一種液體輸出設備及液體輸出控制方法與流程

本發明涉及一種液體輸出設備，在沖泡咖啡、牛奶、固體飲料等飲品時用于自動沖水。本發明還涉及一種液體輸出控制方法。

背景技術：

水龍頭是人們日常生活中非常常見的一種生活用品，用來控制水流的大小和開關。為了方便用戶使用熱水，現在的水龍頭還帶有冷熱水混合的功能，這樣就可以直接使用熱水或者溫水。

常見的水龍頭包括入水口和出水口，入水口連接水管，出水口經懸臂伸出，懸置在水池上方。為了方便接水，有的水龍頭出水口的位置是可調的，但是需要手動旋轉水龍頭，帶來諸多不便。

常見的水龍頭，安裝位置也是固定不變的，出水口的高度通常不可調，不能適用于一些特殊環境中，例如咖啡店、酒吧、快餐店等場所的吧臺，都會使用到水龍頭，但是安裝一個現有技術中的水龍頭在吧臺上，顯然會占用空間，與周圍環境也極不協調。

現有的水龍頭，大多出于美觀在形狀方面做一些改進，還缺少針對實際使用功能做的顯著改進，水龍頭的體積、出水口的狀態等方面依然保持了現狀。

在咖啡售賣場所，需要設置水龍頭為顧客沖泡咖啡，現有的水龍頭只能向下方進行單一固定的沖水模式操作，無法做出復雜的沖水軌跡，例如模仿手沖咖啡的曲線型沖水軌跡。

技術實現要素：

鑒于現有技術中存在的問題，本發明提供了一種液體輸出設備，懸臂和立柱均設置有驅動模組，能夠讓出水口自動調整位置，懸臂和立柱角度關系可調，方便收起設備；本發明具有體積小，結構靈活，可動態調整出水口模組的運動軌跡的特點。

本發明同時還提供了一種液體輸出控制方法。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種液體輸出設備，包括上機體和下機體，所述上機體包括第一立柱和懸臂，第一立柱和懸臂通過角度調整關節連接組合；所述懸臂上設置第一驅動模組和出水口模組，所述第一驅動模組驅動出水口模組沿所述懸臂的長度方向往復滑動；所述角度調整關節設置有第二驅動模組，第二驅動模組驅動所述懸臂旋轉，使所述懸臂在水平與豎直位置之間轉換；所述下機體設置有第三驅動模組，第三驅動模組通過所述第一立柱支撐所述上機體，第三驅動模組驅動所述上機體圍繞所述第一立柱的軸線旋轉。

進一步，所述第一驅動模組包括第一電機，所述懸臂由外端固定支架、內端固定支架和中間連接的導軌構成，所述出水口模組在所述導軌上滑動，所述內端固定支架上設置所述第一電機，第一電機通過同步驅動機構驅動所述出水口模組沿所述導軌往復滑動，所述內端固定支架安裝固定在所述角度調整關節上。

進一步，所述同步驅動機構包括兩個同步帶輪，分別設置在所述第一電機輸出軸和外端固定支架上，所述同步帶輪上安裝有同步帶，所述同步帶和出水口模組連接。

進一步，所述角度調整關節包括安裝板，所述安裝板與水平面夾角呈135度；所述第二驅動模組包括第二電機以及所述安裝板上設置的第一軸承，第一軸承的定子與所述安裝板固定連接，第一軸承的轉子上端連接所述懸臂中的內端固定支架，下端通過傳動機構連接所述第二電機。

進一步，所述第一立柱頂端設置有支座，所述第二電機安裝固定在所述支座內；所述傳動機構包括主動齒輪和被動齒輪，所述主動齒輪安裝在所述第二電機的輸出軸端，所述被動齒輪安裝在所述第一軸承的轉子下端。

進一步，或者所述第二電機安裝固定在所述支座內，所述第二電機上端設置有減速器，所述減速器通過萬向節連接所述傳動機構，所述萬向節包括主動叉和從動叉，所述主動叉連接所述減速器的輸出軸，所述從動叉垂直所述安裝面板安裝，連接所述傳動機構中的主動齒輪。

進一步，所述外端固定支架的外側設置有操作顯示模塊，所述操作顯示模塊中設置有控制單元，所述出水口模組包括出水口和圖像識別模塊，所述出水口和圖像識別模塊均朝向下方，所述出水口連接有水管，所述水管連接液體供給箱。

