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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Analysieren der Bewegung eines Körpers innerhalb einer drehbar gelagerten Trommel, welche mittels eines Antriebsmotors angetrieben wird, wobei durch das Antreiben der Trommel der Körper in einem Innenraum der Trommel bewegt wird, und wobei mittels zumindest einer Bilderfassungseinrichtung eine zeitliche Sequenz von Bildern des Innenraums bereitgestellt und zum Analysieren der Bewegung an eine Recheneinrichtung übermittelt wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Haushaltsgerät, welches zur Pflege von Wäschestücken ausgebildet ist, wie beispielsweise eine Waschmaschine, einen Wäschetrockner oder einen Waschtrockner.
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Das Interesse richtet sich vorliegend auf Haushaltsgeräte zur Pflege von Wäschestücken. Es ist bereits Stand der Technik, in einem derartigen Haushaltsgerät eine Kamera einzusetzen, mittels welcher eine zeitliche Sequenz von Bildern – d.h. ein Video – des Innenraums der Wäschetrommel bereitgestellt wird. Diese Bilder werden dann an eine Steuereinrichtung des Haushaltsgeräts übermittelt, welche die Betriebsprozesse abhängig von den Bildern steuert. Die Steuereinrichtung analysiert die Bewegung der Wäschestücke anhand der Bilder und kann diesbezüglich beispielsweise auf den Bewegungszustand der Wäschestücke zurückschließen. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 10 2010 000 432 A1 bekannt. Abhängig von den Bilddaten wird dabei zwischen vier verschiedenen Bewegungsarten unterschieden: einer Umwälzbewegung, einer Rollbewegung, einer Gleitbewegung und einer so genannten Satellitenbewegung, d.h. einem „Anliegen“, bei welchem die Wäschestücke an einer Innenseite der Wäschetrommel über die gesamte Trommelumdrehung anliegen. Abhängig von dem aktuellen Bewegungszustand der Wäschestücke kann dann die Drehzahl der Wäschetrommel entsprechend gesteuert werden. Um den aktuellen Bewegungszustand der Wäschestücke ermitteln zu können, wird anhand der Bilder ein Flächeninhalt der Wäschestücke bestimmt, indem ein so genanntes Segmentierungsbild bereitgestellt wird, bei welchem der prozentuale Anteil der Abdeckung jedes Bildsegments durch die Wäschestücke ermittelt wird.
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Die Unterscheidung zwischen verschiedenen Bewegungsarten der Wäschestücke anhand von Bilddaten einer Kamera ist des Weiteren aus dem Dokument
EP 2 260 136 B1 bekannt. Auch hier wird abhängig von der aktuellen Bewegungsart der Wäsche die Drehzahl der Wäschetrommel gesteuert.
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Bei Haushaltsgeräten zur Pflege von Wäschestücken besteht eine besondere Herausforderung darin, die Bewegung der Wäschestücke innerhalb der Trommel und die damit verbundene mechanische Belastung und Beanspruchung der Wäschestücke erfassen zu können. Die Erfassung der so genannten Waschmechanik stellt einen relativ schwierigen und komplexen Vorgang dar. Eine gewisse Abhilfe schafft hier die Erfassung von Bilddaten mittels einer Kamera, wie dies bereits in dem oben zitierten Stand der Technik vorgeschlagen wird. Als nachteilig an diesem Stand der Technik kann jedoch der Umstand angesehen werden, dass die zur Verfügung stehenden Bilddaten nicht optimal ausgenutzt werden und die daraus ermittelten Größen lediglich eine unzureichende Aussage über die tatsächliche mechanische Beanspruchung der Wäschestücke ermöglichen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung eine zuverlässige Aussage über die tatsächliche mechanische Beanspruchung des Körpers innerhalb der Trommel getroffen werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren sowie durch ein Haushaltsgerät mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Analysieren der Bewegung eines Körpers innerhalb einer drehbar gelagerten Trommel, insbesondere zum Ermitteln einer mechanischen Beanspruchung des Körpers, bevorzugt zum Entwickeln eines Betriebsprogramms für ein Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken oder zum Betreiben eines solchen Haushaltsgeräts zur Pflege von Wäschestücken. Die Trommel wird mittels eines Antriebsmotors angetrieben, wobei durch dieses Antreiben der Trommel der Körper in einem Innenraum der Trommel relativ zur Trommel bewegt wird. Mittels zumindest einer Bilderfassungseinrichtung wird eine zeitliche Sequenz von Bildern des Innenraums der Trommel bereitgestellt und zum Analysieren der Bewegung des Körpers an eine elektronische bzw. digitale Recheneinrichtung übermittelt, welche die digitalen Bilder verarbeitet. Mittels der Recheneinrichtung wird anhand der Sequenz der Bilder eine Häufigkeitsverteilung bestimmt, welche für eine Vielzahl von vorgegebenen Bildzellen jeweils einen die Häufigkeit des Auftretens des Körpers in der jeweiligen Bildzelle angebenden Häufigkeitswert definiert, wobei die Bewegung anhand der Häufigkeitsverteilung analysiert wird. Vorzugsweise ist die Häufigkeitsverteilung als zumindest zweidimensionale Häufigkeitsverteilung (insbesondere zumindest in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Trommel) definiert.
