BE1030426B1 - Verfahren zum Garen eines Garguts in einem Gargerät mit einer Kameraeinrichtung - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren (29) zum Garen eines Garguts (6) in einem Gargerät (1) mit einer Kameraeinrichtung (15), wobei von der Kameraeinrichtung (15) Bilder des Garguts (6) aufgenommen werden, wobei in zeitlich bestimmten Abständen von der Kameraeinrichtung (15) Bilder des Garguts (6) aufgenommen werden, wobei anhand eines Bildes und/oder einer Eingabe zumindest eine Eigenschaft des Garguts (6) bestimmt wird, wobei anhand der bestimmten Eigenschaft des Garguts (6) zumindest ein zum Ermitteln eines Garzustands des Garguts (6) geeignetes Bilderauswertungsverfahren aus einem ersten Bildauswertungsverfahren, einem zweiten Bildauswertungsverfahren und einem dritten Bildauswertungsverfahren ausgewählt und durchgeführt wird, und wobei anhand zumindest eines ermittelten Eigenschaftswerts zumindest eine Einstellung des Gargeräts (1) bestimmt wird.

Description

Beschreibung

Verfahren zum Garen eines Garguts in einem Gargerät mit einer Kameraeinrichtung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Garen eines Garguts in einem Garraum eines s Gargeräts mit einer Kameraeinrichtung zum Beobachten des Garguts. Weiterhin betrifft die

Erfindung ein zum Ausführen eines solchen Verfahrens ausgebildetes Gargerät, insbesondere einen Backofen.

Hintergrund der Erfindung

Aus dem Stand der Technik sind Gargeräte, insbesondere Backöfen, mit

Kameraeinrichtungen bekannt, bei denen ein Kamerabild zum Erkennen eines bestimmten

Garguts genutzt wird. Dabei werden beispielsweise vorgegebene Garprogramme durch das

Gargerät in Abhängigkeit vom erkannten Gargut gestartet, die dann nach einem fest vorgegebenen Ablauf durchlaufen werden. Nachteilig wird durch einen festgelegten Ablauf jedoch oft der gewünschte Garpunkt nicht erreicht oder überschritten, da zu viele ı5 Einflussfaktoren auf den Garprozess unberücksichtigt bleiben.

Zum Lösen dieses Problems ist es aus dem Stand der Technik auch bekannt, das Gargerät in Abhängigkeit von einer erkannten Bräunung des Garguts zu steuern, insbesondere abzuschalten. So ist etwa aus DE 10 2008 042 804 A1 ein Gargerät mit einer Kamera zum

Beobachten von Gargut bekannt. Dabei werden die von der Kamera aufgenommenen Bilder an ein externes Gerät zur dortigen Wiedergabe auf einem Display gesendet und zudem in dem Gargerät gespeichert. Das Gargerät weist eine Vergleichseinheit zum Vergleich zweier zeitlich versetzt aufgenommener Bilder auf, um einen Bräunungsfortschritt zu erkennen. Das

Bild des Garguts kann auch dazu verwendet werden, um über eine entsprechende

Bildauswertung den Garungsgrad auszuwerten und damit den Backvorgang automatisch zu steuern und/oder zu beenden.

Aus DE 10 2019 107 819 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts bekannt, bei dem durch eine Kameraeinrichtung ein Maß für die Größe des Garguts wiederholt bestimmt wird und daraus eine Größenänderung ermittelt wird. Wenigstens ein Garzustand für den

Garprozess wird dadurch festgelegt, dass die Größenänderung eine Schwelle erreicht bzw.

Unterschreitet.

Aus DE 10 2019 120 008 A1 ist weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts mit einer Kameraeinrichtung bekannt, bei dem wenigstens ein Maß für kürzerfristige

Fluktuationen eines Bildparameters um einen durch eine zunehmende Garung des Garguts bedingten längerfristigen Trend bestimmt wird. Abhängig von dem Maß für die Fluktuationen wird ein innerer Garzustand des Garguts abgeleitet. Nachteilig ist das beschriebene

Verfahren aufwändig und erfordert eine komplexe Bildauswertung. s Nachteilig sind die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren lediglich unter sehr engen Rahmenbedingungen geeignet, das Gargerät befriedigend zu steuern.

Beschreibung der Erfindung

Ausgehend von dem Hintergrund der Erfindung ist es eine Aufgabe der vorliegenden

Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mittels dem der Garprozess besser gesteuert werden kann.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Hauptansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Sofern technisch möglich, können die Lehren der Unteransprüche beliebig mit den Lehren der

Haupt- und Unteransprüche kombiniert werden. ı5 Insbesondere wird die Aufgabe demnach gelöst durch ein Verfahren zum Garen eines

Garguts in einem Garraum eines Gargeräts mit einer Kameraeinrichtung zum Beobachten des Garguts, wobei in zeitlich bestimmten Abständen von der Kameraeinrichtung Bilder des

Garguts aufgenommen werden, wobei anhand eines Bildes und/oder einer Eingabe zumindest eine Eigenschaft des Garguts bestimmt wird, wobei anhand der bestimmten

Eigenschaft des Garguts zumindest ein zum Ermitteln eines Garzustands des Garguts geeignetes Bilderauswertungsverfahren aus einem ersten Bildauswertungsverfahren, einem zweiten Bildauswertungsverfahren und einem dritten Bildauswertungsverfahren ausgewählt und durchgeführt wird, wobei bei dem ersten Bildauswertungsverfahren für zumindest ein

Bildpaar aus zwei nacheinander aufgenommenen Bildern mittels des optischen Flusses ein eine Bewegung des Garguts beschreibendes Vektorfeld und aus dem Vektorfeld ein erster

Eigenschaftswert als Bewegungswert ermittelt wird, wobei bei dem zweiten

Bildauswertungsverfahren für zumindest eine Bildmenge aus zumindest zwei nacheinander aufgenommenen Bildern durch bildpunktweise Subtraktion zumindest eines Bildpunktwertes voneinander ein Differenzbild erstellt und aus dem Differenzbild ein zweiter Eigenschaftswert als Bewegungswert ermittelt wird, wobei bei dem dritten Bildauswertungsverfahren mittels

Kantendetektion aus den Bildern jeweils ein Kantenbild erzeugt und aus dem Kantenbild ein dritter Eigenschaftswert als Kantenenergiewert als Maß für die in dem Kantenbild erfassten

Kanten ermittelt wird, und wobei anhand zumindest eines ermittelten Eigenschaftswerts zumindest eine Einstellung des Gargeräts bestimmt wird.

