專利名稱：適應多種不同水容器的智能自動注水系統的制作方法
適應多種不同水容器的智能自動注水系統
顏駄鵬
本發明涉及飲水設備領域
背景技術：
目前我們常用的飲水機多數都是手工操作，多為大口徑的水杯供水，而對 于小口徑的水瓶水壺，則很容易發生注水口和水杯等容器口接觸的情況，也就 容易導致杯口互相傳播細菌的現象。而自動售水機，尚未有供應1升以下的售 水機，而且多為大容量的水桶供水，對于注水口要求口徑較大。而對于容量較 小，瓶身較高的水瓶來講，容易發生注水時被沖倒，注水灑漏情況，因此現在 的售水機不能適應較小水量的供應。人們的生活節奏加快，對水的需求導致方 便衛生的瓶裝水盛行，但是這種方式產生的浪費卻是很高的，為了制造可供一 次使用的塑料瓶，需要更多的塑料和熱能，由此而產生的是資源的浪費和環境 污染，甚至還有人利用廢舊塑料制造水瓶，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劑對人體會造成健康危害。如果能增加 一次性塑料水瓶的使用次數，就會極大的降低對塑料瓶的需求，從而達到降低 資源浪費和減少環境污染的作用。自帶非塑料水杯可以防止因塑料制品中的有 害物質對人體造成的損害，但是在使用非一次性水杯時，由于攜帶并不方便， 灌水需要一定時間，而且由于人經常移動，需要從不同的地方獲得飲用水，沒 有足夠的可飲用水網點，也就不能方便的使用水杯接水喝，這也是瓶裝水盛行 的原因。
目前技術發展，使得精確定位變的可能，也就可以實現機器自動定位容器的口部；仿生機械學的發展，使得模擬手功能成為可能。因此結合現代技術， 可以解決針對小容量水瓶自動售水的原有難題，從而實現可能。
多次利用礦泉水瓶等塑料瓶，并能夠在不造成容器外壁永久或過多變形， 影響到容器的內容積為前提下，固定各種水容器，包括具有柔軟外壁的塑料瓶 和堅硬外壁的金屬水杯，防止容器被水流沖倒，避免人工操作時發生接觸污染， 提供幾十毫升到幾升水的自動準確供應，是本發明要解決的技術問題。
本發明解決上述問題所采用的技術方案是 一個可以放置水容器的平臺， 內部有控制電路、計量泵和連接注水口和計量泵及水源的導管，其特征在于平 臺周邊安裝有多個傳感器，在平臺上方安裝有一個或多個可移動的注水口，注 水口和平臺之間有用于固定水容器的固定裝置，控制電路通過傳感器的反饋的 信號進行判斷放入平臺上的水容器的物化參數、控制固定裝置固定或釋放水容 器，驅動可移動的注水口移動到打開口部的容器口部正上方，通過計量泵控制 注水量，來完成自動注水功能。控制電路同計量泵、傳感器、固定裝置、可移 動的注水口通過電連接。
當有水容器放置在平臺上時，位于平臺周邊的傳感器即感知到有物品放置 在平臺上，發送信號到控制電路，控制電路通過平臺周邊的傳感器對水容器放 置的位置、形狀、容積和口部位置等物理特征進行判斷，并在傳感器判斷水容 器的放置位置及形狀特征時，指導位于平臺和注水口之間的固定裝置夾住放入 到平臺上的水容器，將其固定不動。
該固定裝置應當是即可以夾住有柔軟外壁的礦泉水瓶，也可以夾住有堅硬外殼的金屬水壺的裝置。可以采用如下的方式
l可以采用彈性帶子固定，將類似一個放大的試管夾，在夾具半圓的位置放 置有彈性帶子，夾具閉合后，夾具外框架并不接觸容器，而是依靠彈性帶子的 彈性變形來固定水容器，由于彈性帶子具有一定的伸縮性，可以圍繞水容器的 一部分輪廓發生變形，并提供一定的夾持力，從而即保證了固定水容器的作用， 也避免了造成容器變形或較大變形的可能。
2可以采用氣輔技術，放入的容器被未充氣的氣囊所包圍，固定裝置接受到 控制裝置發來的固定信號時，開始充氣，用類似汽車安全氣囊的方式將容器固 定，由于氣囊接觸面積大，壓力均勻，對于具有柔軟外壁的礦泉水瓶具有很好 的防變形固定作用。
3可以采用工業機械手，，在機械手上裝有傳感器，在機械手上的傳感器接觸 到容器外壁后停止機械手繼續收縮，從而即夾持住水容器，又不對水容器造成 破壞，如果為了更好的夾持，還可以采用多節的機械手。