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Um die mechanische Beanspruchung des Körpers innerhalb der Trommel zuverlässig ermitteln zu können, wird somit erfindungsgemäß vorgeschlagen, einen Bildrahmen der Bilder bzw. der Bilderfassungseinrichtung in eine Vielzahl von Bildzellen – insbesondere gleicher Größe – zu unterteilen und zu jeder Bildzelle einen Häufigkeitswert zu definieren, welcher über die Zeit aktualisiert wird und die Häufigkeit angibt, mit welcher der Körper in der jeweiligen Bildzelle seit einem vorbestimmten Referenzzeitpunkt – etwa dem Beginn eines Betriebsprozesses beim Seriengerät oder dem Beginn eines Versuchs in der Entwicklung – detektiert wird. Eine solche Häufigkeitsverteilung ermöglicht dann eine zuverlässige Aussage über den mechanischen Belastungszustand des Körpers. Wird beispielsweise festgestellt, dass sich der Körper relativ häufig im oberen Bereich der Trommel – etwa über der Drehachse – befindet, so kann von einer größeren mechanischen Beanspruchung ausgegangen werden, als dies zum Beispiel bei einem häufigen Auftreten des Körpers im unteren Bereich der Trommel der Fall wäre. Abhängig von der Häufigkeitsverteilung kann somit entsprechend eine Regelung der Drehzahl der Trommel vorgenommen werden oder es können im Entwicklungsprozess in vorteilhafter Weise neue Betriebsprogramme auf der Grundlage der Häufigkeitsverteilung entwickelt werden.
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Als Bilderfassungseinrichtung kann zum Beispiel eine Kamera eingesetzt werden, welche Licht in einem für den Menschen sichtbaren Spektralbereich detektieren und somit Bilder bereitstellen kann. Dies kann beispielsweise eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera sein. Ergänzend oder alternativ kann auch eine Bilderfassungseinrichtung eingesetzt werden, welche in einem für den Menschen unsichtbaren Spektralbereich arbeitet, wie beispielsweise eine Infrarotkamera. Unabhängig von der verwendeten Kameraart ist diese vorzugsweise eine Video-Kamera, welche eine Vielzahl von Bildern pro Sekunde aufnehmen kann.
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Bezüglich der Auswertung der Häufigkeitsverteilung können nun zwei Ausführungsformen vorgesehen sein:
Zum einen kann die Bewegung des Körpers anhand der Häufigkeitsverteilung in einem Entwicklungsprozess eines Haushaltsgeräts zur Pflege von Wäschestücken analysiert werden, wie insbesondere einer Waschmaschine, eines Waschtrockners oder eines Wäschetrockners. Anhand der Häufigkeitsverteilung wird dann zumindest ein Betriebsprogramm, d.h. insbesondere ein Waschprogramm und/oder ein Trocknungsprogramm, für das Haushaltsgerät entwickelt. Durch Auswertung der Häufigkeitsverteilung in einem Entwicklungsprozess kann nämlich für unterschiedliche Drehzahlen und Drehrichtungen der Trommel jeweils die mechanische Beanspruchung des Körpers ermittelt werden, sodass auch die Betriebsprogramme des Haushaltsgeräts bezüglich der Drehzahl und anderer Bewegungsparameter der Trommel entsprechend gestaltet werden können.
