CN102396294A - 具有探测装置的烹饪区及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烹饪区，其具有多个加热部件（10）、用于输入功率级的用户接口（24）、用于探测至少一个烹饪用具部件（12、13、14）的位置和大小的探测装置（26）、控制单元（22），该控制单元被设计用于根据所探测的烹饪用具部件（12、13、14）的大小和位置把多个加热部件（10）汇总成加热区（16、18、20），并使得加热区（16、18、20）的加热部件（10）以总加热功率工作。为了保证可再现的总加热功率，提出，控制单元（22）被设计用于由探测装置（26）的测量参数计算出烹饪用具部件（12、13、14）的底部面积，并根据功率级和该底部面积来确定总加热功率。
Description
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的烹饪区和一种根据权利要求9的前序部分的烹饪区工作方法，所述烹饪区具有多个加热部件和用于探测至少一个烹饪用具部件的位置和大小的探测装置。
由现有技术已知带有多个加热部件的烹饪区，这些加热部件构造相同，且特别是布置在格栅或阵列中。所述类型的烹饪区包括探测装置，该探测装置探测放置在烹饪区上的烹饪用具部件。烹饪区的控制单元分析探测装置的测量结果，并把布置在被探测的烹饪用具部件区域中的加热部件组汇总成很大程度上可自由规定的加热区。加热区的大小和形状由此灵活地适配于用户随意选取的烹饪用具部件位置，并适配于烹饪用具部件的大小，而在具有不可变的加热区的传统的烹饪区中，加热区要根据烹饪用具部件的大小来选择。在这种具有多个加热部件和可自由规定的加热区的阵列式烹饪区中，控制单元以一加热功率驱动汇总成加热区的加热部件，该加热功率根据通过用户接口设定的功率级来确定。如果用户设定了最高的功率级，则加热区的加热部件均以最大的加热功率工作，而在功率级较小的情况下，加热部件以最大加热功率的给定比例工作。
例如由WO 2005/064992 A1已知一种感应式烹饪区，在该烹饪区中，加热区的总加热功率通过由用户选择的功率级来预先给定。根据感应器被要加热的烹饪锅的底部覆盖的程度，把总加热功率分配到各个感应器上。由于加热区的感应器的覆盖程度的总和还取决于烹饪锅的位置，故该方法也不会导致完全与位置无关的单位面积加热功率。此外，对加热功率的计算和调节非常繁琐，因为在有些情况下每个感应器都必须以另一加热功率工作。不同的加热功率会轻易地导致闪变或互调失真问题。
在用户选择的功率级相同的情况下，加热区的总功率，也就是各个加热部件的加热功率的总和，因而取决于汇总成加热区的加热部件的数量。于是，加热部件通常指配于与一定的锅适配的加热区，如果该锅的底部与相关加热部件之间的覆盖度超过了预先给定的最小覆盖度。汇总成加热区的加热部件的数量由此取决于锅的位置。相同的锅例如可以在第一位置覆盖三个加热部件，而在第二位置以多于预先给定的比例覆盖四个加热部件。由此会产生一种让用户不满意的结果：相同的锅在功率级设定相同的情况下在烹饪区上的不同位置以不同的总加热功率加热。
因此，本发明的目的尤其在于，提出一种所述类型的具有多个加热部件和探测装置的烹饪区，探测装置用于探测至少一个烹饪用具部件的位置和大小，该烹饪区的控制单元能至少在很大程度上独立于烹饪区上的烹饪用具部件的位置来确定加热区的总加热功率。本发明还涉及烹饪区的工作方法，据此能独立于烹饪区上的烹饪用具部件的位置来确定总加热功率。
本发明特别是基于一种烹饪区，其具有多个加热部件、用于输入功率级的用户接口、用于探测至少一个烹饪用具部件的位置和大小的探测装置和控制单元。控制单元被设计用于根据所探测的烹饪用具部件的位置和大小把多个加热部件汇总成加热区。控制单元还根据通过用户接口输入的功率级来确定加热区的总加热功率，并使得加热部件相应地以如此确定的总加热功率工作。
提出：控制单元被设计用于由探测装置的测量参数计算出烹饪用具部件的底部面积，并根据该底部面积来确定总加热功率。公知的烹饪区充其量确定出与烹饪用具部件的底部面积的关系并不可逆明确的加热部件的数量，而是含蓄地根据加热部件的数量来确定总加热功率，而本发明则试图避免上述问题，避免总加热功率与加热部件数量的直接关系。烹饪用具部件的底部面积尤其以高于仅仅计数完全地或者部分地被烹饪用具部件的底部覆盖的加热部件所能达到精度的精度来确定。控制单元还可以经过适当设计，使得能至少部分地独立于指配给烹饪用具部件的加热区的加热部件的数量来确定烹饪用具部件的底部面积。按照本发明的一种最简单的设计方案，可以考虑矫正系数对底部面积进行这种部分独立的确定，而本发明的其它设计则采用了从数字图像处理借用来的方法，这些方法还将在下面予以详述。
