 2012/025258, WO 2012/025259, WO 2013/127476 и WO 2014/056641.
Например, первая часть и вторая часть выполнены с возможностью относительного перемещения, по существу, вдоль прямой оси с помощью исполнительного механизма из близкого в удаленное положение и/или наоборот.
Устройство может включать в себя устройство для подачи жидкости, предназначенное для подачи жидкости, например воды, в экстракционную камеру, при этом устройство для подачи жидкости соединено с блоком управления и управляется им для подачи такой жидкости в экстракционную камеру и прерывания такой подачи автоматически и/или вручную с помощью пользовательского интерфейса, соединенного с блоком управления, и/или при обнаружении удаления такого приемного сосуда приспособлением обнаружения. Например, устройство для подачи жидкости включает в себя одно или более из: источника указанной жидкости, такого как бак для жидкости или соединительное устройство для подвода жидкости, предназначенное для соединения с внешним источником жидкости; одной или более трубок для жидкости, предназначенных для направления такой жидкости в экстракционную камеру; устройства для перекачивания жидкости, такого как насос, например соленоидный насос (возвратно-поступательный поршневой насос), или перистальтический насос, или диафрагменный насос, для перекачивания такой жидкости в экстракционную камеру; и теплового кондиционера, например нагревателя и/или охладителя, такого как линейный тепловой кондиционер, например линейный поточный кондиционер, для теплового кондиционирования такой жидкости.
Примеры подходящих источников жидкости, например баков или соединительных устройств, описаны в WO 2016/005349, EP2015194020.2, PCT/EP2017/050237, а также в источниках, процитированных в этих документах.
Тепловой кондиционер может представлять собой бойлер, или термоблок, или проточный нагреватель (ODH), например тип ODH, описанный в EP 1 253 844, EP 1 380 243 и EP 1 809 151.
Примеры насосов и их применения в устройствах для приготовления напитков описаны в WO 2009/150030, WO 2010/108700, WO 2011/107574 и WO 2013/098173.
Блок управления может быть выполнен с возможностью управления устройством для подачи жидкости, чтобы автоматически подавать жидкость в экстракционную камеру, когда:
- первая и вторая части достигли своего близкого положения, при этом капсула расположена в экстракционной камере после перемещения частей из удаленного в близкое положение, чтобы объединить указанную жидкость с ингредиентом, находящимся в капсуле, и образовать напиток для выдачи через выходной канал необязательно после обнаружения с помощью некоторого (или вышеуказанного) датчика капсулы подачи такой капсулы в блок; и/или
- первая и вторая части достигли своего близкого положения, но в экстракционной камере отсутствует какая-либо капсула, чтобы промыть или очистить по меньшей мере часть блока и необязательно выходной канал, причем устройство для подачи жидкости, например, выполнено с возможностью подачи жидкости с температурой для промывания или очистки, которая отличается от температуры такой жидкости для образования напитка, например путем заваривания.
В конкретном варианте осуществления также предусматривается выдача холодных или охлажденных напитков.
Блок управления может быть выполнен с возможностью управления устройством для подачи жидкости, чтобы автоматически не подавать жидкость в экстракционную камеру, когда первая и вторая части достигли своего близкого положения, но в экстракционной камере отсутствует какая-либо (например, обнаруженная или распознанная) капсула. Например, блок управления выполнен с возможностью управления устройством для подачи жидкости, чтобы подавать жидкость в экстракционную камеру после обнаружения соответствующего ручного пользовательского ввода на пользовательском интерфейсе, соединенном с блоком управления.
Блок управления может иметь программу управления завершением экстракции, которая запускается автоматически при прерывании подачи жидкости (например, при завершении предварительного заданного процесса экстракции или при обнаружении ошибки при его выполнении) для:
- немедленного относительного перемещения первой и второй частей в их удаленное положение, чтобы удалить любую капсулу из положения между первой и второй частями; или
- поддержания первой и второй частей в близком положении в течение заданного периода времени, например, в диапазоне от 1 до 5 с, а именно от 2 до 3 с, для возможности введения запроса вручную, например, посредством пользовательского интерфейса, соединенного с блоком управления, чтобы подать посредством устройства для подачи жидкости дополнительное количество жидкости в экстракционную камеру, а также, при отсутствии такого вводимого вручную запроса в течение заданного периода времени, для относительного перемещения первой и второй частей в их удаленное положение, чтобы удалить любую капсулу из положения между первой и второй частями, например, удалить такую капсулу в коллектор использованных капсул, образуемый некоторым (или вышеуказанным) приемником отходов.
Например, перед перемещением первой и второй частей в их близкое положение части могут оставаться в своем удаленном положении в течение заданного периода времени, а именно в течение периода времени в диапазоне от 1 до 6 с, например от 2 до 4 с, для возможности вставки новой капсулы между первой и второй частями перед их относительным перемещением в близкое положение с новой капсулой, расположенной в экстракционной камере, для экстракции новой капсулы.
Таким образом, пользователь может запросить выдачу двух (или более) порций напитков (например, двойное эспрессо) в одну и ту же емкость пользователя.
