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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum automatischen
Abrechnen von Speisen und Getränken.
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In
vielen Gemeinschaftsverpflegungseinrichtungen, wie z. B. Mensen
oder Betriebsrestaurants, erfolgt die Speisenausgabe an einer Reihe
von Essensstationen, wo sich der Kunde entweder selbst bedienen
kann oder die Speisen vorgelegt werden. Das auf diese Weise individuell
zusammengestellte Menü wird dann zentral an der Kasse abgerechnet und
bezahlt. Während die Speisenausgabe zunehmend über
Selbstbedienung organisiert wird, erfolgt die Abrechnung in der
Regel durch Kassenpersonal, dessen Hauptaufgabe darin besteht, die
ausgewählten Speisen und Getränke zu identifizieren
und mit Hilfe einer Dateneingabevorrichtung zu erfassen. Diese Informationen
werden dann mit den entsprechenden Preisinformationen verknüpft,
um den Gesamtpreis des individuell zusammengestellten Menüs
zu ermitteln.
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Es
gibt bereits Bestrebungen, auch das Kassenpersonal von Gemeinschaftsverpflegungseinrichtungen
zu reduzieren. So wird in der
DE 10 2005 003 348 A1 eine Möglichkeit
beschrieben, die Abrechnung von individuell ausgewählten
Speisen und Getränken automatisch vorzunehmen, d. h. ohne
den Einsatz von Kassenpersonal. Die einzelnen Speisen und Getränke
werden hier anhand des jeweils verwendeten Geschirrs identifiziert,
das dazu mit einer elektronisch auslesbaren Kennzeichnung versehen ist.
Durch diese Kennzeichnung lässt sich jedes Geschirrteil,
d. h. jedes Aufnahmebehältnis, eindeutig identifi zieren.
Sowohl die einzelnen Essensstationen als auch die Kasse sind mit
einer Leseeinrichtung für die Kennzeichnung von Geschirrteilen
ausgestattet. Alle Leseeinrichtungen sind zudem mit einer Datenverarbeitungseinrichtung
zur Preisberechnung verbunden. Bedient sich ein Kunde an einer Essensstation,
so wird die Kennzeichnung des verwendeten Aufnahmebehältnisses
erfasst und an die Datenverarbeitungseinrichtung übermittelt,
wo sie zusammen mit einer der Essensstation zugeordneten Preisinformation
abgelegt wird. An der Kasse wird das Aufnahmebehältnis
anhand seiner Kennzeichnung identifiziert, so dass die in der Datenverarbeitungseinrichtung
abgelegte, zugeordnete Preisinformation abgerufen und der Preisermittlung
zugrunde gelegt werden kann.
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Dieses
Abrechnungssystem erweist sich in der Praxis jedoch in mehrerlei
Hinsicht als problematisch.
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Zunächst
muss die elektronisch auslesbare Kennzeichnung des Geschirrs so
beschaffen sein, dass sie den Beanspruchungen, denen Geschirr einer
Verpflegungseinrichtung üblicherweise ausgesetzt ist, dauerhaft
standhält. Demnach sollte die Kennzeichnung zumindest stoßfest
und wasserfest sein, zudem hitzebeständig und unempfindlich
gegen die im Küchenbereich verwendeten Reinigungsmittel.
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Geschirr
mit einer solchen Kennzeichnung ist relativ teuer, insbesondere
im Hinblick auf eine Verwendung im Rahmen von Massenverpflegungen, wo
ein großer Bedarf an Geschirr besteht und erfahrungsgemäß auch
ein nicht zu vernachlässigender Anteil des Geschirrs zu
Bruch geht.
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Außerdem
muss bei dem bekannten Abrechnungssystem nicht nur die Kasse sondern
auch jede Essensstation mit einem Lesegerät zur Identifizierung
der verwendeten Aufnahmebehältnisse ausgestattet werden,
was die Realisierung zusätzlich verteuert. Kernstück
des bekannten Abrechnungssystems ist eine zentrale Datenverarbeitungseinrichtung,
die sowohl mit den Lesegeräten an den einzelnen Essensstationen
kommuniziert als auch mit dem Kassenlesegerät. Dementsprechend
muss hier ein Datentransfer zwischen den Lesegeräten und
der abgesetzt von diesen betriebenen Datenverarbeitungseinrichtung
organisiert werden, was je nach Anzahl der Essensstationen und Kassen
relativ aufwendig ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Mit
der vorliegenden Erfindung wird eine Möglichkeit zum automatischen
Abrechnen von Speisen und Getränken vorgeschlagen, die
weder den Einsatz von speziell präpariertem Geschirr erfordert noch
eine technische Aufrüstung der einzelnen Essensstationen.