本发明特别是可用在感应式烹饪区中，其中加热部件是感应器。由于感应器可以同时用作用于探测烹饪用具部件的传感器，故可以省去探测装置的额外的传感器。
通常在规则的栅格点中利用探测装置进行测量，使得探测装置的测量参数分别指配给烹饪区表面上的测量点，其中测量点形成测量点格栅。按照本发明的一种特别有利的设计，控制单元被设计用于借助测量参数的变化情况来确定测量点之间的底部面积。通常，传感器特别是感应式传感器以一定的方式模糊化。例如如果测量参数的最大值意味着传感器完全被烹饪用具底部覆盖，而测量值为0则意味着在传感器周围的大范围内没有烹饪用具底部，那么，在烹饪用具底部的边缘必定有过渡区域，在该过渡区域中，测量参数的值介于最大值与0之间。边缘的精确位置可以采用适当的图像处理方法在该过渡区域中以较大的精度来确定。
烹饪用具部件的边缘可以采用从数字图像处理借用来的方法高精度地被探测到。按照本发明的一种特别有利的设计所述，控制单元被设计用于在这种二进制的图像中确定被底部面积覆盖的图像点的关联区域。
为了便于把烹饪用具部件例如表示成椭圆形煎锅或圆形锅，和/或为了便于区分两个紧密地并排靠置的锅与较大的椭圆形煎锅，还提出：控制单元被设计用于确定出图像点的关联区域的边缘图像，以便由此确定底部面积的形状和/或确定设置在关联区域中的烹饪用具部件的数量。尤其是由此可以把两个圆形锅紧密地并排靠置的状况清楚地例如从椭圆形煎锅的状况区分开来。
可以采用简单的方式，通过如此确定的具有最大的单位面积加热功率的底部面积与取决于功率级的系数的乘积来确定总加热功率。该系数尤其可以是由各个加热部件产生的加热功率相对于最大加热功率的百分比。按照本发明的一种改进所述，单位面积加热功率是底部面积的单调下降的函数。由此可以补偿加热部件与较小烹饪用具部件的底部的、由于几何状况通常较差的耦联情况。对于较小的锅来说，加热部件与烹饪用具底部的有效耦联特别是决定于底部或加热区的边缘的按照份额较高的损失。
本发明的另一方面涉及烹饪区的工作方法。该方法包括的步骤有：利用探测装置来探测至少一个烹饪用具部件的位置和大小、根据所探测的烹饪用具部件的大小和位置把多个加热部件汇总成加热区、根据所设定的功率级来确定加热区的总加热功率、使得加热区的加热部件以总加热功率工作。
提出：该方法还包括，由探测装置的测量参数计算出烹饪用具部件的底部面积，其中根据底部面积来确定加热区的总加热功率。
其它优点可由如下附图说明得到。附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书含有众多相互组合的特征。本领域技术人员也可根据目的分别单独地考察这些特征，且可组成其它有益的组合。
附图示出：
图1示出具有加热部件阵列和两个堆叠的烹饪锅的烹饪区；
图2为烹饪区的俯视图，其具有三个相同大小的处于不同位置的烹饪锅，这些烹饪锅均配设有加热区；
图3为用于具有两个并排地靠在一起的烹饪锅的烹饪区的测量点格栅（Raster）的示意图；
图4为用于两个并排地靠在一起的烹饪锅的测量点栅格的示意图，对这些烹饪锅均给出了测量大小；
图5为在图4中所示的状况下加热部件与各个不同的烹饪锅的配置情况示意图；和
图6为单位面积加热功率与烹饪用具部件的底部面积的关系示意图。
图1示意性地示出烹饪区，其具有多个感应器10形式的设置在格栅中的加热件。在烹饪区上设置有两个烹饪锅12、14，其中第一烹饪锅12大部分地覆盖五个感应器10，而第二烹饪锅14具有较小的锅直径，且仅仅完全覆盖一个感应器10。被相应的烹饪锅12、14大部分覆盖的感应器10分别形成指配于相应烹饪锅12、14的加热区16、18。
烹饪区的控制单元22从用户接口24接收信号，该用户接口也包括显示器（未示出），并根据通过用户接口进行的设定来驱动感应器。用户特别是可以通过用户接口24为每个加热区16、18选择功率级。这里通常有16至18个用于功率级的不同的值供用户使用。