Nachfolgend werden vorteilige Aspekte der beanspruchten Erfindung erläutert und weiter nachfolgend bevorzugte modifizierte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Erläuterungen, insbesondere zu Vorteilen und Definitionen von Merkmalen, sind dem Grunde nach beschreibende und bevorzugte, jedoch nicht limitierende Beispiele. Sofern eine

Erläuterung limitierend ist, wird dies ausdrücklich erwähnt.

Ein Gargerät ist insbesondere als Backofen ausgebildet, bei dem zur Zubereitung eines

Garguts beispielsweise Temperaturen von etwa 100-250°C in dem Garraum vorgesehen sind. Das Gargerät kann auch als Backofen mit einer Pyrolysefunktion, einer

Dampfgarfunktion und/oder mit einer integrierten Mikrowelle ausgebildet sein. Das Gargerät kann ferner als Dampfgarer, Mikrowelle oder als Herd ausgebildet sein.

Der Garraum des Gargeräts ist bevorzugt als gegenüber einer Außenwandung des Gargeräts mittels einer Wärmedämmung gedämmte Kavität in einem Gehäuse des Gargeräts ausgebildet. Bevorzugt kann der Garraum über eine Öffnung mit Gargut befüllt werden oder solches Gargut kann über die Öffnung aus dem Garraum entnommen werden, wobei die ı5 Offnung mittels einer Garraumtür verschließbar ist. In oder an dem Garraum sind bevorzugt

Mittel zum Aufheizen und/oder Mittel zum Umwälzen der in dem Garraum befindlichen Luft vorgesehen. Weiterhin können in dem Garraum Mittel zum Abstrahlen von Wärme und/oder zum Übertragen von Wärme mittels Wärmeleitung und/oder Induktion vorgesehen sein.

Die Kameraeinrichtung ist insbesondere außerhalb des Garraums angeordnet, wobei in einer

Garraumwandung ein Sichtfenster eingelassen ist, durch das die Kameraeinrichtung das

Gargut beobachten kann. Bevorzugt ist die Kameraeinrichtung oberhalb des Garguts, also oberhalb des Garraums angeordnet und blickt von oben auf den Bereich, der zum Anordnen des Garguts vorgesehen ist. Die Kameraeinrichtung kann ferner auch seitlich des Garguts bzw. Garraums angeordnet sein und seitlich auf den genannten Bereich blicken. Es ist auch eine Anordnung mit einer schrägen Perspektive auf das Gargut möglich. Die

Kameraeinrichtung umfasst beispielsweise eine 2D-Kamera, kann jedoch alternativ oder ergänzend auch eine 3D-Kamera, beispielsweise als TOF-Kamera ausgebildet, aufweisen.

Als Bildmenge wird eine bestimmte Anzahl Bilder, als Bildpaar genau zwei Bilder, die zeitlich nacheinander von dem Gargut aufgenommen werden, verstanden. Besonders bevorzugt ist eine Bildmenge ein Bildpaar, besteht also aus zwei Bildern. Die Bilder eine Bildmenge oder eines Bildpaares werden in einem vorgegebenen zeitlichen Abstand aufgenommen oder aus einer größeren Anzahl an von der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bildern mit dem entsprechenden zeitlichen Abstand ausgewählt. Der zeitliche Abstand kann für die Ermittlung eines Vektorfeldes, eines Differenzbilds oder eines Kantenbilds variieren und jeweils auf die zeitliche Größenordnung eines zu beobachten Phänomens abgestimmt sein. Der zeitliche

Abstand, in dem Bilder aufgenommen werden, bzw. zur Erstellen eines Vektorfeldes, eines

Differenzbilds oder eines Kantenbilds herangezogen werden, kann sich auch während eines

Garprozesses ändern. Ein solcher veränderlicher zeitlicher Abstand wird dann in der

Auswertung der Bilder, insbesondere bei der Ermittlung der Eigenschaftswerte berücksichtigt.

Ein Eigenschaftswert ist eine Größe, die sich aus einer Eigenschaft oder einem Zustand des s Garguts ableitet und sich proportional zu einer Veränderung der Eigenschaft oder des

Zustands ändert. Insbesondere ist ein Eigenschaftswert proportional zu einer geometrischen

Veränderung des Garguts, beispielsweise durch Bewegung an dem Gargut. Bewegung kann an dem Gargut als systematische Bewegung, die sich über eine signifikante Zeit des

Garprozesses erstreckt, vergleichsweise langsam erfolgt und gerichtet ist, oder als spontane

Bewegung, die über eine kurze Zeit mit hoher Bewegungsamplitude auftritt und ungerichtet ist. Aus einem Eigenschaftswert kann beispielsweise ein Garzustand des Garguts abgelesen werden und bei Erreichen eines bestimmten Garzustands die Einstellung des Gargeräts bestimmt werden.

Der optische Fluss wird ermittelt, indem auf den beiden Bildern eines Bildpaares ein jeweils ı5 einem Punkt des Garguts zugeordneter Pixel identifiziert wird und jeweils bezüglich seiner

Position im Bild ausgewertet wird. Aus dem Weg, den der betreffende Pixel in der Zeit zwischen den beiden Bildern des Bildpaares zurückgelegt hat, also der Weg zwischen seiner

Position auf dem älteren Bild und seiner Position auf dem jüngeren Bild, wird ein Vektor abgleitet, der eine Richtung und eine Länge aufweist. Ein Vektorfeld ergibt sich dann aus allen Vektoren von bewegten Punkten im Bild. Das Vektorfeld gibt also die in die Bildebene projizierten Geschwindigkeit von sichtbaren Punkten des Garguts wieder. Aus dem Vektorfeld kann dann ein erster Eigenschaftswert als Bewegungswert durch verschiedene mathematische Verfahren abgeleitet werden, beispielsweise als Mittelwert aller Vektorlängen des Vektorfelds.

