DE102013114227A1 - Cooking appliance with charge detection - Google Patents
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Abstract
Ein Gargerät hat ein Gehäuse, einen Garraum, der im Gehäuse vorgesehen ist, eine Tür, die am Gehäuse befestigt ist und in geschlossener Position eine Garraumöffnung des Gehäuses verschließt, eine Lichtquelle und einen Lichtsensor der mit der Lichtquelle verbunden ist, wobei der Bereich, den die Tür in geschlossener Position einnimmt, einen Detektionsbereich darstellt, die Lichtquelle den Detektionsbereich zumindest teilweise beleuchten kann und der Lichtsensor derart ausgebildet ist, dass er das von der Lichtquelle emittierte Licht detektieren und die Laufzeit des Lichts zwischen Lichtquelle und Lichtsensor ermitteln kann.A cooking appliance has a housing, a cooking chamber provided in the housing, a door which is fixed to the housing and closes a cooking chamber opening of the housing in the closed position, a light source and a light sensor which is connected to the light source, wherein the area the door assumes a closed position, represents a detection area, the light source can at least partially illuminate the detection area and the light sensor is designed such that it can detect the light emitted by the light source and determine the transit time of the light between the light source and the light sensor.
Description
Die Erfindung betrifft ein Gargerät für den Profi-Einsatz, wie es in Kantinen, Restaurants und der Großgastronomie verwendet wird.The invention relates to a cooking appliance for professional use, as it is used in canteens, restaurants and large catering.
Solche Profi-Gargeräte weisen oft Vorrichtungen auf, um die Beschickung des Gargeräts automatisch zu erkennen. Dies kann mittels einer Kamera erfolgen, die den Bereich vor dem Garraum oder den Garraum selbst überwacht und Aufnahmen von in den Garraum eingeführten Gargutträgern mit dem darauf platzierten Gargut macht. Diese Aufnahmen werden mithilfe von Bilderkennung ausgewertet und so auf das auf den Gargutträgern vorhandene Gargut und seine Menge geschlossen.Such professional cooking appliances often have devices to automatically detect the loading of the cooking appliance. This can be done by means of a camera, which monitors the area in front of the cooking chamber or the cooking chamber itself and makes recordings of imported into the oven food supports with the food placed thereon. These recordings are evaluated using image recognition and thus closed on the food to be cooked and its quantity on the food supports.
Ebenso ist es zur optimalen Steuerung des Garprozesses notwendig, die Position der Gargüter im Garraum zu kennen, insbesondere die Einschubebene. Hierzu können Systeme zur Abstandsmessung zum Einsatz kommen. Diese basieren in der Regel auf Ultraschallmessungen, oder sie bestimmen den Abstand optisch durch die Projektion eines Musters auf das Gargut, welches von der Kamera erfasst und ausgewertet wird. Anhand der Größe und der Verzerrung des Musters kann auf den Abstand des Garguts von der Kamera und damit die Einschubebene geschlossen werden.It is also necessary for optimum control of the cooking process to know the position of the food in the cooking chamber, in particular the rack level. For this purpose, systems for distance measurement can be used. These are usually based on ultrasound measurements, or they determine the distance optically by the projection of a pattern on the food, which is detected and evaluated by the camera. Based on the size and the distortion of the pattern can be closed on the distance of the food from the camera and thus the shelf level.
Zur optimalen Garguterkennung müssen beide Systeme gleichzeitig zum Einsatz kommen, wodurch zwei Systeme in das Gargerät integriert und kalibriert werden müssen, was die Kosten des Gargeräts erhöht.For optimum product identification both systems must be used simultaneously, which means that two systems have to be integrated and calibrated in the cooking appliance, which increases the cost of the cooking appliance.