图2示出带有感应器10的烹饪区，这些感应器设置在斜角的格栅中。该格栅有三个分别夹成60°角伸展的对称轴线，从而三个相邻的感应器10分别设置在等腰三角形中。在图2所示的烹饪区中，三个烹饪锅12、13、14设置在不同的位置。烹饪锅12、13、14具有圆形的直径相等的底部。每个烹饪锅12、13、14都配设有一组形成加热区16、18、20的感应器10。
在相关的感应器10有一半以上被相关烹饪锅12、13、14的底部覆盖时，烹饪区的控制单元22就把该感应器10指配给一定的烹饪锅12、13、14。如在图2中可见，此点在烹饪锅12的情况下适合于七个感应器，而在烹饪锅13和14的情况下，六个或八个感应器10有50％以上被相应的烹饪锅13、14覆盖。因为烹饪锅12－14恰好具有相同的直径，图2清楚地示出，指配于烹饪锅12、13、14的加热区16、18、20的感应器的数量不仅取决于烹饪锅12、13、14的大小，而且取决于它们的位置。
控制单元22利用感应器10来探测烹饪锅12、13、14，从而感应器10与控制单元22一起形成探测装置26。为了探测烹饪锅12、13、14，控制单元22把感应器10与合适的电容器连接成一个振荡回路，并通过引入电压脉冲来产生振荡电流。控制单元22根据该电流的衰减情况来计算出衰减常数。衰减常数越大，相关感应器10与烹饪锅12、13、14之间的覆盖度就越大。在本发明的一种替代设计中，可以采用其它测量方法，和/或使用单独的传感器。
为了即使在图2中所示的情况下也能给所有三个烹饪锅12、13、14实现相同的总加热功率，控制单元22通过合适的算法不仅确定出汇总成相应加热区16、18、20的感应器10的数量，而且以大于可由感应器10的计数（abzählen）达到精度的精度确定出烹饪锅12、13、14的底部面积。
加热区16、18、20的加热功率被控制单元22作为相应烹饪锅12、13、14的底部面积、最大单位面积加热功率与介于0和1之间的系数的乘积来确定，该系数取决于通过用户接口设定的功率级。取决于功率级的该系数的值被控制单元22从表格中读出，该表格存储在控制单元22的存储单元（未示出）中。取决于功率级的该系数的下列值已表明是有利的：
| 功率级 | 系数 |
| 0 | 0.0 |
| 1 | 0.031 |
| 1.5 | 0.047 |
| 2 | 0.063 |
| 2.5 | 0.078 |
| 3 | 0.109 |
| 3.5 | 0.125 |
| 4 | 0.156 |
| 4.5 | 0.188 |
| 5 | 0.219 |
| 5.5 | 0.250 |
| 6 | 0.297 |
| 6.5 | 0.359 |
| 7 | 0.438 |
| 7.5 | 0.531 |
| 8 | 0.641 |
| 8.5 | 0.797 |
| 9 | 1.0 |
| B | 1.5 |
功率级B表示“助推器”，在其所表示的工作样式下，加热部件能短时间地以超过其额定功率的加热功率工作。为此可以与感应器10的工作并行地使用多个逆变器（Wechselrichter）或功率终放级（Leistungsendstufe）。
在图3示意性地示出的状况下，有两个烹饪锅12、14很紧密地并排地放在烹饪区上。感应器10被表示成方形格，有50％以上被一个或两个烹饪锅12、14覆盖的感应器10用阴影线示出。
图4示出图3的状况（或者类似的状况），其中给每个感应器10都标有百分值，该百分值形成一个测量参数，且表示相关感应器10被烹饪锅12、14之一的底部覆盖的程度。有50％以上被烹饪锅12、14覆盖的感应器10用阴影线示出。仅由阴影线所示区域显然难以看出放在烹饪区上的烹饪用具部件是唯一的一个锅（可能是煎锅）还是两个锅。采用一种简单的算法可确定图4中阴影线所示区域的面积重心，并根据阴影线区域的总面积来计算加热区的半径，但这种算法的结果是，在图4中用虚线圆表示的一个唯一的圆形加热区的显然不够用。覆盖度的简单累加也不允许区分开这两个烹饪锅12、14。虚线圆表示的加热区均不足以加热烹饪锅12、14，也无法实现对两个烹饪锅12、14进行独立的功率设定。
因此，根据本发明，由探测装置26确定的测量参数采用了由图像处理公知的样式识别算法。控制单元22借助于该样式识别算法可以确定图像点的关联区域的边缘图像，其中可以采用本已公知的边缘探测方法。边缘图像用于精确地表征底部面积的形状，和/或用于确定放在该区域上的锅12、14的数量。特别是可以把具有两个锅12、14的状况与具有一个稍长形的锅的状况区分开来。
