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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Fachgebiet des gewerblichen Spülens.
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Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung insbesondere eine Spülmaschine, insbesondere Geschirr- oder Utensilienspülmaschine, die als Transportspülmaschine oder als Programmautomat ausgebildet ist, wie beispielsweise eine Haubenspülmaschine, die eine mit einer Tür oder Haube verschließbare Behandlungskammer aufweist, in welcher insbesondere in mindestens einem Spülkorb aufgenommenes Spülgut gemäß einem vorab ausgewählten oder festgelegten Behandlungsprogramm behandelbar ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Spülmaschine.
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Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein System zur optischen Spülguterkennung bei als Transportspülmaschinen oder als Programmautomat ausgebildeten gewerblichen Spülmaschinen, insbesondere Haubenspülmaschinen, sowie ein Verfahren zur optischen Spülguterkennung.
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Programmautomaten im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere manuell beladbare und entladbare Spülmaschinen. Die Programmautomaten können Geschirrkorbdurchschubspülmaschinen, auch „Haubenspülmaschinen“ genannt, oder Frontlader sein. Frontlader können Untertischmaschinen, Auftischmaschinen oder auch freistehende Spülmaschinen mit Frontbeschickung sein.
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Spülgut sind beispielsweise Teller, Tassen, Töpfe, Tabletts, Besteck, Besteckteile, Gläser und Küchenutensilien.
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Transportspülmaschinen im Sinne der vorliegenden Erfindung sind insbesondere Bandtransportspülmaschine oder Korbtransportspülmaschinen. Transportspülmaschinen finden üblicherweise in gewerblichen Bereich Anwendung. Im Gegensatz zu Programmautomaten, bei welchen das zu reinigende Spülgut während der Reinigung ortsfest in der Maschine verbleibt, findet bei Transportspülmaschinen ein Transport des Spülguts durch verschiedene Behandlungszonen der Transportspülmaschine statt.
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Eine Transportspülmaschine weist üblicherweise mindestens eine Vorwaschzone sowie mindestens eine Hauptwaschzone auf, welche in der Transportrichtung des Spülguts gesehen nach der/den Vorwaschzone(n) angeordnet ist. In Transportrichtung gesehen ist nach der/den Hauptwaschzone(n) in der Regel mindestens eine Nachwaschzone und mindestens eine der Nachwaschzone nachgeschaltete Klarspülzone, insbesondere Frischwasser-Klarspülzone angeordnet. In Transportrichtung gesehen läuft das entweder unmittelbar auf ein Transportband aufgenommene Spülgut oder durch Körbe gehaltene Spülgut in der Transportrichtung üblicherweise durch einen Einlauftunnel, die sich daran anschließende(n) Vorwaschzone(n), Hauptwaschzone(n), Nachwaschzone(n), Klarspülzone(n), eine Trocknungszone in eine Auslaufstrecke ein.
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Den genannten Waschzonen der Transportspülmaschine sind jeweils ein Waschsystem zugeordnet, welches eine Waschpumpe und ein mit der Waschpumpe verbundenes Leitungssystem aufweist, über welches den Sprühdüsen der Waschzone Flüssigkeit zugeführt wird. Die den Sprühdüsen zugeführte Waschflüssigkeit wird in der jeweiligen Waschzone auf das Spülgut gesprüht, welches von einer Transportvorrichtung der Transportspülmaschine durch die jeweiligen Waschzonen transportiert wird. Jeder Waschzone ist ein Tank zugeordnet, in welchem versprühte Flüssigkeit aufgenommen wird und/oder in welchem Flüssigkeit für die Sprühdüsen der betreffenden Zone bereitgestellt wird.
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Bei den üblicherweise aus dem Stand der Technik bekannten Transportspülmaschinen wird Klarspülflüssigkeit in Form von Frischwasser, welches rein oder mit weiteren Zusätzen, wie beispielsweise Klarspüler, versetzt sein kann, über die Sprühdüsen der Klarspülzone auf das Spülgut gesprüht. Zumindest ein Teil der versprühten Klarspülflüssigkeit wird über ein Kaskadensystem entgegen der Transportrichtung des Spülguts von Zone zu Zone transportiert.