4可以籠狀方式固定，在平臺上開有以放置水容器的位置為中心發散分布設
置的多個孔，孔內有長桿，在沒有水容器放入時，長桿是位于平臺內部或小部 分露出，當水容器放置在平臺時，被水容器底部壓住的長桿保持在孔內或下降 到平臺內部，而水容器底部的外圍，最靠近水容器外壁的孔內長桿即升起，此 時至少有三個長桿從不同位置伸出，形成一個籠裝的固定，限制水容器平面位 移。
鑒于固定的方式較多，可以采用機械手，也可以采用夾具，氣輔，籠狀等方
式，但固定裝置的最終功能要求是在不造成水容器外壁不可恢復的變形以及 影響到水容器內容積的變形為前提下，可自動固定住水容器在一個位置，防止注水時被水流沖倒的機械裝置。在固定好水容器并通過傳感器確定水容器口部的最終位置后，控制電路指 導位于平臺上方的可移動注水口在平臺上方移動，可移動注水口的移動裝置可 以采用目前三維或二維機械移動的方式，由于目前水飲品種類繁多，如果要供 應多個品種，有些就不能共用一個注水口，這時可以采用多個可移動注水口來 區別供應不同的水飲品。可移動注水口移動到水容器的口部正上方后保持注水 口高度不變或將可移動注水口下降至接近水容器口部而不接觸的位置，通過計 量泵將幾十毫升到幾升的液體快速注入。在該過程中，傳感器需要至少完成以下探測要求判斷水容器的口部是否 打開，測定可移動注水口是否移至到正確的水容器口部正上方，可移動注水口 距水容器口部距離，水容器內部水位的測量。傳感器在完成對可移動的注水口指導作用的同時，還需要對水容器進行探 測，在判斷水容器內即將注滿，而設定的注水量尚未完成，則控制電路根據傳 感器的信號停止注水。鑒于傳感器的種類較多，所使用的傳感器可以是超聲波 或光感類的傳感器。超聲波可以穿透瓶壁和水，并因傳播過程中速度方向的變 化和反射聲波的變化來確定水容器的形狀及內部水位的變化。也可以是其它類 型的具有對水容器的物化特征進行探測功能的傳感器。例如在平臺的表面上還 可安裝有一個重量傳感器，用于監測水容器的重量變化，對注水過程中水量進 行監控，如果注水的重量和平臺上的傳感器感知測量結果相近似，可以判定水 容器沒有泄露，如果差距較大，可以判定為發生泄露，則報警并停止注水，同 時還可以安裝溫度傳感器和有毒氣體傳感器等其它用途的物理或化學傳感器， 用于保護該注水系統的安全。本發明的有益效果是，可以使用各種常用的小容量的水容器，包括柔軟而 輕的礦泉水瓶和金屬或其它材質的水杯水壺，即提高了塑料水瓶的利用率，降 低對塑料瓶的需求也降低了人們飲用水的成本，從而促進人們使用非一次性水 杯或多次利用水瓶習慣，有利于環保節約，并可以一定程度上減少塑料對人體 健康的影響，也預防了因水容器口部和注水口可能接觸而造成的疾病傳播途徑。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖l是本發明的示意圖，圖2是固定裝置的示意圖l機柜，2平臺，3水容器，4傳感器，5固定裝置，6可移動的注水口， 7計量 泵，8連接導管，51夾具臂，52彈力帶，53連桿，54電磁閥，55鉸鏈，56固定板具體實施方式
本實施案例具體實施方案如下 實施案例一具體實施請請參閱圖1，在機柜1上有一個凹陷的平臺2用于放置 水容器3，在平臺2上方安裝可移動的注水口 6，可移動注水口的直徑為22毫 米，在平臺2和可移動的注水口 6之間有固定裝置5機械手，在固定裝置5的 兩側安裝有傳感裝置4超聲波探測儀，在可移動的注水口 6上也安裝有一個傳 感裝置4，可移動注水口通過連接導管8和計量泵7連接并和水源接通。當有水 容器3放入平臺2時，傳感裝置4將探測的信號傳輸到控制電路處，控制電路 根據傳感裝置4的信號啟動固定裝置5機械手將水容器3固定，控制電路指導 注水口 6移動到水容器3 口部的正上方并下降到距水容器3 口部四毫米的地方，不探入水容器內部，飲用水通過計量泵7控制注水量，經由連接導管8到注水 口 6處，開始注入到水容器，到達預定的注水量時停止，當未完成設定的注水 量時，傳感器4判定水容器中的水位已經接近瓶口也停止注水。