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Zum anderen kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Recheneinrichtung, die die Sequenz der Bilder analysiert, eine geräteinterne Steuereinrichtung eines Haushaltsgeräts ist und mittels der Recheneinrichtung der Antriebsmotor des Haushaltsgeräts und/oder ein von dem Antriebsmotor verschiedener elektrischer Verbraucher (zum Beispiel eine Heizung, eine Pumpe, ein Gebläse und/oder ein Ventil) im Betrieb des Haushaltsgeräts abhängig von der Häufigkeitsverteilung angesteuert wird. Das Verfahren kann also auch in einem Seriengerät implementiert werden und wird dann quasi bei dem Endverbraucher und im Betrieb des Haushaltsgeräts durchgeführt. Abhängig von der Häufigkeitsverteilung der Wäschestücke erfolgt dann vorzugsweise eine Steuerung oder eine Regelung der Bewegung der Trommel, sodass jeweils eine optimale mechanische Belastung der Wäschestücke erzielt werden kann.
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Eine besonders hohe Genauigkeit bei der Ermittlung der Häufigkeitsverteilung kann erreicht werden, wenn die Bildzellen jeweils mit der Größe eines Bildpunkts definiert werden, sodass die Bildzellen jeweils durch einen Bildpunkt gebildet sind. Dann wird zu jedem Bildpunkt jeweils ein Häufigkeitswert bestimmt, der die Häufigkeit des Auftretens des Körpers in dem jeweiligen Bildpunkt angibt. Dies bedeutet, dass über die Sequenz der Bilder hinweg zu jedem Bildpunkt ermittelt wird, wie häufig der Körper in dem jeweiligen Bildpunkt abgebildet ist. Eine solche hochpräzise Häufigkeitsverteilung weist dann eine sehr hohe Auflösung auf und lässt somit grundsätzlich eine präzise Aussage über das Verhalten des Körpers innerhalb der Trommel und daher über die mechanische Beanspruchung des Körpers zu.
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Das Bestimmen der Häufigkeitsverteilung umfasst bevorzugt, dass anhand jedes oder jedes n-ten Bilds der Sequenz, mit n größer als 1, zu jeder Bildzelle überprüft wird, ob in der jeweiligen Bildzelle der Körper abgebildet ist oder nicht. Nach Detektion des Körpers in einer bestimmten Bildzelle kann dann ein dieser Bildzelle zugeordneter Zählerwert inkrementiert werden, wobei die Häufigkeitswerte dann abhängig von den jeweiligen Zählerwerten bestimmt werden. Eine solche Vorgehensweise kann ohne viel Rechenaufwand implementiert werden und ermöglicht außerdem eine zuverlässige und präzise Bestimmung der Häufigkeitsverteilung.
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Der jeweilige Häufigkeitswert wird bevorzugt als ein Verhältnis des zugeordneten Zählerwerts zu einer Summe aller Zählerwerte berechnet. Auf diese Art und Weise kann eine repräsentative, quantitative Größe generiert werden, welche eine zuverlässige Aussage über den Belastungszustand des Körpers zulässt.
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Um die Häufigkeitsverteilung bestimmen zu können, braucht der Körper in den Bildern identifiziert bzw. detektiert und über die Sequenz der Bilder hinweg verfolgt zu werden. Um zu überprüfen, ob der Körper in der jeweiligen Bildzelle abgebildet ist oder nicht, wird bevorzugt folgendes Verfahren durchgeführt: Zu zumindest einem Farbkanal eines vorbestimmten Farbraums – beispielsweise zu dem R-Kanal und/oder dem G-Kanal und/oder dem B-Kanal des RGB-Farbraums – können jeweilige Farbwerte von Bildpunkten der Bilder mittels der Recheneinrichtung erfasst werden. Der Körper kann dann durch Vergleichen der Farbwerte der Bildpunkte mit abgelegten Referenzwerten identifiziert werden. Dieses Verfahren sorgt dafür, dass der Körper in den Bildern besonders schnell detektiert werden kann, ohne dass dazu ein hoher Rechenaufwand benötigt wird. Beispielsweise können die Bildpunkte bei dieser Ausführungsform einer nach dem anderen daraufhin überprüft werden, ob die Farbwerte des jeweiligen Bildpunkts in vorbestimmten Referenzbereichen liegen. Wird dieses Kriterium erfüllt, so kann angenommen werden, dass in dem jeweiligen Bildpunkt der Körper abgebildet ist.
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Beispielsweise wird ein solcher Referenzbereich für jeden Farbkanal des RGB-Farbraums vorgegeben, d.h. für die R-Farbwerte, die G-Farbwerte und die B-Farbwerte der Bildpunkte. Liegen alle Farbwerte eines bestimmten Bildpunkts innerhalb des jeweiligen Referenzbereichs, so liegt eine Detektion des Körpers in diesem Bildpunkt vor.