Ein Differenzbild wird durch bildpunktweise Subtraktion zumindest eines Bildpunktwertes voneinander erstellt. Ein solcher Bildpunktwert ist etwa ein Farbwert, ein gemittelter Farbwert mehrerer Farbkanäle, ein Helligkeitswert, ein Grauwert oder ein Sättigungswert. Das

Differenzbild kann auch beispielsweise aus drei Farbwerten verschiedener Farbkanäle gebildet werden oder es wird je Farbkanal ein eigenes Differenzbild gebildet. Das

Differenzbild besteht aus positiven Werten für einen jeweiligen Bildpunkt, wenn der Minuend größer ist als der Subtrahend und negativ, wenn der Subtrahend größer ist als der Minuend.

Es ist auch möglich, dass Differenzbild bezüglich der Beträge der Differenzen je

Bildpunktwert auszuwerten bzw. zu verrechnen. Ein Differenzbild aus mehr als zwei Bildern kann beispielsweise durch anteilige, durchschnittliche oder summarische Berücksichtigung mehrerer Bildpunktwerte von mehreren Bilder am Minuend und/oder Subtrahend erstellt werden. Ein zweiter Eigenschaftswert wird beispielsweise als Mittelwert der Beträge der

Bildpunktwerte, als quadratischer Mittelwert der Bildpunktwerte und/oder als Varianz der

Bildpunktwerte ermittelt.

Mittels Kantendetektion wird in den Bildern identifiziert, in welchen Bereichen Kanten verlaufen. Dazu wird ein jeweiliger Bereich auf Unterschiede in benachbarten Pixeln s untersucht, beispielsweise anhand von Helligkeits-, Grau- oder Farbwerten oder anhand von

Texturen. Eine solche Untersuchung erfolgt bevorzugt durch Kantenoperatoren, die auf die

Bilder angewendet werden und beispielsweise eine Faltung bezüglich eines vorgenannten

Pixels ausführen. Insbesondere wird je Pixel eine unmittelbare Umgebung aus einer bestimmen Anzahl an den Pixel umgebenden Pixeln betrachtet und dafür ein mittlerer

Gradient eines oder mehrerer Bildpunktwerte berechnet. Als Kantenoperator kann beispielsweise ein Sobel-Operator oder ein Scharr-Operator verwendet werden. Statt eine

Faltung mit einem Kantenoperator können alternativ auch ein Bild und ein entsprechender

Operator in einen Frequenzbereich überführt und dort multipliziert werden. Statt eines einzelnen Pixels kann auch eine Gruppe von Pixeln betrachtet werden.

Ein Kantenbild wird dann gebildet, indem für die Pixel, bei denen ein zur Erkennung als Kante ausreichender Gradient in der Umgebung ermittelt wurde, ein erster Bildpunktwert und für die

Pixel ohne ausreichenden Gradient in der Umgebung, der also einer Fläche zugeordnet wird, ein von dem ersten Bildpunktwert unterscheidbarer zweiter Bildpunktwert festgelegt wird. Das

Kantenbild weist also Pixel mit binärem Bildpunktwert auf. Beispielsweise ist der erste

Bildpunktwert eine 0% Sättigung und der zweite Bildpunktwert eine 100% Sättigung, oder der erste Bildpunktwert entspricht einem anderen Farbwert als der zweite Bildpunktwert. In jedem

Fall kann durch das Kantenbild zwischen einer Kante zugeordneten Pixeln und einer Fläche zugeordneten Pixeln unterschieden werden. Ein Kantenbild kann jeweils als tatsächliches

Bild aus den von der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bildern abgeleitet werden oder als

Datei, die keinem Bild im eigentlichen Sinne entspricht, beispielsweise als binäre Matrix aus den Werten Null und Eins mit jeweils einem Eintrag je betrachtetem Pixel.

Als dritter Eigenschaftswert wird ein Maß verstanden, das das Verhältnis der Anzahl an

Pixeln mit dem ersten Bildpunktwert zur Anzahl an Pixeln mit dem zweiten Bildpunktwert wiedergibt. Der dritte Eigenschaftswert steigt demnach, wenn die Anzahl an Kanten, deren aufsummierte Länge und/oder deren aufsummierte Breite steigt und somit mehr Pixel in dem

Kantenbild den ersten Bildpunktwert aufweisen.

Die vorstehende Lösung der Aufgabe umfasst nun die Lehre, dass durch die

Kameraeinrichtung oder durch Eingabe eine Eigenschaft des Garguts bestimmt wird, anhand der entschieden werden kann, welches Bildauswerteverfahren bzw. welcher der

Eigenschaftswerte am besten als Grundlage für die Steuerung des Gargeräts geeignet ist und durchgeführt bzw. ermittelt wird. Dabei kann auch eine Kombination aus zwei oder allen drei Bildauswerteverfahren bzw. Eigenschaftswerten für die Steuerung des Gargeräts genutzt werden, also zum Bestimmen zumindest einer Einstellung des Gargeräts dienen. Mittels den drei Eigenschaftswerten, bzw. den Bildauswerteverfahren, die zu diesen Eigenschaftswerten führen, also Erstellen eines Vektorfeldes, Erstellen eines Differenzbilds oder Erstellen eines s Kantenbilds, kann vorteilhaft für eine Vielzahl von Gargütern jeweils zumindest ein

Eigenschaftswert bereitgestellt werden, anhand dem eine Steuerung des Gargeräts möglich ist. Insbesondere wird darüber hinaus auch für Gargüter, für die keiner der Eigenschaftswerte in Alleinstellung eine befriedigende Steuerung zulässt, eine Steuerung anhand mehrerer

Eigenschaftswerte ermöglicht, wobei durch die Betrachtung mehrerer Eigenschaftswerte plausible Daten abgeleitet werden können.