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Die versprühte Klarspülflüssigkeit wird in einem Tank (Nachwaschtank) der Nachwaschzone aufgefangen, von welchem Sie über die Waschpumpe des zur Nachwaschzone gehörenden Waschsystems zu den Sprühdüsen (Nachwaschdüsen) der Nachwaschzone gefördert wird. In der Nachwaschzone wird Waschflüssigkeit von dem Spülgut abgespült. Die hierbei anfallende Flüssigkeit fließt in den Waschtank der zumindest einen Hauptwaschzone, welche in Transportrichtung des Spülguts gesehen der Nachwaschzone vorgeschaltet ist. Hier wird die Flüssigkeit üblicherweise mit einem Reiniger versehen und durch ein zu dem Waschsystem der Hauptwaschzone gehörenden Pumpensystem (Waschpumpe) über die Düsen (Waschdüsen) der Hauptwaschzone auf nach Spülgut gesprüht. Von dem Waschtank der Hauptwaschzone fließt die Flüssigkeit - sofern keine weitere Hauptwaschzone vorgesehen ist - anschließend in den Vorwaschtank der Vorwaschzone. Die Flüssigkeit in dem Vorwaschtank wird über ein zu dem Waschsystem der Vorwaschzone gehörenden Pumpensystem über die Vorwaschdüsen der Vorwaschzone auf das Spülgut gesprüht, um grobe Verunreinigungen von dem Spülgut zu entfernen.
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Aus der Druckschrift
EP 1 738 677 A2 ist eine Haushaltsgeschirrspülmaschine bekannt, welche für den folgenden Verfahrensablauf ausgebildet ist: eine Waschphase, während welcher Waschflüssigkeit mittels einer Pumpe aus einem Sumpf über Sprühdüsen in eine Behandlungskammer 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 Wasser, Reiniger, Klarspüler und Energie. Der Verbrauch von Reiniger und Klarspüler ist proportional abhängig vom Wasserverbrauch pro Waschzyklus. Bei konstanter Wasserzulauftemperatur gilt dies auch für die Heiztemperatur, welche zur Erwärmung des Klarspülwassers benötigt wird.
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Eine als Programmautomat ausgebildete gewerbliche Spülmaschine 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 einem Frischwasserkreislauf, der für die Klarspülung zuständig ist und Frischwasser aus einem Wassererwärmer 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 an Waschflüssigkeit aus dem Waschtank abgepumpt.
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Bei Spülmaschinen, welche in Gestalt eines Programmautomaten ausgebildet sind, wird das zu behandelnde Spülgut, wie beispielsweise Geschirr, Töpfe, Gläser, Besteck und andere zu reinigende 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 Spülmaschinen 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 Programmautomaten, wie zum Beispiel Untertischspülmaschinen oder Haubenspülmaschinen, mit mehreren Behandlungsprogrammen ausgestattet sein können. Die einzelnen Behandlungsprogramme 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 Programmautomaten hat das Bedienpersonal grundsätzlich die Möglichkeit, beispielsweise bei leicht verschmutztem Spülgut, wie etwa bei Trinkgläsern, ein kürzeres Programm und bei stärker oder stark verschmutztem Spülgut ein längeres Behandlungsprogramm 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 eingestelltes Programm zum Einsatz kommt.
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Kommt bei der Behandlung des Spülgutes ein werkseitig voreingestelltes Behandlungsprogramm 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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Das gleiche Problem tritt auch bei Transportspülmaschinen auf.
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Unabhängig davon, ob die Spülmaschine als Programmautomat oder als Transportspülmaschine ausgebildet ist, 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, dass im Betrieb der Spülmaschine häufig eine effiziente Nutzung der Ressourcen (Frischwasser, Chemikalien und Energie) nicht möglich ist bzw. das 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 Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Lösung anzugeben, mit welcher vorzugsweise automatisch für alle in einer Spülmaschine der zuvor genannten Art zu behandelnden Spülgutarten optimale Behandlungsergebnisse bereitgestellt werden können, wobei gleichzeitig Ressourcen (Frischwasser, Chemikalien und Energie) möglichst effizient genutzt werden.
