一种智能咖啡机及其控制方法和系统与流程

本申请涉及控制系统，尤其涉及一种智能咖啡机及其控制方法和系统。

背景技术：

1、咖啡机不管是在家里还是在公共场合里，都深受用户所喜爱，而随着智能终端技术的发展，咖啡机的智能化也得到了快速的发展。目前的咖啡机的取咖啡方式为：用户拿取容器，如咖啡杯，放置到咖啡机的出液口，并按下控制开关，从而使得咖啡机内的咖啡流入容器，也即所有的取咖啡用户都要按压控制开关，增加了病毒感染概率。

2、可见，目前的咖啡机的取咖啡方式较为复杂且智能化程度较低，取咖啡时需要用户动手参与，用户体验不佳。

技术实现思路

1、为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种智能咖啡机及其控制方法和系统，该智能咖啡机能够实现自动接咖啡、咖啡满自动停咖啡功能，减少了人为参与，提升了咖啡机的智能化水平。

2、本申请第一方面提供一种智能咖啡机控制系统，包括：

3、容器感应部件、出液控制机构、第一照明光源、图像采集装置及运算处理单元，所述容器感应部件用于感应所述容器信息，所述图像采集装置用于采集所述容器的容器口图像，所述第一照明光源用于为所述容器提供光源；

4、所述运算处理单元用于根据所述容器的容器口图像分析出所述容器的位置、容器口特征及所述容器内的液位高度信息，并根据所述容器的位置、容器口特征及所述容器内的液位高度信息计算出所需的咖啡量信息，根据所述咖啡量信息控制所出液机构的运行状态转换，其中，当所述液位高度信息未达到设定阈值时，控制所述出液控制机构转换至出液状态，当所述液位高度信息达到设定阈值时，控制所述出液控制机构转换至停液状态。

5、一些实施方式中，所述运算处理单元包括容器位置检测模块和容器口边缘检测模块：

6、所述容器位置检测模块用于基于所述图像检测出所述容器的位置信息；

7、所述容器口边缘检测模块用于根据所述容器的容器口图像检测所述容器的边缘信息；其中，所述容器口边缘检测模块包括滤波子模块及检测子模块，所述滤波子模块用于消除所述容器口图像的噪声，所述检测子模块用于获得所述图像中每点的梯度向量，然后根据所述梯度向量幅值与方向进行非极大值抑制与双阈值检测进而对所述容器口边缘不连续的点进行定位，根据定位出的边缘点确定出容器口边缘图像。

8、一些实施方式中，所述滤波模块用于通过将像素点及所述像素点域的灰度值进行排序，并通过中值滤波去除噪声，所述中值滤波通过如下公式表示：

9、g(i，j)＝med{f(i-k，j-1)，(k，l)∈w}

10、其中g(i，j)为滤波后图像，f(i，j)为原图像，w为像素领域；k为容器口边缘图像的灰度值，i、j分别表示两个像素的灰度等级。

11、一些实施方式中，所述梯度向量通过如下公式计算：

12、

13、其中，g为梯度向量，gx为梯度向量在x方向上的分量，gy为梯度向量在y方向上的分量，x，y表示二维坐标值，即x方向和y方向，为求导符号；所述梯度向量幅值通过如下公式计算：

14、

15、一些实施方式中，所述运算处理单元还包括液位检测模块，所述液位检测模块包括：

16、液面特征提取子模块，用于基于所述图像提取所述容器口区域内的液面特征信息；

17、液位高度检测子模块，用于根据所述液面特征信息检测当前液面在图像上所占面积比例，并根据所述面积比例确定出当前液位高度。

18、一些实施方式中，所述液位检测模块还包括停液状态液面高度获取子模块，所述停液状态液面高度获取子模块用于将容器口区域按照面积等分为k份，由低到高进行编号，并从高到低依次判断液位与容器壁交接部分的所处区域，若所述区域的高度低于第一阈值，则控制所述出液控制机构继续运行，若所述区域的高度高于第二阈值，则控制所述出液控制机构停止运行。

19、一些实施方式中，还包括第二照明光源及第三照明光源，第二照明光源包括在容器放置台的顶部设置的模拟环形光源，所述模拟环形光源用于向容器的容器口提供补充光源，使得容器口区域的光照稳定且容器无阴影，所述第三照明光源包括在容器放置台的下方设置的背光组件，所述背光组件用于对容器背向照明以获取透明材质玻璃容器的容器口区域图像。

20、一些实施方式中所述容器感应部件为光电开关组件，所述光电开关组件包括第一光电开关和第二光电开关，所述第二光电开关用于感应是否有容器出现在容器放置台，第一光电开关用于感应容器是否为透明容器。

21、本申请第二方面提供一种智能咖啡机的控制方法，包括：

22、根据咖啡机的容器感应部件的感应信息判断有无容器待加咖啡；其中，所述咖啡机包括出液控制机构、第一照明光源、图像采集装置及运算处理单元，所述容器感应部件用于感应所述容器信息，所述图像采集装置用于采集所述容器的容器口图像，所述第一照明光源用于为所述容器提供光源；

23、基于所述图像采集装置采集的图像获取容器的位置信息及容器口信息，若所述容器口信息在设定范围内，则控制出液控制机构切换至出液状态；

24、基于所述图像采集装置采集的图像检测所述容器内的液面信息，若所述液面高度低于第一设定阈值，则控制出液控制机构保持在出液状态，若所述液面高度高于第二设定阈值，则控制出液控制机构切换至停液状态。

25、一些实施方式中，包括：

26、当出液时间超过最长可加咖啡时间时，控制出液控制机构切换至停液状态；或，当出液时间未超过最长可加咖啡时间且当液位高度大于阈值t时，控制出液控制机构切换至停液状态

27、根据停液状态提取液面特征并获得液面高度，当连续三次检测高度一致且小于阈值t时，控制出液控制机构切换至出液状态。

28、本申请第三方面提供一种智能咖啡机，包括如上第一方面提供的控制系统。

29、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：

30、本申请的方案采用基于图像的解决方案，能够基于机器视觉的液位检测方案通过分析图像中容器与液面特征，获得当前液位相对于容器口高度，由此实现咖啡机自动接咖啡、咖啡满自动停咖啡功能，减少了人为参与，提升了咖啡机的智能化水平。

31、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种智能咖啡机控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于：

8.一种智能咖啡机控制方法，所述方法基于权利要求1-7任一项所述的控制系统，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，包括：

10.一种智能咖啡机，其特征在于，包括如上权利要求1-7任一项所述的控制系统。

技术总结
本申请提供了一种智能咖啡机及其控制方法和系统，涉及控制系统技术领域。该控制系统包括：容器感应部件、出液控制机构、第一照明光源、图像采集装置及运算处理单元，容器感应部件用于感应容器信息，图像采集装置用于采集容器的容器口图像，第一照明光源用于为容器提供光源；运算处理单元用于根据容器的容器口图像分析出容器的位置、容器口特征及容器内的液位高度信息，并根据容器的位置、容器口特征及容器内的液位高度信息计算出所需的咖啡量信息，根据咖啡量信息控制所出液机构的运行状态转换。本申请提供的方案，能够实现咖啡机自动接咖啡、咖啡满自动停咖啡功能，减少了人为参与，提升了咖啡机的智能化水平。

技术研发人员：杨序贵,吴道玉,田志峰,张苑淼,张国际
受保护的技术使用者：广州技诺智能设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1