Zudem arbeitet die optische Abstandserkennung üblicherweise mit einer starken Lichtquelle oder einem Laser, der den erfassten Bereich nicht gleichzeitig vollständig ausleuchtet, sondern linienförmig mit einer bestimmten Frequenz abfährt. Dies kann, insbesondere bei schneller Bewegung des Gargutträgers, zu Messungenauigkeiten führen.In addition, the optical distance detection usually works with a strong light source or a laser that does not fully illuminate the detected area simultaneously, but linearly descends at a certain frequency. This can lead to measurement inaccuracies, in particular with rapid movement of the food support.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gargerät bereitzustellen, bei dem eine Beschickungserkennung kostengünstig und präzise erfolgen kann.It is an object of the invention to provide a cooking appliance in which a charge detection can be done inexpensively and accurately.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Gargerät mit einem Gehäuse, einem Garraum, der im Gehäuse vorgesehen ist, einer Tür, die am Gehäuse befestigt ist und in geschlossener Position eine Garraumöffnung des Gehäuses verschließt, einer Lichtquelle und einem Lichtsensor, welcher der Lichtquelle zugeordnet ist, wobei der Bereich, den die Tür in geschlossener Position einnimmt, einen Detektionsbereich darstellt, die Lichtquelle den Detektionsbereich zumindest teilweise beleuchten kann und der Lichtsensor derart ausgebildet ist, dass er das von der Lichtquelle emittierte Licht detektieren und die Laufzeit des Lichts zwischen Lichtquelle und Lichtsensor ermitteln kann. Auf diese Weise ist es möglich, mit nur einem Sensor und einer Lichtquelle sowohl eine fotografische Ansicht als auch ein Höhenprofil zu erstellen. Dies vereinfacht den Aufbau und reduziert die Kosten des Gargeräts erheblich und ermöglicht zudem eine präzise Abstandsmessung ohne Projektion und Bewegung eines Musters. Aus dem gemessenen Abstand zwischen Gargutträger und Lichtsensor kann dann die Einschubebene des Gargutträgers ermittelt werden. The object is achieved by a cooking appliance with a housing, a cooking chamber, which is provided in the housing, a door which is fastened to the housing and closes a cooking chamber opening of the housing in the closed position, a light source and a light sensor, which is associated with the light source. wherein the area which the door occupies in the closed position represents a detection area, the light source can at least partially illuminate the detection area, and the light sensor is designed such that it detects the light emitted by the light source and determines the transit time of the light between the light source and the light sensor can. In this way it is possible to create both a photographic view and a height profile with only one sensor and one light source. This simplifies the design and considerably reduces the cost of the cooking appliance and also allows a precise distance measurement without projection and movement of a pattern. From the measured distance between the food support and the light sensor, the insertion level of the food support can then be determined.
Vorzugsweise ist der Lichtsensor eine Time-of-Flight-Kamera, wodurch die Kosten des Lichtsensors weiter reduziert werden, da Time-of-Flight-Kameras im Handel zu geringen Kosten erhältlich sind.Preferably, the light sensor is a time-of-flight camera, further reducing the cost of the light sensor, since time-of-flight cameras are commercially available at a low cost.
Beispielsweise kann die Lichtquelle monochromatisches Licht erzeugen, wodurch die Präzision der Laufzeitmessung gesteigert wird. Die Lichtquelle ist beispielsweise ein Laser oder eine LED und kann auch als Teil der Kamera ausgeführt sein.For example, the light source can generate monochromatic light, thereby increasing the precision of the transit time measurement. The light source is for example a laser or an LED and can also be designed as part of the camera.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann die Lichtquelle Licht im nahen Infrarot erzeugen, insbesondere mit einer Wellenlänge von 940 nm oder 850 nm. Nahes Infrarotlicht eignet sich besonders für eine Laufzeitmessung und weist eine geringe Streuung oder Absorption durch Wasserdampf auf, was den Einsatz in einem Gargerät ermöglicht. Die Wellenlänge von 940 nm hat den Vorteil, dass sie von Wasserdampf weniger gedämpft wird und dass sie für einen Benutzer völlig unsichtbar ist.In one embodiment of the invention, the light source can generate light in the near infrared, in particular with a wavelength of 940 nm or 850 nm. Near infrared light is particularly suitable for a transit time measurement and has a low scattering or absorption by water vapor, which is the use in a cooking appliance allows. The wavelength of 940 nm has the advantage that it is less attenuated by water vapor and that it is completely invisible to a user.
