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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen eines Gargutzustands in einem Garraum eines Gargeräts mittels elektromagnetischer Strahlung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trainieren einer Mustererkennung. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Gargerät, ein Computerprogramm und einen computerlesbaren Datenträger.
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Aus dem Stand der Technik sind Gargeräte bekannt, die üblicherweise in Groß- bzw. Industrieküchen zum Einsatz kommen. Diese Gargeräte weisen einen Garraum auf, in den Gargut eingebracht wird, welches in dem Garraum gegart wird. Hierzu arbeitet das Gargerät einen entsprechenden Garprozess bzw. ein mehrere Garprozesse umfassendes Garprogramm ab, sodass das Gargut basierend auf entsprechenden Garprozessparametern gegart wird. Grundsätzlich kann das Gargut bei einem derartigen Gargerät mittels Heißluft, Dampf und/oder Mikrowellen gegart werden. Dies hängt unter anderem vom entsprechenden Garprogramm ab, welches genutzt wird, um das Gargut zu garen, insbesondere in der Art und Weise, dass das Gargut das gewünschte Endergebnis hat. Das Garprogramm kann wiederum vom Gargutzustand abhängen, den das Gargut beim Beladen des Gargeräts hat oder den das Gargut während des Ablaufs des Garprozesses bzw. des Garprogramms hat.
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Bisher musste der Bediener des Gargeräts den Gargutzustand des ungegarten Garguts, also des in den Garraum eingebrachten Garguts, manuell eingeben, beispielsweise „gefrorenes Gargut“ oder „aufgetautes Gargut“. Entsprechend der manuellen Eingabe des Bedieners wurden dann die Garprozessparameter von einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit des Gargeräts ausgewählt, um einen möglichst optimalen Garprozess vornehmen zu können, sodass das gewünschte Garergebnis erreicht wird. Beispielsweise wurde bei der Eingabe „gefrorenes Gargut“ ein Garprogramm ausgewählt, dass einen Garprozess „Auftauen“ umfasst, um das gefrorene Gargut zunächst aufzutauen.
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Im Zuge der höheren Automatisierung ist es ferner aus dem Stand der Technik bekannt, dass der Gargutzustand optisch erfasst wird, wobei gerade dies am Beispiel eines gefrorenen Garguts schwer möglich ist. Daher ist es auch aus dem Stand der Technik bekannt, weitere Sensoren vorzusehen, die beispielsweise einen Temperaturabfall im Garraum feststellen, aufgrund dessen darauf geschlossen werden kann, dass ein gefrorenes Gargut in den Garraum eingebracht worden ist.
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Als nachteilig hat sich bei den aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren jedoch herausgestellt, dass für die unterschiedlichen Gargutzustände, die das Gargut aufweisen kann, jeweils unterschiedliche Sensoren vorgesehen werden müssen. Hierdurch steigt die Anzahl der benötigten Sensoren, was wiederum zu erhöhten Kosten bei der Herstellung des Gargeräts führt.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, mit der ein Gargutzustand eines Garguts in kostengünstiger und einfacher Weise erfasst werden kann.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Erkennen eines Gargutzustands in einem Garraum eines Gargeräts mittels elektromagnetischer Strahlung, mit den Schritten:
- - Einspeisen von elektromagnetischer Strahlung in den Garraum,
- - Erfassen einer Hochfrequenz-Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung zu einem ersten Zeitpunkt, um ein erstes Messergebnis der Hochfrequenz-Eigenschaft zu erhalten,
- - Verändern der Garraumatmosphäre im Garraum,
- - Erfassen der Hochfrequenz-Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung zu zumindest einem zweiten Zeitpunkt, um zumindest ein zweites Messergebnis der Hochfrequenz-Eigenschaft zu erhalten, und
- - Auswerten der wenigstens zwei Messergebnisse, um eine Auswertungsgröße zu erhalten, aufgrund derer der Gargutzustand erkannt wird.
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Der Grundgedanke der Erfindung ist es, dass die Hochfrequenz-Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung zu zwei unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen wird, bei denen zwei unterschiedliche Garraumatmosphären vorliegen. Beispielsweise ist der erste Zeitpunkt (direkt) nach der Beladung des Garraums, auch Beschickung genannt. Die Garraumatmosphäre im Garraum wird demnach zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt verändert, sodass beim zweiten Zeitpunkt bereits eine veränderte Garraumatmosphäre vorliegt, wenn die Hochfrequenz-Eigenschaft erneut gemessen wird. Es wird somit eine gezielte Veränderung der Garraumatmosphäre vorgenommen, die eine entsprechende Störung der von der elektromagnetischen Strahlung erzeugten Feldverteilung im Garraum zur Folge hat. Die Störung der von der elektromagnetischen Strahlung erzeugten Feldverteilung im Garraum wird dabei nicht durch einen Modenmischer oder andere separat eingebrachte dielektrische Bauteile vorgenommen, die das elektrische Feld verwirbeln, sondern nur über die veränderte Garraumatmosphäre.
