BE1030431B1 - 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 Garraum (3) eines Gargeräts (1) mit einer Kameraeinrichtung (15) zum Beobachten des Garguts (6), wobei in zeitlich bestimmten Abständen von der Kameraeinrichtung (15) Bilder des Garguts (6) aufgenommen werden und mittels Kantendetektion aus den Bildern jeweils ein Kantenbild erzeugt wird, wobei aus dem Kantenbild ein Kantenenergiewert als Maß für die in dem Kantenbild erfassten Kanten ermittelt wird, und wobei anhand des Kantenenergiewerts zumindest eine Einstellung des Gargeräts (1) bestimmt wird. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Gargerät (1), insbesondere einen Backofen, wobei das Gargerät (1) zum Ausführen eines solchen Verfahrens (29) ausgebildet ist.

Description

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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 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 Einflussfaktoren auf den

Garprozess unberücksichtigt bleiben.

Zum Lösen dieses Problems ist es aus dem Stand der Technik bekannt, das

Gargerät in Abhängigkeit eines durch die Kameraeinrichtung erkannten

Garzustands 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

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

Die EP 3 715 721 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts und ein Gargerät, bei dem mit einer Kamera Bilder eines Garbereichs erfasst werden. Die Bilder werden in einer Verarbeitungseinrichtung ausgewertet. Dabei werden sich über die Zeit verändernde Bildelemente identifiziert und als dem

Gargut zugehörend zugeordnet, um sie von außerhalb des Garguts stammenden

Bildelementen zu unterscheiden. Dabei können Farbkoordinaten im LAB-

Farbraum dahingehend betrachtet werden, ob sie sich ändern oder nicht. Es kann auch eine Zunahme der Bräunung betrachtet und bei Erreichen einer bestimmten Bräunung der Backvorgang beendet werden.

Aus DE 10 2019 107 819 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts bekannt, bei dem durch eine Kameraeinrichtung ein MaRß 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. In DE 10 2019 107 846 A1 wird ein solches Maß für die Größe des Garguts mit der Größe zu einem Referenzzeitpunkt verglichen und der zeitliche Verlauf des so gebildeten relativen Werts zur Beurteilung des Garzustandes herangezogen.

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.

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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 und mittels

Kantendetektion aus den Bildern jeweils ein Kantenbild erzeugt wird, wobei aus dem Kantenbild ein Kantenenergiewert als Maß für die in dem Kantenbild erfassten Kanten ermittelt wird, und wobei anhand des Kantenenergiewerts 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 AuBenwandung 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 Öffnung 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.

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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.

Mittels Kantendetektion wird in den Bildern identifiziert, in welchen Bereichen

Kanten verlaufen. Dazu wird ein jeweiliger Bereich auf Unterschiede in benachbarten Pixeln 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 aus einer zweidimensionalen Faltung des Bildes mit dem

Kantenoperator besteht. 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. Der

Mittlere Gradient kann dabei gewichtet sein durch die Koeffizienten des

Kantenoperators. Als Kantenoperator kann beispielsweise ein Sobel-Operator oder ein Scharr-Operator verwendet werden. Für jeden Pixel lässt sich aus Basis der Umgebung und des Kantenoperators der Gradient bilden, welcher vorzeichenbehaftet ist. Ein positives Vorzeichen zeigt beispielsweise einen

Wechsel von hell auf dunkel an, während ein negatives Vorzeichen einen

Wechsel von dunkel auf hell anzeigt. Je nach Orientierung des Operators kann diese Beziehung auch anders herum sein. Es entsteht so ein Gradientenbild.