В соответствии с изобретением устройство для приготовления и выдачи напитка, например чая, кофе, горячего шоколада, холодного шоколада, молока, супа или детского питания, включает в себя:
- блок экстракции для экстракции капсулы с ингредиентом напитка для образования указанного напитка, причем, например, блок имеет первую часть и вторую часть, которые выполнены с возможностью относительного перемещения между удаленным положением для вставки и/или удаления капсулы и близким положением, таким как близкое положение, в котором первая и вторая части ограничивают экстракционную камеру, для фиксации и экстракции такой капсулы, при этом необязательно по меньшей мере одна из указанных частей имеет приспособление для вскрытия капсулы, например одно или более устройств для прокалывания капсулы, и/или по меньшей мере одна из указанных частей имеет отверстие для притока жидкости, предназначенной для смешивания с ингредиентом, находящимся в такой капсуле;
- блок управления для управления блоком экстракции, чтобы осуществить экстракцию такой капсулы, такой как блок управления, питаемый от сети электропитания, например, с помощью электрического шнура;
- выходной канал для выдачи напитка, образованного путем экстракции такой капсулы в приемный сосуд пользователя, такой как чашка или кружка, расположенный в области для размещения приемного сосуда, например на опоре приемного сосуда, например внешней опоре для размещения, на которой расположено такое устройство, или опоре устройства, например подвижной или съемной опоре устройства, для сбора указанного напитка,
- модуль распознавания капсулы для распознавания капсулы, вставленной в устройство в положении распознавания капсулы, причем модуль распознавания капсулы содержит камеру для захвата изображения по меньшей мере части капсулы в положении распознавания капсулы;
причем модуль распознавания капсулы содержит вычислительное устройство нейронной сети, при этом вычислительное устройство нейронной сети выполнено с возможностью определения типа капсулы среди множества предварительно заданных типов капсулы на основании изображения по меньшей мере части капсулы, захваченной камерой.
Множество предварительно заданных типов капсулы, например, включает тип капсулы, соответствующий капсулам, неизвестным для модуля распознавания капсулы.
Вычислительное устройство, например, включает в себя такое вычислительное устройство, как микроконтроллер, микропроцессор или любое другое подходящее вычислительное устройство, и компьютерную программу нейронной сети, реализующую нейронную сеть при ее выполнении на вычислительном устройстве. Нейронная сеть представляет собой, например, сверточную нейронную сеть.
В вариантах осуществления устройство дополнительно содержит сетевой интерфейс, например проводной или беспроводной сетевой интерфейс. Кроме того, вычислительное устройство нейронной сети, например, может быть конфигурируемым и/или может быть обновлено удаленно посредством сетевого интерфейса.
В вариантах осуществления модуль распознавания капсулы содержит по меньшей мере один источник света, например по меньшей мере один светодиод, для освещения капсулы в положении распознавания капсулы и светорассеиватель для рассеивания света от по меньшей мере одного источника света по направлению к положению распознавания капсулы. Светорассеиватель предпочтительно образует сужающуюся полость, проходящую от камеры к положению распознавания капсулы и открытую в направлении положения распознавания капсулы.
В соответствии с настоящим изобретением способ конфигурирования вычислительного устройства нейронной сети такого устройства включает:
- обучение компьютерной программы нейронной сети за пределами вычислительного устройства нейронной сети путем ввода нескольких изображений капсул предварительно заданных типов до тех пор, пока нейронная сеть не будет способна правильно определять тип каждого последующего изображения капсулы с вероятностью выше заданного порогового значения;
- копирование обученной компьютерной программы нейронной сети на устройство нейронной сети устройства для приготовления напитка.
В соответствии с настоящим изобретением способ обновления вычислительного устройства нейронной сети такого устройства включает:
- обучение компьютерной программы нейронной сети за пределами вычислительного устройства нейронной сети путем ввода нескольких изображений капсул предварительно заданных типов, причем предварительно заданные типы включают новый, ранее неизвестный тип, до тех пор, пока нейронная сеть не будет способна правильно определять тип каждого последующего изображения капсулы с вероятностью выше заданного порогового значения;
- копирование обученной компьютерной программы нейронной сети на устройство нейронной сети устройства для приготовления напитка.
Стадия копирования обученной компьютерной программы нейронной сети в вычислительное устройство нейронной сети устройства может быть выполнена посредством сети передачи данных, например сети Интернет, например, с удаленного сервера на указанное вычислительное устройство нейронной сети.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе нейронной сети для определения типа капсулы среди множества предварительно заданных типов капсулы на основании изображения по меньшей мере части указанной капсулы, захваченного камерой устройства для приготовления напитка.
Компьютерная программа нейронной сети предпочтительно реализует сверточную нейронную сеть при ее выполнении на вычислительном устройстве. В вариантах осуществления сверточная нейронная сеть содержит по меньшей мере один сверточный уровень и по меньшей мере один полносвязанный классификационный уровень. В вариантах осуществления, например, сверточная нейронная сеть содержит три сверточных уровня, за каждым из которых следует объединяющий уровень, и двухуровневый полносвязанный классификатор.
Использование должным образом обученной нейронной сети для распознавания типа капсулы позволяет быстро определять тип капсулы.