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Diese Aufgabe wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst, welcher insbesondere ein System zur optischen Spülguterkennung bei insbesondere als Transportspülmaschinen oder als Programmautomat ausgebildeten gewerblichen Spülmaschinen, insbesondere Haubenspülmaschinen, betrifft.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruches 5 gelöst, welcher ein Verfahren zur optischen Spülguterkennung bei insbesondere als Transportspülmaschinen oder als Programmautomat ausgebildeten gewerblichen Spülmaschinen, insbesondere Haubenspülmaschinen, betrifft.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zu Grunde liegende Aufgabe durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruches 6 gelöst, welcher eine Spülmaschine, insbesondere Geschirr- oder Utensilienspülmaschine, betrifft, die als Transportspülmaschinen oder als Programmautomat ausgebildet ist und insbesondere eine Behandlungszone oder eine mit einer Tür oder Haube verschließbare Behandlungskammer aufweist, in welcher insbesondere in mindestens einem Spülkorb aufgenommenes Spülgut gemäß einem vorab ausgewählten oder festgelegten Behandlungsprogramm behandelbar ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zu Grunde liegende Aufgabe durch den Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruches 10 gelöst, welcher ein Verfahren zum Betreiben einer Spülmaschine der zuvor genannten Art betrifft.
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Demgemäß wird erfindungsgemäß insbesondere ein optisches Spülguterkennungssystem für als Transportspülmaschinen oder als Programmautomat ausgebildeten gewerblichen Spülmaschinen, insbesondere Haubenspülmaschinen, angegeben, wobei das optische Spülguterkennungssystem ein optisches Erkennungssystem, insbesondere mit mindestens einer Kamera, aufweist, um mindestens ein zweidimensionales Bild insbesondere mit mindestens drei Farbkanälen, von zumindest einem Teil des in der Spülmaschine zu behandelnden Spülgutes aufzunehmen. Ferner weist das optische Spülguterkennungssystem eine Auswerteeinrichtung auf, welche ausgebildet ist, dass mindestens eine aufgenommene Bild derart auszuwerten, dass in dem mindestens einem aufgenommenen Bild einzelne Spülgutteile oder Gruppen von einzelnen Spülgutteilen lokalisiert und insbesondere klassifiziert werden. Das erfindungsgemäße Spülguterkennungssystem zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass zum Auswerten des mindestens einen aufgenommenen Bildes mindestens ein neuronales Netz verwendet wird.
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Durch die Verwendung von mindestens einem neuronalen Netz zur Auswertung des aufgenommenen zweidimensionalen Bildes ist ein insbesondere schnelles und genaues, aber trotzdem speicherplatz-sensitives Objekterkennungssystem realisierbar, wobei dieses System nicht nur das Erkennen und Klassifizieren jedes Objektes (Spülgutteiles) in einem Bild, sondern auch die Lokalisierung jedes einzelnen Objektes durch Zeichnen der entsprechenden Begrenzungsrahmen (Englisch: Bounding Box) beinhaltet.
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Gemäß bevorzugten Realisierungen des optischen Spülguterkennungssystems handelt es sich bei dem neuronalen Netz um eine CNN (CNN= Convolutional Neural Network), YOLO- oder SSD-Netzarchitektur. Untersuchungen haben gezeigt, dass sich insbesondere eine YoloV3-, TinyYoloV3- oder Sweaty-Netzarchitektur zur Objekterkennung und Klassifizierung bei als Programmautomat ausgebildeten Spülmaschinen, insbesondere Haubenspülmaschinen, gut eignet, wobei allerdings besonders gute Ergebnisse mit einer Single-Shot-MultiBox-Detector (SSD) Netzwerkarchitektur erzielt werden konnten.
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Ähnlich wie eine YOLO-Netzarchitektur verwendet auch eine SSD-Netzarchitektur ein einzelnes Deep Neural Network zur Echtzeit-Objekterkennung. Der Unterschied zu YOLO ist die Klassifizierung. SSD verwendet dazu keine Fully-Connected Layer, sondern Convolutional Layer. Zu Beginn durchläuft das Eingangsbild ein Standard-CNN, welches vor der Klassifizierungsschicht abgetrennt wird. Für die eigentliche Detektion folgen weitere Convolutional Layer mit denen Feature Maps mit unterschiedlichen Auflösungen m x n und p Kanälen generiert werden.