Lediglich beispielsweise ist das erste Bildauswerteverfahren bzw. der erste Eigenschaftswert besonders gut zum Steuern eines Backofens bei Backgütern mit Triebmittel wie etwa

Kuchen, Brot oder Muffins geeignet und bildet ein Aufgehen des Backguts bis zu einem

Maximum und ein anschließendes Schrumpfen durch Flüssigkeitsverlust ab. Derartige ı5 Bewegungen stellen systematische Bewegungen dar, also solche, die sich über eine signifikante Zeit des Garprozesses erstrecken, vergleichsweise langsam erfolgen und gerichtet sind.

Weithin lediglich beispielsweise ist das zweite Bildauswerteverfahren bzw. der zweite

Eigenschaftswert besonders gut für das Garen von Gargütern geeignet, bei denen im Verlauf des Garprozesses an der Oberfläche Köcheln auftritt, wie etwa Aufläufe, Gratins oder

Lasagnen. Derartige Bewegungen stellen spontane Bewegungen dar, also solche, die über eine kurze Zeit mit hoher Bewegungsamplitude auftreten und ungerichtet sind.

Weiterhin lediglich beispielsweise ist das dritte Bildauswerteverfahren bzw. der dritte

Eigenschaftswert besonders gut zum Steuern eines Backofens bei Backgütern, die breitlaufen oder aufgehen, wie etwa bei Plätzchen oder Aufbackcroissants, geeignet.

Durch die Bestimmung der zumindest einen Einstellung anhand eines Eigenschaftswerts wird der Garprozess besonders vorteilhaft auf die jeweilige Zusammensetzung des Garguts abgestimmt und ist von einem festgelegten Programmablauf unabhängig. Es kommt also nicht darauf an, dass eine Information über eine Zusammensetzung des Garguts unbekannt

Ist, sondern der Einfluss, den die Zusammensetzung insbesondere auf die Garzeit bewirkt, schlägt sich in dem ermittelten Eigenschaftswert nieder und wird somit automatisch berücksichtigt.

Die zumindest eine Einstellung des Gargeräts, die bestimmt wird, ist beispielsweise eine

Gartemperatur, eine Aufheizkurve, ein Abschaltzeitpunkt oder ein Einschaltzeitpunkt

Zumindest eines Mittels zum Aufheizen oder Abkühlen des Garraums oder des Garguts oder eine Stellung der Garraumtür. Besonders bevorzugt wird der Eigenschaftswert während einem Garprozess fortlaufend bestimmt und anhand des Eigenschaftswerts der Garprozess vollumfänglich, also bezüglich aller relevanten Einstellungen, gesteuert und insbesondere nach Fertigstellung des Garguts beendet. Durch die anhand des Eigenschaftswerts s bestimmte Beendung des Garprozesses, also Abschaltung des Gargeräts, wird besonders vorteilhaft ein Übergaren, Austrocknen oder Verbrennen des Garguts verhindert. Ein

Abschalten kann bevorzugt auch auf energiesparsame Weise erfolgen, bevor das Gargut fertig gegart ist, sodass das Gargut mit der im Garraum vorhandenen Restwärme fertig gart.

Besonders bevorzugt ist eine bestimmte Eigenschaft des Garguts die Gattung des Garguts.

Anhand der Gargutgattung wird dann ein Eigenschaftswert oder mehrere Eigenschaftswerte ausgewählt, die für diese Gargutgattung zum Ermitteln eines Garzustands geeignet sind.

Wird beispielsweise als Gattung ein Kuchen erkannt, wird das erste Bildauswerteverfahren bzw. der erste Eigenschaftswert gewählt, werden hingegen als Gattung Plätzchen erkannt, wird das dritte Bildauswerteverfahren bzw. der dritte Eigenschaftswert gewählt. Als

Eigenschaft kann alternativ oder ergänzend auch eine räumliche Dimension, eine Masse, eine Oberfläche, eine Zusammensetzung und/oder eine thermische Kapazität des Garguts bestimmt werden.

In einer Ausführungsform werden zumindest zwei aus dem ersten Bildauswertungsverfahren, dem zweiten Bildauswertungsverfahren und dem dritten Bildauswertungsverfahren ausgewählt und durchgeführt und zumindest ein Eigenschaftswert wird anhand eines anderen Eigenschaftswerts auf Plausibilität überprüft. Es werden also zwei Eigenschaftswerte betrachtet und erst, wenn eine Interpretation des einen Eigenschaftswert durch den anderen

Eigenschaftswert als Plausibel bestätigt wird, wird die Einstellung des Gargeräts vorgenommen. Es werden so Fehlentscheidungen aufgrund von Fehlinterpretationen oder verfälschten Eigenschaftswerten vermieden.

In einer weiteren Ausführungsform wird anhand einer thermischen Simulation eine simulierte

Temperatur des Garguts errechnet, wobei anhand der simulierten Temperatur zumindest ein ermittelter Eigenschaftswert auf Plausibilität überprüft wird, und wobei die zumindest eine

Einstellung des Gargeräts nur anhand eines plausiblen Eigenschaftswerts bestimmt wird. Die thermische Simulation dient dabei zur verbesserten Interpretation bzw. bietet eine Möglichkeit zur Überprüfung einer Interpretation. Eine Einstellung des Gargeräts wird erst dann bestimmt, wenn der dafür notwendige Eigenschaftswert in Verbindung mit der simulierten Temperatur plausibel erscheint. Das Verfahren ist gegenüber einem Verfahren ohne Plausibilitätsprüfung durch die simulierte Temperatur also stabiler und ermöglicht eine zuverlässige Steuerung des

Gargeräts.

Eine thermische Simulation ist eine über den Garprozess ausgeführte Berechnung der

Garguttemperatur, die zumindest eine ausreichende Zahl von Einflussfaktoren berücksichtigt.

Eine simulierte Temperatur kann fortlaufend zeitlich parallel zu dem Garprozess oder prädiktiv errechnet werden. Einflussfaktoren sind beispielsweise die Garraumtemperatur, die s anfängliche Garguttemperatur, die Heizleistung von verschiedenen Mitteln zum Aufheizen des Garraums und/oder Garguts, die Masse, Oberfläche ungefähre Zusammensetzung und/oder Wärmekapazität des Garguts oder Wärmeübergangskoeffizienten. Insbesondere berücksichtigt die thermische Simulation die Veränderung diese Einflussfaktoren über den

Garprozess.