停止注水后， 注水口6回歸原位待機，固定裝置5放開水容器，等待被取走。 實施案例二如實施案例一，其中的固定裝置可以采用其它方式固定，如采用 彈性帶子固定，見圖2，將類似一個放大試管夾的自動夾具的夾具臂52和電磁 閥54固定在固定板56上，在夾具臂51半圓的位置放置有彈性帶子52，當有水 容器放入張開的夾具內時，電磁閥54收到控制電路的命令后帶動連桿53運動， 使夾具臂52以鉸鏈55為中心做相互靠攏運動，從而使52接觸水容器并發生彈 性變形，達到固定放入的水容器而不破壞水容器外壁的效果。 實施案例三如實施案例一，其中的傳感器采用微鞞探測儀，對放置在平臺上 的物體，通過微波探測實現對水容器物化特征的判斷。實施案例四如實施案例一，其中的傳感器定位功能采用CCD圖像識別定位系 統，對放置在平臺上的物體通過對圖像分析判斷容器的相關位置。 實施案例五如實施案例一，其中的可移動注水口為三個，用于提供純凈水， 咖啡，茶不同的飲料。
權利要求
1，適應多種不同水容器的智能自動注水系統，包括可放水容器的平臺，計量泵，連接導管，控制電路，其特征在于在可放水容器的平臺周邊裝有傳感裝置，平臺上方有可移動的注水口，可移動的注水口和平臺之間有固定裝置；其中傳感裝置在感知有水容器放入平臺上后，通過控制電路啟動固定裝置，固定放入的水容器，傳感裝置還對放入平臺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開進行探測，并將信號輸入到控制電路，控制電路根據傳感器的探測，指導位于平臺上方的移動注水口移動到相應的水容器口部正上方，在確定水容器口部打開的情況下指導可移動的注水口移動到相應位置注水，并有計量泵控制注水量，傳感裝置控制防止發生溢出，注水完畢后，可移動的注水口復位，固定裝置釋放水容器。
2，根據權利要求1所述的適應多種不同水容器的智能自動注水系統， 其特征在于固定裝置是用來自動固定各種水容器并可自動釋放的裝 置，限制水容器在注水的過程中，發生容器口部位置移動的機械裝置， 不破壞水容器外壁，不造成水容器外壁永久變形或是影響水容器容 積。
3，根據權利要求2所述的適應多種不同水容器的智能自動注水系統，其特征在于固定裝置可以是具有彈性或變形能力的夾具，也可以是根據水容器外形尺寸自動調整夾持角度和力度的機械手。
4，根據權利要求1所述的適應多種不同水容器的智能自動注水系統，其特征在于傳感裝置對放入平臺上的水容器及水容器內容物的物化 狀態、固定裝置工作狀態和可移動的注水口的工作狀態進行探測。
5，根據權利要求4所述的適應多種不同水容器的智能自動注水系統， 其特征在于水容器及水容器內容物的物化特征包括水容器位置、容 積、形狀、水容器口部位置、水容器口部形狀及大小、溫度、化學成 分、重量參數中的多項或全部。
6，根據權利要求4所述的適應多種不同水容器的智能自動注水系統， 其特征在于傳感裝置由1到100個傳感器組成。
7，根據權利要求1所述的適應多種不同水容器的智能自動注水系統， 其特征在于可移動的注水口通過傳感裝置判斷出水容器的容器口部 位置后，通過三維或平面移動到距容器口部0 10cm的垂直距離。
8，根據權利要求1所述的適應多種不同水容器的智能自動注水系統， 其特征在于可移動的注水口有1到20個。
全文摘要
適應多種不同水容器注水的智能自動注水系統，能夠為包括具有柔軟外壁的礦泉水瓶等塑料瓶和堅硬外壁的金屬水杯注水，并能夠在不造成容器外壁永久或過多變形，影響到容器的內容積為前提下，固定水容器，防止水容器被水流沖倒，避免人工操作時發生接觸污染，提供幾十毫升到幾升水的自動準確供應，從而實現節能環保衛生的要求。
文檔編號A47J31/44GK101536876SQ20081008511
公開日2009年9月23日 申請日期2008年3月20日 優先權日2008年3月20日
發明者劉昕瑜 申請人:劉昕瑜