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung zum automatischen
Abrechnen von Speisen und Getränken umfasst Mittel zum
berührungslosen Erfassen von mehreren Messgrößen,
die auf unterschiedliche Eigenschaften der Speisen bzw. Getränke
zurückzuführen sind, und eine Datenverarbeitungseinrichtung. Diese
dient zum Bestimmen und Abspeichern von Vergleichsmessgrößen
für die einzelnen Speisen und Getränke, zum Identifizieren
einzelner Speisen bzw. Getränke durch Vergleich der erfassten
Messgrößen mit den abgespeicherten Vergleichsmessgrößen,
zum Eingeben und Abspeichern von Preisinformationen zu den einzelnen
Speisen und Getränken, und zur Preisbestimmung einzelner
identifizierter Speisen bzw. Getränke unter Berücksichtigung
der entsprechenden Preisinformationen.
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Erfindungsgemäß werden
zum automatischen Abrechnen von Speisen und Getränken für
alle angebotenen Speisen und Getränke Vergleichsmessgrößen
bestimmt und abgespeichert. Außerdem werden für
alle abgespeicherten Speisen und Getränke Preisin formationen
abgespeichert. Mit Hilfe einer berührungslos arbeitenden
Sensorik wird dann für jede ausgewählte Speise
bzw. für jedes ausgewählte Getränk ein
Satz von Messgrößen bestimmt. Die Identifizierung
dieser Speise bzw. dieses Getränks erfolgt durch Vergleich
der Messgrößen mit den abgespeicherten Vergleichsmessgrößen.
Der Preis der identifizierten Speise bzw. des identifizierten Getränks
wird dann unter Berücksichtigung der jeweiligen abgespeicherten
Preisinformation ermittelt.
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Der
Erfindung liegt die Idee zugrunde, diejenigen kognitiven Fähigkeiten
eines Menschen, die die Identifizierung von Speisen und Getränken
ermöglichen, mit Hilfe einer entsprechenden Sensorik und
einer auf diese Anwendung ausgerichteten Datenverarbeitung nachzubilden.
Dazu werden zunächst aus den erfassten Sensordaten Messgrößen extrahiert,
die die optischen, olfaktorischen und haptischen Eigenschaften der
Speisen und Getränke charakterisieren. Die Identifizierung
erfolgt dann durch Vergleich der Gesamtheit aller für eine
Speise bzw. ein Getränk erfassten Messgrößen
mit Vergleichsdatensätzen, die in einer Datenbank abgespeichert
sind. Die Anzahl und Art der Messgrößen sollten
so gewählt werden, dass sie eine möglichst eindeutige
Identifizierung der Speisen und Getränke ermöglichen.
Als Vergleichsdaten können beispielsweise Mittelwerte einer
Messreihe genommen werden.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung
gegenüber dem aus der
DE 10 2005 003 348 A1 bekannten System besteht
darin, dass lediglich die Kassen mit einer entsprechenden Sensorik
ausgerüstet werden müssen, die in der Regel ohnehin
bereits mit einer Datenverarbeitungseinrichtung zur Preisermittlung
kommunizieren. Dementsprechend gestaltet sich auch der erforderliche
Datentransfer mit der Datenverarbeitungseinrichtung weniger aufwendig.
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Sinnvoller
Weise werden die Vergleichsmessgrößen mit Hilfe
derselben Sensorik ermittelt wie die Messgrößen,
um sensorbedingte Abweichungen der Messgrößen
von den Vergleichsmessgrößen zu vermeiden. Selbstverständlich
kann im Rahmen der Erfindung aber auch eine eigene Sensorik zum Ermitteln
der Vergleichsmessgrößen vorgesehen werden, die
dann beispielsweise im Küchenbereich aufgestellt werden
könnte.
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Wie
bereits erläutert, stellen die Mittel zum berührungslosen
Erfassen von Messgrößen, die hier auch als Sensorik
bezeichnet werden, eine zentrale Komponente der erfindungsgemäßen
Einrichtung dar. Je größer die Anzahl der Eigenschaften
ist, die sich mit Hilfe der Sensorik erfassen lassen und als Messwerte
darstellbar sind, um so differenzierter ist die darauf basierende
Erkennung der Speisen und Getränke.
