[发明专利]一种浓缩咖啡品质的软测量方法

权利要求书

1.一种浓缩咖啡品质的软测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)在咖啡机上搭建具有用户界面的传感信息测量系统，所述传感信息测量系统包括称重模块、热电阻、热电偶、压力表和视觉传感器；所述称重模块用于测量从咖啡机流出的咖啡液的重量；所述热电阻用于测量锅炉外壁温度；所述热电偶用于测量咖啡机出口的咖啡液温度；所述压力表用于测量泵出口压力；所述视觉传感器用于获取出口咖啡液颜色信息；

(2)对单次完整冲煮过程的传感器测量信息进行处理，计算出冲煮过程多种指标，包括平均锅炉温度、平均出口温度、出口温度达到稳定的时间、出水时间、冲煮时长、平均压力、平均流量、流量达到平稳的时间、咖啡出口颜色变化；所述平均锅炉温度是指冲煮阶段热电阻测量值稳定后的锅炉温度的平均值；所述平均出口温度指冲煮阶段热电偶温度达到平稳后温度的平均值，先根据冲煮阶段后半段出口温度线性拟合出一条直线，然后以热电偶测量曲线接近这条直线的时间作为出口温度达到稳定的时间；所述出水时间指冲煮开始到称重模块检测到咖啡液的时间；所述冲煮时长指整个冲煮过程的时间长度；所述平均压力指冲煮阶段压力的平均值；所述平均流量指冲煮阶段流量达到平稳后流量的平均值，先根据冲煮阶段后半段的流量线性拟合出一条直线，然后以流量测量曲线接近这条直线的时间作为流量达到平稳的时间；所述咖啡出口颜色变化指视觉传感器获取的咖啡流出液颜色黄色分量的变化；

(3)通过传感器测量信息的历史统计数据和咖啡萃取过程机理，确定指标的上下限参考范围；

(4)结合先验的统计知识对浓缩咖啡品质进行软测量：通过判断传感器测量曲线是否存在形状异常以及各冲煮指标是否超出上下限参考范围，对浓缩咖啡进行缺陷诊断和品质评估。

2.根据权利要求1所述的浓缩咖啡品质的软测量方法，其特征在于，所述称重模块固定在咖啡出口处，对盛有咖啡的杯子称重，和空咖啡杯重量相减得到咖啡重量；通过咖啡重量信息换算得到咖啡体积；对咖啡体积前后两时刻的测量值进行差分运算得到咖啡流量；

所述视觉传感器安装在咖啡机出口处，测量从咖啡机中流出的咖啡液的颜色；使咖啡液流经一段不透光的白色管道，管道两端用带有筛孔的金属片封住；管道内在管道中段开两个孔，照相机通过其中一个孔拍摄咖啡的照片，以获取咖啡颜色，以RGB值表示；另一个孔处放置LED灯，进行照明。

3.根据权利要求1所述的浓缩咖啡品质的软测量方法，其特征在于，所述步骤(2)中，进行数据处理前，先对传感器的原始测量信息进行剔除野值和低通滤波的预处理。

4.根据权利要求1所述的浓缩咖啡品质的软测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中，对于商品咖啡机，指标的上下限参考范围由出厂前的测试得到；或使用者根据自己的喜好对指标的上下限参考范围进行调整。

5.根据权利要求1所述的浓缩咖啡品质的软测量方法，其特征在于，所述步骤(3)中，为确定各指标的参考范围，先使用咖啡机根据标准操作流程冲煮出一杯满意的咖啡，并将这杯咖啡冲煮时所用的条件定为标准条件；使用标准条件冲煮出50杯咖啡，得到的测量值数据记为A组；在标准条件的基础上，对各参数进行微小调整，冲煮出50杯与标准操作略微不同的咖啡，得到的测量数据记为B组；将A组和B组的共100组历史数据作为确定各指标范围的统计样本；计算各指标在统计样本上的均值和标准差，以均值±2×标准差作为各指标的参考范围。

6.根据权利要求1所述的浓缩咖啡品质的软测量方法，其特征在于，所述步骤(4)中，由传感器测量曲线鉴别的缺陷包括磨粉过粗或过细、放粉过多或过少、管路密闭性下降、过度萃取或萃取不足、预热不充分、压粉缺陷。