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Der hier vorgestellte Ansatz betrifft eine Steuervorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät und ein Reinigungsgerät.
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Die
DE 10 2016 106 430 A1 beschreibt eine Geschirrspülmaschine. Viele Geschirrspüler weisen einen Sensor, insbesondere Trübungssensor auf, der mittels einer Trübungsinformation die Programmparameter eines Reinigungsprogramms des Geschirrspülers beeinflusst.
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Dem hier vorgestellten Ansatz liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät, ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät und ein verbessertes Reinigungsgerät zu schaffen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät, ferner ein Verfahren zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät sowie ein Reinigungsgerät mit den Merkmalen bzw. Schritten der Hauptansprüche gelöst. Gegenstand des vorliegenden Ansatzes ist auch ein Computerprogramm. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Ansatzes ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
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Die mit dem hier vorgestellten Ansatz erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass ein Reinigungsprozess eines Reinigungsgeräts optimiert werden kann, indem sowohl eine Trübungsinformation über eine Trübung von Wasser in dem Reinigungsgerät als auch ein Kamerasignal von einer Kamera in dem Reinigungsgerät berücksichtigt werden.
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Eine Steuervorrichtung zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät weist eine Einleseschnittstelle, eine Bestimmeinrichtung und eine Steuereinrichtung auf. Die Einleseschnittstelle ist ausgebildet, um ein Trübungssensorsignal von einem Trübungssensor des Reinigungsgeräts einzulesen, wobei das Trübungssensorsignal eine aktuelle Trübungsinformation über eine Trübung von Wasser in dem Reinigungsgerät repräsentiert, und, um ein Kamerasignal von einer Kamera des Reinigungsgeräts einzulesen, wobei das Kamerasignal eine aktuelle Anschmutzungsinformation über Schmutz an dem Geschirr in dem Reinigungsgerät repräsentiert. Die Bestimmeinrichtung ist ausgebildet, um unter Verwendung des Trübungssensorsignals und Kamerasignals ein Fortschrittssignal zu bestimmen, das einen Fortschritt des Reinigungsprozesses repräsentiert. Die Steuereinrichtung ist ausgebildet, um unter Verwendung des Fortschrittssignals ein Steuersignal auszugeben, das ausgebildet ist, um eine Geräteaktorik des Reinigungsgeräts anzusteuern.
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Bei dem Reinigungsgerät kann es sich um eine Geschirrspülmaschine zum Reinigen von Geschirr handeln. Bei der Anschmutzungsinformation kann es sich um eine Bildinformation von beispielsweise einem Kamerabild der Kamera handeln. Das Steuersignal kann ausgebildet sein, um als die Geräteaktorik beispielsweise eine Umwälzpumpe und/oder eine Wasserweiche des Reinigungsgeräts anzusteuern. So kann durch das Steuersignal der Reinigungsprozess beispielsweise verlängert werden, wenn das Fortschrittssignal einen ungenügenden Fortschritt des Reinigungsprozesses repräsentiert, oder abgekürzt werden, wenn das Fortschrittssignal einen gewünschten Fortschritt des Reinigungsprozesses repräsentiert. So kann einerseits sichergestellt werden, dass das Geschirr zufriedenstellend gereinigt wird und andererseits, dass sobald das Geschirr zufriedenstellend gereinigt ist, Energie gespart wird.
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Die Bestimmeinrichtung kann ein neuronales Netz umfassen. Beispielsweise kann die Bestimmeinrichtung ausgebildet sein, um das Fortschrittssignal unter Verwendung des neuronalen Netzes zu bestimmen. So kann die Bestimmeinrichtung als eine lernfähige Einrichtung ausgebildet sein und/oder auf erlernte Informationen zugreifen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Bestimmeinrichtung ausgebildet sein, um unter Verwendung zumindest des Kamerasignals ein Anschmutzungssignal zu bestimmen, das einen prognostizierten Anschmutzungswert des Geschirrs repräsentiert, wobei unter Verwendung des Anschmutzungswerts ein prognostizierter Reinigungsfortschritt und ein prognostizierter Trübungsfortschritt bestimmt werden, und unter Verwendung des prognostizierten Reinigungsfortschritts ein Reinigungsgrenzwert und unter Verwendung des prognostizierten Trübungsfortschritts ein Trübungsgrenzwert bestimmt wird, und wobei die Bestimmeinrichtung ausgebildet ist, um die aktuelle Anschmutzungsinformation mit dem Reinigungsgrenzwert zu vergleichen, um ein erstes Vergleichsergebnis zu erhalten, und um die aktuelle Trübungsinformation mit dem Trübungsgrenzwert zu vergleichen, um ein zweites Vergleichsergebnis zu erhalten, wobei das Fortschrittssignal unter Verwendung des ersten Vergleichsergebnisses und zweiten Vergleichsergebnisses bestimmt wird. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Reinigungsschritt, beispielsweise ein Spülvorgang, im Reinigungsprozess fortgesetzt werden, solange der aktuelle Trübungsgrenzwert und/oder Reinigungsgrenzwert nicht unterschritten ist. Gemäß einer Ausführungsform kann die Bestimmeinrichtung ausgebildet sein, um ferner unter Verwendung des Trübungssensorsignals das Anschmutzungssignal zu bestimmen.