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In
einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Sensorik
mindestens eine Kamera zur Aufnahme von digitalen Bildern. Das Erfassen
von Bildinformationen ist besonders vorteilhaft, da Bildinformationen
verschiedene charakteristische Eigenschaften der Speisen und Getränke
repräsentieren, wie z. B. Form, Farbe, Reflexion und Textur
bzw. Oberflächenstruktur, die sich nach einer entsprechenden
Bildanalyse durch unterschiedlichen Messgrößen
fassen lassen.
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Eine
weitere wesentliche charakterisierende Eigenschaft von Speisen und
Gertränken ist deren Geruch. Um diesem Identifizierungsmerkmal
Rechnung zu tragen, umfasst die Sensorik einer vorteilhaften Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung eine sogenannte
elektronische Nase in Form einer Anordnung von Chemosensoren zum
Detektieren der Konzentration bestimmter gasförmiger Verbindungen
in einer Messumgebung.
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Oftmals
kann auch die Temperatur als Unterscheidungskriterium herangezogen
werden, wie z. B. bei Desserts oder Getränken. Diese Messgröße
kann in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines Strahlungsthermometers
berührungslos erfasst werden.
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Des
Weiteren könnte die Sensorik einer erfindungsgemäßen
Einrichtung auch Mittel zur Durchführung einer IR-Spektroskopie
umfassen, um die Speisen und Getränke aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung
zu charakterisieren, oder auch eine Refraktometereinrichtung, um
bei der Identifizierung die unterschiedlichen Lichtbrechungseigenschaften
der einzelnen Speisen und Getränke zu berücksichtigen.
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Wie
bereits erwähnt, werden die mit Hilfe der Sensorik bestimmten
Messgrößen mit Vergleichsmessgrößen
verglichen, um die einzelnen Speisen und Getränke zu identifizieren.
Der Vergleich kann beispielsweise auf einer Vergleichsfunktion ggf.
unter Berücksichtigung von Fehlertoleranzen basieren. Vorteilhafterweise
werden im Rahmen eines solchen auf mehreren Parametern beruhenden
Vergleichs Methoden der künstlichen Intelligenz angewendet. Diese
liefern neben einer Entscheidung, um welche Speise es sich handelt,
auch immer eine Wertung dieses Ergebnisses, d. h. wie gut die Übereinstimmung
der Messgrößen mit den dem Ergebnis entsprechenden
Vergleichsmessgrößen war. Dies eröffnet
die Möglichkeit, erneut Messgrößen zu
bestimmen, wenn die ausgewählte Speise nicht hinreichend gut
identifiziert werden konnte.
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Werden
die Speisen bzw. Getränke an den einzelnen Essensstationen
ausschließlich portioniert ausgegeben, so reicht die Identifizierung
der ausgewählten Speisen und Getränke aus, um
mit Hilfe der abgespeicherten Preisinformationen den individuellen
Gesamtpreis zu bestimmen. Oftmals kann sich der Kunde aber zumindest
an einigen Essensstationen auch mit einer in dividuellen Menge bedienen.
In diesem Falle ist es sinnvoll, auch die Quantität der ausgewählten
Speisen bzw. Getränke zu bestimmen und bei der individuellen
Abrechnung zu berücksichtigen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung
umfasst die erfindungsgemäße Einrichtung dazu
eine Waage. Die Quantität einzelner Speisen und Getränke
kann auch anhand des verwendeten Geschirrs erfasst werden. Diese
Variante bietet sich beispielsweise für Getränke
an. Die Menge lässt sich hier einfach anhand der Glasgröße
bestimmen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße
Einrichtung mindestens eine Vorrichtung zur Anzeige bzw. Ausgabe
von Bezeichnung und Menge der ausgewählten und identifizierten
Speisen sowie von entsprechenden Preisinformationen, wie z. B. dem
Gesamtpreis und ggf. dem Preis pro Menge, um die Abrechnung für
den Kunden nachvollziehbar zu gestalten.
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Dem
der Erfindung zugrunde liegenden Konzept der Selbstbedienung entsprechend
ist es von Vorteil, wenn die erfindungsgemäße
Einrichtung auch mit Mitteln zur bargeldlosen Bezahlung ausgestattet
ist, wie beispielsweise einem Kartenbezahlsystem.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Wie
bereits voranstehend erörtert, gibt es verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und
weiterzubilden. Dazu wird einerseits auf die den unabhängigen
Patentansprüchen nachgeordneten Patentansprüche
und andererseits auf die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der Zeichnung verwiesen.