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Hinsichtlich der Referenzwerte bzw. der genannten Referenzbereiche können grundsätzlich zwei Ausführungsformen vorgesehen sein. Geht es um die Entwicklung von Betriebsprogrammen für ein Haushaltsgerät, so wird ein Prüfkörper eingesetzt, dessen Farbgebung grundsätzlich bekannt ist. Die Referenzwerte können hier also vorgegeben werden. Wird das Verfahren jedoch in einem Seriengerät implementiert, so ist die Farbgebung der Wäschestücke in der Recheneinrichtung grundsätzlich unbekannt. Es erweist sich somit als vorteilhaft, wenn die Referenzwerte anhand eines Bilds – dieses kann zu Beginn jedes Betriebsprozesses des Haushaltsgeräts aufgenommen werden – mittels der Recheneinrichtung selbst bestimmt werden. Dies kann beispielsweise so aussehen, dass anhand des anfänglichen Bilds die Farbgebung der Wäschestücke mittels der Recheneinrichtung bestimmt wird und abhängig von den Farbwerten der Wäschestücke dann die Referenzwerte bzw. Referenzbereiche definiert werden. Somit kann eine Detektion der Wäschestücke auch in einem Seriengerät vorgenommen werden.
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Es kann auch vorgesehen sein, dass zumindest zwei Bilderfassungseinrichtungen jeweils eine Sequenz von Bildern des Innenraums der Trommel bereitstellen und anhand der zumindest zwei Sequenzen die Häufigkeitsverteilung in drei Dimensionen des Innenraums der Trommel bestimmt wird. Eine solche dreidimensionale Häufigkeitsverteilung ermöglicht dann eine noch präzisere Aussage über die mechanische Beanspruchung des Körpers.
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Die Erfindung betrifft auch ein Haushaltsgerät zur Pflege von Wäschestücken, umfassend eine Wäschetrommel zur Aufnahme der Wäschestücke, umfassend einen Antriebsmotor zum Antreiben der Trommel, umfassend eine Steuereinrichtung zum Ansteuern des Antriebsmotors, und umfassend zumindest eine Bilderfassungseinrichtung zum Bereitstellen einer Sequenz von Bildern eines Innenraums der Trommel, wobei die Steuereinrichtung dazu ausgelegt ist, den Antriebsmotor abhängig von der Sequenz der Bilder anzusteuern, und wobei die Steuereinrichtung weiterhin dazu ausgelegt ist, anhand der Sequenz der Bilder eine Häufigkeitsverteilung zu bestimmen, welche für eine Vielzahl von vorgegebenen Bildzellen jeweils einen die Häufigkeit des Auftretens der Wäschestücke in der jeweiligen Bildzelle (während ein und desselben Betriebsprogramms) angebenden Häufigkeitswert definiert, und den Antriebsmotor abhängig von der Häufigkeitsverteilung anzusteuern.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Haushaltsgerät.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung ein Haushaltsgerät gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 in schematischer Darstellung einen Prüfstand zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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3 in schematischer Darstellung eine Trommel mit mehreren Körpern, die in einem Innenraum der Trommel angeordnet sind;
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4a und 4b unterschiedliche Ansichten der Trommel, wobei die Anordnung von Bilderfassungseinrichtungen näher erläutert wird;
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5 in schematischer Darstellung eine Bildregion eines Bilds zur Erläuterung der Detektion eines Körpers in dem Bild;
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6 in schematischer Darstellung Bildzellen, wobei zu jeder Bildzelle ein Häufigkeitswert bestimmt wird, welcher die Häufigkeit des Auftretens des Körpers in der jeweiligen Bildzelle angibt; und
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7 bis 10 in schematischer Darstellung beispielhafte zweidimensionale Häufigkeitsverteilungen.