采用样式识别算法或另一种合适的区分算法（其例如可以基于对称性识别），可以把锅12、14相互区分开，控制单元22可以如图5所示给每个锅12、14都指配一个自己的加热区16、18。烹饪锅12、14的底部面积也可以简单地在区分开烹饪锅12、14之后来确定，例如被确定成在图5中示出的圆形面积。
然后由控制单元22给如此规定的加热区16、18分别指配不同组的感应器10，这些感应器产生相应加热区16、18的加热功率。图5中示出了这种指配情况。被两个加热区16、18搭叠的感应器10在此保持非激活。控制单元22按上述方式为每个加热区16、18都确定加热功率，并驱动指配给相应加热区16、18的感应器10，使得在总和上产生一定的总加热功率。该总加热功率由控制单元22针对每个激活的加热区16、18按上述方式根据烹饪锅12、14的底部面积并根据为相应的加热区16、18设定的功率级来计算。为了确定底部面积，控制单元22给被探测的烹饪锅12、14指配“圆形”、“椭圆形”、“矩形”中的一种类型，并按照优化方法确定相应几何形状的参数，使得被覆盖的区域得到最佳描述。在圆形锅的情况下，控制单元确定半径，并由该半径计算出底部面积。
在确定总加热功率时，按照本发明的一种可行设计，可以根据要加热的烹饪用具部件的底部面积来确定最大的单位面积加热功率。在这里，按照本发明的一种特别有利的设计，最大的单位面积加热功率是底部面积的单调下降的函数。
图6示出最大的单位面积加热功率与底部面积的关系的一种可能的选择方案。图6中的曲线上的小波动可以考虑图2中所述效应的程度。特别是在锅大小较小的区域中，某些锅的大小相比于其它锅能更好地适配于感应器10的格栅。
附图标记列表
10 感应器
12 烹饪锅
13 烹饪锅
14 烹饪锅
16 加热区
18 加热区
20 加热区
22 控制单元
24 用户接口
26 探测装置
Claims (9)
1.一种烹饪区，具有多个加热部件（10）、用于输入功率级的用户接口（24）、用于探测至少一个烹饪用具部件（12、13、14）的位置和大小的探测装置（26）、控制单元（22），该控制单元被设计用于根据所探测的烹饪用具部件（12、13、14）的大小和位置把多个加热部件（10）汇总成加热区（16、18、20），并使得加热区（16、18、20）的加热部件（10）以总加热功率工作，其特征在于，控制单元（22）被设计用于由探测装置（26）的测量参数计算出烹饪用具部件（12、13、14）的底部面积，并根据功率级和该底部面积来确定总加热功率。
2. 如权利要求1所述的烹饪区，其特征在于，控制单元（22）被设计用于至少部分地独立于指配给烹饪用具部件（12、13、14）的加热区（16、18、20）的加热部件（10）的数量来确定烹饪用具部件（12、13、14）的底部面积。
3. 如前述权利要求中任一项所述的烹饪区，其特征在于，加热部件（10）是感应器；探测装置（26）利用感应器来感应式地探测烹饪用具部件（12、13、14）。
4. 如前述权利要求中任一项所述的烹饪区，其特征在于，探测装置（26）的测量参数分别指配给烹饪区表面上的测量点，其中测量点形成测量点格栅。
5. 如权利要求4所述的烹饪区，其特征在于，控制单元（22）被设计用于以一精度来确定底部面积，该精度高于仅仅计数被底部面积覆盖的测量点所能达到的精度。
6. 如权利要求4至5中任一项所述的烹饪区，其特征在于，每个测量点都相应于加热部件（10）之一的中点。
7. 如前述权利要求中任一项所述的烹饪区，其特征在于，控制单元（22）被设计用于通过具有最大单位面积加热功率的底部面积与取决于功率级的系数的乘积来确定总加热功率。
8. 如权利要求7所述的烹饪区，其特征在于，单位面积加热功率是底部面积的单调下降的函数。
9. 烹饪区的工作方法，包括如下步骤：
－ 利用探测装置（26）来探测至少一个烹饪用具部件（12、13、14）的位置和大小；
－ 根据所探测的烹饪用具部件（12、13、14）的大小和位置，把多个加热部件（10）汇总成加热区（16、18、20）；和
－ 使得加热区（16、18、20）的加热部件（10）以总加热功率工作，
其特征在于，由探测装置（26）的测量参数计算出烹饪用具部件（12、13、14）的底部面积，其中根据功率级和底部面积来确定加热区（16、18、20）的总加热功率。
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