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Die
einzige Figur zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Zusammenwirkens
der einzelnen Komponenten einer erfindungsgemäßen
Einrichtung 100 zum automatischen Abrechnen von Speisen
und Getränken.
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Ausführungsform der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Einrichtung 100 ist zum
automatischen Abrechnen von Speisen und Getränken im Rahmen
einer Gemeinschaftsverpflegungseinrichtung konzipiert. Derartige
Verpflegungseinrichtungen umfassen eine Reihe von Essensausgabestationen,
an denen ein Kunde entweder bedient wird oder sich selbst bedienen
kann, und in der Regel auch mehrere Kassen, an denen der Kunde sein
individuell zusammengestelltes Menü bezahlen kann.
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Erfindungsgemäß sollen
die ausgewählten Speisen und Getränke automatisch
identifiziert werden. Dazu ist die Einrichtung 100 mit
einer berührungslos arbeitenden Sensorik 10 ausgestattet,
mit der sich mehrere unterschiedliche Eigenschaften der zu identifizierenden
Speisen in Form von Messgrößen bestimmen lassen,
wie z. B. Geruch, Form, Farbe, Textur, Temperatur, Konsistenz, Wassergehalt und/oder
Reflexion. Dementsprechend umfasst die Sensorik 10 im hier
dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere unterschiedliche
Sensorkomponenten 11 bis 14. Dabei kann es sich
um eine Kamera zur Aufnahme von digitalen Bildern handeln, um eine
sogenannte elektronische Nase in Form einer Anordnung von Chemosensoren,
um ein Strahlungsthermometer, um Mittel zur Durchführung
einer IR-Spektroskopie oder auch um eine Refraktometereinrichtung.
Sinnvollerweise ist jede Kasse mit einer gleichermaßen
konzipierten Sensorik ausgestattet.
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Des
Weiteren ist im hier dargestellten Ausführungsbeispiel
jede Kasse mit Mitteln 20 zum Bestimmen der Quantität
einzelner Speisen und Getränke ausgestattet, die neben
einer Waage 21 auch Mittel 22 zum Erkennen des
verwendeten Geschirrs, insbesondere der Schüssel- oder
Gläsergröße, umfassen.
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Sowohl
die Sensorik 10 als auch die Mittel 20 zum Bestimmen
der Quantität einzelner Speisen und Getränke kommunizieren
mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 30. Diese muss
nicht zwangsläufig im Kassenbereich angeordnet sein. Außerdem
kann eine gemeinsame Datenverarbeitungseinrichtung 30 für
alle Kassen vorgesehen sein. Die Datenverarbeitungseinrichtung erfüllt
mehrere Funktionen:
- 1. Wenn sich die erfassten
Sensordaten nicht als Messgrößen eignen, wie z.
B. im Falle einer digitalen Kamera, so können die Sensordaten
mit Hilfe einer entsprechenden Datenverarbeitung 31 der
Datenverarbeitungseinrichtung 30 analysiert und aufbereitet
werden, um geeignete Messgrößen zu extrahieren.
- 2. Die Identifizierung der Speisen erfolgt durch Vergleich der
Messgrößen mit Vergleichsmessgrößen,
die in einer Datenbank 32 der Datenverarbeitungseinrichtung 30 zusammen
mit Preisinformationen zu den angebotenen Speisen und Getränken
abgespeichert sind.
- 3. Der Vergleich der Messgrößen mit den abgespeicherten
Vergleichsmessgrößen beruht auf einer Vergleichsfunktion,
wobei Verfahren der künstlichen Intelligenz angewendet
werden. Dazu umfasst die Datenverarbeitungseinrichtung 30 ein KI-Modul 33.
- 4. Außerdem verfügt die Datenverarbeitungseinrichtung 30 über
ein Preisbestimmungsmodul 34, in dem die Informationen über
die Identität der ausgewählten Speisen und deren
Menge mit den zugehörigen Preisinformationen verknüpft
werden, um den individuellen Menüpreis zu bestimmen.
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An
dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass einzelne Komponenten
der Datenverarbeitungseinrichtung 30, insbesondere die
Datenverarbeitung 31, auch abgesetzt von den anderen betrieben
werden können.
