DE102013110642A1

DE102013110642A1 - Gargerät mit Kamera und Verfahren zur Einschuberkennung

Info

Publication number: DE102013110642A1
Application number: DE201310110642
Authority: DE
Inventors: Thomas Tils
Original assignee: Rational AG
Current assignee: Rational AG
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2015-03-26

Abstract

Ein Gargerät hat ein Gehäuse (12), einen Garraum (14), der im Gehäuse (12) gebildet ist, mehrere Einschüben, in denen Gargutträger (16) angeordnet werden können, und mindestens eine (20), die so ausgelegt ist, dass sie Bilder aufnehmen kann, die für jeden Bildpunkt eine Abstandsinformation enthalten. Zur Einschub- oder Garguterkennung wird ein Bild von der Kamera (20) aufgenommen und anschließend ausgewertet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gargerät mit einem Gehäuse, einem Garraum, der im Gehäuse gebildet ist, mehreren Einschüben, in denen Gargutträger angeordnet werden können, und mindestens eine Kamera. Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Einschub- und/oder Garguterkennung in einem derartigen Gargerät.
Bilderkennung in Gargeräten einzusetzen bietet viele Vorteile. Im einfachsten Fall lässt sich darüber feststellen, auf welcher Einschubebene des Gargeräts ein Gargutträger eingebracht wird. Es ist aus der DE 10 2012 002 308 A1 z.B. aber auch bekannt, mit einer Kamera zu erfassen, welche Tätigkeiten ein Bediener an einem Abschnitt einer Garfläche vornimmt, und daraufhin ein geeignetes Garprogramm zu starten.
Mit herkömmlichen Kameras ergibt sich jedoch das Problem, dass wegen der erforderlichen räumlichen Nähe der Kamera zum Gargerät diese einen großen Tiefenschärfebereich erfassen muss und z.B. zur Erfassung sämtlicher Einschubebenen die Fokussierung ständig angepasst werden muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einschuberkennung und Garguterfassung zu verbessern.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Gargerät der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Kamera so ausgelegt ist, dass sie Bilder aufnehmen kann, die für jeden Bildpunkt eine Abstandsinformation enthalten. Da die Abstandsinformation stets im Bild enthalten ist, ist eine Fokussierung der Kamera vor einer Aufnahme nicht mehr erforderlich. Außerdem lässt sich die von der Kamera neben der normalen zweidimensionalen Bildinformation mit jedem Bild automatisch mitgelieferte Information über die räumliche Ausdehnung und Position der erfassten Objekte einfach auswerten.
Geeignete Kameratypen sind beispielsweise plenoptische Kameras, TOF-Kameras und Stereokameras.
Plenoptische Kameras, auch Lichtfeldkameras genannt, erfassen neben der Position und Intensität eines Lichtstrahls auf dem Bildsensor auch die Richtung, aus der dieser Lichtstrahl einfällt, weshalb in den Bilddaten auch eine Tiefeninformation enthalten ist. Auf diese Weise lässt sich bei einem aufgenommenen Bild nachträglich der Brennpunkt verändern und die Fokusebene beliebig anpassen. Fehler aufgrund falscher Fokussierung sind somit ausgeschlossen.
Eine TOF-Kamera arbeitet nach dem Laufzeitverfahren (time of flight) und misst für jeden Bildpunkt den Abstand zwischen Objekt und Kamera. Diese Information wird aus der Laufzeit eines Lichtpulses zum Objekt und zurück zur Kamera gewonnen, die proportional zum Abstand ist. Aus der in jedem Bild enthaltenen Abstandsinformation lassen sich Objekte wie Gargutträger oder einzelne Gargüter sowie deren Anordnung und Position im Raum rekonstruieren.
Stereokameras nehmen jeweils gleichzeitig zwei Bilder aus seitlich leicht versetzten Perspektiven auf. Aus den Abweichungen der Position eines Objekts auf beiden Bildern lassen sich die Form des Objekts und dessen Abstand von der Kamera bestimmen. Für die Beschreibung der Erfindung werden jeweils die beiden zusammengehörigen Bilder einer einzigen Aufnahme zugerechnet und als ein „Bild“ bezeichnet.
Die Auswertung der von der Kamera aufgenommenen Bilder erfolgt vorzugsweise in einer mit dem Gargerät verbundenen oder in dieses integrierten Steuerung.
Neben der Erkennung, welcher Einschub des Gargeräts neu belegt oder geleert wurde, kann die Kamera auch der Erkennung der einzelnen Gargüter selbst dienen.