Die thermische Simulation bedient sich bevorzugt einem stark vereinfachten Modell des

Garguts, beispielsweise einem 1D-Punktmodell, und vereinfachten Modellen der

Wärmeübergangsphänomene an dem Gargut, um die für die Simulation notwendige

Kapazität einer Datenverarbeitungsvorrichtung gering zu halten. Dabei wird folglich eine

Temperatur des Garguts simuliert, die entsprechenden Ungenauigkeiten unterworfen ist, diese Ungenauigkeiten liegen jedoch ausreichend weit unterhalb einer für eine

Plausibilitätsprüfung kritischen Größenordnung.

In einer weiteren Ausführungsform wird mittels einem vierten Bildauswertungsverfahren die

Bräunung des Garguts ermittelt wird und anhand der ermittelten Bräunung zumindest eine

Einstellung des Gargeräts bestimmt. Ein solches viertes Bildauswerteverfahren kann beispielsweise eine Bildauswertung in zumindest einem Farbraum umfassen und insbesondere die Veränderung eines Farbwert von Pixeln über die Zeit beinhalten. Bevorzugt wird das vierte Bildauswerteverfahren ausgeführt, sobald mittels zumindest einem aus ersten, zweiten und dritten Bildauswerteverfahren ein bestimmter Garzustand erkannt wurde, sodass das vierte Bildauswerteverfahren nachgeschaltet ist und insbesondere zum Bestimmen eines

Abschaltezeitpunkts des Gargeräts genutzt wird.

In einer weiteren Ausführungsform werden die von der Kameraeinrichtung aufgenommenen

Bilder zunächst weichgezeichnet, in ein Graubild umgewandelt und/oder, in der Auflösung verringert werden, insbesondere mittels einer Bildpyramide in der Auflösung verringert. Durch ein Weichzeichnen — in der Bildverarbeitung auch Blur genannt — werden vorteilhaft hochfrequente Effekte im Bild wie Pixelrauschen oder Reflexionen am Gargut oder im

Garraum aus dem Bild eliminiert und schlagen sich insofern nicht in den Eigenschaftswerten nieder. Das Verfahren wird also dahingehend stabilisiert, dass äußere Störeinflüsse unterdrückt werden. Die Reduzierung der Auflösung und/oder eine Umwandlung in ein

Graubild dienen der Minimierung der Dateigröße des Bildes und ermöglichen insofern ein vereinfachtes Verarbeiten des Bildes in einer entsprechenden

Datenverarbeitungsvorrichtung, die zum Ausführen des Verfahrens vorgesehen ist. Die von der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilder können zum Ermitteln der Eigenschaftswerte beispielsweise mittels einer Bildpyramide in der Auflösung verringert werden. Ein in der

Auflösung reduziertes Graubild ermöglicht weiterhin eine Ermittlung eines aussagekräftigen

Eigenschaftswerts, anhand dessen eine Zuordnung zu einem Garzustand und insofern die s Bestimmung zumindest einer Einstellung des Gargeräts sicher möglich ist.

Bevorzugt wird zumindest ein von der Kameraeinrichtung aufgenommenes Bild, ein aus einem von der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bild abgeleitetes Bild, zumindest ein

Vektorfeld, zumindest ein Differenzbild, zumindest ein Kantenbild, und/oder zumindest ein

Eigenschaftswert in einer Speichervorrichtung gespeichert. Es ist dann vorteilhaft auch nach dem Zeitpunkt, zu dem das Bild aufgenommen, die Ableitung daraus gebildet oder das

Vektorfeld, Differenzbild oder Kantenbild bzw. die Eigenschaftswerte ermittelt wurde, eine erneute Ermittlung oder Überprüfung möglich. Insbesondere können die gespeicherten Daten auch ausgewertet und zur Fehlererkennung und/oder Verbesserung des Verfahrens herangezogen werden. ı5 Besonders bevorzugt und mit den bereits vorbeschriebenen Vorteilen ist das Gargerät als

Backofen zum Backen eines Backguts ausgebildet, wobei der Garraum als Backmuffe ausgebildet ist. Bei einem Backofen weisen eine Vielzahl von Backgütern während dem

Backprozess Eigenschaftsänderungen auf, die sich in zumindest einem der

Eigenschaftswerte niederschlagen und somit zum Steuern des Gargeräts dienen können.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Gargerät, insbesondere ein Backofen, zum Garen eines Garguts, aufweisend einen Garraum und zumindest einen Sensor zum Überwachen des Garguts und/oder des Garraums, wobei das Gargerät zum Ausführen eines vorbeschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Insbesondere weist das Gargerät eine

Datenverarbeitungsvorrichtung auf, die zum Ausführen des Verfahrens eingerichtet ist.

Weiterhin bevorzugt weist das Gargerät auch eine Speichervorrichtung zum Speichern von

Daten auf. Das Gargerät weist dann die bezüglich des Verfahrens vorbeschriebenen Vorteile entsprechend auf.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Formulierung Figur ist in den

Zeichnungen mit Fig. abgekürzt.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Gargerät nach einem Aspekt der

Erfindung;

Fig. 2 eine Diagrammdarstellung eines nach einem Aspekt der Erfindung ermittelten ersten

Eigenschaftswerts über der Zeit;

Fig. 3 eine Diagrammdarstellung eines nach einem Aspekt der Erfindung ermittelten zweiten

Eigenschaftswerts über der Zeit;

Fig. 4 eine Diagrammdarstellung eines nach einem Aspekt der Erfindung ermittelten dritten

Eigenschaftswerts über der Zeit;

Fig. 5 eine Diagrammdarstellung einer nach einem Aspekt der Erfindung errechneten simulierten Temperatur des Garguts und einer Garraumtemperatur über der Zeit; und

Fig. 6 ein Verfahrensschaubild eines Verfahrens nach einem Aspekt der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele

Figur 1 zeigt ein als Backofen ausgebildetes Gargerät 1 mit einem nicht dargestellten

Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Garraum 3. Der Garraum 3 ist zu einer ı5 oberen Seite durch eine erste Garraumwandung 4.1, zu einer unteren Seite durch eine zweite

Garraumwandung 4.2, zu einer vorderen Seite durch eine dritte Garraumwandung 4.3 und zu einer hinteren Seite durch eine vierte Garraumwandung 4.4 begrenzt, wobei der Garraum 3 weiterhin durch nicht dargestellte Garraumwandungen jeweils zu einer rechten Seite und zu einer linken Seite begrenzt ist. In dem Garraum 3 ist eine Gargutträger 5 angeordnet, auf dem Gargut 6 aufliegt. Die Garraumwandungen 4.1, 4.2, 4.4 können in nicht dargestellter

Weise gegenüber dem Gehäuse gedämmt sein.