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In den Figuren werden gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ein in 1 dargestelltes Haushaltsgerät 1 ist beispielsweise eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner oder ein Waschtrockner. Das Haushaltsgerät 1 beinhaltet eine Trommel 2, welche in einem Gehäuse 3 des Haushaltsgeräts 1 um eine horizontale Drehachse 4 drehbar gelagert ist. Die Trommel 2 wird mittels eines elektrischen Antriebsmotors 5 angetrieben, der zum Beispiel als Synchronmaschine bzw. bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC) ausgebildet ist. Der Antriebsmotor 5 wird durch eine elektronische Recheneinrichtung 6 angesteuert, welche im Ausführungsbeispiel gemäß 1 eine Steuereinrichtung 6’ des Haushaltsgeräts 1 darstellt. Die Recheneinrichtung 6 steuert den Antriebsmotor 5 unter Ausgabe entsprechender Steuersignale 7 an. Durch die Steuersignale 7 kann beispielsweise die Drehzahl der Trommel 2 gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 6’ kann auch zumindest einen weiteren elektrischen Verbraucher 8 des Haushaltsgeräts 1 ansteuern, wie beispielsweise ein Ventil und/oder eine Heizung und/oder ein Gebläse und/oder eine Pumpe.
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In dem Haushaltsgerät 1 ist eine Bilderfassungseinrichtung 9 angeordnet, welche als Kamera ausgebildet ist und somit zum Erfassen von Licht in einem sichtbaren oder einem unsichtbaren Spektralbereich dient. Beispielsweise wird eine CCD-Kamera oder eine CMOS-Kamera eingesetzt. Die Bilderfassungseinrichtung 9 kann so angeordnet sein, dass die Kameraachse mit der Drehachse 4 der Trommel 2 zusammenfällt und die Bilderfassungseinrichtung 9 somit einen Innenraum 10 der Trommel 2 erfassen kann. Die Bilderfassungseinrichtung 9 kann im Haushaltsgerät 1 beispielsweise an einer den Innenraum 10 verschließenden Tür (nicht dargestellt) oder aber an einer Rückseite des Innenraums 10 angeordnet sein. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die Bilderfassungseinrichtung 9 in dem Haushaltsgerät 1 ortsfest angebracht ist und sich somit die Trommel 2 relativ zur Bilderfassungseinrichtung 9 dreht. Da die Drehzahl der Trommel 2 stets bekannt ist, kann jedoch grundsätzlich auch eine alternative Anordnung der Bilderfassungseinrichtung 9 an der drehbaren Trommel 2 vorgesehen sein, sodass sich die Bilderfassungseinrichtung 9 mit der Trommel 2 dreht. In diesem Falle kann anhand der bekannten Drehzahl die Bewegung der Bilderfassungseinrichtung 9 kompensiert werden.
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Optional kann in dem Haushaltsgerät 1 auch eine weitere Bilderfassungseinrichtung eingesetzt werden, um den Innenraum 10 der Trommel 2 insgesamt in drei Dimensionen erfassen zu können. Es ist auch möglich, eine so genannte Stereo-Kamera einzusetzen, welche dreidimensionale Bilder des Innenraums 10 bereitstellt.
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Die von der Bilderfassungseinrichtung 9 erfassten Bilder werden an die Recheneinrichtung 6 übermittelt und durch diese verarbeitet. Anhand der Bilder kann die Recheneinrichtung 6 dann die Steuersignale 7 erzeugen und somit die Bewegung der Trommel 2 abhängig von den Bildern steuern.
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Einerseits kann das erfindungsgemäße Verfahren also in dem Haushaltsgerät 1 gemäß 1 implementiert werden. Andererseits ist es jedoch auch möglich, das Verfahren bei der Entwicklung von Betriebsprogrammen für ein solches Haushaltsgerät 1 zu nutzen. Dazu wird beispielsweise ein Prüfstand 11 verwendet, wie er in 2 schematisch dargestellt ist. Eine Trommel 2 ist hier an einem Träger 12 drehbar gelagert und wird ebenfalls mittels eines in 2 nicht näher dargestellten Antriebsmotors drehbar angetrieben.
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Wie aus 3 hervorgeht, können sowohl bei dem Haushaltsgerät 1 als auch bei dem Prüfstand 11 so genannte Mitnehmerelemente 13 vorgesehen sein, welche an einer Innenseite 40 der Trommel 2 angebracht und äquidistant in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Es werden beispielsweise drei Mitnehmerelemente 13 verwendet, welche jeweils in einem Winkelabstand von 120° zueinander angeordnet sind. Wird die Trommel 2 angetrieben, so werden in dem Innenraum 10 befindliche Körper 14 durch die Mitnehmerelemente 13 bewegt. Die Körper 14 können Wäschestücke (bei dem Haushaltsgerät 1) oder Prüfkörper (bei dem Prüfstand 11) sein.