Oftmals sind die die Operatoren so aufgebaut, dass sich bei einer Faltung ein

Gradienten in x- oder y-Richtung bilden. Der Gesamtgradient für einen Pixel setzt sich dann aus x- und y-Richtung zusammen und wird beispielsweise durch die Wurzel der Summe der quadrierten Richtungswerte, dem Pythagoras, gebildet. Dadurch lässt sich der Betrag unter Vernachlässigung der Richtung der

Kante aus den einzelnen Faltungsergebnissen erzeugen. Statt einer Faltung mit einem Kantenoperator können alternativ auch ein Bild und ein entsprechender 5 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 dadurch gebildet, dass pixelweise der Betrag des

Gradienten gebildet wird und oder die einzelnen Gradienten in die Richtung mathematisch zusammengefasst werden, beispielsweise mittels einfacher

Addition oder mittels des Pythagoras. Jeder Pixel ist eindeutig einem

Gradientenbetrag zuzuordnen und bildet mit der Summe der anderen Pixel dann das Kantenbild. In einer weiteren Ausführung wird das Bild dadurch binarisiert dass 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 Kantenenergiewert wird ein Maß verstanden, welches ein statistisches Maß wie Mittelwert, Varianz, quadratischer Mittelwert über die Anzahl der

Gradientenwerte bzw. des Kantenbilds darstellt. Der Kantenenergiewert steigt demnach, wenn die Anzahl an Kanten, deren aufsummierte Länge und/oder

6 BE2022/5256 deren aufsummierte Breite steigt und somit mehr Pixel in dem Kantenbild einen hohen Gradienten bzw. Kantenwert aufweisen.

Die vorstehende Lösung der Aufgabe umfasst nun die Lehre, dass die Kanten des Garguts anhand des Kantenenergiewerts untersucht werden, um mittels des

Kantenenergiewerts das Gargerät zu steuern. Dabei wurde erkannt, dass der

Kantenenergiewert sich für viele Gargüter während des Garprozesses verändert, insbesondere da das Gargut seine Größe verändert. Aus einer solchen

Änderung können Informationen abgeleitet werden, anhand derer der

Garprozess gesteuert werden kann. Beispielsweise kann eine solche Änderung einem Garzustand des Garguts zugeordnet werden. Es ist für manche Gargüter auch möglich, anhand des Verlaufs auf Eigenschaften des Garguts zu schließen und daraus die Steuerung des Gargeräts abzuleiten. Der Verlauf des

Kantenenergiewerts folgt also einem charakteristischen Verlauf über zumindest einen Teil des Garprozess, anhand dessen ein Garzustand oder eine

Eigenschaft des Garguts abgeleitet werden kann. Das Gargerät wird anhand dieses charakteristischen Verlaufs gesteuert und das Gargut wird somit zielgenauer gegart. Dazu wird über den Garprozess bevorzugt wiederholt ein

Kantenbild erzeugt und daraus jeweils ein Kantenenergiewert ermittelt.

Durch die Beurteilung des Garprozesses anhand des Kantenenergiewerts, bzw. die Bestimmung der zumindest einen Einstellung anhand des den Garprozess abbildenden Kantenenergiewerts 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, ob eine Information über eine Zusammensetzung des Garguts bekannt ist, sondern der Einfluss, den die Zusammensetzung auf den Garprozess bewirkt, schlägt sich in dem ermittelten Kantenenergiewert nieder und wird somit in dem

Verfahren berücksichtigt.

Das Gargut kann bevorzugt durch die Kameraeinrichtung bzw. durch

Auswertung von Bildern der Kameraeinrichtung automatisch von dem Gargerät erkannt werden oder mittels manueller Eingabe beispielsweise bei einer

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Programmwahl eingestellt werden, wobei dann der charakteristische Verlauf, der für den Kantenenergiewert bei diesem Gargut erwartet wird, oder zumindest daraus abgeleitete Werte in einer Speichervorrichtung des Gargeräts hinterlegt sein und für das Verfahren genutzt werden können. 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 Kantenenergiewert während eines Garprozesses fortlaufend bestimmt und anhand des Kantenenergiewerts der Garprozess vollumfänglich, also bezüglich aller relevanten Einstellungen, gesteuert und insbesondere nach

Fertigstellung des Garguts beendet. Durch die anhand des Kantenenergiewerts 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.

