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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spülmaschine, insbesondere gewerbliche Spülmaschine, welche als Programmautomat ausgebildet ist und eine verschließbare Behandlungskammer aufweist, in welcher Spülgut gemäß einem vorab festgelegten oder festlegbaren Behandlungsprogramm behandelbar ist. Die erfindungsgemäße Spülmaschine ist vorzugsweise als Hauben-Spülmaschine ausgeführt.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Reinigen von Spülgut in einer Spülmaschine, insbesondere in einer gewerblichen Spülmaschine, welche als Programmautomat ausgebildet ist und eine verschließbare Behandlungskammer aufweist, in welcher Spülgut gemäß einer vorab festgelegten oder festlegbaren Behandlungsprogramm behandelbar ist.
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Programmautomaten sind manuell beladbare und entladbare Geschirrspülmaschinen. Die Programmautomaten (box-type warewasher oder auch batch dish washers genannt) können Geschirrkorbdurchschubspülmaschinen, auch Haubenspülmaschinen (hood-type warewashers) genannt oder Frontlader (front loader warewashers) sein. Frontlader können Untertischmaschinen (under counter machines), Auftischmaschinen (top counter machines) oder auch freistehende Spülmaschinen mit Frontbeschickung (free standing front loaders) sein.
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Spülgut sind beispielsweise Teller, Tassen, Töpfe, Tabletts, Besteck, Besteckteile, Gläser und Küchenutensilien.
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Aus der Druckschrift
EP 1 738 677 A2 ist eine Haushaltsgeschirrspülmaschine bekannt, welche für folgenden Verfahrensablauf ausgebildet ist: eine Waschphase, während welcher Waschflüssigkeit mittels einer Pumpe aus einem Sumpf über Sprühdüsen in eine Spülkammer gesprüht wird, welche zur Aufnahme von Spülgut ausgebildet ist. Danach wird Waschflüssigkeit abgepumpt und der Sumpf mit Frischwasser gefüllt, welches dann von der gleichen Pumpe wie vorher die Waschflüssigkeit zu den gleichen Sprühdüsen wie vorher die Waschflüssigkeit gefördert wird. Im Übergang vom Sumpf zur Pumpe befindet sich eine Heizung zum Erwärmen der Waschflüssigkeit, wobei während der Klarspülphase die Klarspülflüssigkeit erwärmt oder unerwärmt gelassen werden kann. Nach der Klarspülphase folgt eine Dampfphase, bei welcher Frischwasser aus dem Sumpf mittels der Heizung verdampft und über die genannten Sprühdüsen in die Behandlungskammer geleitet wird. Nach der Dampfphase kann eine Trocknungsphase folgen, in welcher das aufgeheizte Spülgut trocknet.
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Gewerbliche Geschirrspülmaschinen benötigen zum Reinigen von Spülgut (wash ware) Wasser, Reiniger (detergent), Klarspüler (rinse aid) und Energie. Der Verbrauch von Reiniger und Klarspüler ist proportional abhängig vom Wasserverbrauch pro Waschzyklus. Bei konstanter Wasserzulauftemperatur gilt dies auch für die Heizenergie, welche zur Erwärmung des Klarspülwassers benötigt wird.
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Eine gewerbliche Geschirrspülmaschine hat in der Regel zwei Wasserkreisläufe, die vollständig voneinander getrennt sind. Hierbei handelt es sich um einen Wasserkreislauf, der für die Waschung zuständig ist und mit gebrauchtem Wasser aus dem Waschtank durchgeführt wird, und einen Frischwasserkreislauf, der für die Klarspülung zuständig ist und Frischwasser aus einem Boiler verwendet.
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Die Hauptaufgabe der Klarspülphase ist es, die auf dem Spülgut befindlichen Waschflüssigkeitsreste (Lauge) zu entfernen. Die während der Klarspülphase versprühte Klarspülflüssigkeit (reines Frischwasser oder mit Klarspüler vermischtes Frischwasser) fließt in den Waschtank und dient demnach auch zur Regeneration der Waschflüssigkeit. Bevor während der Klarspülphase neue Klarspülflüssigkeit in den Waschtank geleitet wird, wird die gleiche Menge Waschflüssigkeit aus dem Waschtank abgepumpt.
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Bei Geschirrspülmaschinen, welche in Gestalt eines Programmautomaten ausgebildet sind, wird das zu behandelnde Spülgut, wie beispielsweise Geschirr, Töpfe, Gläser, Besteck und andere zu reinigenden Utensilien, während mehrerer nacheinander auszuführender Behandlungsphasen, wie zum Beispiel Waschphase(n), Klarspülphase(n) und Trocknungsphase(n), behandelt.
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Unterschiedliche Spülgutarten allerdings verlangen aufgrund ihrer Gebrauchsanwendung, ihres Verschmutzungsgrades, ihrer Form sowie aufgrund des Materials unterschiedliche Behandlungsparameter für die einzelnen Prozessschritte. Bei heutigen als Programmautomat ausgebildeten Geschirrspülmaschinen wird jedoch in der Regel keine automatische Differenzierung der zu behandelnden Spülgutarten vorgenommen, so dass die herkömmlichen Programme oftmals als Kompromiss so ausgelegt sind, dass sie für mehrere unterschiedliche Spülgutarten verwendbar sind.
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Es ist bekannt, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Programmspülautomaten, wie zum Beispiel Untertischspülmaschinen oder Haubenspülmaschinen, mit mehreren Programmen ausgestattet sein können. Die einzelnen Programme unterscheiden sich hauptsächlich in der Laufzeitlänge (Zyklusdauer) der Behandlungsphasen oder - im Falle von speziellen Programmen insbesondere für die Behandlung von Trinkgläsern - in den Temperaturparametern der Waschphase und der Klarspülphase.
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Bei derartigen Programmspülautomaten hat das Bedienpersonal die Möglichkeit, beispielsweise bei leicht verschmutztem Spülgut, wie etwa bei Trinkgläsern, ein kürzeres Programm und bei stärker oder stark verschmutztem Spülgut ein längeres Programm zu wählen.
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In der Praxis wird jedoch insbesondere auch aufgrund unzureichender Schulung des Bedienpersonals die Möglichkeit der manuellen Programmwahl nur selten genutzt, so dass unabhängig von der Spülgutart für die Behandlung des Spülgutes hauptsächlich ein werkseitig voreingestelltes Programm zum Einsatz kommt.
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Kommt bei der Behandlung des Spülguts ein werkseitig voreingestelltes Programm zum Einsatz, welches in der Regel derart als Kompromiss ausgelegt ist, dass es mehr oder weniger effizient für mehrere Spülgutarten verwendbar ist, werden beispielsweise leicht verschmutzte Geschirrteile, wie etwa Trinkgläser, unwirtschaftlich lange und mit höheren Temperaturen gespült, als dies tatsächlich erforderlich wäre. Andererseits besteht die Gefahr, dass beispielsweise Spülgut mit schwerer zu entfernenden Essensrückständen, wie etwa Kochutensilien und/oder Bestecke, nicht ausreichend gereinigt werden, so dass unter Umständen mehrere Waschdurchläufe oder zusätzliche manuelle Reinigungen notwendig sind.
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Aus diesem Grund bieten in der Regel Spülmaschinen dem Betreiber die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Programmabläufen bzw. Programmzyklen zu wechseln. Diese sind speziell auf dedizierte Spülgutarten optimiert. Sie unterscheiden sich in Temperatur, Klarspülwassermenge, Wasserdruck, Zykluszeit und der Menge an eingesetzten Chemikalien, um eine manuelle Vor- und Nachbehandlung des Spülgutes außerhalb der Spülmaschine zu minimieren.
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Es wurde jedoch festgestellt, dass in der Praxis viele Betreiber tatsächlich nicht von der Möglichkeit Gebrauch machen, in Abhängigkeit von der Spülgutart das Behandlungsprogramm manuell einzustellen bzw. zu wechseln. Dies hat den Nachteil, das im Betrieb der Spülmaschinen häufig eine effiziente Nutzung der Ressourcen (Frischwasser, Chemikalien und Energie) nicht möglich ist bzw. dass nicht für alle Spülgutarten gute Behandlungsergebnisse bereitgestellt werden können. Als Folge hiervon ist das Spülgut manuell vor- und nachzubehandeln, was einen erhöhten Zeitaufwand in der Spülküche nach sich zieht.