Die dritte Garraumwandung 4.3 ist durch eine Garraumtür 7 gebildet, wobei die Garraumtür 7 aufschwingbar ist, um eine Öffnung 8 des Garraums 3 freizugeben oder zu verschließen. Die

Garraumtür 7 ist aus einer Mehrfachverglasung gebildet, weist einen Griff 7.1 auf und ist

Mittels einer Dichtung 10 gegenüber der ersten Garraumwandung 4.1 gedichtet.

Oberhalb und außerhalb des Garraums 3 ist eine Kameraeinrichtung 15 angeordnet, die als ein erster Sensor zum Überwachen des Garguts 6 und/oder des Garraums 3 ausgebildet ist.

Zwischen der Kameraeinrichtung 15 und dem Garraum 3 ist ein Sichtfenster 9 in der ersten

Garraumwandung 4.1 eingelassen. Die Kameraeinrichtung 15 ist nach unten gerichtet und beobachtet das in dem Garraum 3 befindliche Gargut 6 durch das Sichtfenster 9 in

Draufsicht, wie mit einem Sichtkegel der Kameraeinrichtung 15 angedeutet ist. Weiterhin ist in dem Garraum 3 auch ein Temperatursensor 14 angeordnet, der zum Bestimmen der

Garraumtemperatur dient.

Das Gargerät 1 weist eine Datenverarbeitungsvorrichtung 12 zum Ausführen eines

Verfahrens, insbesondere zum Verarbeiten von Bildern der Kameraeinrichtung 15 und zum s Bestimmen zumindest einer Einstellung des Gargeräts 1, auf. Insbesondere ist die

Datenverarbeitungsvorrichtung 12 zum Datenaustausch mit dem Temperatursensor 14, der

Kameraeinrichtung 15, dem Spießthermometer 18 und/oder dem Feuchtesensor 19 eingerichtet. Zudem weist das Gargerät 1 eine Speichervorrichtung 13 zum Speichern von

Daten auf, die bevorzugt zum Datenaustausch mit der Datenverarbeitungsvorrichtung 12 eingerichtet ist.

Figur 2 zeigt mit gestrichelter Linie den Verlauf eines ersten Eigenschaftswerts, der aus wiederholt ermittelten Vektorfeldern während dem Backvorgang eines Rührkuchens durch

Mittelwertbildung ermittelt wurde. Mit durchgehender Linie ist eine Glättung dieses

Eigenschaftswerts dargestellt, wobei dazu mehrere Vektorfelder miteinander verglichen und der Eigenschaftswert je Vektorfeld nur aus im Vergleich der Vektorfelder eine gleichbleibende

Richtung aufweisenden Vektoren durch Mittelwertbildung ermittelt wurde. Auf der x-Achse ist die Zeit in Minuten aufgetragen, auf der y-Achse eine Amplitude des ersten

Eigenschaftswerts. Es ist ausgehend von einer anfänglich geringen Amplitude eine zunehmende Amplitude während eines Aufheizens des Gargeräts 1 zu erkennen, die ein

Vormaximum 17 bei etwa 12 Minuten erreicht. Das Vormaximum 17 ist durch ein Glattlaufen des Kuchenteigs bedingt. Der erste Eigenschaftswert steigt nach dem Vormaximum 17 weiter an, bis er ein Maximum 18 etwa bei Minute 28 erreicht, bei dem der Kuchen stark aufgeht.

Der Kuchen ist zu dieser Zeit durchgeheizt, so dass das Triebmittel im gesamten Volumen des Kuchens das Aufgehen bewirkt. Darauf folgend fällt der erste Eigenschaftswert bis zu einem Minimum 19 etwa bei Minute 50 wieder ab, was durch einen Verbrauch des

Triebmittels begründet ist. Ist das Triebmittel aufgebraucht und das Minimum 19 erreicht, ist der Kuchen fertig gebacken.

Figur 3 zeigt den Verlauf eines zweiten Eigenschaftswerts, der aus wiederholt ermittelten

Differenzbildern während dem Garvorgang eines Kartoffelgratins in einem Backofen ermittelt wurde, sowie eine Glättung als gleitender Mittelwert. Auf der x-Achse ist die Zeit in Minuten aufgetragen, auf der y-Achse eine Amplitude des zweiten Eigenschaftswerts. Der in Figur 3 dargestellte zweite Eigenschaftswert wurde als Mittelwert der Beträge der Bildpunktwerte je

Bildpunkt in dem Differenzbild ermittelt. Es ist zu erkennen, dass der zweite

Eigenschaftswert, insbesondere nach der Glättung, einem charakteristischen Verlauf folgt.

Die Amplitude zeigt zu Beginn des Garprozesses einen Ausschlag 21, der durch das

Zerlaufen von Käse und austretendem Fett bei dem Käse begründet ist. Diese Amplitude fällt dann zunächst ab, bis sie sich mit beginnendem Köcheln ab etwa Minute 20 hin zu einem

Maximum 22 etwa bei Minute 42 steigert. Das zunehmende Köcheln geht mit der zunehmenden Kerntemperatur des Kartoffelgratins einher. Nach dem Maximum 22 fällt der zweite Eigenschaftswert ab, da die Flüssigkeit in dem Kartoffelgratin eindickt und das s Kôcheln mit zunehmend weniger Bewegung der Oberfläche einhergeht. Hinzu tritt, dass die

Käseschicht durch Flüssigkeitsverlust zunehmend fester wird und die Bewegung an der

Oberfläche damit begrenzt. Anhand des Maximums 22 kann abgeschätzt werden, wann in dem Kartoffelgratin die zum Durchgaren notwendige Kerntemperatur erreicht ist und wie bzw. wie lange der Garprozess ab diesem Zeitpunkt noch weiter geführt werden muss, um einen gewünschten Garpunkt zu erreichen. Dieser Garpunkt ist etwa bei Minute 68 erreicht, sodass der Garprozess an diesem Punkt beendet wird.