Кроме того, это позволяет избежать осуществления способов сравнения изображений в устройстве для приготовления напитка, которые требуют высокой вычислительной мощности и большой системы хранения данных для хранения изображений образцов капсулы каждого типа.
Краткое описание графических материалов
Ниже приводится описание изобретения со ссылками на схематичные графические материалы, причем:
на фиг. 1 представлен вид в перспективе устройства в соответствии с изобретением;
на фиг. 2 представлен вид в поперечном сечении модуля распознавания капсулы в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 3 представлен вид с пространственным разделением компонентов модуля распознавания капсулы, показанного на фиг. 2;
на фиг. 4 представлен вид в поперечном сечении модуля распознавания капсулы в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 5 представлен вид с пространственным разделением компонентов модуля распознавания капсулы, показанного на фиг. 4.
Подробное описание
На фиг. 1 изображен пример осуществления устройства 1 для приготовления напитка в соответствии с изобретением, предназначенного для приготовления и выдачи напитка, такого как чай, кофе, горячий шоколад, холодный шоколад, молоко, суп или детское питание. Ингредиент может быть представлен в форме капсулы с ингредиентом, например, типа, описанного выше в разделе «Область применения изобретения».
Устройство 1 включает в себя блок экстракции для экстракции капсулы с ингредиентом напитка для образования напитка. Например, блок экстракции состоит из первой части и второй части, предпочтительно расположенных внутри корпуса устройства и, таким образом, не видимых на фиг. 1, которые выполнены с возможностью относительного перемещения между удаленным положением для вставки и/или извлечения капсулы и ближним положением, таким как ближнее положение, в котором первая и вторая части ограничивают экстракционную камеру для фиксации и экстракции капсулы. Например, по меньшей мере одна из частей имеет приспособление для вскрытия капсулы, например, одно или более устройств для прокалывания капсулы, и/или по меньшей мере одна из частей имеет отверстие для притока жидкости, предназначенной для смешивания с ингредиентом, содержащимся в капсуле.
Устройство 1 содержит блок управления, предпочтительно расположенный внутри корпуса устройства, для управления блоком экстракции для экстракции капсул. Блок управления может запитываться от сети электропитания, например, известным образом с помощью электрического шнура, или от источника постоянного тока, например аккумулятора, такого как автомобильный аккумулятор, или переносной аккумулятор, или аккумулятор устройства.
Устройство 1 имеет выходной канал 16 для выдачи напитков, полученных путем экстракции таких капсул, в приемный сосуд пользователя (не показан), такой как чашка или кружка, расположенный в области 17 для размещения приемного сосуда для сбора напитка.
В вариантах осуществления выходной канал 16, например, прикреплен к, или установлен на, или установлен в головке 10 устройства, или образован с ее помощью, причем выходной канал 16 расположен над областью 17 для размещения приемного сосуда.
Блок экстракции содержит исполнительный механизм, выполненный с возможностью относительного перемещения первой и второй частей между их относительно удаленным и ближним положениями. Исполнительный механизм соединен с блоком управления устройства, и им управляют таким образом для относительного перемещения первой и второй частей.
Блок управления соединен с устройством ввода для запуска блока экстракции и/или управления им. В соответствии с настоящим изобретением устройство ввода включает, например, пользовательский интерфейс 3, а именно сенсорный экран.
Как показано на фиг. 2, блок экстракции может содержать устройство 2 для подачи капсулы, предназначенное для подачи капсулы в экстракционную камеру, и модуль 4 распознавания капсулы, предназначенный для распознавания типа капсулы, подаваемой в экстракционную камеру. Например, модуль 4 распознавания капсулы распознает тип капсулы, пока эта капсула находится в положении 20 распознавания капсулы внутри устройства 2 для подачи капсулы и перед подачей в экстракционную камеру, которая не показана на фигурах и, например, расположена ниже положения 20 распознавания капсулы.
Предпочтительно устройство дополнительно содержит датчик капсулы, например механический и/или оптический датчик (не показан), для определения наличия капсулы, приближающейся и/или размещенной в положении 20 распознавания капсулы.
Устройство 2 для подачи капсулы может иметь удерживающее средство (не показано), для удержания капсулы в положении 20 распознавания капсулы. Удерживающее средство, как правило, имеет положение высвобождения для высвобождения капсулы из положения 20 распознавания капсулы по направлению к экстракционной камере, например под действием силы тяжести, и положение удержания для удержания капсулы на расстоянии от экстракционной камеры, например над экстракционной камерой, в положении 20 распознавания капсулы.
Устройство 2 для подачи капсулы может иметь канал для направления капсулы в экстракционную камеру с заданной ориентацией капсулы для ее введения через положение распознавания капсулы в экстракционную камеру. Канал, например, содержит направляющие канавки 21, в которые вставляют кромку капсулы для прохождения капсулы по каналу, таким образом поддерживая капсулу в заданной ориентации, предпочтительно подходящей для ее распознавания модулем 4 распознавания капсулы и/или ее введения в экстракционную камеру.