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Auf Grundlage dieser Problemstellung liegt somit der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spülmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu optimieren, dass automatisch für alle Spülgutarten optimale Behandlungsergebnisse bereitgestellt werden können, wobei gleichzeitig die Ressourcen (Frischwasser, Chemikalien und Energie) möglichst effizient genutzt werden. Des Weiteren soll die Aufgabe gelöst werden, ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer solchen insbesondere als Programmautomat ausgebildeten Spülmaschine bzw. zum Reinigen in Spülgut in einer Spülmaschine anzugeben.
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Diese Aufgabe wird im Hinblick auf die Spülmaschine durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 4 gelöst, wobei vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung in den entsprechenden abhängigen Ansprüchen angegeben sind.
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Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass vor der eigentlichen Behandlung (Reinigung) des Spülgutes zunächst mit Hilfe einer geeigneten Spülgutdetektorvorrichtung die Art des zu behandelnden Spülgutes erfasst und von einer Programmsteuereinrichtung automatisch in Abhängigkeit von der erfassten Spülgutart ein vorab festgelegtes oder festlegbares Behandlungsprogramm für die Behandlung des Spülgutes ausgewählt wird. Anschließend erfolgt ein automatisches Einstellen der dem ausgewählten Behandlungsprogramm zugehörigen Prozessparameter.
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Einerseits ist durch das Bereitstellen der Spülgutdetektorvorrichtung eine automatische Erfassung der Art des zu behandelnden Spülgutes möglich. Andererseits wird mit Hilfe der Programmsteuereinrichtung automatisch für jede erfasste Spülgutart ein optimales Behandlungsprogramm für die Behandlung des Spülgutes während wenigstens einer Behandlungsphase ausgewählt und die dem ausgewählten Behandlungsprogramm zugehörigen Prozessparameter eingestellt. Die Auswahl und das automatische Einstellen der Prozessparameter erfolgen vorzugsweise für wenigstens eine Behandlungsphase (Waschphase, Klarspülphase, Trocknungsphase). Indem auf diese Weise die für die jeweiligen Behandlungsphasen geltenden Prozessparameter an die zu behandelnde Spülgutart angepasst werden, kann der Verbrauch an Frischwasser, Chemie und Energie optimiert werden.
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Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Programmsteuereinrichtung ausgelegt ist, ebenfalls vorzugsweise vor der eigentlichen Behandlung des Spülgutes jede erfasste Spülgutart einer vorab festgelegten oder festlegbaren Spülgutgruppe zuzuordnen. In vorteilhafter Weise sollte für jede Spülgutgruppe wiederum ein vorab festgelegtes oder festlegbares Behandlungsprogramm existieren, nach welchem das Spülgut der dieser Spülgutgruppe zugeordneten Spülgutart während wenigstens einer der Behandlungsphasen, wie zum Beispiel während der Waschphase, der Klarspülphase und/oder der Trocknungsphase, zu behandeln ist.
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Bei dem für jede Spülgutgruppe vorab festgelegten oder festlegbaren Behandlungsprogramm handelt es sich vorzugsweise um ein Behandlungsprogramm, welches einerseits im Hinblick auf den Verbrauch an Frischwasser, Chemie und Energie und andererseits im Hinblick auf ein hinreichendes Reinigungsergebnis angepasst ist. Demnach ermöglicht es die erfindungsgemäße Lösung, dass automatisch die Prozessparameter der Geschirrspülmaschine auf die jeweilige zu behandelnde Spülgutart optimal angepasst werden, ohne dass das Bedienpersonal eingreifen und manuell eine Programmwahl vornehmen muss.
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Als „Spülgutart“ wird vorliegend der Typ des zu behandelnden bzw. zu reinigenden Spülgutes verstanden. Die Spülgutart hängt insbesondere beispielsweise von der Größe, der Formgebung und/oder dem Material des zu reinigenden Spülgutes ab.
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Um eine möglichst fehlerfreie automatische Detektion der Spülgutart zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Spülgutdetektorvorrichtung ein im Hinblick auf das zu behandelnde Spülgut ausgerichtetes optisches Erkennungssystem sowie eine entsprechende Auswerteeinrichtung aufweist. Das optische Erkennungssystem ist ausgebildet, zumindest ein Teil des von dem zu behandelnden Spülgut reflektierten Lichtes als Reflexionsbild aufzunehmen, wobei die Auswerteeinrichtung ausgebildet ist, anhand des aufgenommenen Reflexionsbildes zwischen unterschiedlichen Spülgutarten zu unterscheiden, wobei hierbei das Maß bzw. der Grad der Reflektion Aufschluss über die Spülgutart liefert.
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In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Spülmaschine ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass das optische Erkennungssystem ferner ausgebildet ist, die Farbe des von dem zu behandelnden Spülgut reflektierten Lichtes aufzunehmen, wobei die Auswerteeinrichtung ferner ausgebildet ist, anhand der aufgenommenen Farbe zwischen unterschiedlichen Spülgutarten zu unterscheiden.
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Im Hinblick auf das optische Erkennungssystem hat es sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn dieses eine Kamera aufweist, welche vorzugsweise innerhalb der Behandlungskammer und insbesondere in oder in der Nähe eines oberen Eckbereiches an der Rück- oder Frontseite der Behandlungskammer angeordnet ist. Das optische Erkennungssystem weist vorzugsweise ferner ein Beleuchtungssystem mit mindestens einer Leuchtquelle auf, welche ausgebildet ist, insbesondere eine homogene und vorzugsweise diffuse Ausleuchtung zumindest eines Teils des zu behandelnden Spülguts vorzugsweise mit Licht bei einer Farbtemperatur zwischen 5200 bis 5700 K zu ermöglichen.
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Eine Kameramontage innerhalb der Spülmaschine bzw. innerhalb der Behandlungskammer der Spülmaschine weist entscheidende Vorteile gegenüber einer Kameraposition außerhalb der Spülmaschine auf. Zwar wäre eine externe Montage zum Schutze der Kamera ideal, allerdings ist es bei einer externen Montage der Kamera relativ aufwendig, den richtigen Zeitpunkt für das Aufnehmen der Daten/des Bildes zu finden. Als ein weiterer Nachteil ist der erhöhte Aufwand beim Schulen des Servicepersonals und der steigende Zeitaufwand bei der Inbetriebnahme der Spülmaschine zu nennen.
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Wenn hingegen die Kamera des optischen Erkennungssystems innerhalb der Behandlungskammer positioniert wird, ist der Zeitpunkt für die Bildaufnahme relativ einfach definierbar. Diese könnte direkt beim Schließen der Spülmaschine erfolgen oder nach Beendigung einer Vorwaschung. Die Vorwaschung ist ein Prozessschritt, bei welchem vor dem eigentlichen Programmablauf das Spülgut vorverarbeitet wird. Dies hätte den Vorteil, dass grobe Verschmutzungen zum Zeitpunkt der Daten-/Bildaufnahme bereits entfernt sind. Hierdurch wird die Bildauswertung deutlich robuster. Zusätzlich wird die Inbetriebnahme der Spülmaschine vor Ort nicht beeinflusst. Die Kamera des optischen Erkennungssystems kann bereits im Werk fertig montiert werden, womit zum einen der Schulungsaufwand für das Servicepersonal nicht erhöht wird, und zum anderen der Betreiber der Spülmaschine keine längere Inbetriebnahme auf sich nehmen muss. Als weiterer großer Vorteil ist die Unabhängigkeit der Umgebungsbeleuchtung bei einer Montage der Kamera innerhalb der Behandlungskammer der Spülmaschine anzuführen. Die Beleuchtung kann so ausgelegt werden, dass immer fest definierte Umgebungsbedingungen herrschen. Dies ist im vorliegenden Fall besonders wichtig, da gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch Farben in der späteren Bildauswertung mitverwendet werden.