進一步，所述圖像識別模塊采用攝像頭，采集接水容器的圖像，并將所述圖像反饋至所述控制單元，所述控制單元根據所述圖像計算包含所述接水容器的坐標參數的位置信息，并根據所述位置信息控制第一驅動模組、第三驅動模組的動作，將所述出水口調整至對準所述接水容器。

進一步，所述操作顯示模塊中設置有顯示屏、用戶輸入裝置和無線通訊模塊，通過所述無線通訊模塊與外界移動控制設備建立控制信號連接。

進一步，所述操作顯示模塊中還設置有呼吸燈，所述懸臂旋轉至豎直位置后，所述液體輸出設備處于休眠狀態，所述呼吸燈啟動；所述懸臂旋轉至水平位置后，所述液體輸出設備進行出液，出液結束后處于待機狀態，所述呼吸燈啟動；所述無線通訊模塊采用藍牙模塊或無線網卡。

進一步，所述下機體還設置有與所述第一立柱的軸線同向的線性模組，所述線性模組驅動所述上機體升降。

進一步，所述線性模組包括豎直布置的第二立柱，所述第二立柱一側安裝有與第二立柱平行的絲杠，所述絲杠下端連接有第四電機，所述絲杠上設置有滑塊，絲杠旋轉驅動所述滑塊上下移動；所述滑塊上設置有支架，所述第三驅動模組安裝固定在所述支架上。

進一步，所述第三驅動模組包括第三電機以及所述支架上設置的第二軸承，第二軸承的定子與所述支架安裝固定，第二軸承的轉子上端連接所述第一立柱，下端通過減速器連接第三電機的輸出軸。

進一步，所述第一立柱上穿套有卡環，所述卡環與所述第一立柱外壁之間預留間隙，所述卡環與吧臺的臺面安裝固定，所述懸臂調整至豎直位置后，所述上機體可從所述卡環中穿過。

通過以上所述液體輸出設備實施的液體輸出控制方法，所述液體輸出設備收到出液控制指令后，根據自身的狀態有選擇性的啟動所述第一驅動模組、第二驅動模組、第三驅動模組和/或線性模組，從而自動調整所述出水口模組的位置。

進一步，所述懸臂外端設置有操作顯示模塊，所述出液控制指令通過所述操作顯示模塊向所述液體輸出設備發出，通過所述操作顯示模塊進行所述出液控制指令編輯；

所述操作顯示模塊中設置有無線通訊模塊，通過所述無線通訊模塊與外界移動控制設備建立控制信號連接；

或者所述出液控制指令通過移動控制設備端的應用程序發出，經所述無線通訊模塊發送至所述操作顯示模塊，通過所述應用程序進行所述出液控制指令編輯。

進一步，所述出液控制指令編輯包括出液速度、出液量、出液溫度、出液軌跡的編輯。

采用上述技術方案的本發明具有以下優點：

本發明的液體輸出設備包括上機體和下機體，上機體包括第一立柱和懸臂，第一立柱和懸臂通過角度調整關節連接組合。第一立柱和懸臂的接觸面為一斜面，角度調整關節上的電機可向懸臂輸出垂直于斜面的轉矩，帶動懸臂在斜面上轉動，使懸臂在水平與豎直狀態之間轉換；即當懸臂與第一立柱呈直角時，懸臂轉動180°后，懸臂可與第一立柱同軸，此時本發明的整體呈線型，釋放了徑向空間。

本發明的液體輸出設備的下機體設置有第三驅動模組，第三驅動模組通過第一立柱支撐上機體，第三驅動模組驅動上機體圍繞第一立柱的軸線旋轉，調整懸臂的伸出方向。

本發明的下機體還包括在第一立柱下方布置的線性模組，線性模組包括由第四電機驅動的絲杠和絲杠上設置的滑塊，第一立柱通過滑塊支撐，絲杠旋轉驅動滑塊上下移動。這樣可使上機體整體下降至臺面以下，對臺面上的部分進行收納，釋放了軸向空間。

由于在安裝板下設置傳動機構，可使第二電機的轉矩輸出位置設置在遠離安裝板中心的邊緣，通過被動齒輪將轉矩傳至安裝板中心處的軸承，水管和電線通過軸承中的圓孔穿出。這樣為第一立柱中設置水管等部件留出足夠的空間，使整體結構更加緊湊。

為了使本發明能夠實現自動尋找并將出水口對準接水容器，在出水口附近設置攝像頭采集接水容器的圖像，并將圖像反饋至控制單元中計算接水容器的位置信息，控制單元根據位置信息控制第一驅動模組、第三驅動模組的動作，將出水口調整至對準接水容器；能夠讓出水口自動移動到接水容器上方。