Блок управления может управлять удерживающим средством, чтобы высвободить капсулу из положения 20 распознавания капсулы, когда первая и вторая части блока экстракции находятся в удаленном положении, или когда они перемещаются в удаленное положение, для введения капсулы в экстракционную камеру, когда первую и вторую части переводят обратно в их ближнее положение. Удерживающее средство, например, включает поверхность и/или край первой и/или второй части блока экстракции.
Модуль 4 распознавания капсулы предпочтительно соединен с блоком управления и выполнен с возможностью распознавания типа из числа заданных типов капсулы, расположенной в положении 20 распознавания капсулы.
Как более подробно описано ниже, модуль 4 распознавания капсулы распознает тип капсулы путем захвата изображения указанной капсулы и его передачи в качестве входных данных на вычислительное устройство обученной нейронной сети.
Блок управления, например, выполнен с возможностью управления устройством для подачи жидкости в соответствии с программой подачи жидкости, связанной с типом капсулы, такой как программа подачи жидкости с одним или более регулируемыми параметрами подаваемой жидкости, выбранными из температуры жидкости, скорости потока, давления и объема, который(-ые) является(-ются) постоянным(-ыми) или переменным(-ыми) во время экстракции распознаваемой капсулы. Например, тип капсулы может быть выбран из множества известных заданных типов капсул, выполненных с возможностью экстракции в экстракционной камере устройства.
Модуль 4 распознавания капсулы предпочтительно расположен вдоль канала устройства 2 для подачи на высоте положения 20 распознавания капсулы.
Во время использования устройства согласно настоящему изобретению могут выполняться следующие стадии:
- помещение приемного сосуда в область для размещения приемного сосуда;
- введение капсулы в устройство 2 для подачи капсулы;
- распознавание типа капсулы модулем 4 распознавания капсулы;
- относительное перемещение первой и второй частей блока экстракции в их удаленное положение автоматически, полуавтоматически или вручную;
- подачу капсулы в экстракционную камеру;
- относительное перемещение первой и второй частей в их близкое положение, чтобы расположить капсулу в экстракционной камере;
- экстракция капсулы в экстракционной камере с применением параметров экстракции, определенных на основе распознаваемого типа капсулы, для приготовления напитка; и
- выдача приготовленного напитка через выходной канал 16 в приемный сосуд.
В соответствии с настоящим изобретением модуль 4 распознавания капсулы выполнен с возможностью определения типа капсулы, вставленной в устройство для приготовления напитка в положении 20 распознавания капсулы, путем захвата изображения указанной капсулы и обработки указанного изображения с помощью вычислительного устройства нейронной сети.
Устройство для приготовления напитка, как правило, обеспечивает экстракцию капсул различных типов для приготовления различных напитков и/или различных типов напитков. Различные типы капсул, выполненных с возможностью экстракции в экстракционной камере, например, соответствуют различным содержащимся в них ингредиентам и/или различным кондиционирующим условиям для ингредиентов.
В вариантах осуществления каждый тип капсулы соответствует конкретному типу кофе, который отличается от кофе, содержащегося в капсулах других типов, например, но не исключительно, одним или более из происхождения, степени обжарки, степени помола, количества, содержащегося в капсуле, и/или содержания кофеина. Альтернативно или в качестве комбинации различные типы капсул, выполненные с возможностью экстракции в устройстве 1 для приготовления напитка, соответствуют ингредиентам для приготовления различных напитков, таких как, например, кофе, молоко, суп, детская молочная смесь, чай, холодные напитки и т.п.
Предпочтительно каждый тип капсулы связан с конкретным аспектом капсулы, например с цветом или комбинацией цветов, конкретными символами и/или рисунками, образованными на поверхности капсулы, и т.п., что позволяет, например, пользователю визуально различать капсулы различных типов. Устройство нейронной сети модуля 4 распознавания капсулы содержит программу нейронной сети, предварительно обученную для распознавания типа капсулы на основании цифрового изображения по меньшей мере части указанной капсулы. Устройство нейронной сети, как правило, содержит процессор для обработки данных, выполненный с возможностью выполнения программы нейронной сети.
Устройство 1 может быть выполнено с возможностью экстракции каждой капсулы с применением параметров приготовления, специфичных для конкретного типа капсулы. Например, параметры приготовления включают в себя одно или более из: температуры жидкости-носителя, объема жидкости-носителя, времени экстракции, давления жидкости-носителя, типа жидкости-носителя, ряда последовательных стадий приготовления и т.п. Параметры приготовления, применяемые для каждого типа капсул, выполненных с возможностью экстракции в устройстве 1, предпочтительно хранят во внутреннем или внешнем устройстве хранения данных, соединенном или выполненном с возможностью соединения с блоком управления и/или с модулем 4 распознавания капсулы. Соответствующие параметры приготовления для конкретной капсулы выбирают на основании типа капсулы, определенного модулем 4 распознавания капсулы, и используют в блоке управления для управления экстракцией распознанной капсулы.
Устройство 1 также может быть выполнено с возможностью хранения и/или передачи на внешний терминал и/или сервер информации о типе каждой капсулы, экстрагированной в устройстве для, например, контроля расхода капсул в устройстве 1.