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Bei der Auswertung des mindestens einen aufgenommenen Bildes des insbesondere zu klassifizierenden Spülgutes werden insbesondere systematisch Algorithmen angewandt, um eine zugrundeliegende Beziehung zwischen Daten und Informationen mit Hilfe eines maschinellen Lern-Verfahrens zu synthetisieren. Das Merkmal des insbesondere überwachten maschinellen Lernens ist es, eine Funktion zu finden, die aus einer Trainingserfahrung verallgemeinert und eine Hypothese über ähnliche Daten ausgibt. Der entscheidende Unterschied, welcher maschinelles Lernen von einfacher Interpolation trennt, ist dieser Schritt der Verallgemei neru ng.
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Eine CNN-Netzarchitektur ist eine Deep Learning-Architektur, welches bei der optischen Spülguterkennung in Programmautomaten großes Potential in der Lokalisierung und Klassifizierung von Spülgutteilen (Objekten) in Bildern besitzt. Ähnlich wie reguläre künstliche neuronale Netze bestehen CNN-Netzarchitekturen ebenfalls aus Neuronen mit lernbaren Gewichten und Biases. Der Unterschied liegt in der Eingabe. Diese bestehen bei CNN-Netzarchitekturen explizit aus Bildern, wodurch die Architektur entsprechend angepasst werden kann. Das Resultat ist eine Steigerung der Effizienz des Feedforward Pass und Reduktion der Parameter im Netzwerk.
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Gemäß bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Spülguterkennungssystems handelt es sich bei dem neuronalen Netz um eine SSD-Netzarchitektur, welche aus 7 Schichten besteht und gelegentlich auch als „SSD7-Netzarchitektur“ bezeichnet wird.
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Im Gegensatz zu der originalen SSD-Netzarchitektur wird für die SSD7-Netzarchitektur kein vorausgehendes CNN verwendet. Der Aufbau erfolgt mit nur sieben Schichten (sieben Convolutional Layer).
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Das Eingangsbild durchläuft diese sieben Schichten, wobei die letzten vier Schichten so genannte Feature Maps unterschiedlicher Auflösung erzeugen. Diese dienen den Schichten für die Detektion als Input. Beim Generieren der Detektionen werden die Merkmale aus den vier Feature Maps klassifiziert und Boxkoordinaten erzeugt. Das Resultat ist eine Vielzahl an Detektionen, mehrere pro Klasse mit verschiedenen Vertrauenspunkten (Englisch: confidence score) und Boxkoordinaten. Es erfolgt eine Dekodierung, die aufgrund der Vielzahl an Detektionen eine Filterung dieser einschließt. Zuerst werden mit einem sogenannten Vertrauens-Schwellenwert (Englisch: confidence threshold) die Klassen herausgefiltert, die über dieser Schwelle liegen. Weiter folgt eine Non-Maximum Suppression pro Klasse mit einem IoU-Schwellenwert (Englisch: IoU-threshold). Dabei wird die detektierte Box mit dem höchsten Confidence Score ausgewählt und alle Boxen um sie herum entfernt, die zu nahe an ihr liegen, gemessen an dem IoU-Schwellenwert. Ein letzter Schwellenwert gibt an, wie viele übrig gebliebene Detektionen zu den finalen Detektionen zählen. Alle genannten Schwellenwerte werden experimentell mit Hilfe der Methode des überwachten Lernens ermittelt.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur optischen Spülguterkennung bei beispielsweise als Programmautomat ausgebildeten gewerblichen Spülmaschinen, insbesondere Haubenspülmaschinen, wird zunächst mit Hilfe eines optischen Erkennungssystems mindestens ein zweidimensionales Bild von zumindest einem Teil des in der Spülmaschine zu behandelnden Spülgutes aufgenommen. Anschließend wird das mindestens eine aufgenommene Bild mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung derart ausgewertet, dass in dem mindestens einen aufgenommenen Bild einzelne Spülgutteile oder Gruppen von einzelnen Spülgutteilen lokalisiert und klassifiziert werden. Wie auch das erfindungsgemäße Spülguterkennungssystem zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Spülguterkennung dadurch aus, dass zum Auswerten des mindestens einen aufgenommenen Bildes mindestens ein neuronales Netz verwendet wird, wobei es sich bei diesem mindestens einen neuronalen Netz vorzugsweise um eine Single-Shot-MultiBox-Detector-Netzarchitektur, und insbesondere um eine Single-Shot-MultiBox-Detector-Netzarchitektur, die aus 7 Schichten besteht, handelt.