本發明還包括末端觸摸控制、手機端應用程序控制操作、液溫控制、出液速度控制、出液流量控制等操作。本發明可以與賣場的吧臺組合在一起使用，充分適應賣場的環境。

本發明的液體輸出設備在接收到應用程序輸出的包含出液軌跡的出液控制指令后，控制單元根據獲取到的出水動態軌跡生成相應的用于控制第一驅動模組、第三驅動模組和線性模組的控制指令。通過懸臂、第一立柱、線性模組的運動組合，讓出水口按照內螺旋、外螺旋、圓形等曲線軌跡出液，執行手沖咖啡模擬動作。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的立體圖；

圖2是本發明實施例1中上機體的立體圖；

圖3是本發明實施例1中上機體的左視圖；

圖4是本發明實施例1中下機體的立體圖；

圖5是本發明實施例2中上機體的立體圖；

圖6是本發明實施例2中上機體的立體圖；

圖7是本發明與液體供給箱的連接示意圖；

圖8是本發明的控制電路原理圖。

圖中：1.操作顯示模塊；

2.懸臂；2-1.同步帶；2-2.出水口模組；2-3.同步帶輪；2-4.同步帶輪；2-5.外端固定支架；2-6.導軌；2-7.第一電機；2-8.內端固定支架；

3.水管；

4.角度調整關節；4-1.支座；4-2.第二電機；4-3.被動齒輪；4-4.主動齒輪；4-5.安裝板；4-6.第一軸承；4-7.螺釘；4-8.減速器；4-9.萬向節；

5.第一立柱；

6.第三驅動模組；6-1.第三電機；6-2.減速器；6-3.第二軸承；6-4.卡環；

7.線性模組；7-1.第二立柱；7-2.絲杠；7-3.第四電機；7-4.支架；7-5.滑塊。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。

實施例1

如圖1、圖2、圖3所示為本發明實施例1，在該實施例中，一種液體輸出設備，包括上機體和下機體，上機體包括第一立柱5和懸臂2，第一立柱5和懸臂2通過角度調整關節4連接組合；懸臂2上設置第一驅動模組和出水口模組2-2，第一驅動模組驅動出水口模組2-2沿懸臂2的長度方向移動；角度調整關節4設置有第二驅動模組，第二驅動模組驅動懸臂2旋轉，使懸臂2在水平與豎直位置之間轉換；下機體設置有第三驅動模組6，第三驅動模組6通過第一立柱5支撐上機體，第三驅動模組6驅動上機體圍繞第一立柱5的軸線旋轉。

在懸臂2調整至豎直位置之后，上機體就可以進行升降操作了，該升降可以手動進行，也可以通過驅動裝置自動進行。

第一驅動模組包括第一電機2-7，懸臂2包括外端固定支架2-5、內端固定支架2-8和中間連接的導軌2-6，出水口模組2-2在導軌2-6上滑動，內端固定支架2-8上設置第一電機2-7，第一電機2-7通過同步驅動機構驅動出水口模組2-2沿導軌2-6往復滑動，內端固定支架2-8安裝固定在角度調整關節4上，第二驅動模組提供轉矩傳遞至內端固定支架2-8。優選的，第一電機2-7采用步進電機，有利于控制出水口模組2-2的移動距離。

在本實施例中，如圖2所示，同步驅動機構包括同步帶輪2-3、同步帶輪2-4，分別設置在第一電機2-7輸出軸和外端固定支架2-5上，同步帶輪上安裝有同步帶2-1，同步帶2-1和出水口模組2-2連接，同步帶2-1可以帶動出水口模組2-2往復滑動。

如圖3所示，角度調整關節4包括安裝板4-5，安裝板4-5是與水平面(圖3中的x-y平面)夾角呈135度的傾斜面板；第二驅動模組包括第二電機4-2以及安裝板4-5上設置的第一軸承4-6，第一軸承4-6的定子與安裝板4-5固定連接，第一軸承4-6的轉子上端連接懸臂2的內端固定支架2-8，下端通過傳動機構連接第二電機4-2的輸出軸。第一軸承4-6的轉子帶有中心孔，水管3穿過第一軸承4-6的轉子中心孔，進入懸臂2內的安裝位置。

該傳動機構包括主動齒輪4-4和被動齒輪4-3，主動齒輪4-4安裝在第二電機4-2的輸出軸端，并且偏離安裝板4-5的中心位置，為水管3留出安裝空間，被動齒輪4-3安裝在第一軸承4-6的轉子下端，主動齒輪4-4的齒數少于被動齒輪4-3。該傳動機構也可以起到減速的作用。