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Grundsätzlich ist die von der elektromagnetischen Strahlung erzeugte Feldverteilung im Garraum unbekannt. Es ist für das Verfahren jedoch unerheblich, dass die konkrete Feldverteilung im Garraum unbekannt ist, da lediglich eine Hochfrequenz-Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung erfasst und ausgewertet wird, um die Auswertungsgröße zu erhalten. Aufgrund der Auswertungsgröße lässt sich dann auf den Gargutzustand des in den Garraum eingebrachten Garguts schließen.
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Sowohl beim Messen der Hochfrequenz-Eigenschaft zum ersten Zeitpunkt als auch beim Messen der Hochfrequenz-Eigenschaft zum zweiten Zeitpunkt können vorwärtslaufende Wellen der elektromagnetischen Strahlung und/oder rückwärtslaufende Wellen der elektromagnetischen Strahlung gemessen werden, um das entsprechende Messergebnis zu erhalten.
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Mit anderen Worten enthalten die Schritte „Erfassen der Hochfrequenz-Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung“ jeweils die folgenden Schritte:
- - Messen von vorwärtslaufenden Wellen der elektromagnetischen Strahlung, und/oder
- - Messen von rückwärtslaufenden Wellen der elektromagnetischen Strahlung.
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Hierzu kann vorgesehen sein, dass ein Richtkoppler einer Antenne zugeordnet ist, die den entsprechenden Einspeisepunkt für die vorwärtslaufenden Wellen darstellt. Über den Richtkoppler lassen sich sowohl vorwärtslaufende Wellen als auch rückwärtslaufende Wellen, die aufgrund einer schlechten Anpassung bzw. Reflexionen aus dem Garraum, über die Antenne in Richtung Richtkoppler laufen, getrennt voneinander auskoppen und einer Mess- und/oder Analyseeinheit zugeführt werden, beispielsweise einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit des Gargeräts.
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Die getrennt voneinander ausgespeisten vorwärtslaufenden und rückwärtslaufenden Wellen können dann jeweils in der Mess- und/oder Analyseeinheit, insbesondere in der Steuer- und/oder Auswerteeinheit, gemessen werden, um die entsprechenden Messergebnisse zu erhalten.
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Insofern ergeben sich virtuelle Sensoren im Gargerät. Die virtuellen Sensoren erfassen die vorwärtslaufenden Wellen und/oder die rückwärtslaufenden Wellen, insbesondere die entsprechende Hochfrequenz-Eigenschaft des Garraums, die sich aus den vorwärtslaufenden bzw. rückwärtslaufenden Wellen ergibt.
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Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit ermittelt dann basierend auf der erfassten Hochfrequenz-Eigenschaft des Garraums sowie der (zwischenzeitlichen) Veränderung der Garraumatmosphäre den Gargutzustand.
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Hierdurch lässt sich insbesondere eine Detektion gefrorener bzw. ungefrorener Gargüter vornehmen.
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Darüber hinaus ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, den Gargutzustand frühzeitig zu erkennen, sodass bereits zu Beginn eines entsprechenden Garprozesses die Informationen über das Gargut vorliegen, also Informationen über den Gargutzustand. Üblicherweise ist das Verfahren zum Erkennen des Gargutzustands bereits nach weniger als 30 Sekunden abgeschlossen.
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Grundsätzlich wird bei dem Verfahren zum Erkennen des Gargutzustands angenommen, dass der Garraum des Gargeräts ein sogenanntes Mehr-Tor ist, wobei die Antennen, an denen die ein- bzw. auslaufenden Wellen, die auch als vorwärtslaufende bzw. rückwärtslaufende Wellen bezeichnet werden, die entsprechenden Tore darstellen.
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Ein Aspekt sieht vor, dass mehrere Messungen zum ersten Zeitpunkt und/oder zum zweiten Zeitpunkt durchgeführt werden. Insbesondere werden die mehreren Messungen zum jeweiligen Zeitpunkt ausgewertet, um das jeweilige Messergebnis zu erhalten.