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Bei der erfindungsgemäßen Spülmaschine handelt es sich insbesondere um eine Geschirr- oder Utensilienspülmaschine, die als Transportspülmaschinen oder als Programmautomat ausgebildet ist und eine Behandlungszone oder eine mit einer Tür oder Haube verschließbare Behandlungskammer aufweist, in welcher insbesondere in mindestens einem Spülkorb aufgenommenes Spülgut gemäß einem vorab ausgewählten oder festgelegten Behandlungsprogramm behandelbar ist. Die erfindungsgemäße Spülmaschine zeichnet sich dadurch aus, dass diese ein optisches Spülguterkennungssystem der zuvor genannten Art aufweist.
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Gemäß Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Spülmaschine ist vorgesehen, dass das optische Erkennungssystem innerhalb der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine aufgenommen ist. Alternativ hierzu ist es aber auch denkbar, dass das optische Erkennungssystem außerhalb der Behandlungszone/Behandlungskammer aufgenommen und derart mit Bezug zu der Behandlungszone/Behandlungskammer angeordnet ist, dass das optische Erkennungssystem ausgelegt ist, das mindestens eine zweidimensionale Bild von dem zumindest einem Teil des in der Spülmaschine zu behandelnden Spülgutes aufzunehmen, wenn das zu behandelnde Spülgut in der Behandlungszone/Behandlungskammer in der Spülmaschine aufgenommen ist.
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Dem optischen Erkennungssystem ist vorzugsweise eine insbesondere innerhalb der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine angeordnete Beleuchtungseinrichtung zugeordnet, welche ausgebildet ist, zumindest bereichsweise das in der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine zu behandelnde Spülgut insbesondere während der Bildaufnahme mit Hilfe des optischen Erkennungssystems auszuleuchten. Besonders gute Ergebnisse im Hinblick auf die Spülgutklassifikation sind erzielbar, wenn die Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist, das zu behandelnde Spülgut insbesondere homogen und diffus vorzugsweise mit Licht bei einer Farbtemperatur zwischen 5.000 bis 5.700 K, insbesondere bei einer Farbtemperatur von etwa 5.100 K auszuleuchten.
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Die erfindungsgemäße Spülmaschine zeichnet sich insbesondere auch dadurch aus, dass diese eine Steuereinrichtung aufweist, in welcher unterschiedliche Behandlungsprogramme zur Behandlung von Spülgut in der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine abgelegt sind. Diese Behandlungsprogramme unterscheiden sich in mindestens einem Behandlungsprogramm, wie beispielsweise einer zeitlichen Länge einer Waschphase, einer zeitlichen Länge einer Klarspülphase, einer zeitlichen Länge einer Trocknungsphase, einer Temperatur einer während der Waschphase in der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine zu versprühenden Waschflüssigkeit, einer Temperatur einer während der Klarspülphase in der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine zu versprühenden Klarspülflüssigkeit, einem Düsendruck der während der Waschphase in der Behandlungszone/Behandlungskammer zu versprühenden Waschflüssigkeit, einem Düsendruck der während der Klarspülphase in der Behandlungszone/Behandlungskammer zu versprühenden Klarspülflüssigkeit, einer pro Zeiteinheit während der Waschphase in der Behandlungszone/Behandlungskammer zu versprühenden Menge an Waschflüssigkeit und/oder einer pro Zeiteinheit während der Klarspülphase in der Behandlungszone/Behandlungskammer zu versprühenden Menge an Klarspülflüssigkeit.
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Gemäß vorteilhaften Ausführungsformen ist die Steuereinrichtung insbesondere ausgebildet, vorzugsweise automatisch und noch bevorzugter wahlweise automatisch in Abhängigkeit von den klassifizierten Spülgutteilen ein Behandlungsprogramm oder einzelne Behandlungsparameter zur Behandlung des Spülgutes auszuwählen und entsprechend einzustellen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Spülmaschine ist insbesondere der Verfahrensschritt des Klassifizierens der zu behandelnden Spülgutteile mit Hilfe eines optischen Spülguterkennungssystems sowie der Verfahrensschritt des Behandelns des Spülgutes in der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine mit Behandlungsparametern, die vorzugsweise automatisch in Abhängigkeit von der Klassifikation der Spülgutteile ausgewählt wurden, aufweist.
