研磨机和冲泡单元之间的咖啡粉的通道旁边，但是安 装位置不限于所提到的。例如，在一个实施例中，如图4中图示的，设备2可安装在研磨机 的壁、咖啡粉释放斜槽4或滤波器单元5上。
[0054] 附加地，对于具有研磨机的咖啡机，研磨机的质量还可通过由研磨机磨碎的咖啡 粉的细度来指示。控制器6分析咖啡粉的感测的细度，当细度在预定范围之外时，将发送警 告消息给用户以请求他们检查或替换研磨机部件，例如叶片。
[0055] 以上部分阐明了本发明的用于感测咖啡粉的特性的设备和方法。以下部分将给出 从原理证明实验得到的实验结果，以示出本发明的实施例的可行性和精度。
[0056]烘烤稈度（颜色) 在原理证明实验中，测试在三个程度下烘烤的咖啡。来自8个原产地的咖啡豆被利用ProbatEmmerich烘烤机烘烤，在第一次破裂的开始时、在第二次破裂的开始时和在第二次 破裂之后的1-2分钟处被取出（其分别被认为是处于浅、中等和深的烘烤程度的测试样品)。 然后通过独立研磨机（RockyD0SER)在各个研磨细度下研磨烘烤的豆。在测试VIS-NIR光 学平台处扫描磨碎物。分析反射波的强度，基于此通过分类算法对颜色(烘烤程度）进行分 类。
[0057] 在该实验中，应用简化的光学感测配置，使用具有在500nm、550nm、600nm、750nm、 850nm和950nm(图2)处的截止的六个高通滤波器。
[0058] 在表1中列出分类性能。
[0059] 可看出，以>85%的精度检测到所有三个烘烤程度，'浅7处于>99%。该精度可满 足在家庭/办公室使用中的要求。
[0060] 细度 从市场购买来自不同来源(包括秘鲁、哥伦比亚、萨尔瓦多、危地马拉、肯尼亚、坦桑尼 亚乞力马扎罗、印度、坦桑尼亚）的八种绿色阿拉伯咖啡豆。精选绿色豆以丢弃坏豆。
[0061] 在实验室中使用在恒定功率输入下的导航烘烤器（Probat,EmmerichamRhein, 德国）烘烤咖啡豆。每种咖啡被烘烤到三个级别(浅、中等和深)。烘烤流程如下： 每次烘烤大约50g的绿色咖啡豆。在将绿色豆倒入圆桶之前将烘烤器预热到185度。 当添加豆时圆桶温度降低。咖啡豆的第一次破裂通常发生在大约进入烘烤7分钟处(温度 大约175度)。在该阶段采集的样品被认为是浅烘烤。继续烘烤到第二次破裂的开始，其发 生在大约9min和185度，产生中等烘烤的咖啡。当第二次破裂结束时，热量被关闭并且豆 被烘烤再一分钟。在该最终阶段采集的样品被认为是深烘烤。所有烘烤的咖啡豆被冷却并 且保存在具有干燥剂的密封容器中。在下一次烘烤之前，烘烤器的温度需要降到150度以 下。
[0062] 为了获得咖啡样品的代表性集合，所有烘烤条件集合每个被应用三次，产生总数 72个咖啡样品（8个来源X3个烘烤程度X3个烘烤过程副本)。
[0063] 使用具有分别设定在0、20和50处的细度调节器的家居咖啡研磨机（Rocky DOSER，Rancilio,意大利）将烘烤的咖啡豆研磨到三个级别（细、中等和粗)。利用三个级 别的研磨细度，获得总共216种磨碎咖啡样品（72种X3种粒子尺寸)。所有烘烤的咖啡豆 被研磨并且被标记和保存在具有干燥剂的密封容器中。
[0064] 将样品放在10mmX10mm的玻璃试管中，并且在实验室感测设置下进行扫描，其中 使用具有在500nm和1050nm之间的波长范围的6个带通光学滤波器。针对在试管的不同 位置处的每个个体样品采集三个副本。
[0065] 在数据获取单元中采集数据并且在Matlab中进行处理，其中通过多项式逻辑回 归算法对研磨细度进行分类。结果在图5中示出。细度50表示细，52表示中等，并且54表 示粗。对于每个细度，第一个条表示灵敏度，第二个条表示PPV，并且第三个条表示咖啡研磨 细度的分类的精度。可看出，平均精度超过88%。
[0066] 本领域技术人员经过研究说明书、图和所附权利要求能够理解和实现对公开实施 例的修改。例如，在以上实施例中，感测咖啡粉的特性的设备2被集成到咖啡机中。在替代 实施例中，设备2可以是独立设备，或通过复用移动电话的闪光灯、相机和处理器而在移动 电话中实现。