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Beispielsweise werden die mehreren Messungen zum jeweiligen Zeitpunkt gemittelt. Die Mittelung der Messergebnisse erfolgt insbesondere beim ersten Zeitpunkt, sodass eine statistische Auswertung erfolgen kann.
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Hinsichtlich des zweiten Zeitpunkts, also nach der gezielt veränderten Garraumatmosphäre, können die mehreren Messungen einzeln oder in Gruppen ausgewertet werden, um mehrere Messergebnisse bei der veränderten Garraumatmosphäre zu erhalten, also mehrere dem zweiten Zeitpunkt zugeordnete Messergebnisse.
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Grundsätzlich können auch mehrere Messungen zu mehreren Zeitpunkten durchgeführt werden, nach dem die Garraumatmosphäre im Garraum verändert worden ist.
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Ein weiterer Aspekt sieht vor, dass eine zeitliche Veränderung der Hochfrequenz-Eigenschaft ausgewertet wird. Insbesondere wird eine zeitliche Veränderung der mehreren Messungen vor der Veränderung der Garraumatmosphäre bzw. nach der Veränderung der Garraumatmosphäre ausgewertet. Dies bedeutet, dass die mehreren Messungen, die bei der veränderten Garraumatmosphäre durchgeführt werden, einzeln oder in Gruppen ausgewertet werden, um mehrere Messergebnisse zu erhalten. Aufgrund der mehreren Messergebnisse, die bei der veränderten Garraumatmosphäre erhalten worden sind, lässt sich in einfacher Weise eine zeitliche Veränderung der Hochfrequenz-Eigenschaft feststellen, die für das Erkennen des Gargutzustands herangezogen werden kann.
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Insbesondere ist die Auswertungsgröße ein Gradient, also eine Steigung, der gemessenen Hochfrequenz-Eigenschaft. Die mehreren Messergebnisse werden demnach über die Zeit ausgewertet, um zunächst eine zeitliche Veränderung der gemessenen Hochfrequenz-Eigenschaft festzustellen, beispielsweise ein Abklingverhalten. Dann wird die Steigung der gemessenen Hochfrequenz-Eigenschaft entsprechend ausgewertet, um diese als Auswertungsgröße zu erhalten.
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Mit anderen Worten stellt die Auswertungsgröße die zeitliche Veränderung der Hochfrequenz-Eigenschaft dar, also die entsprechende Steigung der erhaltenen Messergebnisse über die Zeit. Diese kann positiv oder negativ sein.
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Dies trifft insbesondere auf die mehreren Messungen zum zweiten Zeitpunkt bzw. nach der veränderten Garraumatmosphäre zu, bei denen jeweils eine Messung ein Messergebnis bzw. Gruppen von Messungen jeweils ein entsprechendes Messergebnis liefern, sodass mehrere Messergebnisse bei der veränderten Garraumatmosphäre vorliegen, deren zeitlicher Verlauf entsprechend ausgewertet werden kann.
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Ferner kann eine Klassifizierung der Auswertungsgröße erfolgen. Die Klassifizierung kann mithilfe einer Mustererkennung durchgeführt werden, die die Auswertungsgröße in wenigstens zwei Klassen einteilt. Die Mustererkennung kann automatisiert erfolgen, beispielsweise mittels einer künstlichen Intelligenz, insbesondere einer trainierten künstlichen Intelligenz. Beispielsweise wird ein Maschinenlern-Algorithmus verwendet, der zuvor trainiert worden ist, wobei der trainierte Maschinenlern-Algorithmus zur Klassifizierung der Auswertungsgröße herangezogen wird, sodass in automatisierter Weise der Gargutzustand aufgrund der zuvor ermittelten Messergebnisse erhalten werden kann. Die Mustererkennung kann auf der Steuer- und/oder Auswerteeinheit des Gargeräts ausgeführt werden.
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Ferner kann die Hochfrequenz-Eigenschaft ein Streuparameter sein. Der Streuparameter, auch S-Parameter genannt, kann zu Beginn eines Garprozesses auch für andere Zwecke gemessen, sodass aufgrund der ohnehin vorhandenen Messergebnisse zusätzlich der Gargutzustand ermittelt werden kann. Es ergeben sich also entsprechende Synergieeffekte, sodass keine zusätzliche Messung von Parametern notwendig ist, um den Gargutzustand zu ermitteln. Grundsätzlich lassen sich die Streuparameter über die vorwärtslaufenden Wellen bzw. rückwärtslaufenden Wellen der elektromagnetischen Strahlung in einfacher Weise ermitteln. Die Streuparameter werden unter anderem verwendet, um die Güte des Garraums zu bestimmen.