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Der
Datenverarbeitungseinrichtung 30 ist mindestens eine Ein-/Ausgabevorrichtung 40/41 zugeordnet. Über
die Ausgabevorrichtung 41 werden dem Kunden neben dem individuell
ermittelten Menüpreis auch Informationen, wie die Bezeichnung und
Menge der automatisch identifizierten und gewogenen Speisen und
der Preis pro Menge, zur Verfügung gestellt, so dass der
Kunde den individuell ermittelten Menüpreis verifizieren
kann. Deshalb ist die Ausgabevorrichtung 41 vorzugsweise
im Kassenbereich angeordnet. Sie könnte beispielsweise
in Form eines Displays und/oder eines Kassenbon-Druckers realisiert
sein.
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Mit
Hilfe der Eingabevorrichtung 40 kann der Betreiber der
Gemeinschaftsverpflegungseinrichtung die Datenbank 32 mit
den Bezeichnungen der Speisen des aktuellen Speiseplans und den
dazugehörigen Preisinformationen aktualisieren.
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Auch
die Vergleichsmessdaten müssen entsprechend dem Speiseplan
regelmäßig aktualisiert werden. Dazu werden vor
Ausgabebeginn Messdaten für die zur Ausgabe vorgesehenen
Speisen und Getränke bestimmt und als Vergleichsmessdaten
in der Datenbank 32 abgespeichert. Im hier dargestellten
Ausführungsbeispiel werden die Vergleichsmessdaten mit
Hilfe derselben Sensorik 10 bestimmt, mit der auch die
Messdaten für die Identifizierung von ausgewählten
Speisen erfasst werden.
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Die
in der einzigen Figur dargestellte erfindungsgemäße
Einrichtung umfasst schließlich noch eine Bezahlvorrichtung 50,
die ebenfalls an die Datenverarbeitungseinrichtung 30 angeschlossen
ist. Vorzugsweise erfolgt die Bezahlung bargeldlos, beispielsweise
per Karten-Zahlsystem.
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Die
einzelnen Komponenten, Sensorik 10, Mittel 20 zum
Bestimmen der Quantität, Ein-/Ausgabevorrichtung 40/41 und
Bezahlvorrichtung 50 können per Funk oder auch
per Kabelverbindung an die Datenverarbeitungseinrichtung 30 gekoppelt
sein.
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Das
automatische Abrechnen von Speisen und Getränken mit Hilfe
der voranstehend beschriebenen Einrichtung stellt sich für
einen Kunden wie folgt dar:
Der Kunde stellt sich sein Menü individuell
an einer Reihe von Essensstationen zusammen. Dabei spielt es keine
Rolle, ob er an den einzelnen Essensstationen bedient wird oder
sich selbst bedient. An der Kasse stellt er sein Tablett im Erfassungsbereich
der berührungslos arbeitenden Sensorik 10 und
der Mittel 20 zum Bestimmen der Quantität ab.
Hier werden die ausgewählten Speisen und Getränke
automatisch erkannt und mengenmäßig erfasst, um
den entsprechenden Preis vollautomatisch zu ermitteln. Dazu wird
für jede ausgewählte Speise bzw. für
jedes ausgewählte Getränk automatisch ein Satz
von Messgrößen bestimmt, die auf Eigenschaften,
wie Geruch, Form, Farbe, Textur, Temperatur, Konsistenz, Wassergehalt
und Reflexionseigenschaften der Speisen bzw. Getränke beruhen.
Diese Messgrößen werden dem KI-Modul der Datenverarbeitungseinrichtung
zugeführt, wo die automatische Identifizierung der ausgewählten
Speisen und Getränke erfolgt. Die so gewonnenen Informationen
werden an das Preisbestimmungsmodul zur automatischen Preisbestimmung
weitergeleitet. Zumindest der zu zahlende Betrag wird dann auf einem
Display angezeigt. Auf Wunsch, beispielsweise per Knopfdruck, kann
sich der Kunde auch einen Beleg mit den einzelnen Positionen ausdrucken
lassen. Die Bezahlung erfolgt bargeldlos per Karten-Zahlsystem,
per Belastung einer Kreditkarte oder auch durch automatische Abbuchung.
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- 100
- Einrichtung
zum automatischen Abrechnen von Speisen und Getränken
- 10
- Sensorik
- 11
bis 14
- Sensorkomponenten
- 20
- Mittel
zum Bestimmen der Quantität
- 21
- Waage
- 22
- Geschirrerkennung
- 30
- Datenverarbeitungseinrichtung
- 31
- Datenverarbeitung
- 32
- Datenbank
- 33
- KI-Modul
- 34
- Preisermittlung
- 40
- Eingabeeinrichtung
- 41
- Ausgabeeinrichtung
- 50
- Bezahlvorrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005003348
A1 [0003, 0012]