Vorzugsweise deckt das vom Lichtsensor erfasste Blickfeld einen Großteil des Detektionsbereiches ab, sodass sichergestellt ist, dass sämtliche Objekte, die sich durch den Detektionsbereich bewegen, vom Lichtsensor erfasst werden.Preferably, the field of view detected by the light sensor covers a majority of the detection area, so that it is ensured that all objects that move through the detection area are detected by the light sensor.
In einer Ausführungsvariante weist der Garraum ein Gestell mit mehreren Einschüben, insbesondere für Gargutträger, auf, wobei das vom Lichtsensor erfasste Blickfeld in einer Ebene, die vom dem Lichtsensor nächstliegenden Einschub definiert wird, zumindest die Breite des Einschubs aufweist. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass das Blickfeld des Lichtsensors auch sämtliche Gargüter erfasst, die auf einem Gargutträger angeordnet sind, der in den Einschub des Garraums eingeschoben wird, der dem Lichtsensor am nächsten liegt. Die Gargutträger werden horizontal in den Garraum eingeführt. Die Bewegungsrichtung der Gargutträger beim Einführen definiert eine Beschickungsrichtung.In one embodiment variant, the cooking chamber has a frame with a plurality of inserts, in particular for food supports, wherein the field of view detected by the light sensor has at least the width of the insert in a plane which is defined by the insert closest to the light sensor. In this way, it is ensured that the field of view of the light sensor also detects all food items that are arranged on a food support, which is inserted into the slot of the oven, which is closest to the light sensor. The food supports are inserted horizontally into the oven. The direction of movement of the food support during insertion defines a loading direction.
Beispielsweise ist ein Spiegel und/oder eine Fresnel-Linse zwischen dem Lichtsensor und dem Detektionsbereich angeordnet, wodurch das Blickfeld des Lichtsensors aufgeweitet werden kann. In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Tiefe des Blickfeldes des Lichtsensors in Beschickungsrichtung des Garraums deutlich kleiner als die Breite der Garraumöffnung, insbesondere 0,5 cm bis 2 cm, wodurch eine Verfälschung der Laufzeit durch lange transversale Wege vermieden wird. Dabei wird unter transversal die Beschickungsrichtung angesehen.For example, a mirror and / or a Fresnel lens is arranged between the light sensor and the detection area, whereby the field of view of the light sensor can be widened. In one embodiment of the invention, the depth is the field of view of the light sensor in the feed direction of the cooking chamber is significantly smaller than the width of the cooking chamber, in particular 0.5 cm to 2 cm, whereby a falsification of the term is avoided by long transverse paths. In this case, the feed direction is considered transversely.
Der Lichtsensor kann in einer belüfteten oder gekühlten Kammer im Gehäuse angeordnet sein, wodurch die Temperatur des Lichtsensors kontrolliert werden kann, damit diese die für den Lichtsensor vorgeschriebenen Spezifikationen nicht überschreitet.The light sensor may be disposed in a ventilated or cooled chamber in the housing, whereby the temperature of the light sensor may be controlled so that it does not exceed the specifications prescribed for the light sensor.
In einer weiteren Ausführungsvariante sind zwei oder mehr Lichtsensoren vorgesehen, deren Einzelblickfelder sich zum Blickfeld ergänzen, wodurch auf Optiken zur Aufweitung des Blickfeldes weitestgehend verzichtet werden kann.In a further embodiment, two or more light sensors are provided, the individual fields of view complement each other to the field of view, which can be largely dispensed with optics for widening the field of view.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Beschickungserkennung eines Gargeräts, bei dem:
- a) Licht von einer Lichtquelle emittiert wird,
- b) das emittierte Licht an einem Objekt reflektiert wird,
- c) das reflektierte Licht von einem Lichtsensor detektiert wird,
- d) anhand der Zeitdifferenz zwischen Emission und Detektion des Lichts die Entfernung zwischen Lichtsensor und dem Objekt bestimmt wird,
- e) die bestimmte Entfernung zwischen Lichtsensor und dem Objekt aufgezeichnet wird,
- a) light is emitted from a light source,
- b) the emitted light is reflected on an object,
- c) the reflected light is detected by a light sensor,
- d) the distance between the light sensor and the object is determined on the basis of the time difference between emission and detection of the light,
- e) recording the determined distance between the light sensor and the object,
Vorzugsweise umfasst der vom Lichtsensor erfasste und von der Lichtquelle ausgeleuchtete Bereich den Detektionsbereich zumindest zum Großteil, sodass sämtliche in den Garraum eingeführten Objekte erfasst werden können.Preferably, the region detected by the light sensor and illuminated by the light source comprises the detection region, at least for the most part, so that all objects introduced into the cooking chamber can be detected.