Die Ermittlung des Kantenenergiewerts durch Kantendetektion ermöglicht insbesondere beim Backen von mehreren auf einem Backblech liegenden

Gargütern in einem Backofen, die während des Backvorgangs eine

Formänderung durchlaufen, eine besonders vorteilhaft Steuerung des

Garprozesses, beispielsweise bei Plätzchen oder Aufbackcroissants.

Insbesondere kann ein Garprozess bei Backgütern mit Triebmitteln, die ein ausgeprägtes Aufgehen während des Backens aufweisen, über den

Kantenenergiewert vorteilhaft gesteuert werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Kantenenergiewert aus dem

Kantenbild als Mittelwert von Bildpunktwerten, als quadratischer Mittelwert der

Bildpunktwerte und/oder als Varianz der Bildpunktwerte ermittelt. Der

Kantenenergiewert kann mittels den genannten Berechnungsmethoden einfach und mit geringer Leistung einer Datenverarbeitungsvorrichtung ermittelt werden.

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In einer Ausführungsform des Verfahrens wird anhand des Kantenenergiewerts zumindest ein Garzustand des Garguts bestimmt. Ein solcher Garzustand wird also für ein Gargut aus dem Verlauf des Kantenenergiewerts abgeleitet, bei dem der Kantenenergiewert einem dem Garzustand entsprechenden charakteristischen Verlauf zumindest über einen Teil des Garprozesses folgt.

Das ist insbesondere bei Gargütern der Fall, die über den Garprozess ihre

Größe verändern. So wird Fleisch beispielsweise durch den Verlust von

Flüssigkeit während des Garens kleiner, ebenso wie Gemüse. Gargüter mit

Triebmittel werden beim Backen in einem Backofen durch das Triebmittel größer und schrumpfen anschließend wieder durch den Verlust von Flüssigkeit, nachdem das Triebmittel verbraucht ist. Bei solchen Gargütern kann dann beispielsweise der Garprozess beendet werden, wenn das Erreichen eines gewünschten Garzustands anhand des Kantenenergiewerts erkannt wird.

In einer weiteren Ausführungsform wird anhand des Verlaufs des

Kantenenergiewerts zumindest eine Eigenschaft des Garguts bestimmt.

Beispielsweise beim Backen von Plätzchen in einem Backofen, die hauptsächlich aus Butter und Mehl bestehen, erfolgt ein Breitlaufen zu Beginn des Backprozesses durch das Schmelzen von Fetten im Plätzchenteig. Ein solches Breitlaufen geht mit einer deutlichen Änderung des Kantenenergiewerts einher, da die Außenkanten eines jeden Plätzchens durch den steigenden

Umfang länger werden. Durch den Kantenenergiewert kann also das Breitlaufen verfolgt werden. Im weiteren Backprozess nach dem Breitlaufen erfolgt jedoch keine signifikante Änderung des Kantenergiewerts mehr. Es wird daher aus dem

Verlauf des Kantenenergiewerts während des Breitlaufens zumindest eine

Eigenschaft des Garguts abgeleitet, auf Grund derer die Einstellung, beispielsweise eine Backdauer oder eine Garraumtemperatur, bestimmt wird.

Insbesondere wird als zumindest eine Eigenschaft eine räumliche Dimension, eine Masse, eine Oberfläche und/oder eine thermische Kapazität des Garguts bestimmt. Die gargutspezifische ermittelte Eigenschaft kann auch eine Mischung von mehreren einzelnen Eigenschaften darstellen und lässt sich beispielsweise einem Verhältnis aus thermischer Masse zu Oberfläche zuordnen. Die

9 BE2022/5256 gargutspezifische ermittelte Eigenschaft korreliert sehr gut mit der tatsächlichen

Eigenschaft des Lebensmittels, ist aber nie genau die lebensmitteltechnische

Eigenschaft. Anhand der Eigenschaft kann dann beispielsweise über

Modellberechnungen ein idealer Verlauf von Gargeräteeinstellungen über den

Garprozess ermittelt werden. So kann beispielsweise eine der genannten

Eigenschaften in eine Berechnung der Kerntemperatur des Garguts bzw. des

Verlaufs dieser Kerntemperatur über die Zeit einfließen.