優選地，第二電機4-2采用步進電機，有利于控制懸臂2的轉動角度。第一軸承4-6優選采用交叉滾子軸承。

安裝板4-5下方設置有支座4-1，支座4-1設置有與安裝板4-5平行的安裝面板，第二電機4-2安裝固定在支座4-1內；安裝板4-5通過支座4-1的安裝面板固定，或者液體輸出設備設置有外殼，安裝板4-5通過該外殼固定。水管3需要穿過支座4-1的安裝面板之后進入第一軸承4-6的轉子中心孔。

如圖2、圖8所示，外端固定支架2-5的外側設置有操作顯示模塊1，操作顯示模塊1中設置有控制單元，出水口模組2-2包括出水口和圖像識別模塊，出水口和圖像識別模塊均朝向下方，出水口連接有水管3，水管3連接液體供給箱。水管3在懸臂2內的長度相對于導軌2-6有冗余，且在布置時，水管3先向外端固定支架2-5方向延伸，再折返至內端固定支架2-8，當出水口移動時，水管3有足夠的變化長度。

液體供給箱的結構參考圖7。

在本實施例中，圖像識別模塊采用攝像頭，采集接水容器的圖像，并將該圖像反饋至控制單元，控制單元根據該圖像計算包含接水容器的坐標參數的位置信息，并根據該位置信息控制第一驅動模組、第三驅動模組的動作，調整出水口的水平位置，使其對準下方的接水容器。

操作顯示模塊1中設置有顯示屏、用戶輸入裝置、呼吸燈和無線通訊模塊，通過無線通訊模塊與外界移動控制設備建立控制信號連接。無線通訊模塊采用藍牙模塊或無線網卡。操作顯示模塊1可以設置觸摸屏，同時具備了顯示屏和用戶輸入裝置的功能，方便控制操作。

外界移動控制設備，可以是手機、平板電腦、智能穿戴設備等，通過藍牙或者無線局域網與操作顯示模塊1建立連接，實現無線控制。

懸臂2旋轉至豎直位置后(與第一立柱5平行)，液體輸出設備處于休眠狀態，呼吸燈啟動；懸臂2旋轉至水平位置后(與第一立柱5垂直)，液體輸出設備進行出液(沖水)，出液結束后處于待機狀態，呼吸燈啟動。

下機體還包括與第一立柱5的軸線同向的線性模組7，線性模組7驅動上機體升降。

如圖1、圖4所示，線性模組7包括豎直布置的第二立柱7-1，第二立柱7-1一側安裝有與其平行的絲杠7-2，絲杠7-2下端連接有第四電機7-3，絲杠7-2上設置有滑塊7-5，絲杠7-2旋轉驅動滑塊7-5上下移動，相應地滑塊7-5中需要設置螺紋或者安裝一個螺母；滑塊7-5上設置有支架7-4，第三驅動模組6安裝固定在支架7-4上。需要收回上機體時，啟動第四電機7-3通過絲杠驅動滑塊7-5上下移動，從而帶動上機體升降。

支架7-4是一個三角形的結構，可以提高支撐強度，其中一直角邊用于安裝第三驅動模組6，另一直角邊與滑塊7-5固定，例如可以通過螺栓連接組合。

第三驅動模組6包括第三電機6-1以及支架7-4上設置的第二軸承6-3，第二軸承6-3的定子與支架7-4安裝固定，第二軸承6-3的轉子上端連接第一立柱5，下端連接第三電機6-1的輸出軸。優選的，第三電機6-1和第二軸承6-3的轉子之間設置有減速器6-2，第二軸承6-3優選采用交叉滾子軸承。

優選的，第三電機6-1采用步進電機，有利于控制第一立柱5的轉動角度。

第一立柱5上穿套有卡環6-4，卡環6-4與第一立柱5外壁之間預留間隙，卡環6-4與吧臺的臺面安裝固定，懸臂2調整至豎直位置后，上機體可從卡環6-4中穿過，實現收回上機體。

當液體輸出設備工作時，上機體位于吧臺的臺面以上，下機體位于吧臺的臺面以下，下機體可以和液體供給箱安裝組合在一起。

本實施例中的液體輸出設備，在接通電源后進入兩種之一的休眠狀態(休眠狀態1：上機體隱藏在吧臺的臺面下方，操作顯示模塊顯示l ogo呼吸燈狀態；休眠狀態2：上機體豎直立在臺面上，操作顯示模塊顯示l ogo呼吸燈狀態)，用戶可以通過觸碰操作顯示模塊上的任一按鍵喚醒設備，使其進入待機狀態(待機狀態：上機體變形成為倒L型)，通過觸碰操作顯示端的選擇按鈕和確定按鈕使設備進入自動搜索目標狀態，當自動搜索目標成功后，設備進入工作狀態。