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Beispielsweise wird beim Verändern der Garraumatmosphäre Wasserdampf in den Garraum eingebracht. Dies kann in Form eines Dampfstoßes erfolgen. Der in den Garraum eingebrachte Wasserdampf legt sich auf das im Garraum vorhandene Gargut, wodurch sich die dielektrischen Eigenschaften des Garguts entsprechend verändern können. Dies hängt insbesondere vom Gargutzustand ab, weswegen die dielektrische Veränderung des Garguts aufgrund des eingebrachten Wasserdampfs einen Rückschluss auf den Gargutzustand zulässt. Die dielektrische Veränderung hat also einen Einfluss auf die gemessene Hochfrequenz-Eigenschaft. Auch könnte Heißluft zur Veränderung der Garraumatmosphäre gezielt eingebracht werden, insbesondere ein Heißluft-Stoß.
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Mit anderen Worten legt sich aufgrund des eingebrachten Wasserdampfs ein Wasserfilm auf dem entsprechenden Gargut ab, der einen Einfluss auf die elektromagnetischen Eigenschaften der im Garraum vorhandenen Last hat, insbesondere des im Garraum vorhandenen Garguts. Die Last entspricht unter anderem dem im Garraum vorhandenen Gargut. Die Last umfasst aber auch im Garraum vorhandenes Garzubehör sowie weitere im Garraum vorhandene Objekten, beispielsweise ein Lüfterrad.
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Gemäß einem weiteren Aspekt werden Garprozessparameter aufgrund der erhaltenen Auswertungsgröße angepasst. Insbesondere werden die Garprozessparameter aufgrund der zugeordneten Klasse angepasst, die bei der Mustererkennung festgestellt worden ist. Die entsprechende Anpassung der Garprozessparameter erfolgt in automatisierter Weise über die Steure- und/oder Auswerteeinheit, sodass eine manuelle Bedienung des Gargeräts nicht mehr erforderlich ist, um ein Garprogramm aufgrund des Gargutzustands anzupassen bzw. einzustellen.
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Aufgrund der Anpassung der Garprozessparameter, also des adaptiven Garprozesses, ist zudem sichergestellt, dass die Gar- bzw. Backergebnisse der mit dem Gargerät gegarten Gargüter verbessert ist. Auch lässt sich ein Zeitgewinn erzielen, da das Gargerät gezielter auf den Gargutzustand des in den Garraum eingebrachten Garguts eingehen kann. Beispielsweise wird beim Erkennen eines gefrorenen Garguts zunächst ein Garprozess zum aktiven Auftauen durchgeführt.
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Der Gargutzustand kann auch im laufenden Betrieb stets überwacht werden, sodass eine Anpassung der Garprozessparameter während des Betriebs, also während des Ablauf des Garprogramms oder gar eines jeweiligen Garprozesses, vorgenommen werden kann. Insofern lässt sich ein besonders effizientes Garverfahren durchführen.
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Es ist somit grundsätzlich möglich, dass die Veränderung der Hochfrequenz-Eigenschaft des Garraums vor und unmittelbar nach dem Verändern der Garraumatmosphäre festgestellt wird, was beispielsweise durch Beschwaden des Garraums erfolgt. Die Veränderung der Hochfrequenz-Eigenschaft des Garraums ist dabei stark davon abhängig, ob die im Garraum befindliche dielektrische Last, insbesondere das im Garraum befindliche Gargut, gefroren oder aufgetaut ist.
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Bei einem gefrorenen Gargut bildet sich ein stärkerer Wasserfilm auf der Oberfläche des Garguts, wodurch die elektromagnetischen Wellen weniger stark in das Gargut eindringen. Dies führt zu der veränderten Hochfrequenz-Eigenschaft des Garraums, welche entsprechend festgestellt werden kann. Dagegen wird bei einem aufgetauten Gargut der Wasserfilm (größtenteils) vom bereits aufgetauten Gargut absorbiert, sodass sich die Hochfrequenz-Eigenschaft weniger stark verändert.
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Mit anderen Worten lässt sich das im Garraum befindliche Gargut in zwei Gruppen klassifizieren, nämlich „gefrorenes Gargut“ oder „nicht gefrorenes Gargut“.