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Die aktuelle Anschmutzungsinformation kann einen Reinigungsgradienten repräsentieren und die aktuelle Trübungsinformation einen Trübungsgradienten repräsentieren. Ein solcher Reinigungsgradient und/oder Trübungsgradient kann eine Steigung oder ein Gefälle der aktuellen Anschmutzungsinformation und/oder aktuellen Trübungsinformation anzeigen, die/das beispielsweise im Zusammenhang mit dem prognostizierten Reinigungsfortschritt und/oder prognostizierten Trübungsfortschritt vergleichbar ist/sind.
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Beispielsweise kann die Bestimmeinrichtung ausgebildet sein, um den prognostizierten Reinigungsfortschritt und den prognostizierten Trübungsfortschritt zu dem prognostizierten Anschmutzungswert zuzuordnen. So kann beispielsweise der prognostizierte Anschmutzungswert mit in dem neuronalen Netz hinterlegten, beispielsweise angelernten Anschmutzungswerten verglichen werden, und bei einer Übereinstimmung ein dem übereinstimmenden Anschmutzungswert in dem neuronalen Netz zugeordneter prognostizierter Reinigungsfortschritt und zugeordneter prognostizierter Trübungsfortschritt ausgewählt werden. Unter Verwendung der Steuervorrichtung, beispielsweise unter Verwendung des neuronalen Netzes, kann beispielsweise zuvor für den prognostizierten Anschmutzungswert zumindest eine Art einer Anschmutzungsinformation und ein prognostizierter Reinigungsfortschritt für die Art der Anschmutzungsinformation über einen Reinigungszeitraum während eines Reinigungsprogramms des Reinigungsgeräts und/oder ein prognostizierter Trübungsfortschritt für die zumindest eine Trübungsinformation über den Reinigungszeitraum während des Reinigungsprogramms des Reinigungsgeräts als Referenzinformation in der Steuervorrichtung, beispielsweise in dem neuronalen Netz, hinterlegt worden sein, beispielsweise angelernt worden sein.
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Die Bestimmeinrichtung kann ausgebildet sein, um ein erstes Fortschrittssignal zu bestimmen, das ausgebildet ist, um einen Spülvorgang des Reinigungsprozesses zu aktivieren oder fortzusetzen, wenn das erste Vergleichsergebnis erhalten wurde, bei dem die aktuelle Anschmutzungsinformation den Reinigungsgrenzwert nicht unterschreitet und/oder, um das erste Fortschrittssignal zu bestimmen, wenn das zweite Vergleichsergebnis erhalten wurde, bei dem die aktuelle Trübungsinformation den Trübungsgrenzwert nicht unterschreitet, und/oder um ein zweites Fortschrittssignal zu bestimmen, das ausgebildet ist, um einen auf den Spülvorgang folgenden Programmschritt zu aktivieren, wenn das erste Vergleichsergebnis erhalten wurde, bei dem die aktuelle Anschmutzungsinformation den Reinigungsgrenzwert unterschreitet und/oder, um einen Vergleich der aktuellen Anschmutzungsinformation mit dem Reinigungsgrenzwert erst zu ermöglichen, wenn das zweite Vergleichsergebnis vorliegt, bei dem die aktuelle Trübungsinformation den Trübungsgrenzwert unterschreitet. So kann sichergestellt werden, dass das Geschirr zufriedenstellend gereinigt wird und sobald dies erreicht ist, der Reinigungsprozess fortgesetzt und baldmöglichst beendet wird.