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Wie bei dem Haushaltsgerät 1 kann auch bei dem Prüfstand 11 zumindest eine Bilderfassungseinrichtung 9 verwendet werden, welche Bilder des Innenraums 10 der Trommel 2 bereitstellt und an eine Recheneinrichtung 6 übermittelt. Eine beispielhafte Anordnung von zwei separaten Bilderfassungseinrichtungen 9a, 9b bezüglich der Trommel 2 bei dem Prüfstand 11 ist in den 4a und 4b schematisch dargestellt. Da die Trommel 2 des Prüfstands 11 aus einem transparenten Material ausgebildet ist, können die Bilderfassungseinrichtungen 9a, 9b hier außerhalb der Trommel 2 positioniert werden. Eine erste Bilderfassungseinrichtung 9a kann so positioniert werden, dass ihre Kameraachse 15a senkrecht zur Drehachse 4 der Trommel 2 verläuft, sodass hier Bilder in der y-z-Ebene aufgenommen werden. Die zweite Bilderfassungseinrichtung 9b kann so platziert werden, dass ihre Kameraachse 15b mit der Drehachse 4 der Trommel 2 zusammenfällt. Hier werden Bilder in der x-y-Ebene aufgenommen.
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Wie aus den 4a und 4b hervorgeht, sind die Bilderfassungseinrichtungen 9a, 9b des Prüfstands 11 mit einer Recheneinrichtung 6 gekoppelt und übermitteln die Bilder an die Recheneinrichtung 6. Die Recheneinrichtung 6 kann hier zum Beispiel ein PC oder ein Notebook sein.
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Nachfolgend wird ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung näher erläutert. Wird das Verfahren bei dem Haushaltsgerät 1 durchgeführt, so erfolgt eine Ansteuerung des Antriebsmotors 5 und/oder des Verbrauchers 8 mittels der Steuereinrichtung 6’ abhängig von den Bildern. Wird das Verfahren bei dem Prüfstand 11 gemäß 2 implementiert, so können anhand der Bilder neue Betriebsprogramme entwickelt werden, die dann in einem solchen Haushaltsgerät 1 verwendet werden können.
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Unabhängig davon, wo genau das Verfahren durchgeführt wird, empfängt die Recheneinrichtung 6 eine Sequenz von Bildern, die mittels der zumindest einen Bilderfassungseinrichtung 9 bereitgestellt wird. Bei dem Prüfstand 11 wird mindestens die Bilderfassungseinrichtung 9b genutzt, mittels welcher Bilder in der x-y-Ebene aufgenommen werden. In jedem oder jedem n-ten (n > 1) Bild der Sequenz detektiert die Recheneinrichtung 6 den im Innenraum 10 der Trommel 2 befindlichen Körper 14, sei es die Wäschestücke, sei es einen Prüfkörper. Zu diesem Zwecke erfasst die Recheneinrichtung 6 Farbwerte von Bildpunkten des jeweiligen Bilds in einem vorgegebenen Farbraum, insbesondere in dem RGB-Farbraum.
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In 5 ist dabei ein beispielhafter Bildbereich eines in der x-y-Ebene aufgenommenen Bilds 16 in schematischer Darstellung gezeigt. Wie aus 5 hervorgeht, weisen Bildpunkte 17 des Bilds 16 unterschiedliche Farbwerte RGB1 bis RGB5 auf, wobei die Farbgebung jedes Bildpunkts 17 jeweils durch drei Farbwerte R, G, B definiert ist, nämlich einen Farbwert im R-Farbkanal, einen Farbwert im G-Farbkanal sowie einen Farbwert im B-Farbkanal. Um den Körper 14 zu detektieren, vergleicht die Recheneinrichtung 6 die Farbwerte R, G, B jedes Bildpunkts 17 mit abgelegten Referenzwerten. Dies bedeutet, dass die Recheneinrichtung 6 zu jedem Bildpunkt 17 überprüft, ob seine Farbwerte R, G, B jeweils in einem vorgegebenen Referenzbereich liegen. Liegen alle Farbwerte R, G, B eines bestimmten Bildpunkts 17 in dem jeweiligen Referenzbereich, so wird von der Recheneinrichtung 6 angenommen, dass in diesem Bildpunkt 17 der Körper 14 abgebildet ist. Es erfolgt somit eine Detektion des Körpers 14 in diesem Bildpunkt 17. Dieses Verfahren wird für alle Bildpunkte 17 durchgeführt, sodass die Recheneinrichtung 6 zu jedem Bildpunkt 17 eines jeden oder jeden n-ten Bilds 16 feststellen kann, ob in diesem Bildpunkt 17 der Körper 14 abgebildet ist oder nicht.