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Wenn die Kamera des optischen Erkennungssystems innerhalb der Behandlungskammer der Spülmaschine positioniert wird, ist es von Vorteil, wenn die Kamera in oder in der Nähe eines oberen Eckbereiches in der Rück- oder Frontwand der Behandlungskammer angeordnet ist, um eine Verringerung der Beladungshöhe durch eine zentral angeordnete Kamera zu verhindern, die Gefahr einer Beschädigung beim Be- und Entladen der Behandlungskammer mit Spülgut zu minimieren, und um wirksam zu erreichen, dass der ebenfalls in der Behandlungskammer vorhandene Wascharm unabhängig von seiner Position nicht in dem von der Kamera aufgenommenen Bild vorkommt.
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Im Hinblick auf das vorzugsweise vorgesehene Beleuchtungssystem ist zu nennen, dass dieses ausgebildet sein soll, um eine möglichst diffuse Beleuchtung zu erzeugen, sodass möglichst reflexionsarme Aufnahmen mit der Kamera des optischen Erkennungssystems realisierbar sind. In einer möglichen Realisierung kommen als Beleuchtungssystem eine Vielzahl von Leuchtdioden zum Einsatz, wobei diese Leuchtdioden Licht bei einer Farbtemperatur vorzugsweise zwischen 5200 bis 5700 K und insbesondere Licht bei einer Farbtemperatur von etwa 5500 K emittieren sollten. Die Farbwahrnehmung bei dieser Farbtemperatur kommt dem menschlichen Farbempfinden am nächsten. Hierbei lassen sich die unterschiedlichen Farbtöne am besten voneinander trennen und sollte deshalb auch bei Bildverarbeitungssystemen, bei denen die Farbe als Kriterium verwendet wird, eingesetzt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen anhand exemplarischer Ausführungsformen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 schematisch eine in Gestalt eines Programmautomaten ausgebildete Spülmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 schematisch eine in Gestalt eines Programmautomaten ausgebildete Spülmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
- 3 schematisch ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welchem die Reflektion als Unterscheidungskriterium herangezogen wird;
- 4A bis 4D schematisch zugehörige Grauwerthistogramme zur Messung der Reflektion bei unterschiedlichen Spülgutarten;
- 5 schematisch ein zweidimensionaler Merkmalsraum für die Farberkennung gemäß einer exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 6 schematisch ein Ablaufdiagramm gemäß einer exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 7A, B schematisch HSV-Histogramme für unterschiedliche Spülgutarten;
- 8 schematisch eine visuelle Darstellung von HOG-Merkmalen für ein Glas gemäß einer exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 9 schematisch ein Ablaufdiagramm gemäß einer exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die Geschirrspülmaschine 1 nach der Erfindung weist eine Behandlungskammer 2 zum Reinigen von in den Zeichnungen nicht dargestelltem Spülgut auf. Unter der Behandlungskammer 2 ist ein Waschtank 4 angeordnet, in welchem Flüssigkeit aus der Reinigungskammer 2 durch Schwerkraft zurückfließen kann. Der Waschtank 4 kann am Übergang zu der Behandlungskammer 2 mit Hilfe eines in den Zeichnungen nicht dargestellten Siebes abgedeckt sein. Im Waschtank 4 befindet sich Waschflüssigkeit 6, welche üblicherweise Wasser ist, dem ggf. Reiniger von einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Reiniger-Dosiereinrichtung in kontrollierter Weise automatisch zugeführt werden kann. Die Waschflüssigkeit 6 kann von einer Waschpumpe 8 über ein Waschleitungssystem 10 zu Waschdüsen 33 und 34 gefördert und durch diese Waschdüsen 33, 34 in der Behandlungskammer 2 auf das zu reinigende Spülgut gesprüht werden. Die versprühte Waschflüssigkeit 6 fließt anschließend in den Waschtank 4 zurück. An das untere Ende 5 des Waschtanks 4 kann eine Ableitung 3 mit einer Ablaufpumpe 11 angeschlossen sein, um bei Bedarf den Waschtank 4 zu entleeren.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geschirrspülers 1 ist eine erste Klarspülpumpe 12 mit ihrer Saugseite an einen Auslass 35 eines Boilers 21 angeschlossen. Der Boiler 21 weist des Weiteren einen mit einer Frischwasserzuleitung 28 verbundenen Einlass 22 auf, über welchen dem Boiler 21 entweder Frischwasser oder Frischwasser mit zudosiertem Klarspüler zugeführt wird. In dem Boiler 21 wird die über den Einlass 22 zugeführte Flüssigkeit (reines Frischwasser oder Frischwasser mit zudosiertem Klarspüler) nach Vorgabe eines Prozessablaufes aufgeheizt. Über die mit ihrer Saugseite am Boilerauslass 35 angeschlossene erste Klarspülpumpe 12 kann die in dem Boiler 21 aufgeheizte Klarspülflüssigkeit beispielsweise während einer Frischwasser-Klarspülphase über ein Klarspülleitungssystem 15, 15a zu Klarspüldüsen 7 bzw. 9 zugeführt werden. Die Klarspüldüsen 7 bzw. 9 sind in der Behandlungskammer 2 angeordnet, um die in dem Boiler 21 aufgeheizte Klarspülflüssigkeit in der Behandlungskammer 2 auf das Spülgut zu sprühen. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, dass dem Boiler 21 über den Einlass 22 und die Frischwasserzuleitung 28 reines Frischwasser zugeführt wird, welchem nach der Erwärmung in dem Boiler 21 mit Hilfe einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Klarspüler-Dosiereinrichtung Klarspüler zudosiert wird.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Geschirrspülmaschine 1 ist des Weiteren eine zweite Klarspülpumpe 13 vorgesehen, welche mit ihrer Saugseite an einen Frischwasserbehälter 14 und mit ihrer Druckseite an ein Klarspülleitungssystem 15, 15b angeschlossen ist. Das sich von der Druckseite der zweiten Klarspülpumpe 13 erstreckende Klarspülleitungssystem 15b und das sich von der Druckseite der ersten Klarspülpumpe 12 erstreckende Klarspülleitungssystem 15a gehen in ein gemeinsames Klarspülleitungssystem 15 über. Mit der an den Frischwasserbehälter 14 angeschlossenen zweiten Klarspülpumpe 13 kann unbeheizte Klarspülflüssigkeit zu den in der Behandlungskammer 2 angeordneten Klarspüldüsen 7 bzw. 9 gefördert werden, um bei Bedarf unbeheizte Klarspülflüssigkeit auf das Spülgut zu sprühen.
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Der Frischwasserbehälter 14 weist einen Einlass 37 auf, der mit einer Frischwasserzuleitung 31 verbunden ist. Über dieses Frischwasserzuleitung 31 wird dem Frischwasserbehälter 14 entweder reines Frischwasser oder Frischwasser mit zudosiertem Klarspüler zugeführt.
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Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, stromabwärts hinter dem Auslass 36 des Frischwasserbehälters 14 die bereits erwähnte und in den Zeichnungen nicht explizit dargestellte Klarspüler-Dosiereinrichtung anzuordnen.
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Die Waschdüsen 33, 34 und die Klarspüldüsen 7, 9 sind jeweils vorzugsweise oberhalb und unterhalb des Spülgutbereiches angeordnet und gegen den Spülgutbereich der Behandlungskammer 2 gerichtet. In der in 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geschirrspülers 1 sind ein oberes Waschdüsensystem und ein getrennt hiervon ausgeführtes oberes Klarspüldüsensystem sowie ein unteres Waschdüsensystem und ein getrennt hiervon ausgeführtes unteres Klarspüldüsensystem vorgesehen. Selbstverständlich wäre es aber auch denkbar, ein oberes und ein unteres Waschdüsensystem vorzusehen, welche gemeinsam zum Sprühen von Waschflüssigkeit und zum Sprühen von Klarspülflüssigkeit dienen. Auch können die Waschdüsen 33, 34 und/oder die Klarspüldüsen 7, 9 anstatt unten und oben nur oben oder nur unten angeordnet sein, oder stattdessen oder zusätzlich auch auf einer Seite der Behandlungskammer 2 angeordnet und quer zur Behandlungskammer 2 in den Spülgutbereich gerichtet sein.