Как показано на фиг. 2, модуль 4 распознавания капсулы содержит источник света, например один или более белых светодиодов 40 или любой другой подходящий источник света, предпочтительно с известным и определенным спектром, камеру 41, например ПЗС-камеру, и вычислительное устройство нейронной сети, не показанное на фигурах, например, в виде микроконтроллера, микропроцессора или другого соответствующего вычислительного устройства, выполненного с возможностью выполнения компьютерной программы нейронной сети. Модуль 4 распознавания капсулы предпочтительно дополнительно содержит контроллер, не показанный на фигурах, например, но не исключительно, специализированную заказную интегральную схему (ASIC) или программируемый микроконтроллер, для управления источником света, камерой 41 и вычислительным устройством нейронной сети. Альтернативно вычислительное устройство нейронной сети и контроллер модуля распознавания капсулы представляют собой один и тот же компонент или выполнены как одно целое в виде единого компонента. Контроллер модуля 4 распознавания капсулы, например, выполнен с возможностью включения и выключения источника света и/или приема и обработки сигналов от камеры 41. Источник света, камера 41, вычислительное устройство нейронной сети и контроллер модуля предпочтительно прикреплены, например, припаяны, к электронной плате 42, как правило печатной плате (PCB), с помощью которой известным способом обеспечено необходимое для них питание и соединение для передачи данных, и/или внутрисхемное соединение. Контроллер предпочтительно соединен с блоком управления устройства 1 и управляется им.
Предпочтительно модуль 4 распознавания капсулы также содержит светопровод 43 и светорассеиватель 44 для направления света, излучаемого источником света, в направлении положения 20 распознавания капсулы и/или для ограничения количества света, принимаемого камерой 41, предпочтительно до количества света, отраженного капсулой, расположенной в положении 20 распознавания капсулы, чтобы избежать обнаружения излишнего света, например окружающего света.
Источник света предпочтительно представляет собой распределенный источник света. В вариантах осуществления источник света, например, включает множество светодиодов 40, которые предпочтительно равномерно распределены, например, вокруг камеры 41. В проиллюстрированных вариантах осуществления источник света, например, содержит четыре светодиода 40, распределенных вокруг камеры 41, причем только два из них схематически изображены на фиг. 2. Однако в рамках настоящего изобретения возможно применение распределенных источников света других типов и/или с другим распределением, таких как, например, кольцевой источник света, окружающий камеру 41.
Светопровод 43, например, выполнен в виде, по существу, прозрачной крышки, связанной с источником света и/или камерой 41, например по меньшей мере частично охватывающей его/ее. Крышка имеет, например, отверстия или другие направляющие средства для направления света через светорассеиватель 44 к положению 20 распознавания капсулы и от него. В варианте осуществления, схематически показанном на фиг. 2, светопровод 43, например, содержит светопроводящие выступы 430, причем каждый выступ 430 проходит от светодиода 40 источника света по направлению к светорассеивателю 44 для направления света, излучаемого светодиодом 40, к светорассеивателю 44.
Светопровод 43 и/или светорассеиватель 44 предпочтительно выполнены таким образом, чтобы не допустить попадания света, излучаемого источником света, непосредственно в положение 20 распознавания капсулы. В варианте осуществления, показанном на фиг. 2, светопроводящие выступы 430, например, выполнены таким образом, что большую часть направляемого света они направляют в светорассеиватель 44 на участок внутренней стенки светорассеивателя, где он будет отражен, следовательно в направлении, поперечном продольной оси светорассеивателя 44, проходящего от камеры 41 до положения распознавания 20 капсулы. Концы светопроводящих выступов 430 со стороны светорассеивателя 44, например, скошены под углом 45° таким образом, что большая часть направляемого света отражается на скошенной поверхности и направляется к светорассеивателю 44 под углом, по существу, перпендикулярным продольной оси светорассеивателя 44.
В показанном примере светорассеиватель 44 предпочтительно обеспечивает светлый цвет, например белый, а непрозрачный элемент образует усеченную коническую полость, открытую в направлении положения 20 распознавания капсулы. Однако в рамках настоящего изобретения светорассеиватель может иметь и другие формы. Однако светорассеиватель предпочтительно образует сужающуюся полость, проходящую от камеры 41 к положению распознавания капсулы, открытую предпочтительно в направлении положения распознавания капсулы.
Светорассеиватель 44 предпочтительно выполнен с возможностью предотвращения отражения от капсулы, находящейся в положении 20 распознавания капсулы и/или в модуле распознавания капсулы, что может привести к ошибочному освещению капсулы и, следовательно, к ее ошибочному распознаванию. Внутренняя поверхность светорассеивателя 44, например, текстурирована для улучшения рассеивания света, проходящего от источника света к положению 20 распознавания капсулы.
Светорассеиватель 44 необязательно содержит отверстия и/или выступающие элементы, которые не пропускают и/или отклоняют лучи света, излучаемые источником света в направлении положения 20 распознавания капсулы. Альтернативно или в качестве комбинации светорассеиватель выполнен из прозрачного или полупрозрачного материала, и свет от источника света направляют, например, с помощью светопровода через стенки светорассеивателя, что приводит к преломлению света с распределением от стенки светорассеивателя в полость перед положением распознавания капсулы.