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Der Vorteil hieran ist, dass Änderungen der elektrischen Feldverteilung im Garraum auf einer kleinen Skala, beispielsweise durch wärmebedingte Garraumausdehnung, Position eines Gargutträgers sowie der Position des Garguts selbst, aber auch Änderungen auf einer großen Skala, beispielsweise die Anzahl im Garraum vorhandener Gargutträger, keinen Einfluss auf das Erkennen des Gargutzustands haben.
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Durch die gezielte Perturbation der Garraumatmosphäre wird eine gezielte Störung der elektrischen Feldverteilung im Garraum und somit der Hochfrequenz-Eigenschaften des Garraums vorgenommen, wodurch der Gargutzustand durch Auswertung der entsprechenden Hochfrequenz-Eigenschaft ermittelt werden kann.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zum Trainieren einer Mustererkennung mit Soll-Trainingsdaten, die zumindest eine Auswertungsgröße und wenigstens einen tatsächlichen Gargutzustand umfassen. Die zumindest eine Auswertungsgröße ist aus Messergebnissen von zumindest zwei Messungen einer Hochfrequenz-Eigenschaft einer in einen Garraum eines Gargeräts eingebrachten elektromagnetischen Strahlung erhalten worden. Die zumindest zwei Messungen sind bei zwei unterschiedlichen Garraumatmosphären durchgeführt worden. Das Verfahren zum Trainieren der Mustererkennung umfasst die folgenden Trainingsschritte:
- - Vorwärtsspeisen der zu trainierenden Mustererkennung mit den Soll-Trainingsdaten,
- - Ermitteln wenigstens eines Gargutzustands mittels der Mustererkennung,
- - Bestimmen eines Fehlers zwischen dem ermittelten Gargutzustand und dem tatsächlichen Gargutzustand, und
- - Ändern von Gewichtungsfaktoren der Mustererkennung durch Rückwärtsspeisen der Mustererkennung mit dem Fehler.
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Hierdurch lässt sich die Mustererkennung entsprechend trainieren, sodass eine Klassifizierung mittels der Mustererkennung möglich ist.
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Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Gargerät mit einem Garraum und einer Steuer- und/oder Auswerteeinheit, wobei das Gargerät, insbesondere die Steuer- und/oder Auswerteeinheit, eingerichtet ist, ein Verfahren der zuvor genannten Art durchzuführen. Die zuvor genannten Vorteile ergeben sich somit in analoger Weise für das Gargerät.
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Ferner ist ein Computerprogramm mit Programmcodemitteln vorgesehen, um die Schritte eines Verfahrens der zuvor genannten Art durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit oder einer entsprechenden Steuer- und/oder Auswerteeinheit ausgeführt wird, insbesondere der Steuer- und/oder Auswerteeinheit des Gargeräts der zuvor genannten Art.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung einen computerlesbaren Datenträger, auf dem ein Computerprogramm der zuvor genannten Art gespeichert ist. Der computerlesbare Datenträger kann mit dem Gargerät oder einer entsprechenden Steuer- und/oder Auswerteeinheit verbunden werden, sodass das Computerprogramm ausgeführt wird, insbesondere um die Mustererkennung zu trainieren.
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Die trainierte Mustererkennung bzw. die Steuer- und/oder Auswerteeinheit, die die trainierte Mustererkennung umfasst, kann dann in einem Gargerät eingebaut werden.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargeräts,
- - 2 eine Ablaufdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
- - 3 ein Diagramm mehrerer Messergebnisse, die während des Verfahrens nach 2 erhalten worden sind,
- - 4 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf einer Auswertungsgröße zeigt, das mit dem Verfahren nach 2 erhalten worden ist, und
- - 5 ein Diagramm, das die entsprechende Klassifizierung mittels einer Mustererkennung mit dem Verfahren nach 2 verdeutlicht.
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In 1 ist ein Gargerät 10 gezeigt, das ein Gehäuse 12 aufweist, welches einen Garraum 14 sowie einen Technikraum 16 umgibt.
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In den Garraum 14 ist in der gezeigten Ausführungsform ein Gargut 18 eingebracht, welches auf einem Gargutträger 20 angeordnet ist, der in einem Einhängegestell 22 innerhalb des Garraums 14 eingeschoben ist.
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Des Weiteren umfasst das Gargerät 10 eine Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24, die innerhalb des Technikraums 16 angeordnet ist.
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Die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 ist mit einer Garraumatmosphäre-Einheit 26 verbunden, über die die Garraumatmosphäre im Garraum 14 verändert werden kann, wie nachfolgend noch erläutert wird.