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Anhand der Sequenz von Bildern 16 bestimmt die Recheneinrichtung 6 eine, in diesem Falle zweidimensionale (zumindest in der x-y-Ebene der Trommel 2), Häufigkeitsverteilung des Körpers 14. Dazu wird eine Matrix definiert, wie sie beispielhaft in 6 abgebildet ist. Mit anderen Worten werden eine Vielzahl von Bildzellen 18 definiert, deren Größe im Ausführungsbeispiel jeweils der Größe eines einzigen Bildpunkts 17 entspricht. Für die Bestimmung der Häufigkeitsverteilung des Auftretens des Körpers 14 wird für jede Bildzelle 18 jeweils ein Zählerwert C11 bis C99 definiert, welcher immer dann inkrementiert wird, wenn in dem aktuellen Bild 16 der Körper 14 in der jeweiligen Bildzelle 18 detektiert wird. Wird in einem Bild 16 der Körper 14 beispielsweise in den Zellen (x = 4, y = 3) und (x = 4, y = 4) detektiert, so werden die Zählerwerte C34 und C44 inkrementiert.
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Um dann die Häufigkeitsverteilung zu erhalten, werden die Zählerwerte C11 bis C99 durch die Summe aller Zählerwerte C11 + ... + C99 dividiert. Die Häufigkeitsverteilung ist dann durch die Häufigkeitswerte definiert, sodass die Häufigkeitsverteilung in der x-y-Ebene für alle Bildzellen 18 jeweils einen die Häufigkeit des Auftretens des Körpers 14 in der jeweiligen Bildzelle 18 angebenden Häufigkeitswert definiert, der durch Dividieren des jeweiligen Zählerwerts C11 bis C99 durch die Summer aller Zählerwerte C11 bis C99 berechnet wird.
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Weil die Bildzellen 18 die Größe eines einzelnen Bildpunkts 17 aufweisen, kann eine Häufigkeitsverteilung berechnet werden, die eine relativ große Auflösung aufweist, die lediglich von der Auflösung der verwendeten Bilderfassungseinrichtung 9 abhängt. Die 7 bis 10 zeigen nun in schematischer und abstrakter Darstellung beispielhafte Häufigkeitsverteilungen 19. Die Drehrichtung der Trommel 2 ist jeweils mit 20 bezeichnet.
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In 7 ist die Häufigkeitsverteilung 19 der Bewegungsbereiche eines ersten Versuchs gezeigt. Man erkennt eine deutliche, nierenförmige Anhäufung in einem unteren, linken Trommelbereich 21, in welchem die Häufigkeit maximal ist. Da bei diesem Versuch ein einziger Körper 14 eingesetzt wurde, kann sich dieser in dem Bereich 21 besonders häufig aufhalten, da keinerlei Wechselwirkungen mit anderen Textilien erzeugt werden. Die Drehrichtung 20 im mathematisch negativen Sinne erklärt die Tendenz zur linken Seite der Trommel 2. Ein oberer, rechter Bereich 22 der Trommel 2 wird fast nie durchlaufen, sodass dort die Häufigkeitswerte minimal sind. Dies bedeutet, dass kaum Fälle beobachtet werden können, die eine große Fallkurve beschreiben würden. Eine in 7 dargestellte Häufigkeitsverteilung 19 ist somit typisch für die Bewegungsart „Rollen“, bei welcher der Körper 14 im unteren Bereich 21 der Trommel 2 durch die Mitnehmerelemente 13 umgerollt wird.