Figur 4 zeigt den Verlauf eines dritten Eigenschaftswert, der wiederholt aus mittels

Kantendetektion erzeugten Kantenbildern während dem Garvorgang von mehreren Plätzchen auf einem Backblech in einem Backofen ermittelt wurde, wobei die Kameraeinrichtung das ı5 Bachblech von oben beobachtet. Auf der x-Achse ist die Zeit in Minuten aufgetragen, auf der y-Achse eine Amplitude des dritten Eigenschaftswerts. Der in Figur 4 dargestellte dritte

Eigenschaftswert wurde als Mittelwert der Bildpunktwerte in dem Kantenbild ermittelt und gibt insofern ein Maß für die in dem Kantenbild als Kanten erkannten Bildanteile an. Es ist zu erkennen, dass der dritte Eigenschaftswert zu Beginn des Backprozesses ab etwa Minute 5 deutlich ansteigt. Dieser Anstieg ist durch ein Breitlaufen der Plätzchen bedingt, das durch

Schmelzen des in den Plätzchen enthaltenen Fettes bei ansteigender Backtemperatur bzw.

Kerntemperatur der Plätzchen erfolgt. Mit vollständigem Schmelzen des Fettes erreicht der dritte Eigenschaftswert ein Maximum 23. Nach dem Maximum 23 nimmt der dritte

Eigenschaftswert aufgrund eines Trocknens der Plätzchen und damit einhergehendem

Zusammenziehen langsam wieder ab.

Aus dem Zeitpunkt, zu dem das Maximum 23 erreicht ist, aus der Amplitude des dritten

Eigenschaftswert beim Maximum 23 und/oder aus der Steigung, die der dritte

Eigenschaftswert bis zum Erreichen des Maximums 23 einnimmt, können Eigenschaften der

Plätzchen abgeleitet werden. Beispielsweise laufen Plätzchen mit einem großen Fettanteil weiter auseinander als Plätzchen mit einem geringen Fettanteil. Wird also beispielsweise anhand des Maximums 23 der Fettanteil bestimmt, kann dieser beispielsweise zur

Bestimmung einer Backzeit und/oder eine idealen Backtemperatur im weiteren Verlauf des

Backprozesses verwendet werden. In ähnlicher Weise kann beispielsweise aus einer flachen

Steigung des dritten Eigenschaftswerts bis zum Maximum 23 auf eine große Masse der einzelnen Plätzchen rückgeschlossen werden, und anhand dieser Eigenschaft eine Backzeit und/oder Backtemperatur bestimmt werden.

Figur 5 zeigt den Verlauf einer simulierten Temperatur 24 für eine Lasagne über die Zeit eines Backvorgangs in einem Backofen, wobei auch der Verlauf der durch einen

Temperatursensor 14 erfassten Garraumtemperatur 25 aufgetragen ist. Dabei wird der s Backofen zunächst ausgehend von einer Raumtemperatur vorgeheizt. Die simulierte

Temperatur 24 ergibt sich aus einem stark vereinfachten 1D-Modell. Es ist weiterhin ein

Schwellwert bei 80°C abgetragen, den die Lasagne hier beispielsweise überschreiten muss, damit ein ermittelter erster, zweiter oder dritter Eigenschaftswert, der auf eine fertige Lasagne hindeutet, als plausibel angenommen wird. Der Schwellwert ist bei etwa 30 Minuten erreicht.

Figur © zeigt ein Verfahrensschaubild eines Verfahrens 29 nach einem Aspekt der Erfindung.

In einem ersten Teil 30.1 eines ersten Schritts wird ein erstes Bild des Garguts 6 zu einem ersten Zeitpunkt von der Kameraeinrichtung 15 erfasst. In einem zweiten Teil 30.2 des ersten

Schritts wird ein zweites Bild des Garguts 6 zu einem von dem ersten Zeitpunkt zeitlich beabstandeten zweiten Zeitpunkt von der Kameraeinrichtung 15 erfasst. Aus zumindest ı5 einem der Bilder wird in einem zweiten Verfahrensschritt 31 eine Eigenschaft des Garguts 6, wie etwa eine Gattung des Garguts 6, bestimmt, beispielsweise mittels Bilderkennung. Auf

Grund der bestimmten Eigenschaft wird dann in einem dritten Schritt ein

Bildauswerteverfahren ausgewählt. In einem ersten Bildauswerteverfahren 32.1 wird mittels des optischen Flusses ein Vektorfeld und aus dem Vektorfeld zumindest ein erster

Eigenschaftswert als Bewegungswert ermittelt. In einem Bildauswerteverfahren 32.2 wird aus den beiden Bildern durch bildpunktweise Subtraktion zumindest eines Bildpunktwertes voneinander ein Differenzbild erstellt und aus dem Differenzbild zumindest ein zweiter

Eigenschaftswert als Bewegungswert ermittelt. In einem dritten Bildauswerteverfahren 32.3 wird aus den beiden Bildern mittels Kantendetektion jeweils ein Kantenbild erzeugt und aus dem Kantenbild ein dritter Eigenschaftswert als Kantenenergiewert als Maß für die in dem

Kantenbild erfassten Kanten ermittelt.