Das Bestimmen zumindest einer Eigenschaft anhand des Kantenenergiewerts ist auch bei Gargütern möglich, bei denen anhand des Kantenenergiewerts ein

Garzustand im Verlauf des Garprozesses erkannt werden kann, bei denen also ein Zusammenhang zwischen dem Verlauf des Kantenenergiewerts und dem

Garzustand besteht. In einer Ausführungsform wird anhand des Garzustands und der zumindest einen Eigenschaft die zumindest eine Einstellung des

Gargeräts bestimmt. Beispielsweise wird dann der erkannte Garzustand mit einem anhand der Eigenschaft berechneten Garzustand verglichen und nur bei einer plausiblen Übereinstimmung eine Einstellung vorgenommen. Das Gargerät wird also anhand mehrerer Werte gesteuert, sodass ein stabiles Verfahren erreicht wird, bei dem die fälschliche bzw. fehlerhafte Bestimmung einer

Einstellung vermieden wird.

Besonders bevorzugt wird anhand des Garzustands und/oder der Eigenschaft ein Zeitpunkt zum Abschalten des Gargeräts bestimmt. Es wird dann ein

Untergaren, Übergaren oder Verbrennen sicher vermieden. Insbesondere ist keine Festlegung einer Gardauer und keine Beobachtung des Gargeräts durch eine bedienende Person notwendig. Es kann auch abhängig von dem

Kantenenergiewert bei als ausreichend angenommenem oder erkanntem

Garzustand ein Verfahren zum Erkennen einer Bräunung des Garguts ausgelöst werden, das mittels der Kameraeinrichtung ausgeführt wird und ein Abschalten des Gargeräts bedingt, wenn eine ausreichende Bräunung erkannt wird.

Insbesondere kann abhängig von dem Gargut ein Zeitpunkt zum Abschalten durch den Kantenenergiewert bestimmt werden oder ein Verfahren zum

Erkennen einer Bräunung ausgelöst werden.

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In einer weiteren Ausführungsform werden die von der Kameraeinrichtung aufgenommenen Bilder zum Erzeugen des Kantenbilds zunächst weichgezeichnet, in ein Graubild umgewandelt und/oder 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 im Kantenbild 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 Erzeugen des

Kantenbilds beispielsweise mittels einer Bildpyramide in der Auflösung verringert werden. Ein in der Auflösung reduziertes Graubild ermöglicht weiterhin eine

Ermittlung eines aussagekräftigen Kantenbilds bzw. Kantenenergiewerts, anhand dessen eine Zuordnung zu einem Garzustand oder die Bestimmung zumindest einer Eigenschaft des Garguts und insofern die 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 Kantenbild und/oder zumindest ein Kantenenergiewert in einer Speichervorrichtung gespeichert. Es ist dann vorteilhaft auch nach dem

Zeitpunkt, zu dem das Bild aufgenommen, die Ableitung daraus gebildet oder das Kantenbild erzeugt bzw. der Kantenenergiewert ermittelt wurde, eine erneute Erzeugung des Kantenbilds oder Ermittlung des Kantenenergiewerts bzw. ein Überprüfen des Kantenbilds oder des Kantenenergiewerts möglich.

Insbesondere können die gespeicherten Daten auch ausgewertet und zur

Fehlererkennung und/oder Verbesserung des Verfahrens herangezogen werden.