Es ist möglich, ein Blitzgerät vorzusehen, um die Ausleuchtung des Aufnahmebereichs zu verbessern. Bei der Verwendung einer TOF-Kamera kann das Blitzgerät auch den zur Bilderstellung notwendigen Lichtimpuls erzeugen. Hier ist es auch möglich, eine Infrarot-Lichtquelle einzusetzen.
Eine Neubelegung mit Gargütern oder eine Entnahme von Gargütern aus einer Einschubebene lässt sich automatisiert erkennen, indem ein Bewegungsmelder vorgesehen ist, der den Bereich vor den Einschüben erfasst. Der Bewegungsmelder ist vorzugsweise mit der Kamera gekoppelt, sodass eine oder mehrere Aufnahmen gemacht werden, sobald ein Gargut oder ein Gargutträger in einen Einschub eingebracht wird oder aus diesem entnommen wird. Die Kamera kann so platziert sein, dass sie beim Einschub- oder Entnahmevorgang auch das Gargut und/oder den Gargutträger erfassen kann.
Bewegungen im Bereich vor den Einschüben können alternativ auch über die Kamera erkannt werden, indem in vorbestimmten Abständen Bilder aufgenommen und auf Veränderungen in bestimmten Bildbereichen hin ausgewertet werden. Beispielsweise lässt sich der prozentuale Anteil sich von Bild zu Bild ändernder Pixel erfassen. Genauso könnte natürlich auch eine Änderung der Abstände der im Bild erfassten Objekte zur Kamera ausgewertet und als Maß für eine Bewegung herangezogen werden. Die Bildbereiche können z.B. dem Bereich vor dem Gargerät entsprechen, den eine Person zur Bedienung des Gargeräts betritt oder in dem eine Tür des Gargeräts aufschwenkt.
Die Kamera ist vorzugsweise am Gehäuse oberhalb der Öffnung angeordnet, durch die der Garraum zugänglich ist, wenn die Garraumtüre geöffnet ist. Auf diese Weise kann die Kamera die Bewegung von Gargutträgern in den einzelnen Einschubebenen gut erkennen, ohne für einen Bediener im Weg zu sein. Es wäre jedoch auch möglich, die Kamera an anderer Stelle anzuordnen oder auch mehrere Kameras vorzusehen. Die Kamera könnte auch separat vom Gargerät angeordnet sein oder innerhalb des Gargeräts, beispielsweise im Bereich der Rückwand, so dass sie durch ein Fenster die relevanten Bereiche erkennen kann.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Einschuberkennung, insbesondere bei einem oben genannten Gargerät, wird, wenn ein Gargutträger in einen von mehreren Einschüben des Gargeräts eingebracht wird, von einer Kamera mindestens ein Bild aufgenommen, das für jeden Bildpunkt eine Abstandsinformation enthält und dieses anschließend ausgewertet.
Die Kamera nimmt vorzugsweise wenigstens ein Bild auf, wenn ein Gargutträger in einen der Einschübe eingebracht wird. Auf diese Weise lässt sich erkennen, welche Einschubebene neu belegt wurde. Das von der Kamera aufgenommene Bild kann auf die Art des Gargutträgers hin ausgewertet werden, um ohne großen Rechenaufwand auf einfache Weise auf das Gargut rückschließen zu können.
Da die von der Kamera aufgenommenen Bilder stets auch die Abstandsinformation enthalten, lässt sich durch die Auswertung dieser Information, z.B. durch Umsetzung auf Kugelkoordinaten, sicher erkennen, in welcher Höhe sich etwa die Kante eines Gargutträgers relativ zu den Einschüben des Gargeräts befindet. So ist eine exakte Zuordnung des Gargutträgers zu der verwendeten Einschubebene möglich.
Es ist aber auch möglich, das Bild im Hinblick auf die Art und/oder die Form des Garguts selbst auszuwerten, sodass über die Steuerung eine automatisierte Garguterkennung durchgeführt werden kann. Hierbei ist es möglich, die dreidimensionale Form des Garguts und so beispielsweise dessen Volumen aus den Bilddaten zu rekonstruieren. Aus diesen Informationen kann die Steuerung beispielsweise automatisch einen geeigneten Garprozess auswählen und diesen an die individuellen Eigenschaften des einzelnen Garguts anpassen.
Bei der Auswertung des Bildes werden vorzugsweise mehrere vordefinierte Fokusebenen berücksichtigt, die parallel zueinander in vorbestimmtem Abstand liegen. Die Fokusebenen können beispielsweise durch die Einschubebenen definiert sein.
Denkbar wäre auch eine Erkennung und/oder Überwachung der Gargüter im Garraum selbst, wenn die Kamera so angeordnet ist, dass einer oder mehrere Gargutträger entlang ihrer jeweiligen Einschubebene vollständig erfasst werden können.