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Das optische Spülguterkennungssystem, welches bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Spülmaschine zum Zwecke der Klassifikation der zu behandelnde Spülgutteile zum Einsatz kommt, handelt es sich insbesondere um ein optisches Spülguterkennungssystem der zuvor genannten erfindungsgemäßen Art.
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Gemäß bevorzugten Realisierungen des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Klassifizieren der zu behandelnden Spülgutteile die Spülgutteile - vorzugsweise in einem Spülkorb aufgenommen - in der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine platziert werden und die Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine mit der Tür bzw. Haube verschlossen wird.
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Um eine Kondensation von Wasserdampf insbesondere an einer Linse des optischen Spülguterkennungssystems verhindern oder den Grad der Kondensation von Wasserdampf zu reduzieren, ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass, nachdem die Spülgutteile in der Behandlungszone/Behandlungskammer der Spülmaschine platziert wurden und die Behandlungszone/Behandlungskammer mit Hilfe der Tür bzw. Haube verschlossen wurde, eine entsprechende Maßnahme vorgenommen wird. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Vorwaschung des Spülgutes handeln, bei welcher Flüssigkeit in der Behandlungszone/Behandlungskammer versprüht wird, wobei diese Flüssigkeit vorzugsweise nicht aufgeheizt ist. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Wasserdampfkondensation insbesondere an der Linse des optischen Spülguterkennungssystems wirksam reduziert werden kann, wenn die Vorwaschung 10 Sekunden, vorzugsweise 5 Sekunden und besonders bevorzugt 0,5 bis 2 Sekunden andauert.
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Im Folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen anhand exemplarischer Ausführungsformen näher beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 schematisch eine in Gestalt eines Programmautomaten ausgebildete Spülmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung; und
- 2 schematisch eine in Gestalt eines Programmautomaten ausgebildete Spülmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
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Die in den Zeichnungen schematisch gezeigten Spülmaschinen 1 sind insbesondere als Haubenspülmaschinen ausgeführt. Haubenspülmaschinen sind in Spülküchen beispielsweise von Hotels, Restaurants und Cafes zu finden. Das Spülgut wird bei Haubenspülmaschinen in Spülkörbe einsortiert, welche dann in die Spülmaschine geschoben werden. Der Wasch- und Spülzyklus startet durch das Schließen der Haube.
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Oft ist eine Haubenspülmaschine auf der linken und rechten Seite von zwei Tischen umgeben. Verwendung finden diese für die Vorbehandlung von verschmutztem Spülgut sowie das Sortieren und Puffern von sauberem Spülgut. Die Vorbehandlung ist eine der zeitaufwändigsten Prozesse in Spülküchen. Stark verschmutztes Spülgut wird in einem Becken neben der Spülmaschine vorbehandelt. Verschmutzungen können zum Beispiel getrocknete Essensreste oder eingebrannte Ablagerungen in Töpfen und Pfannen sein.
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Nach dem Einweichen wird das Spülgut typischerweise zusätzlich von Hand abgebraust, bevor es in Spülkörbe eingestellt und in der Spülmaschine gewaschen wird.
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Ein weiterer zeitaufwändiger Schritt ist die Nachbehandlung. Erfüllt das Wasch-, Klarspül- und Trockenergebnis die Kundenerwartungen nicht (beispielsweise aufgrund von Schmutzkörpern oder Flecken auf dem Spülgut), wird ein zweiter Waschgang oder manuelles Polieren erforderlich.
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Die Spülmaschine bietet dem Betreiber die Möglichkeit, zwischen mehreren Spülprogrammen bzw. Behandlungsprogrammen zu wechseln. Diese sind speziell auf die dedizierten Spülguttypen optimiert (Temperatur, Nachspülwassermenge, Zykluszeit, etc.), um eine Vor- und Nachbehandlung zu minimieren.
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Basierend auf der Tatsache, dass viele Betreiber das Behandlungsprogramm nie ändern, besteht die Aufgabe darin, die manuelle Programmauswahl durch eine automatische Wahl des Spülprogramms zu ersetzen. Dazu muss die Spülmaschine in der Lage sein, verschiedene Arten von Spülgut (zum Beispiel Glas, Besteck, GN-Behälter etc.) zu erfassen. Der Bediener der Spülmaschine muss somit das Behandlungsprogramm nicht mehr manuell auswählen. Vielmehr kann die Spülmaschine automatisch das passende Behandlungsprogramm mit dem korrespondierenden Behandlungsparameter auswählen, um Wasch-, Klarspül- und Trocknungsergebnisse zu verbessern. Als Endergebnis hat der Betreiber der Spülmaschine keine oder weniger Zweitdurchläufe zu handhaben, die durch die Wahl des falschen Behandlungsprogrammes verursacht worden wären.