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Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geschirrspülers 1 sind sowohl der Boiler 21 als auch der Frischwasserbehälter 14 über Frischwasserzuleitungen 24, 26, 28, 29 und 31 mit einem Rücksaugverhinderer 16 verbunden. Der Rücksaugverhinderer 16 dient dazu, zu verhindern, dass Frischwasser von der Saugseite der ersten Klarspülpumpe 12 und/oder der Saugseite der zweiten Klarspülpumpe 13 in eine Frischwasserzuleitung 17 zurückgesaugt werden kann.
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Der Rücksaugverhinderer 16 weist einen Auslass 40 auf, welcher über Frischwasserzuleitungen 24 und 41 mit einer Wasserenthärtereinrichtung 39 verbunden ist. Die Wasserenthärtereinrichtung 39 weist einerseits einen an die Frischwasserzuleitung 41 angeschlossenen Salzbehälter 42 auf, und andererseits parallel zueinander angeordnete erste und zweite Wasserenthärter 39a, 39b auf. Die beiden parallel zueinander angeordneten Wasserenthärter 39a, 39b sind über ein entsprechendes Frischwasserleitungssystem und die Frischwasserzuleitung 24 mit dem Auslass 40 des Rücksaugverhinderers 16 verbunden. Die Wasserenthärter 39a, 39b der Wasserenthärtereinrichtung 39 können durch geeignetes Ansteuern von Ventilen 43 wechselseitig betrieben werden, um das dem Boiler 21 über die Frischwasserzuleitungen 26 und 28 zugeführte Frischwasser und das dem Frischwasserbehälter 14 über die Frischwasserzuleitungen 26, 29 und 31 zugeführte Frischwasser zu enthärten.
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In dem zur Wasserenthärtereinrichtung 39 gehörenden Salzbehälter 42 kann ein geeignetes Salz oder eine geeignete Chemikalie enthalten sein. Das Salz bzw. die Chemikalie dient dazu, bei Bedarf ein dem Frischwasser zudosiertes Wasserenthärtermittel oder ein nach der Zudosierung entstehendes Zerfallsprodukt zu regenerieren. Der Salzbehälter 42 ist von der Behandlungskammer 2 der Geschirrspülmaschine 1 aus über eine mit einem Deckel 44 verschließbare Öffnung mit dem Salz oder der Chemikalie nachfüllbar.
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Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geschirrspülers 1 weist der Boiler 21 einen integrierten Dampferzeuger 20 auf. Am oberen Bereich des Boilers 21 ist ein entsprechender Dampfauslass 23 des Dampferzeugers 20 ausgebildet. Der Dampfauslass 23 des Dampferzeugers 20 ist über eine Dampfleitung 32 an einer oberhalb des Waschtanks 4 gelegenen Stelle 37 mit der Behandlungskammer 2 verbunden, um in diese bei Bedarf den in dem Dampferzeuger 20 erzeugten Dampf einzuleiten. Die Auslassöffnung der Dampfleitung 32 befindet sich vorzugsweise zwischen den oberen Düsen 7, 33 und den unteren Düsen 9, 34 des Waschleitungssystems 10 bzw. des Klarspülleitungssystems 15. Selbstverständlich sind aber auch andere Positionen möglich.
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In dem Boiler 21, welcher nicht nur zum Erwärmen der Klarspülflüssigkeit, sondern auch zum Erzeugen von Dampf dient, befindet sich eine Heizung 45. Ferner kann in bzw. an dem Boiler ein Niveausensor 46 angeordnet sein, welcher beispielsweise ein Ventil 19 der Frischwasserleitung 17 steuert.
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Bei der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Geschirrspülers 1 ist es durch das Vorsehen des Frischwasserbehälters 14 und der zweiten Klarspülpumpe 13 wahlweise möglich, auch nicht erwärmte Klarspülflüssigkeit über das Klarspülleitungssystem 15b und 15 den Klarspüldüsen 7 bzw. 9 zuzuführen. Demnach ist es möglich, durch eine geeignete Ansteuerung beispielsweise der Klarspülpumpen 12, 13 und/oder durch eine geeignete Ansteuerung beispielsweise der in den Frischwasserzuleitungen zu dem Frischwasserbehälter 14 und dem Boiler 21 angeordneten Ventilen 19, 27 und 30 der Behandlungskammer 2 wahlweise nicht-erwärmte oder erwärmte Klarspülflüssigkeit zuzuführen.
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Eine in den Zeichnungen nur schematisch dargestellte Programmsteuereinrichtung 50 dient Steuerung von mindestens einem Reinigungsprogramm und ist derart ausgebildet und mit den steuerbaren Komponenten der Geschirrspülmaschine 1, wie beispielsweise mit den Ventilen 19, 27 und 30, mit der Waschpumpe 8, mit der ersten Klarspülpumpe 12, mit der zweiten Klarspülpumpe 13, und/oder mit einer (nicht explizit dargestellten) Heizungssteuerschaltung zur Steuerung der Heizung 45, verbunden, um ein Reinigungsverfahren (Reinigungszyklus) mit den folgenden nacheinander auszuführenden Schritten (Phasen) zu realisieren:
- 1. eine Waschphase, bei welcher Waschflüssigkeit 6 aus dem Waschtank 4 mittels der Waschpumpe 8 durch das Waschleitungssystem 10 in die Behandlungskammer 2 gesprüht wird und dann von der Behandlungskammer 2 durch Schwerkraft in den Waschtank 4 zurückfließen kann;
- 2. eine Frischwasser-Klarspülphase, bei welcher beheiztes oder unbeheiztes Frischwasser oder Frischwasser mit zudosiertem Klarspüler als Klarspülflüssigkeit mittels der ersten Klarspülpumpe 12 bzw. der zweiten Klarspülpumpe 13 in die Behandlungskammer 2 gesprüht wird und dann von der Behandlungskammer 2 durch Schwerkraft in den Waschtank 4 fließen kann; und
- 3. (optional) eine Trocknungsphase, bei welcher Trocknungsluft innerhalb der Behandlungskammer 2 zirkuliert.
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In einer bevorzugten Realisierung der Programmsteuereinrichtung 50 ist diese derart ausgelegt, dass sie in Abhängigkeit von der erfassten Spülgutart automatisch die steuerbaren Komponenten der Geschirrspülmaschine 1 so ansteuert, dass im Anschluss an die Frischwasser-Klarspülphase eine Dampf-Klarspülphase durchgeführt wird, bei welcher Dampf mittels des an der Frischwasserzuleitung 28 angeschlossenen Dampferzeugers 20 erzeugt und in die Behandlungskammer 2 geleitet wird.
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Die erfindungsgemäße Geschirrspülmaschine 1 - wie sie beispielsweise in 1 dargestellt wird - zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass eine in den Zeichnungen nur schematisch angedeutete Spülgutdetektorvorrichtung 51 vorgesehen ist, welche dazu dient, die Art des in der Behandlungskammer 2 aufgenommenen Spülgutes zu erfassen. Die Spülgutdetektorvorrichtung 51 ist vorzugsweise derart innerhalb oder außerhalb der Behandlungskammer 2 angeordnet, dass in deren Detektionsbereich entweder das in der Behandlungskammer 2 aufgenommene Spülgut oder ein in der Behandlungskammer 2 eingesetzter Spülgutkorb fällt. Unter dem hierin verwendeten Begriff „Spülgutdetektorvorrichtung“ ist jedwede Detektionsvorrichtung zu verstehen, welche ausgelegt ist, die Spülgutart direkt oder indirekt zu erfassen bzw. zu bestimmen.