Die Erfindung lässt sich auch auf Gargeräte übertragen, die einen wannen- oder tiegelartigen Garbehälter mit einer Kontaktgarfläche aufweisen, auf der die Gargüter abgelegt werden. Hier ist eine Kamera, die Bilder aufnehmen kann, die für jeden Bildpunkt eine Abstandsinformation enthalten beispielsweise einsetzbar, um neben der Platzierung eines Garguts auf der Garfläche auch in bestimmten Zeitabständen dessen dreidimensionale Form zu erfassen, sodass über die Steuerung Veränderungen während des Garprozesses ausgewertet werden können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben. Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargeräts zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind wiederholt vorkommende Elemente in der Figur nicht in allen Fällen mit Bezugszeichen versehen.
Die Figur zeigt ein Gargerät 10 mit einem Gehäuse 12, in dem ein Garraum 14 ausgebildet ist. Im Garraum 14 sind mehrere Einschubebenen definiert, hier beispielhaft mit E₁ bis E₅ bezeichnet, die durch die Schienen eines (nicht dargestellten) Einhängegestells für Gargutträger 16 gebildet sind.
Der Garraum 14 ist nach dem Öffnen einer Garraumtüre 18 zugänglich, um Gargutträger 16 in einen Einschub einer entsprechenden Einschubebene E₁ bis E₅ einzubringen oder aus einem Einschub zu entnehmen.
Am Gehäuse 12 ist am oberen Rand der von der Garraumtür 18 verschließbaren Öffnung eine Kamera 20 angeordnet, die so ausgerichtet ist, dass sie sämtliche Einschubebenen E₁ bis E₅ gleichzeitig ohne Schwenkbewegung erfasst. Die Kamera 20 ist hier eine plenoptische Kamera, könnte aber auch eine TOF-Kamera oder eine Stereokamera sein.
Es wäre auch denkbar, eine oder mehrere Kameras 20 so an geeigneter Stelle zu platzieren, dass sie die Belegung sämtlicher Gargutträger 16 in allen Einschubebenen E₁ bis E₅ erfassen kann. In diesem Fall ist die Kamera 20 vorzugsweise im Bereich der Rückwand angeordnet.
Das Gargerät 10 weist außerdem einen Bewegungsmelder 24 auf, der den Bereich vor den Einschüben erfasst. Schematisch ist der Bewegungsmelder 24 hier am oberen Rand der Türöffnung der Garraumtüre 18 gezeigt. Er kann aber an jeder geeigneten Position angeordnet sein. Bei einer Bewegung im Erfassungsbereich der Kamera 20 vor den Einschüben (vorzugsweise natürlich nur bei geöffneter Garraumtür) spricht der Bewegungsmelder 24 an, und die Kamera 20 wird zur Aufnahme eines oder mehrerer Bilder veranlasst.
Die Ansteuerung der Kamera 20 sowie die Auswertung der von ihr aufgenommenen Bilder erfolgt hier über eine in das Gargerät 10 integrierte Steuerung 26.
Da jedes von der Kamera 20 aufgenommene Bild Tiefen- und Abstandsinformationen über den gesamten Erfassungsbereich erhält, lässt sich das Bild hinsichtlich vorgegebener Fokusebenen auswerten. Diese sind hier beispielhaft durch die Einschubebenen E₁ bis E₅ festgelegt.
Zur Einschub- bzw. Garguterkennung nimmt die Kamera 20 ein Bild auf, wenn ein Gargutträger 16 in einen der Einschübe eingebracht oder aus diesem entnommen wird.
Durch eine automatische Auswertung der Bilder in der Steuerung 26 lässt sich so automatisiert die Information gewinnen, welche Einschubebene E₁ bis E₅ gerade geleert oder neu belegt wurde. Diese Information kann beispielsweise dazu verwendet werden, um nach Ende des Garprozesses an einer Anzeige die jeweilige Einschubebene E₁ bis E₅ optisch hervorzuheben.
Das Bild der Kamera 20 kann auch auf die Art des Gargutträgers 16 hin ausgewertet werden, was auf einfache Weise einen Rückschluss auf das eingebrachte Gargut 22 ermöglicht. Hier kann z.B. automatisch ein Garprozess gestartet werden und nach Ende des Garprozesses der jeweilige Gargutträger 16 auf der jeweiligen Einschubebene E₁ bis E₅ auf einer Anzeige hervorgehoben werden.
In diesem Ausführungsbeispiel wertet die Steuerung 26 außerdem die Bildinformation der Kamera 20 selbstständig nach neu eingebrachtem Gargut 22 aus und bestimmt aus der Abstandsinformation des Bildes im Umkreis des Garguts 22 eine dreidimensionale Form des Garguts 22. Auf diese Weise kann beispielsweise die Dicke des Garguts 22, dessen Volumen und/oder dessen Oberfläche bestimmt werden. Die Steuerung 26 kann dabei so ausgelegt sein, dass aus diesen Informationen Parameter für einen geeigneten Garprozess berechnet werden, der dem Bediener vorgeschlagen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012002308 A1 [0002]