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Vorliegend handelt es sich bei der Garraumatmosphäre-Einheit 26 beispielsweise um einen Dampfgenerator, über den Wasserdampf in den Garraum 14 eingebracht werden kann, um die Garraumatmosphäre im Garraum 14 zu verändern.
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Darüber hinaus umfasst das Gargerät 10 eine Mikrowellenquelle 28, die von der Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 angesteuert wird.
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Die Mikrowellenquelle 28 ist in der gezeigten Ausführungsform mit zwei Antennen 30 signalübertragend verbunden, über die in der Mikrowellenquelle 28 erzeugte Mikrowellen in den Garraum 14 eingespeist werden können.
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Zwischen den Antennen 30, die als Einspeisepunkte für die Mikrowellen dienen, und der Mikrowellenquelle 28 sind zudem jeweils ein Richtkoppler 32 vorgesehen.
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Über die Richtkoppler 32 lassen sich jeweils vorwärtslaufende Wellen sowie rückwärtslaufende Wellen aus der Leitung zwischen der Mikrowellenquelle 28 und den jeweiligen Antennen 30 auskoppeln.
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Die ausgekoppelten elektromagnetischen Wellen werden über die Richtkoppler 32 an die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 übermittelt, wie nachfolgend anhand der 2 noch erläutert wird. Hierüber lassen sich beispielsweise Streuparameter (S-Parameter) ermitteln.
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Grundsätzlich ist die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 eingerichtet, ein Computerprogramm auszuführen, das Programmcodemittel umfasst, um die Schritte des in 2 gezeigten Verfahrens durchzuführen.
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Hierzu kann die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 einen computerlesbaren Datenträger 34 aufweisen, der in der Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 integriert oder separat hierzu ausgebildet und mit der Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 verbunden wird.
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Insofern kann die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 eine Schnittstelle aufweisen, über die der computerlesbarer Datenträger 34 mit der Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 verbunden wird, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist.
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Das in 1 gezeigte Gargerät 10 ist grundsätzlich eingerichtet, das in 2 gezeigte Verfahren durchzuführen, um den Gargutzustand des in den Garraum 14 eingebrachten Garguts 18 zu erkennen. Dies erfolgt mittels elektromagnetischer Strahlung, die über die Mikrowellenquelle 28 bereitgestellt wird.
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In einem ersten Schritt S1 wird elektromagnetische Strahlung in den Garraum 14 eingespeist, indem die Mikrowellenquelle 28 die entsprechende elektromagnetische Strahlung bereitstellt, die über die Antennen 30 in den Garraum 14 eingespeist wird.
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In einem zweiten Schritt S2 wird zu einem ersten Zeitpunkt eine Hochfrequenz-Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung erfasst, um ein erstes Messergebnis der Hochfrequenz-Eigenschaft zu erhalten. Hierzu können die vorwärtslaufenden Wellen der elektromagnetischen Strahlung und/oder die rückwärtslaufenden Wellen der elektromagnetischen Strahlung gemessen werden. Dies kann mithilfe der Richtkoppler 32 geschehen, die den Antennen 30 zugeordnet sind und die entsprechenden elektromagnetischen Wellen auskoppeln, also die vorwärtslaufenden Wellen bzw. die rückwärtslaufenden Wellen.
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In einem dritten Schritt S3 wird die Garraumatmosphäre im Garraum 14 verändert.
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Dies kann im dargestellten Beispiel dadurch geschehen, dass die Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 die als Dampfgenerator ausgebildete Garraumatmosphäre-Einheit 26 ansteuert, eine Beschwadung vorzunehmen. Insofern wird ein Dampfstoß in den Garraum 14 abgegeben, wodurch sich die dielektrischen Eigenschaften der im Garraum 14 befindlichen Last verändert, insbesondere des Garguts 18.
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Es legt sich nämlich ein Wasserfilm auf das Gargut 18, wobei die Stärke des Wasserfilms insbesondere davon abhängt, ob das Gargut 18 gefroren ist oder nicht. Ein gefrorenes Gargut kann den Wasserfilm schlechter oder nicht aufnehmen, sodass dieser stärker ausgebildet bleibt. Dagegen kann ein aufgetautes Gargut den Wasserfilm besser oder sogar vollständig aufnehmen, sodass dieser zumindest schwächer ausgebildet ist bzw. schneller abnimmt.