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Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es denkbar, dass die Spülgutdetektorvorrichtung 51 wenigstens eine Detektoreinrichtung 52 aufweist, mit der die Spülgutart indirekt erfasst werden kann. Diese Realisierung ist insbesondere dann geeignet, wenn die Geschirrspülmaschine 1 derart ausgebildet ist, dass in die Behandlungskammer 2 der Geschirrspülmaschine 1 wenigstens ein (in den Zeichnungen nicht explizit dargestellter) Spülgutkorb einsetzbar ist, der das zu behandelnde Spülgut aufnimmt. In diesem Fall sollte das zu behandelnde Spülgut vorzugsweise derart nach Spülgutarten sortiert sein, dass in jedem Spülgutkorb nur Spülgut einer einzigen Spülgutart eingesetzt ist. Vorzugsweise ist hierbei vorgesehen, dass jeder Spülgutkorb ein mit der Detektoreinrichtung 52 erfassbares Identifizierungsmerkmal, wie etwa ein Identifizierungscode, aufweist. Das von der Detektoreinrichtung 52 erfasste Identifizierungsmerkmal liefert dann den Hinweis auf die von dem Spülgutkorb aufgenommene Spülgutart.
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Andererseits ist es aber auch denkbar, dass die Detektoreinrichtung 52 ausgelegt ist, die Größe und/oder die Art des wenigstens einen in die Behandlungskammer 2 der Geschirrspülmaschine 1 aufnehmbaren Spülgutkorbes zu erfassen und anhand dieser Information einen Rückschluss auf die von dem Spülgutkorb aufgenommene Spülgutart zu treffen. In einer möglichen Realisierung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass vor der eigentlichen Behandlung des Spülgutes in der Geschirrspülmaschine folgende Sortierung vorgenommen wird:
- - aus Porzellan oder einem porzellanartigen Material gefertigte Teller werden in einen als Tellerkorb ausgebildeten Spülgutkorb eingesetzt;
- - aus einem Metall, insbesondere aus Edelstahl gefertigte Kochutensilien werden in einen als Flachkorb ausgebildeten Spülgutkorb eingesetzt;
- - aus Metall, insbesondere aus Edelstahl gefertigtes Besteck bzw. Besteckteile wird bzw. werden in einen als Besteckkorb ausgebildeten Spülgutkorb eingesetzt; und
- - aus Glas oder einem glasartigen Material gefertigte Trinkgläser werden in einen als Gläserkorb ausgebildeten Spülgutkorb eingesetzt.
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Die übrigen Spülgutarten können dabei beispielsweise in einen als Tellerkorb ausgebildeten Spülgutkorb eingesetzt werden. Wenn eine solche Vorsortierung vorgenommen wird, ist es bei einer möglichen Realisierung der Spülgutdetektorvorrichtung 51 denkbar, dass diese eine Detektoreinrichtung 52 aufweist, welche ausgelegt ist, beispielsweise die Art des in die Behandlungskammer 2 eingesetzten oder einzusetzenden Spülgutkorbes (Tellerkorb, Flachkorb, Besteckkorb, Gläserkorb, etc.) zu erfassen und somit indirekt die in die Behandlungskammer 2 der Geschirrspülmaschine 1 eingesetzte Spülgutart zu bestimmen. Die Art des Spülgutkorbes kann mit Hilfe der Detektoreinrichtung 52 beispielsweise optisch über die Größe, die Höhe und/oder über die Formgebung erfasst werden. Selbstverständlich kommt hierbei aber auch die Erfassung eines anderen geeigneten Identifikationsmerkmals des Spülgutkorbes in Frage.
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Wie bereits erwähnt ist bei der Geschirrspülmaschine 1 gemäß der vorliegenden Erfindung ferner die in den Zeichnungen nur schematisch dargestellte Programmsteuereinrichtung 50 vorgesehen. Erfindungsgemäß ist die Programmsteuereinrichtung 50 ausgelegt, unterschiedliche ansteuerbare Komponenten der Geschirrspülmaschine 1, wie etwa die jeweiligen Pumpen und Ventile, nach Maßgabe nach eines vorab festgelegten oder festlegbaren Programmablaufes anzusteuern, um somit während der einzelnen Behandlungsphasen (Waschphase, Klarspülphase und Trocknungsphase) geeignete Prozessparameter einstellen zu können. Die Programmsteuereinrichtung 50 ist insbesondere über eine geeignete Kommunikationsverbindung mit der Spülgutdetektorvorrichtung 51 verbunden, um kontinuierlich oder zu vorgegeben Zeiten bzw. Ereignissen, vorzugsweise vor Beginn des Waschzyklus, die von der Spülgutdetektorvorrichtung 51 erfasste Art des in der Behandlungskammer 2 der Geschirrspülmaschine 1 aufgenommenen Spülgutes abzufragen.
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Die Programmsteuereinrichtung 50 ist ausgelegt, anhand der von der Spülgutdetektorvorrichtung erfassten Spülgutart automatisch das zu behandelnde Spülgut zu erkennen. Vorzugsweise kann die Programmsteuereinrichtung 50 wenigstens folgendes Spülgut automatisch erkennen:
- - aus Porzellan oder einem porzellanartigen Material gefertigte Teller;
- - aus Porzellan oder einem porzellanartigen Material, Glas oder einem glasartigen Material gefertigte Tassen;
- - aus Porzellan oder einem porzellanartigen Material, Glas oder einem glasartigen Material gefertigte Schalen;
- - aus einem Kunststoffmaterial gefertigte Tabletts oder tablettartige Gegenstände;
- - aus einem Metall, insbesondere aus Edelstahl gefertigte Behälter, insbesondere GN-Behälter;
- - aus einem Metall, insbesondere aus Edelstahl gefertigte Töpfe;
- - aus einem Metall, insbesondere aus Edelstahl gefertigte Pfannen;
- - aus einem Metall, insbesondere aus Edelstahl gefertigte Bestecke und Besteckteile; und
- - aus Glas oder einem glasartigen Material gefertigte Trinkgläser.
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Für den Fall, dass die Programmsteuereinrichtung 50 anhand der erfassten Spülgutart das Spülgut nicht erkennt, wird das betreffende Spülgut als „sonstiges Spülgut“ identifiziert.
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Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich nicht nur einerseits durch die automatisch Erfassung der Art des zu behandelnden Spülguts und andererseits durch die automatische Erkennung des zu behandelnden Spülgutes aus, sondern auch durch die zusätzliche Funktionalität der Programmsteuereinrichtung 50, wonach diese ausgelegt ist, automatisch in Abhängigkeit von der erfassten Spülgutart ein vorab festgelegtes oder festlegbares Behandlungsprogramm, nach welchem das in der Behandlungskammer 2 aufgenommene Spülgut während wenigstens einer Behandlungsphase zu behandeln ist, auszuwählen und die Prozessparameter des ausgewählten Behandlungsprogramms durch eine entsprechende Ansteuerung der ansteuerbaren Komponenten der Geschirrspülmaschine 1 einzustellen. Hierzu ist es grundsätzlich denkbar, dass die Programmsteuereinrichtung 50 beispielsweise über eine in 1 nicht explizit dargestellte Speichereinrichtung verfügt, auf welche die Programmsteuereinrichtung 50 zugreifen kann. In dieser Speichereinrichtung sind für die einzelnen in Frage kommenden Spülgutarten jeweils optimal angepasste Behandlungsprogramme bzw. entsprechende Prozessparameter für den Betrieb der Geschirrspülmaschine 1 abgelegt.
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Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass die für die einzelnen Behandlungsphasen optimalen Prozessparameter von der Art des zu behandelnden Spülgutes abhängen. Die unterschiedlichen Spülgutarten verlangen geeignete Behandlungsprogramme, nach welchen das Spülgut beispielsweise während der Waschphase, der Frischwasser-Klarspülphase und/oder der Trocknungsphase zu behandeln ist. So erfordern beispielsweise nur leicht verschmutzte Geschirrteile, wie etwa Trinkgläser, im Unterschied zu stark verschmutzten Geschirrteile mit eingebrannten und schwer zu entfernenden Essensrückständen, wie etwa Kochutensilien, Warmhaltebehälter, Backformen etc., während der Waschphase nur eine verhältnismäßig geringe pro Zeiteinheit verspritzte Menge an Waschflüssigkeit und nur einen verhältnismäßig geringen Düsendruck, mit welchem die Waschflüssigkeit verspritzt wird. Des Weiteren ist - im Vergleich zu stark verschmutzten Geschirrteilen - für leicht verschmutzte Geschirrteile nur eine kürzere Zyklusdauer der Waschphase erforderlich.