In einer Ausgestaltung werden gleichzeitig mehrere, insbesondere in Beschickungsrichtung nebeneinanderliegende, Höhenprofile erstellt. Auf diese Weise kann ein sehr präzises dreidimensionales Gesamt-Höhenprofil aus den einzelnen Höhenprofilen gewonnen werden.In one embodiment, several, in particular in the feed direction adjacent, height profiles are created simultaneously. In this way, a very precise three-dimensional overall height profile can be obtained from the individual height profiles.
Beispielsweise wird die gesamte Breite der Garraumöffnung von der Lichtquelle gleichzeitig ausgeleuchtet, insbesondere in einer Ebene, die vom dem Lichtsensor nächstliegenden Einschub definiert wird, wodurch eine Ungenauigkeit der Messung durch stellenweises Abfahren des Detektionsbereiches vermieden wird.For example, the entire width of the cooking chamber opening is illuminated by the light source at the same time, in particular in a plane which is defined by the next closest to the light sensor insert, whereby an inaccuracy of the measurement is avoided by locally descending the detection area.
In einer Ausführungsvariante wird das Höhenprofil eines in den Garraum eingeführten oder herausgenommenen Gargutträgers mitsamt den eventuell auf dem Gargutträger vorhandenen Gargütern erstellt, um Informationen über den Gargutträger beziehungsweise die Gargüter zu erhalten.In one embodiment variant, the height profile of a food support introduced or taken out into the cooking chamber, together with any food items that may be present on the food support, is created in order to obtain information about the food support or the items to be cooked.
Mithilfe des Lichtsensors kann wenigstens eine fotografische Ansicht des in den Garraum eingeschobenen oder aus dem Gargerät herausgenommenen Gargutträgers mitsamt den auf dem Gargutträger vorhandenen Gargütern erstellt werden, wodurch auch Informationen über die Oberfläche des Garguts zur Verfügung stehen.With the aid of the light sensor, at least one photographic view of the food support inserted into the cooking chamber or taken out of the cooking appliance together with the items to be cooked on the food support can be created, whereby information about the surface of the food is also available.
Vorzugsweise wird anhand des Höhenprofils und/oder der fotografischen Ansicht auf die Art des Gargutträgers, die Art des Garguts, die Menge des Garguts, das Kaliber des Garguts, die Anzahl der Gargüter und/oder den vom Gargutträger belegten Einschub geschlossen, wodurch eine präzise und optimale Steuerung des Garprozesses ermöglicht wird.Preferably, based on the height profile and / or the photographic view on the type of food support, the type of food, the amount of food to be cooked, the caliber of the food, the number of items to be cooked and / or occupied by the food support drawer closed, creating a precise and optimal control of the cooking process is made possible.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description and from the accompanying drawings, to which reference is made. In the drawings show:
die
In
Das Gargerät
Mit Bezug auf die Zeichnung und die normale Aufstellposition des Gargeräts
In die Kamera
Alternativ kann die Lichtquelle
Die Lichtquelle
Das Blickfeld des Lichtsensors
Das Blickfeld kann durch optische Bauteile, wie eine Linse
In
Das Blickfeld des Lichtsensors
Dabei wird die Breite b des Blickfeldes auf mehrere lichtempfindliche Abschnitte (nicht gezeigt) des Lichtsensors
In
Die Tiefe l des Blickfeldes in Einschubrichtung ist deutlich kleiner als die Breite b und kann zwischen 0,5 cm und 2 cm liegen.The depth l of the field of view in the insertion direction is significantly smaller than the width b and can be between 0.5 cm and 2 cm.