На фиг. 4 схематично представлен пример осуществления светорассеивателя 44, содержащего выступающие элементы 440, образованные на его внутренней поверхности, для предотвращения попадания света, например света, направляемого светопроводом 43 и выходящего из светопровода 43 через светопроводящие выступы 430, непосредственно к положению 20 распознавания капсулы.
В показанном варианте осуществления светорассеиватель 44 образует полуэллипсоидную полость, открытую по направлению к положению 20 распознавания капсулы, причем камера 41 предпочтительно расположена на конце, противоположном положению 41 распознавания капсулы.
В проиллюстрированном варианте осуществления выступающие элементы 440 по меньшей мере частично охватывают концы светопроводящих выступов 430 светопровода 43. Выступающие элементы 440 предназначены для задерживания света, преломленного от скошенных концов светопроводящих выступов 430 в направлении, ближнем к продольной оси светорассеивателя 44, во избежание прямого попадания этого света в положение 20 распознавания капсулы, т.е. без первоначального отражения по меньшей мере один раз от внутренней стенки светорассеивателя 44. Однако выступающие элементы 440 светорассеивателя 44 предпочтительно имеют отверстие, выполненное с возможностью пропускания света, преломленного по направлению к внутренней стенке светорассеивателя 44, в полость светорассеивателя.
Необязательно устройство 1 содержит детектор капсулы для обнаружения капсулы, расположенной в положении 20 распознавания капсулы или приближающейся к нему. Детектор капсулы, например, содержится в модуле 4 распознавания капсулы, предпочтительно прикрепленном, например припаянном, к электронной плате 42. Однако в рамках настоящего изобретения возможны и другие варианты расположения детектора капсулы. Детектор капсулы может быть любого подходящего типа, такого как детектор наличия и/или движения, например, инфракрасный (ИК) детектор, индуктивный и/или резистивный детектор, механический переключающий элемент и т.п. Детектор капсулы управляется, например, контроллером модуля 4 распознавания капсулы или непосредственно блоком управления устройства.
В вариантах осуществления при приближении капсулы к устройству 2 для подачи капсулы и/или размещении в нем в положении 20 распознавания капсулы детектор капсулы обнаруживает наличие капсулы и отправляет соответствующий сигнал на контроллер и/или в блок управления устройством, который активирует источник 40 света для освещения по меньшей мере части поверхности капсулы, расположенной в положении 20 распознавания капсулы. Камера 41, в свою очередь, активируется для захвата изображения по меньшей мере части освещенной капсулы. Затем захваченное цифровое изображение передают на вычислительное устройство нейронной сети и обрабатывают с его помощью для определения типа капсулы. В других вариантах осуществления, например, если устройство не содержит детектор капсулы, модуль 4 распознавания капсулы, в частности, источник 40 света и камеру 41, активируют, например, путем активации пользователем пользовательского интерфейса устройства, например, путем активации селектора напитков.
Предпочтительно камера 41 представляет собой ПЗС-датчик или любую подходящую камеру, которая обеспечивает цифровое изображение по меньшей мере части капсулы, например цветное изображение или изображение в градациях серого. Изображение передают в качестве входных данных на вычислительное устройство нейронной сети, которое запускает компьютерную программу нейронной сети, используя указанные входные данные, для определения типа капсулы, причем параметры нейронной сети, в частности ее синаптические веса и отклонения, устанавливают заранее в ходе обучения нейронной сети, реализованной с помощью компьютерной программы нейронной сети.
Нейронную сеть для определения типа капсулы в соответствии с настоящим изобретением обучают вручную и/или автоматически, например, на обучающем стенде, содержащем устройство для подачи капсулы для подачи капсул различных типов в одно или более положений распознавания капсулы, причем каждое положение распознавания капсулы на обучающем стенде снабжено камерой для получения изображения по меньшей мере части каждой капсулы, поданной в соответствующее положение распознавания капсулы. Предпочтительно условия освещения и захвата изображения в положениях распознавания капсулы на обучающем стенде аналогичны условиям в положении распознавания капсулы в устройстве для приготовления напитка. Затем полученные изображения передают в качестве входных данных на вычислительное устройство, на котором запущена компьютерная программа нейронной сети согласно настоящему изобретению. Выходные данные программы, т.е. нейронной сети, для каждого изображения сравнивают с фактическим типом соответствующей образцовой капсулы, а результат сравнения передают обратно в программу, чтобы она скорректировала параметры нейронной сети, в частности, веса и/или отклонения одной или более синаптических связей.
После достижения требуемой скорости успешного распознавания нейронную сеть предпочтительно считают достаточно обученной, и программа нейронной сети со скорректированными параметрами может быть, например, скопирована и загружена в вычислительные устройства нейронной сети, встроенные или подлежащие встраиванию в устройства для приготовления напитков согласно настоящему изобретению.
Компьютерная программа нейронной сети согласно настоящему изобретению может быть обновлена для распознавания нового типа капсулы с помощью новой сессии обучения в соответствии с описанной выше схемой, при этом капсулы включают в себя капсулы нового типа. После того как нейронная сеть запомнит новый тип капсулы, компьютерная программа с обновленными параметрами может быть скопирована и загружена в вычислительные устройства нейронной сети функциональных устройств для обновления их модуля распознавания капсулы до более новой версии. Необязательно один тип капсулы из различных распознаваемых типов капсул соответствует капсулам, неизвестным для устройства.