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Andererseits verlangen die unterschiedlichen Spülgutarten auch abgestimmte Behandlungsprogramme für die im Anschluss an die Waschphase folgende Frischwasser-Klarspülphase. Ebenfalls ist auch eine im Hinblick auf die Spülgutart vorgenommene Anpassung der Prozessparameter für die ggf. nach der Frischwasser-Klarspülphase durchzuführende Dampf-Klarspülphase und Trocknungsphase denkbar.
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Dadurch kann auf eine einfache aber effektive Weise eine „Überbehandlung“ insbesondere von nur leicht verschmutzten Geschirrteilen, wie etwa Trinkgläsern, wirkungsvoll verhindert werden, so dass während des Reinigungsprozesses (und ggf. während des Trocknungsprozesses) derartiger nur leicht verschmutzter Geschirrteile nicht mehr Ressourcen an Energie, Wasser, Chemie etc. als notwendig eingesetzt werden.
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Auch kann der Verbrauch an Frischwasser, welches beispielsweise während der Frischwasser-Klarspülphase in reiner Form oder mit weiteren Zusätzen versetzt auf das Spülgut versprüht wird, reduziert werden. Durch den reduzierten Frischwasserverbrauch der Geschirrspülmaschine 1 kann auch der Verbrauch an Chemikalien, insbesondere Klarspüler und/oder Reiniger reduziert werden, ohne dass sich eine Veränderung der Chemikalienkonzentration in der jeweiligen Flüssigkeit (Waschflüssigkeit, Klarspülflüssigkeit) ergibt. Durch geringere Frischwasserzufuhr ist die zu erwärmende Wassermenge geringer, wodurch Energie eingespart werden kann.
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Dabei liegt der Erfindung u.a. die Erkenntnis zugrunde, dass bei herkömmlichen Geschirrspülmaschinen, deren Wasch- und Klarspülzyklus nach einem werkseitig voreingestellten Programm ablaufen, häufig eine Überbehandlung des Spülgutes stattfindet. Oftmals genügt bereits für ein hinreichendes Wasch- und Spülergebnis beispielsweise eine kürzere Zyklusdauer der Waschphase, eine geringere Menge an Waschflüssigkeit, die pro Zeiteinheit während der Waschphase verspritzt wird, ein geringerer Düsendruck, mit welchem die Waschflüssigkeit während der Waschphase verspritzt wird, eine geringere Menge an Klarspülflüssigkeit, die insgesamt während der Frischwasser-Klarspülphase verspritzt wird, und/oder eine niedrigere Temperatur der während der Waschphase und Frischwasser-Klarspülphase zu verspritzenden Flüssigkeit (Waschflüssigkeit, Klarspülflüssigkeit).
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Erfindungsgemäß ist demnach die Programmsteuereinrichtung 50 derart ausgelegt, dass diese in Abhängigkeit von der erfassten Spülgutart automatisch die Waschpumpe 8 derart ansteuert, dass für die Waschphase wenigstens einer der nachfolgend angegebenen Parameter an die erfasste Spülgutart angepasst wird:
- - die Zyklusdauer der Waschphase;
- - die pro Zeiteinheit während der Waschphase verspritzte Menge an Waschflüssigkeit; und
- - der Druck, mit welchem die Waschflüssigkeit während der Waschphase verspritzt wird.
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In 2 ist schematisch eine Geschirrspülmaschine 1, insbesondere eine gewerbliche Geschirrspülmaschine, in Gestalt eines Programmautomaten gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform weist die in 2 dargestellte Geschirrspülmaschine 1 keinen Frischwasserbehälter und somit auch keine zweite Klarspülpumpe auf, über welche - wie in 1 dargestellt - unbeheizte Klarspülflüssigkeit über ein Klarspülleitungssystem den Klarspüldüsen zugeführt werden kann. Ansonsten ist die in 2 dargestellten Geschirrspülmaschinen 1 in struktureller und funktioneller Hinsicht identisch mit der zuvor unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen Geschirrspülmaschine. Selbstverständlich ist es denkbar, dass die (nicht explizit dargestellte) Heizungssteuerschaltung die Heizung 45 des Boilers 21 bzw. des Dampferzeugers 20 entsprechend angesteuert werden kann, um mehr oder weniger erwärmte Klarspülflüssigkeit bereitzustellen.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die schematischen Darstellungen in den 3 bis 9 das erfindungsgemäße Verfahren und insbesondere die automatische Erfassung der Spülgutart anhand verschiedener Beispiele näher beschrieben.
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Im Einzelnen ist in 3 schematisch ein Ablaufdiagramm einer ersten exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Spülguterfassung und Spülgutklassifizierung dargestellt, wobei bei dieser Ausführungsform die Lichtreflektion als Unterscheidungskriterium verwendet wird.
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In den nachfolgenden Erläuterungen wird das zu behandelnde Spülgut in vier verschiedene Kategorien (Arten) eingeteilt. Zu diesen Kategorien zählen „Porzellan“, „Gläser“, „Besteck“ und „Töpfe bzw. Pfannen“. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung aber nicht auf diese vier Spülgutarten beschränkt, allerdings sind diese Spülgutarten, welche im gewerblichen Spülen am häufigsten vorkommen. Darunter fallen weißes Porzellan und Töpfe bzw. Pfannen aus Edelstahl. Des Weiteren wird nachfolgend angenommen, dass die Beladung mit Gläsern nur in den speziell dafür vorgesehenen Glaskörben erfolgt. Auch diese Annahme orientiert sich an der üblichen Vorgehensweise beim gewerblichen Spülen.
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Ziel der nachfolgend beschriebenen Konzepte ist eine automatische Programmauswahl, und zwar abhängig von der Art des zu behandelnden Spülguts. Bei dem ersten Konzept, wie es schematisch anhand des Ablaufdiagramms gemäß 3 ersichtlich ist, gibt das Ausmaß der Reflektion Aufschlüsse auf das beladene Spülgut.
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Bei der ersten exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zum Zwecke der Erfassung der Art des zu behandelnden Spülguts mit Hilfe eines optischen Erkennungssystems ein 2-dimensionales Bild hinsichtlich des zu reinigenden bzw. zu klassifizierenden Spülgutes aufgenommen und vorzugsweise digitalisiert. Aus diesen Daten werden anschließend Muster gewonnen, die zum Klassifizieren und/oder Erfassen der Art des zu behandelnden Spülgutes dienen. Dass mit Hilfe des optischen Erkennungssystems erfasste 2-dimensionale Bild ist vorzugsweise ein Grauwertbild und noch bevorzugter ein Farbbild. Das aufgenommene Bild wird gegebenenfalls vorverarbeitet und insbesondere gefiltert. Die Vorverarbeitung kann auch eine Umwandlung eines zuvor aufgenommenen Farbbildes in ein Grauwertbild umfassen.
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Bei der anschließenden Auswertung des aufgenommenen 2-dimensionalen Bildes wird zunächst erfasst, ob in dem aufgenommenen 2-dimensionalen Bild entsprechende Reflektionen vorhanden sind. Dies erfolgt vorzugsweise, indem anhand des zuvor generierten Grauwertbildes bzw. des zuvor aufgenommenen Grauwertbildes ein entsprechendes Grauwerthistogramm generiert wird. Wenn dann entsprechende Reflektionen erfasst werden, erfolgt automatisch eine Zuordnung in die Spülgutart „Besteck“ oder in die Spülgutart „Topf/Pfannen“, und zwar in Abhängigkeit von dem Grad der erfassten Reflektion und/oder in Abhängigkeit von der Größe einer durchschnittlichen Reflexionsfläche.