Auch die Tiefe l kann wie die Breite b auf mehrere verschiedene lichtempfindliche Abschnitte des Lichtsensors
Die Erkennung der Beschickung des Gargeräts
Zunächst wird der Lichtsensor
Die Lichtquelle
Die Lichtquelle
Das von der Lichtquelle
Die Lichtquelle
Anhand dieses Signals und dem Zeitpunkt der Detektion des Lichts im Lichtsensor
Mithilfe dieser Information kann bestimmt werden, an welcher Stelle das Licht auf ein Objekt getroffen ist, das es reflektiert hat. Auf diese Weise kann die Entfernung zwischen dem Lichtsensor
Diese Entfernung wird aufgezeichnet und die Laufzeitmessung in regelmäßigen Abständen wiederholt. Die Wiederholfrequenz ist nicht besonders kritisch. Als Untergrenze ist ein Wert zu wählen, der gewährleistet, dass einander überlappende Höhenprofile erstellt werden können, wenn die Gargutträger eingeschoben werden. Die Obergrenze der Wiederholfrequenz ist durch den Rechenaufwand gegeben, der mit der Frequenz ansteigt. Ein denkbarer Wert der Wiederholfrequenz beträgt 50 Hz. This distance is recorded and the run time measurement is repeated at regular intervals. The repetition rate is not particularly critical. The lower limit is a value that ensures that overlapping height profiles can be created when the food supports are inserted. The upper limit of the repetition frequency is given by the computational effort, which increases with the frequency. A conceivable value of the repetition frequency is 50 Hz.
Mit der Laufzeitmessung kann ein Höhenprofil erstellt werden, wie es beispielsweise in
Bis zum Zeitpunkt t0 befindet sich kein Objekt in der Detektionszone
Zum Zeitpunkt t0 wird ein Objekt in den Detektionsbereich
In dem in
Zum Zeitpunkt t1 tritt das auf dem Gargutträger
Wie in
Zum Zeitpunkt t2 verlässt das Gargut
Zum Zeitpunkt t3 verlässt der Gargutträger
Auf diese Weise wird ein Höhenprofil eines Schnitts des in den Garraum
Anhand dieses Profils kann so zum einen auf das Höhenprofil des Garguts
Für eine umfassende Erkennung des Garguts
Durch die Betrachtung der verschiedenen gleichzeitig aufgenommenen Höhenprofile ist es möglich, die dreidimensionale Kontur des Garguts
Selbstverständlich wird auch beim Herausnehmen des Gargutträgers ein Höhenprofil erstellt. Ebenso kann aufgrund des entnommenen Gargutträgers
Neben dem Höhenprofil kann anhand des vom Lichtsensor
Hierzu können die in zeitlicher Abfolge aufgenommenen Informationen über das reflektierte Licht zu einem zweidimensionalen Gesamtbild zusammengesetzt werden.For this purpose, the information recorded about the reflected light in time sequence can be combined to form a two-dimensional overall image.
Auch die fotografische Ansicht des Gargutträgers
In den
Die Ansicht des Gargeräts
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform ist der Lichtsensor
Dazu ist der Lichtsensor
Die Kammer
Die Kammer
Die Öffnung
Oberhalb der Schutzscheibe
Auf diese Weise wird der Abstand zwischen der Ebene des ersten Einschubs
In
In
Zu erkennen ist hier, dass die Öffnung
Neben der Öffnung
In
Denkbar ist auch, um ein breites Blickfeld zu erhalten, zwei einzelne Lichtsensoren oberhalb des Detektionsbereiches
Selbstverständlich sind die Merkmale der gezeigten Ausführungsformen und Abwandlungen beliebig miteinander kombinierbar.Of course, the features of the embodiments shown and modifications can be combined with each other.
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