Besonders bevorzugt und mit den bereits vorbeschriebenen Vorteilen ist das

Gargerät als Backofen zum Backen eines Backguts ausgebildet, wobei der

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Garraum als Backmuffel ausgebildet ist. Das Verfahren kommt dann insbesondere beim Backen von Backgütern zu Anwendung, die während des

Backens eine signifikante Formänderung aufweisen, wie etwa Plätzchen,

Aufbackcroissants, Brötchen oder anderen Backgütern mit Triebmitteln wie

Kuchen oder Brot. Insbesondere weist das Verfahren bei mehreren auf einem

Backblech liegenden Backgütern in dem Backofen Vorteile auf.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Gargerät, insbesondere ein Backofen, zum Garen eines Garguts, aufweisend einen Garraum und eine

Kameraeinrichtung zum Beobachten des Garguts, 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 Kantenenergiewerts über der Zeit für ein erstes Gargut;

Fig. 3 eine Diagrammdarstellung des nach einem Aspekt der Erfindung ermittelten Kantenenergiewerts über der Zeit für ein zweites

Gargut; und

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Fig. 4 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 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. 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.

Das Gargerät 1 weist weiterhin eine Datenverarbeitungsvorrichtung 16 zum

Ausführen eines Verfahrens, insbesondere zum Verarbeiten von Bildern der

Kameraeinrichtung 15 und zum Bestimmen zumindest einer Einstellung des

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Gargeräts 1, auf. Zudem weist das Gargerät 1 eine Speichervorrichtung 17 zum

Speichern von Daten auf.

Figur 2 zeigt den Verlauf eines Kantenenergiewerts, der wiederholt aus mittels

Kantendetektion erzeugten Kantenbildern während des Garvorgangs von mehreren Plätzchen auf einem Backblech in einem Backofen ermittelt wurde, wobei die Kameraeinrichtung das Bachblech von oben beobachtet. Auf der x-

Achse ist die Zeit in Minuten aufgetragen, auf der y-Achse eine Amplitude des

Kantenenergiewerts. Der in Figur 2 dargestellte Kantenenergiewert 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 Kantenenergiewert 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 Kantenenergiewert ein

Maximum 22. Nach dem Maximum 22 nimmt der Kantenenergiewert aufgrund eines Trocknens der Plätzchen und damit einhergehendem Zusammenziehen langsam wieder ab.

Aus dem Zeitpunkt, zu dem das Maximum 22 erreicht ist, aus der Amplitude des

Kantenenergiewerts beim Maximum 22 und/oder aus der Steigung, die der

Kantenenergiewert bis zum Erreichen des Maximums 22 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 22 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 Kantenenergiewerts bis zum Maximum 22 auf eine große Masse der einzelnen Plätzchen rückgeschlossen werden, und anhand dieser

Eigenschaft eine Backzeit und/oder Backtemperatur bestimmt werden.

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Figur 3 zeigt den Verlauf des Kantenenergiewerts entsprechend Figur 2 während dem Garvorgang von mehreren Aufbackcroissants auf einem Backblech in einem Backofen, wobei die Kameraeinrichtung das Bachblech wiederum von oben beobachtet. Es ist zu erkennen, dass nach einer Aufwärmphase etwa ab

Minute 8 der Kantenenergiewert deutlich zunimmt, was durch das Aufgehen der

Croissants zur Seite durch das darin enthaltene Triebmittel bedingt ist. Zum

Zeitpunkt des Maximums 22 hat das Croissant sein maximales Volumen erreicht.

Zu diesem Zeitpunkt kann auf die Kantenenergieauswertung ein nachgelagerter

Schritt wie eine Analyse der Bräunung erfolgen. Die Croissants sind etwa nach neunzehn Minuten fertig gebacken.

Bei den Aufbackcroissants kann ebenfalls anhand des Zeitpunkts und der

Amplitude des Maximums 22 sowie der Steigung vor dem Maximum 22 die nötige Backzeit abgeschätzt werden. Es kann zudem auch aus dem weiteren

Verlauf des Kantenenergiewerts auf den Garzustand geschlossen werden und beispielsweise ab einem Schwellwert, unter den der Kantenenergiewert relativ zum Maximum 22 wieder absinkt, von einem fertig gebackenen Croissant ausgegangen werden.