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Wenn hingegen keine entsprechenden Reflektionen erfasst werden, findet bei dem Verfahren gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform eine Glaskorbdetektion statt. Wenn dann im Zuge der Glaskorbdetektion erkannt wird, dass ein Glaskorb vorhanden ist, erfolgt automatisch eine Zuordnung in die Spülgutart „Glas“. Wenn hingegen im Zuge der Glaskorbdetektion kein Glaskorb erkannt wird, erfolgt automatisch eine Zuordnung in die Spülgutart „Porzellan“.
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Mit anderen Worten, gemäß der ersten exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches (zumindest teilweise) in dem schematischen Ablaufdiagramm gemäß 3 dargestellt ist, wird zuerst eine Einteilung in zwei Gruppen vorgenommen: eine Gruppe mit Reflektionen und eine ohne Reflektionen. Zu der Gruppe mit Reflektionen zählen Besteck und Töpfe bzw. Pfannen. Wenn keine Reflektionen messbar sind, muss noch zwischen Porzellan und Glas unterschieden werden. Diese Unterscheidung erfolgt bei der ersten exemplarischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens über die Detektion des Glaskorbes.
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Zur Unterscheidung zwischen Besteck und Töpfen bzw. Pfannen wird bei der exemplarischen Ausführungsform die durchschnittliche Fläche gemessen. Hierbei wird angenommen, dass diese Flächen bei Besteck wesentlich kleiner sind als bei Töpfen und Pfannen. Die Messung der Reflektion erfolgt über das zugehörige Grauwerthistogramm. Hierbei ist der Gedanke, dass Reflektionen an Besteck und Töpfen bzw. Pfannen im Histogramm einen deutlich höheren Ausschlag in einem vorab festgelegten Wertebereich aufweisen, als weißes Porzellan. Dieser Wertebereich entspricht vorzugsweise einem reinen weiß im Grauwertbild.
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In den 4A bis 4D sind die zugehörigen Grauwerthistogramme für unterschiedliche Spülgutarten gezeigt, und zwar für Porzellanteller (4A), Töpfe bzw. Pfannen (4B), Besteck (4C) und Tassen bzw. Schalen aus Porzellan (4D).
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Um keine Einflüsse von der Edelstahlhaube der Spülmaschine bzw. der Edelstahl-Innenwand der Behandlungskammer der Spülmaschine im Histogramm mit aufzunehmen, sollte für die Histogramm-Bildung nur der Bereich des in der Behandlungskammer aufgenommenen Spülkorbes betrachtet werden.
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Anhand der beispielhaften Grauwerthistogramme gemäß 4A bis 4D ist erkennbar, dass zwar bei der Beladung mit Edelstahl (vgl. 4B und 4C) ein erhöhtes Auftreten im Pixel-Wertebereich zwischen 240 bis 255 erkennbar, war zur Differenzierung herangezogen wird.
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Um eine Detektion über das Maß der Reflektion zu optimieren, ist es möglich, eine Klassifikation über die Objektform und Objektgröße vorzunehmen. Hierzu werden vorzugsweise die folgenden Kriterien festgelegt: Zum einen die Fläche eines gefundenen Objekts in Pixel. Des Weiteren wird als Kriterium die Rundheit des Objektes mit aufgenommen. Diese wird dadurch festgestellt, dass der kleinste mögliche Kreis um das gefundene Objekt gezeichnet wird und dann überprüft wird, wie viel die Objektfläche davon abdeckt. Das gleiche wird nochmals zusätzlich mit dem kleinsten umschließenden Rechteck berechnet. Von daher ergeben sich die folgenden drei Eigenschaften für Form und Größe der Objekte: Objektfläche, Rundheit (= Kreisfläche des kleinstes einschließenden Kreises/Objektfläche), und Rechteckigkeit (= Rechteckfläche des kleinsten einschließenden Rechteckes/Objektfläche).
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In 5 ist beispielhaft ein Merkmalsraum für die Farberkennung gezeigt.
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf das schematische Ablaufdiagramm gemäß 6 eine zweite exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Spülguterfassung und Klassifizierung beschrieben.
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Zur automatischen Spülguterfassung/Klassifizierung wird zunächst mit Hilfe eines optischen Erkennungssystems ein 2-dimensionales Bild, insbesondere Grauwertbild und bevorzugt ein Farbbild aufgenommen. Anschließend wird das aufgenommene Bild gegebenenfalls vorverarbeitet, wobei die Vorverarbeitung insbesondere eine Filterung umfasst. Danach findet an dem vorzugsweise vorverarbeiteten Bild zum Zwecke einer Objektdetektion eine Kantendetektion statt.
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Als Kanten werden in der Bildverarbeitung Orte in einem Bild bezeichnet, an denen sich die Intensitätswerte auf kleinem Raum entlang einer bestimmten Richtung stark verändern. Zur Kantendetektion wird vorliegend vorzugsweise der sogenannte Canny-Operator verwendet. Der Canny-Operator versucht nicht nur Kanten möglichst zuverlässig zu detektieren, sondern gleichzeitig die Position der Kanten präzise zu bestimmen. Darüber hinaus versucht er die Anzahl falscher Kantendetektion zu minimieren. Dazu findet im ersten Verarbeitungsschritt eine Glättung des Bildes mit einem Gauß-Filter statt. Dies wird durchgeführt, um das Rauschen im Ursprungsbild zu reduzieren.
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Nachdem für jedes Pixel im Bild die Kantenstärke und Kantenrichtung bestimmt wurden, wird nochmals überprüft, ob es sich auch wirklich um eine Kante handelt. Hierzu wird mit Hilfe der zweiten Ableitung überprüft, ob der Pixel ein lokales Maximum entlang seiner Kantenrichtung aufweist.
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Zuletzt versucht der Canny-Operator alle übrig gebliebenen Pixel zu einer Kontur zusammenzufügen. Dies erfolgt vorzugsweise mit Hilfe einer Threshold-Operation, bei welcher überprüft wird, ob die Kantenstärke zwischen einem unteren und einem oberen Grenzwert liegt. Liegt die Kantenstärke über dem Grenzwert, so wird das Pixel als Kante akzeptiert. Ist der Gradient zwischen dem oberen und unteren Wert, wird der Pixel nur als Kante anerkannt, wenn es an ein Pixel mit einem Wert über dem Grenzwert angrenzt. Liegt die Kantenstärke unterhalb des Grenzwertes, wird es verworfen.
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Nachdem bei dem Verfahren gemäß dem Ablaufdiagramm in 6 zum Zwecke einer Objektdetektion die Kantendetektion stattgefunden hat, wird für jedes in dem von dem optischen Erkennungssystem aufgenommenen Farbbild detektierte Objekt ein Farb-Histogramm, insbesondere HSV-Histogramm, gebildet und anhand dieses Histogramms findet eine entsprechende Zuordnung in Spülgutarten, insbesondere in die Spülgutart „Porzellan“ und in die Spülgutart „Topf/Pfannen“, statt.
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Wenn hingegen im Zuge der Objektdetektion kein Objekt detektiert wurde, wird erfasst, ob in dem aufgenommenen 2-dimensionalen Bild Reflektionen vorhanden sind.
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Um die Reflektion erfassen zu können, wird vorzugsweise anhand eines zuvor gespeicherten Grauwertbildes ein entsprechendes Grauwerthistogramm generiert. Wenn erfasst wird, dass in dem aufgenommenen 2-dimensionalen Bild entsprechende Reflektionen vorhanden sind, erfolgt automatisch eine Zuordnung in die Spülgutart „Besteckt“.
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Wenn hingegen keine entsprechenden Reflektionen erfasst werden, wird ein HOG-Verfahren angewandt und es werden HOG-Merkmalsvektoren für die Spülgutart „Glas“ bestimmt. Wenn entsprechende HOG-Merkmalsvektoren für die Spülgutart „Glas“ bestimmt werden können, erfolgt eine automatische Zuordnung in die Spülgutart „Glas“.