[0067] 术语"食材"覆盖将被处理用于制作能够吃或能够喝的东西的任何材料。食材可 以被直接吃或喝。或者，其不能被直接吃但是能够被处理或冲泡以制作食物或饮料，例如咖 啡粉或茶叶。词语"包括"不排除未在权利要求中或在说明书中列出的元件或步骤的存在。 在元件之前的词语"一"或"一种"不排除多个这样的元件的存在。在本发明的实践中，权 利要求中的几个技术特征可能通过一个部件来体现。在权利要求中，放在括号之间的任何 参考符号不应被解释为限制权利要求。
【主权项】
1. 一种感测食材的特性的设备，包括： -波源（20)，其被配置为发射波到所述食材，所述波的波长范围包括所选择的邻近可 见带的近红外带； -检测器（26)，其被配置为检测从所述食材反射的波的强度；以及 -分析模块（28)，其被配置为根据所检测的反射波的强度来确定所述特性。2. 权利要求1所述的方法，其中所述近红外带在780nm到lOOOnm的波长范围内。3. 权利要求1所述的设备，其中所述波的所述波长范围进一步包括可见带的至少部 分。4. 权利要求3所述的设备，其中可见带的所述至少部分在500nm到780nm的波长范围 内。5. 权利要求1所述的设备，其中所述检测器（26)包括基于硅的传感器。6. 权利要求1所述的设备，进一步包括： -滤波器（24)，其被配置为对从所述食材反射的波进行滤波，并且获得在预定子带中 的波子集，所述预定子带在所述波长范围内； 所述检测器（26)被配置为检测包括在所述波子集中的每个子带波的强度的强度子 集； 并且所述分析模块（28 )被配置为根据所检测的强度子集确定所述特性。7. 权利要求1所述的设备，进一步包括： 存储用于根据强度子集计算食材的特性的模型的存储器； 并且所述分析模块（28)进一步被配置为将所检测的强度子集输入模型中并且获得由 模型输出的食材的特性。8. 权利要求6所述的设备，其中所述滤波器（24)包括以下中任一个： -具有多个滤波透镜的滤波器轮，所述透镜对应于子带中的每个，所述滤波器轮被配 置为被旋转以获得子带波；以及 -被配置为将每个子带波与反射波分离的光栅。9. 权利要求1所述的设备，其中食材包括咖啡粉，并且特性包括以下中的至少任一个： -咖啡粉的烘烤程度；以及 -咖啡粉的研磨细度。10. -种感测食材的特性的方法，包括步骤： -发射波到所述食材，所述波的波长范围包括所选择的邻近可见带的近红外带； -检测由所述食材反射的波的强度；以及 -根据所检测的反射波的强度来确定所述特性。11. 权利要求10所述的方法，其中所述波的所述波长范围进一步包括可见带的至少部 分。12. 权利要求11所述的方法，其中可见带的所述至少部分在500nm到780nm的波长范 围内，并且所述近红外带在780nm到lOOOnm的波长范围内。13. 权利要求10所述的方法，进一步包括步骤： -对从一些食材反射的反射波进行滤波，并且获得在预定子带中的波子集，所述预定 子带在所述波长范围内； 所述检测步骤进一步包括： -检测包括在所述波子集中的每个子带波的强度的强度子集； 所述确定步骤进一步包括： -根据所检测的强度子集确定所述特性。14. 权利要求10所述的方法，其中所述确定步骤进一步包括： -通过将所述检测的强度子集匹配到相关性中来确定食物的所述特性，所述相关性是 预定的并且反映在所述食物的特性与其相应强度子集之间的关系。15. 权利要求10所述的方法，其中食材包括咖啡粉，并且特性包括以下中的至少任一 个： -咖啡粉的烘烤程度；以及 -咖啡粉的研磨细度。
【专利摘要】一种感测食材的特性的设备和方法以及一种冲泡咖啡的机器和方法。该设备包括：波源（20），其被配置为发射波到所述食材（22），所述波的波长范围包括所选择的邻近可见带的近红外带；检测器（26），其被配置为检测由所述食材反射的波的强度；以及分析模块（28），其被配置为根据所检测的反射波的强度来确定所述特性。优选地，食材包括咖啡粉，并且特性包括以下中的至少任一个：咖啡粉的颜色（对应于咖啡粉的烘烤程度）；以及咖啡粉的研磨细度。
【IPC分类】G01N21/359
【公开号】CN105378457
【申请号】CN201480030702
【发明人】X.王, B.尹, W.陈, D.P.凯利, W.李
【申请人】皇家飞利浦有限公司
【公开日】2016年3月2日
【申请日】2014年5月22日