Обучение компьютерной программы нейронной сети согласно настоящему изобретению предпочтительно выполняют на обучающем стенде за пределами устройства для приготовления напитка. Однако условия захвата изображений образцовых капсул предпочтительно аналогичны или даже идентичны указанным условиям в устройстве.
Пример подходящей архитектуры для нейронной сети, реализованной с помощью компьютерной программы нейронной сети согласно настоящему изобретению, приведен в таблице, представленной ниже.
Таблица 1. Пример подходящей архитектуры нейронной сети
В соответствии с этим примером нейронная сеть представляет собой сверточную нейронную сеть, содержащую двенадцать уровней, причем первый сверточный уровень имеет размер входных данных 128x128x1. Таким образом, нейронная сеть, как правило, ожидает в качестве входных данных изображение в градациях серого размером 128 пикселей на 128 пикселей и выполняет 11-канальную классификацию. Нейронная сеть, например, включает пять основных уровней: три сверточных уровня, за которыми следуют два полносвязанных уровня. На каждом сверточном уровне используют фрагменты программного кода размером 3x3x1 с шагом 1 и без заполнения с получением на выходе 32 карт признаков. За каждой сверткой следуют нелинейность ReLU и операция подвыборки с определением максимального значения. Выходные данные компонента экстракции признака затем передают в двухуровневый полносвязанный классификатор, например, классификатор LogSoftMax. Скрытый уровень классификатора, например, построен из шестидесяти четырех нейронов, и в нем также используют функцию активации ReLU.
Предпочтительно перед тем, как входные данные изображения будут переданы посредством нейронной сети согласно настоящему изобретению, в отношении них выполняют трехстадийную предварительную обработку. На первой стадии предварительной обработки данные предпочтительно определяют в области нуля путем вычитания средней активации, вычисленной по всему обучающему набору для каждого пикселя. На втором этапе предварительной обработки данные разделяют с помощью стандартного глобального отклонения набора данных для нормализации диапазона входных значений. На третьей и последней стадии предварительной обработки выполняют локальную нормализацию контрастности с помощью гауссового окна «тринадцать х тринадцать» со взвешиванием для усиления на краях изображения.
Однако в рамках настоящего изобретения возможны и другие архитектуры нейронной сети и/или предварительная обработка данных для обеспечения надежного распознавания типа капсулы на основании цифрового изображения капсулы или по меньшей мере ее части.
Устройство для приготовления и выдачи напитка, такого как чай, кофе, горячий шоколад, холодный шоколад, молоко, суп или детское питание, содержащее модуль распознавания капсулы для распознавания капсулы, вставленной в указанное устройство в положении распознавания капсулы, причем модуль распознавания капсулы содержит камеру для захвата изображения по меньшей мере части указанной капсулы в указанном положении распознавания капсулы; при этом модуль распознавания капсулы содержит вычислительное устройство нейронной сети, причем указанное вычислительное устройство нейронной сети выполнено с возможностью определения типа указанной капсулы среди множества предварительно заданных типов капсулы на основании изображения по меньшей мере части указанной капсулы, захваченного указанной камерой. Технический результат заявленной группы изобретений заключается в усовершенствовании выдачи напитка устройствами, которые автоматически надежно идентифицируют капсулы. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.
1. Устройство для приготовления и выдачи напитка, содержащее:
- блок экстракции для экстракции капсулы с ингредиентом напитка для образования указанного напитка;
- блок управления для управления блоком экстракции, чтобы осуществить экстракцию такой капсулы;
- выходной канал для выдачи указанного напитка, образованного путем экстракции такой капсулы, в приемный сосуд пользователя, расположенный в области для размещения приемного сосуда,
- модуль распознавания капсулы для распознавания капсулы, вставленной в указанное устройство в положении распознавания капсулы, причем модуль распознавания капсулы содержит камеру для захвата изображения по меньшей мере части указанной капсулы в указанном положении распознавания капсулы;
отличающееся тем, что модуль распознавания капсулы содержит вычислительное устройство нейронной сети, причем указанное вычислительное устройство нейронной сети выполнено с возможностью определения типа указанной капсулы среди множества предварительно заданных типов капсулы на основании изображения по меньшей мере части указанной капсулы, захваченного указанной камерой.
2. Устройство по предшествующему пункту, в котором указанный блок экстракции имеет первую часть и вторую часть, которые выполнены с возможностью относительного перемещения между удаленным положением для вставки и/или удаления капсулы и близким положением, таким как близкое положение, в котором первая и вторая части ограничивают экстракционную камеру, для фиксации и экстракции такой капсулы.
3. Устройство по предшествующему пункту, в котором по меньшей мере одна из указанных частей имеет приспособление для вскрытия капсулы, например одно или более устройств для прокалывания капсулы, и/или по меньшей мере одна из указанных частей имеет отверстие для притока жидкости, предназначенной для смешивания с ингредиентом, содержащимся в такой капсуле.
4. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный блок управления питается от сети электропитания с помощью электрического шнура.
5. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором указанная область для размещения приемного сосуда представляет собой опору приемного сосуда, которая является внешней опорой для размещения, на которой расположено устройство, или подвижной или съемной опорой устройства, для сбора указанного напитка.
6. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное множество предварительно заданных типов капсул содержит тип капсулы, соответствующий капсулам, неизвестным для указанного модуля распознавания капсулы.
7. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором указанное вычислительное устройство нейронной сети включает в себя вычислительное устройство, такое как микроконтроллер, микропроцессор или любое другое подходящее вычислительное устройство, и компьютерную программу нейронной сети, реализующую нейронную сеть при ее выполнении на указанном вычислительном устройстве.
8. Устройство по предшествующему пункту, в котором указанная нейронная сеть представляет собой сверточную нейронную сеть.
9. Устройство по любому из предшествующих пунктов, дополнительно содержащее сетевой интерфейс.
10. Устройство по предшествующему пункту, в котором указанный сетевой интерфейс представляет собой проводной или беспроводной сетевой интерфейс.
11. Устройство по предшествующему пункту, в котором указанное вычислительное устройство нейронной сети является конфигурируемым и/или может быть обновлено удаленно посредством указанного сетевого интерфейса.
12. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный модуль распознавания капсулы содержит по меньшей мере один источник света, для освещения капсулы в указанном положении распознавания капсулы и светорассеиватель для рассеивания света от указанного по меньшей мере одного источника света по направлению к указанному положению распознавания капсулы.
13. Устройство по предшествующему пункту, в котором по меньшей мере один источник света, представляет собой по меньшей мере один светодиод.
14. Устройство по п. 12 или 13, в котором указанный светорассеиватель образует сужающуюся полость, проходящую от указанной камеры к указанному положению распознавания капсулы и открытую в направлении указанного положения распознавания капсулы.
15. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный напиток представляет собой чай, кофе, горячий шоколад, холодный шоколад, молоко, суп или детское питание.
16. Устройство по любому из предшествующих пунктов, в котором указанный сосуд пользователя представляет собой чашку или кружку.
17. Способ конфигурирования вычислительного устройства нейронной сети устройства по любому из предшествующих пунктов, включающий:
- обучение компьютерной программы нейронной сети за пределами указанного вычислительного устройства нейронной сети путем ввода нескольких изображений капсул указанных предварительно заданных типов до тех пор, пока указанная нейронная сеть не будет способна правильно определять тип каждого последующего изображения капсулы с вероятностью выше заданного порогового значения;
- копирование указанной обученной компьютерной программы нейронной сети на указанное вычислительное устройство нейронной сети указанного устройства для приготовления напитка.
18. Способ обновления вычислительного устройства нейронной сети устройства по любому из предшествующих пунктов, включающий:
- обучение компьютерной программы нейронной сети за пределами указанного вычислительного устройства нейронной сети путем ввода нескольких изображений капсул указанных предварительно заданных типов, причем указанные предварительно заданные типы включают новый, ранее неизвестный тип, до тех пор, пока указанная нейронная сеть не будет способна правильно определять тип каждого последующего изображения капсулы с вероятностью выше заданного порогового значения;
- копирование указанной обученной компьютерной программы нейронной сети на указанное вычислительное устройство нейронной сети указанного устройства для приготовления напитка.
19. Способ по предшествующему пункту, в котором указанную стадию копирования выполняют посредством сети передачи данных.
20. Способ по предшествующему пункту, в котором указанная сеть передачи данных представляет собой сеть сети Интернет, а указанную стадию копирования выполняют с удаленного сервера на указанное вычислительное устройство нейронной сети.
21. Способ по любому из предшествующих пунктов, в котором компьютерная программа нейронной сети предназначена для определения типа капсулы среди множества предварительно заданных типов капсулы на основании изображения по меньшей мере части указанной капсулы, захваченного камерой устройства для приготовления напитка.
22. Способ по предшествующему пункту, в котором компьютерная программа нейронной сети реализует сверточную нейронную сеть, когда указанная компьютерная программа нейронной сети выполняется на указанном вычислительном устройстве нейронной сети.
23. Способ по предшествующему пункту, в котором указанная сверточная нейронная сеть содержит по меньшей мере один сверточный уровень и по меньшей мере один полносвязанный классификационный уровень.
24. Способ по п. 22, в котором указанная сверточная нейронная сеть содержит три сверточных уровня, за каждым из которых следует объединяющий уровень, и двухуровневый полносвязанный классификатор.
| Изложница с суживающимся книзу сечением и с вертикально перемещающимся днищем | 1924 |
|
SU2012A1 |
| EP3175745 A1, 07.06.2017 | |||
| Способ тепловой обработки бетонных и железобетонных изделий | 1980 |
|
SU1028647A1 |
| WO 2014037473 A1, 13.03.2014 | |||
| ЭРГОНОМИЧНЫЙ ИНТЕРФЕЙС РАЗДАТОЧНОГО УСТРОЙСТВА | 2011 |
|
RU2578990C2 |