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Wenn hingegen keine entsprechenden HOG-Merkmalsvektoren für die Spülgutart „Glas“ bestimmt werden können, findet eine Zuordnung in die Spülgutart „Porzellan“ statt.
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Das Ablaufdiagramm gemäß 6 lässt sich wie folgt kurz zusammenfassen:
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Zu Beginn muss das mit Hilfe des optischen Erkennungssystems aufgenommene und vorzugsweise auf einem Computer gespeicherte Bild in eine entsprechende Auswerteeinrichtung eingelesen werden. Nach dem Einlesen steht das Bild als mehrdimensionales Array zur Bearbeitung bereit. Dieses Array beschreibt die Bildhöhe, die Bildbreite sowie die Anzahl der Farbkanäle. Der Tatsache geschuldet, dass eine später durchzuführende Kantendetektion zur Objekterfassung ein Grauwertbild als Eingang erwartet, wird das Farbbild zusätzlich als Grauwertbild gespeichert. Ein weiterer Schritt in der Vorverarbeitung stellt das Filtern des Grauwertbildes dar. Hierbei wird vorzugsweise ein Gauß-Filter eingesetzt. Dieser Arbeitsschritt ist hauptsächlich bei Töpfen und Pfannen aus Edelstahl notwendig. Diese Weisen bedingt durch ihr Material und durch die Reflektion starke Strukturen auf der Oberfläche auf. Diese Strukturen können als ungewollte hochfrequente Störungen angesehen werden. Durch eine Filterung mit einem Tiefpassfilter, wie einem Gauß-Filter, können diese vermindert werden.
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Nach der Filterung findet die Kantendetektion statt. Hierfür wird der bereits genannte Canny-Kantendetektor angewandt. Als Parameter werden die Minimal- und Maximal-Werte für die Schwellwertfunktion übergeben. Es hat sich gezeigt, dass die besten Ergebnisse mit einem minimalen Schwellwert von 0 und einem maximalen Schwellwert von 100 erzielt werden.
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In dem Binärbild, welches als Ergebnis aus der Kantendetektion entsteht, müssen dann die relevanten Objekte für die Auswertung segmentiert werden. Dazu werden die Konturen aufgefunden. Als Konturen werden alle Punkte entlang einer Grenze mit derselben Farbe oder Intensität verstanden. Angewandt auf ein Binärbild werden die weißen Regionen als Objekte verstanden und die schwarzen als Hintergrund. Um die relevanten Objekte zu segmentieren wird in einem ersten Schritt das Binärbild invertiert. Dieser Schritt ist notwendig, damit die Objektfläche als weiße Objekte dargestellt werden und der Hintergrund als schwarze Fläche. In einem nächsten Schritt wird mit Hilfe von morphologischen Operationen der Hintergrund von dem gewünschten Objekt separiert. Hierzu werden durch die Anwendung von Erosion alle Objekte verkleinert. Durch eine geeignete Wahl des Strukturelements ist es dadurch möglich, die nicht relevanten Flächen soweit zu verkleinern, dass sie aus dem Bild gelöscht werden. Danach werden mit der Dilation die übrig gebliebenen Elemente wieder auf ihre ursprüngliche Größe vergrößert.
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In einem nächsten Schritt müssen von den detektierten Objekten die Merkmale extrahiert werden. Bei diesem Konzept wird zunächst die Farbe als Eigenschaft verwendet. Durch die vorangegangene Objektdetektion kann für jedes gefundene Objekt eine Maske erstellt werden. Mit Hilfe dieser Maske ist es möglich, dass Histogramm nur für das gefundene Objekt aufzunehmen. Unter einer Maske wird ein Binärbild verstanden, welches ausschließlich das gefundene Objekt enthält.
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In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn das RGB-Bild, welches von der Kamera des optischen Erfassungssystems aufgenommen wurde, zuvor noch in ein HSV-Bild konvertiert wird.
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In 7A und 7B sind exemplarisch zwei Binärmasken mit entsprechenden Histogrammen dargestellt. In 7A handelt es sich um einen Topf und in 7B um eine Tasse. Im Histogramm stellt die Farbe „blau“ den H-Wert dar, die Farbe „grün“ den S-Wert und die Farbe „rot“ den V-Wert vom HSV-Farbraum dar.
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Die in 7A und 7B gezeigten Histogramme sind auf 32 Bins beschränkt und normalisiert. Die Normalisierung des ermittelten Histogramms ist wichtig, um Objekte mit unterschiedlichen Flächen miteinander vergleichen zu können.
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Nach dem Extrahieren der Eigenschaften wird die Objektklassifizierung unterschieden in eine Trainings- und eine Testphase.
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Analog zu einem Menschen kann der Computer natürlich keine Objekte klassifizieren, die er nicht kennt. Aus diesem Grund muss eine Trainingsphase stattfinden. Während dieser Phase muss dem Computer durch den Menschen mitgeteilt werden, zu welcher Klasse die aufgenommen Objekteigenschaften gehören.
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Während der Testphase wird anhand der erlernten Eigenschaften aus der Trainingsphase eine Klassifizierung des unbekannten Objektes durchgeführt.
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Bei der Objektdetektion bei einer Korbbeladung mit Gläsern werden keine Objekte gefunden. Bedingt durch den Programmstatus kann es sich an dieser Stelle aber nur noch um eine Beladung mit Glas oder um einen leeren Korb handeln. Für diese Unterscheidung wird mit Hilfe eines HOG-Verfahrens (HOG = Histogramm of Oriented Gradient) nach Gläsern gesucht. 8 zeigt die visuelle Darstellung der HOG-Merkmale für ein Glas.
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In 9 ist schematisch ein Ablaufdiagramm eines weiteren Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt. Dieses Verfahren entspricht im Wesentlichen dem zuvor unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm gemäß 6 beschriebene Verfahren, wobei allerdings dann, wenn kein Objekt detektiert wird, ein HOG-Verfahren angewandt wird, um HOG-Merkmalsvektoren zu bestimmen und eine Zuordnung in die Spülgutart „Glas“ zu ermöglichen. Wenn hingegen keine entsprechenden HOG-Merkmalsvektoren für diese Spülgutart bestimmt werden können, wird über die Reflexionserfassung bestimmt, ob eine Zuordnung in die Spülgutart „Besteck“ oder in die Spülgutart „Porzellan“ zu erfolgen hat.
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Die Erfindung ist nicht auf die exemplarischen Ausführungsformen beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale. Die Erfindung ergibt sich vielmehr aus einer fachmännischen Gesamtbetrachtung der Patentansprüche und der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen.
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Insbesondere ist es denkbar, dass die Geschirrspülmaschine 1 ferner eine Reiniger-Dosiereinrichtung zum Zudosieren von Reiniger in die Waschflüssigkeit aufweist. Besonders bevorzugt sollte dabei die Programmsteuereinrichtung 50 ausgelegt sein, in Abhängigkeit von der Art des zu behandelnden Spülgutes die Menge des in die Waschflüssigkeit zudosierten Reinigers einzustellen. Insbesondere ist es denkbar, dass bei der Erfassung einer der zweiten Spülgutgruppe zugeordneten Spülgutart eine erhöhte Menge an Reiniger zudosiert wird, während bei den anderen Spülgutgruppen ein Standardwert für die Menge des zudosierten Reinigers gewählt wird.
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Alternativ oder zusätzlich ist es ferner denkbar, dass die Geschirrspülmaschine 1 eine Klarspüler-Dosiereinrichtung zum Zudosieren von Klarspüler in die Klarspülflüssigkeit aufweist, wobei vorzugsweise die Programmsteuereinrichtung 50 ausgelegt ist, in Abhängigkeit von der Art des zu behandelnden Spülgutes die Menge des zudosierten Klarspülmittels einzustellen. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass bei der Erfassung von Spülgut, welches der ersten Spülgutgruppe zugeordnet ist, die Menge des zudosierten Klarspülers im Vergleich zu den anderen Spülgutgruppen automatisch reduziert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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