Figur 4 zeigt ein Verfahrensschaubild eines Verfahrens 29 nach einem Aspekt der Erfindung. In einem ersten Schritt 30 wird ein Bild des Garguts 6 von der

Kameraeinrichtung 15 erfasst. Aus dem Bild wird in einem zweiten Schritt 31 durch Kantendetektion ein Kantenbild erstellt, wozu das Bild beispielsweise vorher weichgezeichnet, in ein Graubild umgewandelt und/oder in der Auflösung verringert wird. In einem dritten Schritt 32 wird aus dem Kantenbild zumindest ein Kantenenergiewert ermittelt, beispielsweise durch Bilden des Mittelwerts aller

Bildpunktwerte in dem Kantenbild oder als Varianz dieser Bildpunktwerte. In einem vierten Schritt 33 wird anhand des Kantenenergiewerts zumindest eine

Einstellung des Gargeräts 1 bestimmt.

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Bezugszeichenliste 1 Gargerät 3 Garraum 4.1 erste Garraumwandung 4.2 zweite Garraumwandung 4.3 dritte Garraumwandung 4.4 vierte Garraumwandung 5 Gargutträger 6 Gargut 7 GarraumtÜür 7.1 Griff der Garraumtür 8 Öffnung 9 Sichtfenster 15 Kameraeinrichtung 16 Datenverarbeitungsvorrichtung 17 Speichervorrichtung 22 Maximum 29 Verfahren 30 erster Schritt 31 zweiter Schritt 32 dritter Schritt 33 vierter Schritt

Claims (12)

16 BE2022/5256 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); wobei in zeitlich bestimmten Abständen von der Kameraeinrichtung (15) Bilder des Garguts (6) aufgenommen werden und mittels Kantendetektion aus den Bildern jeweils ein Kantenbild erzeugt wird; wobei aus dem Kantenbild ein Kantenenergiewert als Maß für die in dem Kantenbild erfassten Kanten ermittelt wird; und wobei anhand des Kantenenergiewerts zumindest eine Einstellung des Gargeräts (1) bestimmt wird.

2. Verfahren (29) nach Anspruch 1, wobei der Kantenenergiewert aus dem Kantenbild als Mittelwert von Bildpunktwerten, als quadratischer Mittelwert der Bildpunktwerte und/oder als Varianz der Bildpunktwerte ermittelt wird.

3. Verfahren (29) nach Anspruch 1 oder 2, wobei anhand des Kantenenergiewerts zumindest ein Garzustand des Garguts (6) bestimmt wird.

4. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei anhand des Verlaufs des Kantenenergiewerts zumindest eine Eigenschaft des Garguts (6) bestimmt wird.

5. Verfahren (29) nach Anspruch 4, wobei als zumindest eine Eigenschaft eine räumliche Dimension, eine Masse, eine Oberfläche und/oder eine thermische Kapazität des Garguts (6) bestimmt wird.

6. Verfahren (29) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei anhand des Garzustands und der zumindest einen Eigenschaft die zumindest eine Einstellung des Gargeräts (1) bestimmt wird.

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7. Verfahren (29) nach Anspruch 6, wobei anhand des Garzustands und/oder der Eigenschaft ein Zeitpunkt zum Abschalten des Gargeräts (1) bestimmt wird.

8. Verfahren (29) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von der Kameraeinrichtung (15) aufgenommenen Bilder zur Kantendetektion zunächst weichgezeichnet, in ein Graubild umgewandelt und/oder in der Auflösung verringert werden.

9. Verfahren (29) nach Anspruch 8, wobei die von der Kameraeinrichtung (15) aufgenommenen Bilder zur Kantendetektion zunächst mittels einer Bildpyramide in der Auflösung verringert werden.

10. 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 Kantenbild, und/oder zumindest ein Kantenenergiewert in einer Speichervorrichtung (17) gespeichert werden.

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

12. 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.