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Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß eine optische Spülguterkennung angegeben, wobei die Spülguterkennung mit Hilfe von neuronalen Netzen erfolgt. Gemäß bevorzugten Realisierungen kommt eine im Rahmen einer Untersuchung evaluierte angepasste SSD-Netzarchitektur zum Einsatz, die sich im Hinblick auf ihre Genauigkeit einerseits, den notwendigen Berechnungsaufwand andererseits und ferner durch die benötigte Speicherplatzkapazität auszeichnet.
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Bevor eine exemplarische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spülguterkennungssystems näher beschrieben wird, sollen zunächst unter Bezugnahme auf die Darstellungen in den 1 und 2 Spülmaschinen beschrieben werden, für die sich das Spülguterkennungssystem optimal eignet.
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Die Spülmaschine 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 ein in den Zeichnungen nur schematisch angedeutetes optisches Erkennungssystem 51 vorgesehen ist, welches dazu dient, die Art des in der Behandlungskammer 2 aufgenommenen Spülgutes insbesondere mittels mindestens einer Kamera zu erfassen. Das Erkennungssystem 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.
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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 einer Auswerteeinrichtung 52 des Erkennungssystems 51 verbunden, um kontinuierlich oder zu vorgegeben Zeiten bzw. Ereignissen, vorzugsweise vor Beginn des Waschzyklus, die von der Auswerteeinrichtung 52 anhand des von dem Erkennungssystem 51 aufgenommenen Bildes ermittelten Art (Klassifizierung) des in der Behandlungskammer 2 der Geschirrspülmaschine 1 aufgenommenen Spülgutes abzufragen.
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Die Auswerteeinrichtung 52 ist ausgelegt, anhand des von dem Erkennungssystem 51 aufgenommenen Bildes automatisch die Spülgutart/Klassifizierung des zu behandelnden Spülguts zu erkennen. Vorzugsweise kann die Auswerteeinrichtung 52 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 Auswerteeinrichtung 52 anhand des von dem Erkennungssystem 51 aufgenommenen Bildes die Spülgutart/Klassifizierung nicht ermitteln kann, 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/Klassifizierung 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 ermittelten Spülgutart/Klassifizierung 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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Wie bereits angedeutet, sind die in 1 und 2 schematisch dargestellten Spülmaschinen 1 jeweils mit einem Spülguterkennungssystem ausgerüstet, welches ein optisches Erkennungssystem 51, insbesondere in Gestalt einer Kamera, aufweist, um mindestens ein zweidimensionales Bild von mindestens einem Teil des in der Spülmaschine 1 zu behandelnden Spülgutes aufzunehmen.
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Darüber hinaus weist das Spülguterkennungssystem die bereits kurz erwähnte Auswerteeinrichtung 52 auf, um das mindestens eine aufgenommene Bild derart auszuwerten, dass in dem aufgenommenen Bild einzelne Spülgutteile oder Gruppen von einzelnen Spülgutteilen lokalisiert und klassifiziert werden. Bei der Auswertung des mindestens einen aufgenommenen Bildes wird insbesondere eine Single-Shot-MultiBox-Detector-Netzarchitektur als neuronales Netz verwendet.
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Bei der Spülguterkennung ist insbesondere vorgesehen, dass mit dem optischen Erkennungssystem 51 das mindestens eine zweidimensionale Bild von dem in der Spülmaschine 1 zu behandelnden Spülgut innerhalb der Behandlungskammer 2 der Spülmaschine 1 aufgenommen wird, und zwar vorzugsweise in einem Zustand, in welchem die Behandlungskammer 2 entsprechend geschlossen ist.