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In einem vierten Schritt S4 wird die Hochfrequenz-Eigenschaft der elektromagnetischen Strahlung zu zumindest einem zweiten Zeitpunkt erfasst, um zumindest ein zweites Messergebnis der Hochfrequenz-Eigenschaft zu erhalten.
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Erneut können dabei die vorwärtslaufenden Wellen der elektromagnetischen Strahlung und/oder die rückwärtslaufenden Wellen der elektromagnetischen Strahlung gemessen werden, um hierüber die Hochfrequenz-Eigenschaft zu erhalten.
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Der zweite Zeitpunkt ist in jedem Fall nach der Veränderung der Garraumatmosphäre, beispielsweise kurz nach dem Verändern der Garraumatmosphäre.
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Es kann also festgestellt werden, wie sich die dielektrische Eigenschaft des Garraums 14, insbesondere des Garguts 18, aufgrund des eingebrachten Wasserdampfs verändert. Hierüber kann auf den Gargutzustand rückgeschlossen werden, wie nachfolgend erläutert wird.
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Insbesondere werden nach der Veränderung der Garraumatmosphäre mehrere Messungen durchgeführt, beispielsweise zeitlich aufeinander folgende Messungen, wie dies in 3 gezeigt ist.
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In 3 sind mehrere Messungen über 180 Sekunden durchgeführt worden, nachdem die Garraumatmosphäre verändert worden ist, wobei dies für ein gefrorenes und ein nicht gefrorenes Gargut gezeigt ist. Hierbei wurden mehrere Messungen zu den gleichen Zeitpunkten, beispielsweise alle 20 Sekunden durchgeführt.
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In 3 sind die jeweilige Hochfrequenz-Eigenschaften für gefrorene Gargüter 18 und aufgetaute Gargüter 18 dargestellt, insbesondere Croissants. Es wird deutlich, dass sich die Hochfrequenz-Eigenschaft der Last nach der Änderung der Garraumatmosphäre, beispielsweise durch Beschwaden, unterschiedlich für gefrorene und aufgetaute Gargüter 18 verhält.
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Dies ist in 3 für verschiedene Beladungsszenarien gezeigt.
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Wie bereits erläutert, schlägt bei gefrorenen Gargütern 18 mehr Wasser auf der Oberfläche ab als bei aufgetauten Gargütern 18, wodurch sich die dielektrische Last aufgrund des zusätzlichen Wasserfilms erhöht.
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Dies wird in 3 dadurch deutlich, dass die Hochfrequenz-Eigenschaft nach unten abfällt. Dies impliziert eine größere Mikrowellen-Last.
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In einem fünften Schritt S5 werden die zumindest zwei Messergebnisse ausgewertet, um eine Auswertungsgröße zu erhalten, aufgrund derer der Gargutzustand erkannt wird.
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Wie aus der 3 deutlich wird, lässt sich anhand der Messergebnisse selbst nicht direkt auf den Gargutzustand des Garguts 18 schließen.
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Daher werden die Messergebnisse zunächst ausgewertet, um eine entsprechende Auswertungsgröße zu erhalten, aufgrund derer dann der Gargutzustand bestimmt werden kann.
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Mit anderen Worten werden weitere Merkmale aus den erhaltenen Messergebnissen extrahiert, anhand derer eine Klassifizierung des Garguts 18 bzw. des Gargutzustands vorgenommen werden kann.
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Grundsätzlich ist dies mittels Methoden des maschinellen Lernens (Maschinenlernens) umsetzbar.
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Dies ist anschaulich in 4 gezeigt, in der eine zeitliche Veränderung der Hochfrequenz-Eigenschaft ausgewertet worden ist, insbesondere der mehreren Messungen nach der veränderten Garraumatmosphäre.
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Die Auswertungsgröße stellt dabei den Gradienten der gemessenen Hochfrequenz-Eigenschaft dar, also die Steigung der erhaltenen Messergebnisse.
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Aus 4 wird deutlich, dass sich die für die unterschiedlichen Messungen erhaltenen Auswertungsgrößen gruppieren lassen, wodurch eine Klassifizierung des Garguts 18 bzw. des entsprechenden Gargutzustands vorgenommen werden kann. Dies ist in 5 gezeigt.
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Insbesondere geht aus 5 hervor, dass gefrorene Gargüter 18 negative Ableitungen zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 haben, wohingegen die Ableitungen eines aufgetauten Garguts 18 in etwa 0 sind.
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Anhand der beschriebenen Auswertungsgröße können nun Algorithmen der Mustererkennung trainiert werden und damit gefrorenen Gargüter detektiert werden.