In einem vierten Schritt 33 wird das ausgewählte Bildauswerteverfahren 31.1, 31.2, 31.3 durchgeführt und daraus zumindest ein Eigenschaftswert ermittelt. In einem fünften Schritt 34 wird anhand einer thermischen Simulation eine simulierte Temperatur des Garguts 6 errechnet. In einem sechsten Schritt 35 wird anhand der simulierten Temperatur der ermittelte Eigenschaftswert auf Plausibilität überprüft, beispielsweise indem ein Schwellwert definiert wird, den die simulierte Temperatur überschritten haben muss, bevor der

Eigenschaftswert als Plausibel angenommen wird. Ergibt die Überprüfung keine Plausibilität, so wird das Verfahren 29 bei dem ersten Schritt 30.1, 30.2 erneut begonnen. Ergibt die

Überprüfung hingegen eine Plausibilität, wird in einem in einem siebten Schritt 36 anhand des plausiblen Eigenschaftswerts zumindest eine Einstellung des Gargeräts 1 bestimmt.

Bezugszeichenliste 1 Gargerät 3 Garraum 451 erste Garraumwandung 4.2 zweite Garraumwandung 4.3 dritte Garraumwandung 4.4 vierte Garraumwandung

Gargutträger

Go Gargut 7 Garraumtür 7.1 Griff der Garraumtür 8 Öffnung 9 Sichtfenster 12 Datenverarbeitungsvorrichtung 13 Speichervorrichtung 14 Temperatursensor

Kameraeinrichtung 17 Vormaximum 18 Maximum 19 Minimum 21 Ausschlag 22 Maximum 23 Maximum 24 simulierte Temperatur

Garaumtemperatur 29 Verfahren 30.1 erster Teil eines ersten Schritts 30.2 zweiter Teil eines ersten Schritts 32.1 erstes Bildauswerteverfahren 32.2 zweites Bildauswerteverfahren 32.3 drittes Bildauswerteverfahren 33 vierter Schritt 34 fünfter Schritt sechster Schritt 36 siebter Schritt

Claims (11)

Patentansprüche

1. Verfahren (29) zum Garen eines Garguts (6) in einem Garraum (3) eines Gargeräts (1) mit einer Kameraeinrichtung (15) zum Beobachten des Garguts (6); s wobei in zeitlich bestimmten Abständen von der Kameraeinrichtung (15) Bilder des Garguts (6) aufgenommen werden; wobei anhand eines Bildes und/oder einer Eingabe zumindest eine Eigenschaft des Garguts (6) bestimmt wird; wobei anhand der bestimmten Eigenschaft des Garguts (6) zumindest ein zum Ermitteln eines Garzustands des Garguts (6) geeignetes Bilderauswertungsverfahren aus einem ersten Bildauswertungsverfahren, einem zweiten Bildauswertungsverfahren und einem dritten Bildauswertungsverfahren ausgewählt und durchgeführt wird; wobei bei dem ersten Bildauswertungsverfahren für zumindest ein Bildpaar aus zwei nacheinander aufgenommenen Bildern mittels des optischen Flusses ein eine Bewegung des Garguts (6) beschreibendes Vektorfeld und aus dem Vektorfeld ein erster Eigenschaftswert als Bewegungswert ermittelt wird; wobei bei dem zweiten Bildauswertungsverfahren für zumindest eine Bildmenge aus zumindest zwei nacheinander aufgenommenen Bildern durch bildpunktweise Subtraktion zumindest eines Bildpunktwertes voneinander ein Differenzbild erstellt und aus dem Differenzbild ein zweiter Eigenschaftswert als Bewegungswert ermittelt wird; wobei bei dem dritten Bildauswertungsverfahren mittels Kantendetektion aus den Bildern jeweils ein Kantenbild erzeugt und aus dem Kantenbild ein dritter Eigenschaftswert als Kantenenergiewert als Maß für die in dem Kantenbild erfassten Kanten ermittelt wird; und wobei anhand zumindest eines ermittelten Eigenschaftswerts zumindest eine Einstellung des Gargeräts (1) bestimmt wird.

2. Verfahren (29) nach Anspruch 1, wobei als zumindest eine Eigenschaft des Garguts (6) die Gattung des Garguts (6) bestimmt wird.

3. Verfahren (29) nach Anspruchs 1 oder 2, wobei als zumindest eine Eigenschaft eine räumliche Dimension, eine Masse, eine Oberfläche, eine Zusammensetzung und/oder eine thermische Kapazität des Garguts (6) bestimmt wird.

4. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei aus dem ersten Bildauswertungsverfahren, dem zweiten Bildauswertungsverfahren und dem dritten Bildauswertungsverfahren ausgewählt und durchgeführt werden und zumindest ein Eigenschaftswert anhand eines anderen Eigenschaftswerts auf Plausibilität überprüft wird.

5. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anhand einer thermischen Simulation eine simulierte Temperatur (24) des Garguts (6) errechnet wird; wobei anhand der simulierten Temperatur (24) zumindest ein ermittelter Eigenschaftswert auf Plausibilität überprüft wird; und wobei die zumindest eine Einstellung des Gargeräts (1) nur anhand eines plausiblen Eigenschaftswerts bestimmt wird.

6. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels einem vierten Bildauswertungsverfahren die Bräunung des Garguts (6) ermittelt wird und anhand der ermittelten Bräunung zumindest eine Einstellung des Gargeräts (1) bestimmt wird.

7. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von der Kameraeinrichtung (15) aufgenommenen Bilder zunächst weichgezeichnet, in ein Graubild umgewandelt und/oder, in der Auflösung verringert werden, insbesondere mittels einer Bildpyramide in der Auflösung verringert werden.

8. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anhand zumindest eines ermittelten Eigenschaftswerts ein Zeitpunkt zum Abschalten des Gargeräts (1) bestimmt wird.

9. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein von der Kameraeinrichtung (15) aufgenommenes Bild, ein aus einem von der Kameraeinrichtung (15) aufgenommenen Bild abgeleitetes Bild, zumindest ein Vektorfeld, zumindest ein Differenzbild, zumindest ein Kantenbild, und/oder zumindest ein Eigenschaftswert in einer Speichervorrichtung (13) gespeichert werden.

10. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Backen eines Backguts in einer Backmuffe eines Backofens.

11. Gargerät (1), insbesondere Backofen, zum Garen eines Garguts (6), aufweisend einen Garraum (3) und eine Kameraeinrichtung (15) zum Beobachten des Garguts (6), wobei das Gargerät (1) zum Ausführen eines Verfahrens (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.