設備在工作結束之后，回到待機狀態。觸碰返回鍵后可以回到休眠狀態。以上操作均可以通過手機端的應用程序實現控制，同時手機端的應用程序能對設備的出液速度、出液量、出液溫度、出液軌跡進行編輯。

實施例2

如圖5、圖6所示為本發明實施例2，在本實施例中，與實施例1不同的是，第二電機4-2安裝固定在支座4-1內，第二電機4-2上端設置有減速器4-8，減速器4-8通過萬向節4-9連接傳動機構，萬向節4-9包括主動叉和從動叉，主動叉連接減速器4-8的輸出軸，從動叉垂直支座4-1的安裝面板安裝，連接傳動機構中的主動齒輪4-4。

從動叉穿過了支座4-1的安裝面板，在該位置需要安裝一個軸承。

或者該位置設置一根軸，該軸垂直支座4-1的安裝面板安裝。從動叉連接該軸的下端，主動齒輪4-4安裝在該軸的上端，在該位置也需要安裝一個軸承。

減速器4-8對第二電機4-2輸出的轉速進行調整，萬向節4-9將調整后的轉矩方向轉換成垂直于安裝板4-5的方向，并通過傳動機構向懸臂2輸出。

其他結構與實施例1相同，在此不再重復描述。

采用上述設計，能夠避免傾斜安裝第二電機4-2占用的橫向尺寸過大，影響上機體的升降。

實施例3

在本實施例中，與實施例1不同的是，同步驅動機構包括兩個同步鏈輪、同步鏈輪分別設置在第一電機輸出軸和外端固定支架上，同步鏈輪上安裝有傳動鏈，傳動鏈和出水口模組連接。

第一立柱、第二立柱的截面可以是矩形、圓形、橢圓等多種形狀。

其他結構與實施例1相同，在此不再重復描述。

實施例4

在本實施例中，一種液體輸出控制方法，設置如實施例1、2或3中所述的液體輸出設備，液體輸出設備收到出液(沖水)控制指令后，根據自身的狀態有選擇性的啟動第一驅動模組、第二驅動模組、第三驅動模組和/或線性模組，從而自動調整出水口模組的位置。

液體輸出設備的狀態是指液體輸出設備處于實施例1中所描述的休眠或待機等狀態。調整出水口模組的位置，包括了折疊、收納、尋找接水容器、模仿出液軌跡等多種操作，都可以看成是對出水口模組位置的調整。

液體輸出設備在懸臂外端設置有操作顯示模塊，出液控制指令通過操作顯示模塊向液體輸出設備發出，通過操作顯示模塊進行出液控制指令編輯。

操作顯示模塊中設置有無線通訊模塊，通過無線通訊模塊與外界移動控制設備建立控制信號連接。

所以，出液控制指令還可以通過移動控制設備端的應用程序發出，經無線通訊模塊發送至操作顯示模塊，通過應用程序進行出液控制指令編輯。

出液控制指令包含出液速度、角度、液量、溫度、出液軌跡，應用程序可以采用APP。在實現對出水的物理性狀進行控制的同時，還對出液軌跡進行控制，即控制單元根據獲取到的出液軌跡，換算成對應的坐標參數，生成相應的用于控制第一驅動模組、第三驅動模組和線性模組的控制指令。例如在水平面(圖3中的x-y平面)中的運動，通過控制第一電機2-7和第三電機6-1實現，在z軸中的升降通過控制第四電機7-3實現。通過懸臂2、第一立柱5、線性模組7的運動組合，讓出水口按照內螺旋、外螺旋、圓形等曲線軌跡出液，執行手沖咖啡模擬動作。

如圖7所示，液體供給箱包括冷水箱和熱水箱，冷水箱和熱水箱均設置有水泵，冷水箱和熱水箱的出水管連接至混水器，混水器連接至出水口模組，通過APP可進行出液速度、出液量、出液溫度、出液軌跡的編輯。

關于應用程序的設計，可以參考中國發明專利“一種咖啡沖泡自動實現系統和方法”(CN105768884A)中的“一種咖啡沖泡自動實現方法”部分內容。

以上僅為本發明的較佳實施例而已，并非用于限定本發明的保護范圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護范圍內。