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Bei dem nächsten Versuch gemäß 9 wurde im Vergleich zum ersten Versuch circa das fünffache Beladungsvolumen verwendet. Die Häufigkeitsverteilung 19 gemäß 9 unterscheidet sich somit deutlich von der gemäß 7. Wie aus 9 hervorgeht, wird hier ein sehr viel größerer Bereich 23 des Innenraums 10 der Trommel 2 ausgenutzt – die Häufigkeitsverteilung 19 weist ihr Maximum in diesem Bereich 23 auf. Auffällig ist zudem, dass sich der Körper 14 nicht an einer Stelle konzentriert, sondern auf einen ringförmigen Bereich verteilt ist. Diese Beobachtung lässt bereits die Aussage zu, dass vermehrt die Bewegungsart „Fallen“ vorliegt, bei welcher der Körper 14 von einem oberen Bereich der Trommel aufgrund der Schwerkraft fällt. Außerdem ist in 9 erkennbar, dass sich im Zentrum des Bereichs 23 ein „Tot-Bereich“ 24 befindet, in welchem sich der Körper 14 wesentlich seltener befindet als in dem Bereich 23. Zu der Häufigkeitsverteilung 19 gemäß 9 ist in 10 eine Bewegungsbahn 25 dargestellt, entlang welcher sich der Körper 14 innerhalb der Trommel 2 bewegt hat. In 10 ist auf der horizontalen Achse die Position des Körpers 14 in x-Richtung bezogen auf den Radius R der Trommel 2 aufgetragen; auf der vertikalen Achse ist die Position des Körpers 14 in y-Richtung bezogen auf den Radius R aufgetragen. Auch hier ist der „Tot-Bereich“ 24 zu erkennen, in welchem sich der Körper 14 deutlich seltener als in anderen Bereichen der Trommel 2 befindet.
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Die Häufigkeitsverteilung 19 eines dritten Versuchs ist in 8 dargestellt. Hier wurden sämtliche Textilien befeuchtet, und es ergibt sich insgesamt eine deutlich gleichmäßigere Häufigkeitsverteilung 19 des Körpers 14, insbesondere in einem überwiegenden Bereich 26 der Trommel 2, in welchem die Häufigkeit maximal ist. In weiteren Bereichen 27, 28, 29 wurde eine geringere Häufigkeit festgestellt. Der „Tot-Bereich“ 24 ist hier nicht mehr vorhanden, wobei der Bereich 26, in dem sich der Körper 14 überwiegend bewegt, jedoch nahezu identisch mit dem Bereich 23 gemäß 9 ist. Diese beobachtete Verteilung kann aufgrund der Ceteris-Paribus-Bedingung nur auf die Befeuchtung des Körpers 14 zurückgeführt werden.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren ist eine aktive Regelung eines Waschprozesses und/oder eines Trocknungsprozesses im Betrieb des Haushaltsgeräts 1 möglich.
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Außerdem ist auch die Entwicklung von neuartigen Betriebsprogrammen für Haushaltsgeräte 1 möglich. Je nach Textilart wird dabei ein bestimmter mechanischer Einfluss benötigt. Wird das Textil beispielsweise zu stark beansprucht, resultiert daraus eine Textilschädigung. Wäscheposten aus Wolle beispielsweise dürfen lediglich geringen mechanischen Einfluss erfahren. Wird durch die Häufigkeitsanalyse jedoch festgestellt, dass sich das Textil vermehrt im oberen Teil der Trommel 2 aufhält, kann die Motorsteuerung aktiv geregelt werden, um eine geeignete Verteilung zu erzielen. Dies funktioniert auch für das andere Extrem. Auf diese Weise kann auch eine besonders gute Ausnutzung der kompletten Trommel 2 erreicht werden. Zudem können eventuelle Tot-Bereiche 24 in der Trommel 2 entdeckt werden. Dies sind Bereiche, in denen sich das Textil aufgrund einer gegebenen Verfahrenstechnik kaum aufhält oder es kaum mechanischen Einfluss erfährt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Haushaltsgerät
- 2
- Trommel
- 3
- Gehäuse
- 4
- Drehachse
- 5
- Antriebsmotor
- 6
- Recheneinrichtung
- 6’
- Steuereinrichtung
- 7
- Steuersignale
- 8
- Verbraucher
- 9, 9a, 9b
- Bilderfassungseinrichtung
- 10
- Innenraum
- 11
- Prüfstand
- 12
- Träger
- 13
- Mitnehmerelemente
- 14
- Körper
- 15a, 15b
- Kameraachsen
- 16
- Bild
- 17
- Bildpunkte
- 18
- Bildzellen
- 19
- Häufigkeitsverteilung
- 20
- Drehrichtung
- 21, 22, 23, 26, 27, 28, 29
- Bereiche
- 24
- Tot-Bereich
- 25
- Bewegungsbahn
- 40
- Innenseite
- C11 bis C99
- Zählerwerte
- R
- Radius
- RGB1, RGB2, RGB3, RGB4, RGB5
- Farbwerte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010000432 A1 [0002]
- EP 2260136 B1 [0003]
- DE 102010000428 A1 [0004]
- DE 102010000430 A1 [0004]
- US 7814597 B2 [0004]