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Zu diesem Zweck ist dem optischen Erkennungssystem 51 (Kamera) eine ebenfalls vorzugsweise innerhalb der Behandlungskammer 2 angeordnete Beleuchtungseinrichtung zugeordnet, um insbesondere während der Bildaufnahme mit Hilfe des optischen Erkennungssystems 51 zumindest bereichsweise das in der Behandlungskammer 2 der Spülmaschine 1 aufgenommene Spülgut auszuleuchten. Die Ausleuchtung erfolgt beispielsweise mit Hilfe von an den Seiten oder an der Deckenseite der Behandlungskammer 2 angebrachten LED-Streifen. Auf diese Weise ist eine besonders homogene und diffuse Ausleuchtung des Spülgutes realisierbar. Als Farbtemperatur zur Beleuchtung/Ausleuchtung des Spülgutes wird vorzugsweise eine Farbtemperatur zwischen 5.000 bis 5.700 K und insbesondere eine Farbtemperatur von etwa 5.100 K verwendet, da bei dieser Farbtemperatur mit einer herkömmlichen Kamera als optisches Erkennungssystem die im Hinblick auf die Genauigkeit der anschließenden Klassifizierung besten Bilder für die anschließende Bearbeitung aufnehmbar sind.
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Vorzugsweise ist bei den in den Zeichnungen gezeigten Spülmaschinen 1 ferner vorgesehen, dass die Bildaufnahme erst nach einer (kurzen) Vorwaschung des Spülgutes mit Flüssigkeit, die vorzugsweise nicht aufgeheizt ist, erfolgt, um auf diese Weise eine Wasserdampfkondensation an dem optischen Erkennungssystem 51 bzw. einer Linse der Kamera zu reduzieren oder zu vermeiden.
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Untersuchungen haben gezeigt, dass bereits bei einer Vorwaschung von 0,5 bis 2 Sekunden die Wasserdampfkondensation hinreichend minimiert werden kann.
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Kurz zusammengefasst beruht die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, dass sich ein neuronales Netz zur Lokalisation und Klassifikation von Spülgut, welches sich in Spülkörben einsortiert innerhalb einer Behandlungskammer 2 einer Spülmaschine 1, insbesondere Haubenspülmaschine befindet, in überraschender Weise hervorragend eignet. Bei dem neuronalen Netz handelt es sich vorzugsweise um eine vereinfachte Single-Shot-MultiBox-Detector-Netzarchitektur, die aus 7 Schichten besteht und daher gelegentlich auch als „SSD7“ bezeichnet wird.
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Für das Training des SSD7-Netzes wurden bei Untersuchungen zwischen 500 bis 2.500 Bilder aufgenommen. Diese zeigen mit Geschirr beladene Spülkörbe (unterschiedliche Kombinationen von Töpfen, Pfannen, GN-Behältern, Besteck, Tellern, Schüsseln, Tassen, Gläsern und Kunststoffbehältern). Die Evaluierung des SSD7-Netzes erfolgte mit einem separaten aus 70 Bilder bestehenden, nicht für das Training verwendeten, Bilddatensatz. Die Spülkörbe auf den Bildern wurden mit Geschirr bestückt, welches nicht für das Training des SSD7-Netzes verwendet wurde (zum Beispiel Schüsseln und Gläser mit anderen Formen). Mit dieser Maßnahme sollte festgestellt werden, wie gut das Netz die Trainingsbilder verallgemeinert.
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Es konnte gezeigt werden, dass mit dem SSD7-Netz eine optische Geschirrerkennung in Form einer Lokalisierung und Klassifikation des Spülgutes möglich ist. Die Evaluierung zeigt eine für die Praxis ausreichende Erkennungsrate mit einer Genauigkeit und Trefferquote über 90%.
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Weiter liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass es im Hinblick auf die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit von Vorteil ist, wenn eine Bildaufnahme innerhalb der Behandlungskammer 2 bei geschlossener Behandlungskammer 2 erfolgt.
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Um eine Wasserdampfkondensation an den optischen Erfassungssystemen 51 (Kameras) zu reduzieren oder gar zu vermeiden, ist es von Vorteil, wenn vor der Bildaufnahme eine Vorwaschung von beispielsweise 1 Sekunden Dauer. Mit dieser Vorwaschung kann die Wasserdampfkondensation an der Kamera soweit reduziert oder minimiert werden, dass diese keinen störenden Einfluss bei der Bildaufnahme darstellt.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten exemplarischen Ausführungsformen der Spülmaschine bzw. des optischen Spülguterkennungssystems beschränkt, sondern ergibt sich aus einer Zusammenschau sämtlicher hierin offenbarter Merkmale.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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