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Insofern lässt sich durch Auswertung der entsprechenden Messergebnisse in einfacher Weise eine Gruppierung und somit Klassifizierung der Auswertungsgrößen vornehmen, über die der Gargutzustand eindeutig bestimmt werden kann.
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Demnach lässt sich auch eine künstliche Intelligenz entsprechend trainieren, insbesondere eine Mustererkennung, sodass die Klassifizierung automatisiert über die künstliche Intelligenz vorgenommen werden kann.
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Für das Training werden Soll-Trainingsdaten bereitgestellt, die zumindest eine Auswertungsgröße und wenigstens einen tatsächlichen Gargutzustand umfassen. Die zumindest eine Auswertungsgröße ist aus Messergebnissen von zumindest zwei Messungen der Hochfrequenz-Eigenschaft einer in dem Garraum 14 des Gargeräts 10 eingebrachten elektromagnetischen Strahlung erhalten worden. Die zumindest zwei Messungen sind bei zwei unterschiedlichen Garraumatmosphären durchgeführt worden. Das Verfahren zum Trainieren der Mustererkennung umfasst dann die folgenden Trainingsschritte:
- - Vorwärtsspeisen der zu trainierenden Mustererkennung mit den Soll-Trainingsdaten,
- - Ermitteln wenigstens eines Gargutzustands mittels der Mustererkennung,
- - Bestimmen eines Fehlers zwischen dem ermittelten Gargutzustand und dem tatsächlichen Gargutzustand, und
- - Ändern von Gewichtungsfaktoren der Mustererkennung durch Rückwärtsspeisen der Mustererkennung mit dem Fehler.
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Hierdurch wird die Mustererkennung entsprechend trainiert, automatisch den Gargutzustand eines im Garraum 14 befindlichen Garguts 18 zu ermitteln.
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Die Mustererkennung kann auf der Steuer- und/oder Auswerteeinheit 24 vorgesehen sein, beispielsweise in dieser integriert sein.
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Grundsätzlich wird ausgenutzt, dass die Hochfrequenz-Eigenschaft des Garraums 14, also die elektrische Feldverteilung im Garraum 14, über die Veränderung der Garraumatmosphäre gezielt gestört worden ist, wodurch eine Erkennung des Gargutzustands vorgenommen werden kann.
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Dies liegt insbesondere daran, dass ein aufgetautes Gargut 18 die zusätzlich eingebrachte Feuchtigkeit aufnehmen kann, wodurch die Hochfrequenz-Eigenschaft des Garraums 14 nahezu unverändert ist.
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Ein gefrorenes Gargut 18 kann dagegen die zusätzlich eingebrachte Feuchtigkeit nicht aufnehmen, sodass diese an der Oberfläche des gefrorenen Garguts 18 verbleibt, wodurch sich ein entsprechender Wasserfilm auf dem Gargut 18 bildet, der insbesondere über die Zeit (im Wesentlichen) stabil bleibt.
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Der auf der Oberfläche des Garguts 18 ausgebildete Wasserfilm hat zur Folge, dass sich die dielektrische Last im Garraum 14 erhöht und somit eine größere Last im Garraum 14 suggeriert wird.
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Dies hat also eine entsprechende Veränderung der Hochfrequenz-Eigenschaft zur Folge, die bei der Auswertung festgestellt wird.
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Das kondensierte Wasser an der Oberfläche des Garguts 18 stellt aber neben dem gefrorenen Gargut 18 ebenfalls eine entsprechende Last dar. Deshalb kann die Auswertungsgröße nach der gezielten Veränderung der Garraumatmosphäre in charakteristischer Weise abfallen.
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Nachdem der Gargutzustand erkannt worden ist, können entsprechende Garprozessparameter aufgrund der erhaltenen Auswertungsgröße angepasst werden. Dies erfolgt insbesondere aufgrund der zugeordneten Klasse. Das heißt, der jeweilige Garprozess läuft anders ab, wenn das Gargut als gefrorenes Gargut anstatt als aufgetautes Gargut klassifiziert worden ist.
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Allgemein ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren also eine gezielte Störung der Hochfrequenz-Eigenschaft des Garraums 14 durch eine Veränderung der Garraumatmosphäre im Garraum 14 vorgesehen, worüber der Gargutzustand des Garguts 18 bzw. die Reaktion auf die entsprechend gezielte Störung ausgewertet wird, um den Gargutzustand bzw. das Gargut 18 zu klassifizieren.