Claims

Gargerät mit einem Gehäuse (12), einem Garraum (14), der im Gehäuse (12) gebildet ist, mehreren Einschüben, in denen Gargutträger (16) angeordnet werden können und mindestens einer Kamera (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (20) so ausgelegt ist, dass sie Bilder aufnehmen kann, die für jeden Bildpunkt eine Abstandsinformation enthalten.
Gargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (20) eine plenoptische Kamera, eine TOF-Kamera oder eine Stereokamera ist.
Gargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (20) zur Einschuberkennung und/oder Garguterkennung dient.
Gargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bewegungsmelder (24) vorgesehen ist, der den Bereich vor den Einschüben erfasst.
Gargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (20) am Gehäuse (12) oberhalb der Öffnung angeordnet ist, durch die der Garraum (14) zugänglich ist, wenn eine Garraumtüre (18) geöffnet ist.
Verfahren zur Einschub- und/oder Garguterkennung bei einem Gargerät (10), das eine Kamera aufweist, mit der mindestens ein Bild aufgenommen werden kann, das für jeden Bildpunkt eine Abstandsinformation enthält, wobei die Kamera (20) ein Bild aufnimmt, wenn ein Gargutträger (16) in einen von mehreren Einschüben des Gargeräts (10) eingebracht wird und das Bild anschließend ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild im Hinblick auf die Art des Gargutträgers (16) und/oder im Hinblick auf die Einschubebene (E₁–E₅) ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Bild eine Abstandsinformation für den Gargutträger gewonnen und so die verwendete Einschubebene erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Bild im Hinblick auf die Art und/oder Form des Garguts (22) ausgewertet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Auswertung des Bildes mehrere vordefinierte Fokusebenen berücksichtigt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Bilder in vordefinierten Zeitabständen aufgenommen werden und auf eine Änderung in definierten Bildbereichen hin ausgewertet werden, um eine Bewegungsinformation zu gewinnen.