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Gemäß einer Ausführungsform kann die Einleseschnittstelle ausgebildet sein, um ferner ein Beladungssignal von zumindest einem Beladungssensor des Reinigungsgeräts einzulesen, wobei das Beladungssignal eine aktuelle Beladung und/oder Art des Geschirrs in dem Reinigungsgerät repräsentiert, wobei die Bestimmeinrichtung ausgebildet ist, um das Fortschrittssignal ferner unter Verwendung des Beladungssignals zu bestimmen. Bei dem Beladungssensor kann es sich um einen Dehnungsmessstreifen und/oder Beschleunigungssensor handeln. Die Beladung des Geschirrs kann ferner gemäß einer Ausführungsform dazu dienen, einen geeigneten prognostizierten Reinigungsfortschritt und/oder prognostizierten Trübungsfortschritt zu bestimmen. Dies ist notwendig, da bei Töpfen und Pfannen in der Regel hartnäckigere Anschmutzungen zu erwarten sind als bei Tassen und Tellern, so dass sich der Reinigungsfortschritt hier später einstellt.
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Ein Reinigungsgerät weist einen Trübungssensor, eine Kamera und eine Steuervorrichtung auf, die in einer hier vorgestellten Ausführungsform ausgeführt ist. Bei dem Reinigungsgerät kann es sich um eine Geschirrspülmaschine handeln, die als Haushaltgerät oder als ein professionelles oder gewerbliches Gerät ausgeformt ist. Ein hier vorgestelltes Reinigungsgerät kann als Ersatz für bekannte Reinigungsgeräte dienen, wobei das vorgestellte Reinigungsgerät vorteilhafterweise die Vorteile der Steuervorrichtung realisiert. Das Reinigungsgerät kann auch den zuvor beschriebenen Beladungssensor aufweisen.
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Ein Verfahren zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät weist einen Schritt des Einlesens, einen Schritt des Bestimmens und einen Schritt des Ausgebens auf. Im Schritt des Einlesens wird ein Trübungssensorsignal von einem Trübungssensor des Reinigungsgeräts eingelesen, wobei das Trübungssensorsignal eine aktuelle Trübungsinformation über eine Trübung von Wasser in dem Reinigungsgerät repräsentiert, und es wird ein Kamerasignal von einer Kamera des Reinigungsgeräts eingelesen, wobei das Kamerasignal eine aktuelle Anschmutzungsinformation über Schmutz an dem Geschirr in dem Reinigungsgerät repräsentiert. Im Schritt des Bestimmens wird ein Fortschrittssignal unter Verwendung des Trübungssensorsignals und Kamerasignals bestimmt, wobei das Fortschrittssignal einen Fortschritt des Reinigungsprozesses repräsentiert. Im Schritt des Ausgebens wird unter Verwendung des Fortschrittssignals ein Steuersignal ausgegeben, wobei das Steuersignal ausgebildet ist, um eine Geräteaktorik des Reinigungsgeräts anzusteuern.
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Dieses Verfahren kann unter Verwendung der zuvor vorgestellten Vorrichtung ausführbar sein. Auch durch ein solches Verfahren können die bereits beschriebenen Vorteile der Vorrichtung technisch einfach und kostengünstig realisiert werden.
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Von Vorteil ist auch ein Computer-Programmprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann. Wird das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt, so kann das Programmprodukt oder Programm zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
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Ausführungsbeispiele des Ansatzes sind in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
- 1 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät;
- 2 eine seitliche Querschnittdarstellung eines Reinigungsgeräts mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 ein Schaubild eines prognostizierten Reinigungsfortschritts über der Zeit zur Verwendung mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 4 ein Schaubild eines prognostizierten Trübungsfortschritts über der Zeit zur Verwendung mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 5 ein Schaubild eines Reinigungsgradienten über der Zeit zur Verwendung mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 6 ein Schaubild eines Trübungsgradienten über der Zeit zur Verwendung mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 7 eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 8 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele des vorliegenden Ansatzes werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät.
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Die Steuervorrichtung 100 weist eine Einleseschnittstelle 105, eine Bestimmeinrichtung 110 und eine Steuereinrichtung 115 auf. Die Einleseschnittstelle 105 ist ausgebildet, um ein Trübungssensorsignal 120 von einem Trübungssensor 125 des Reinigungsgeräts einzulesen, wobei das Trübungssensorsignal 120 eine aktuelle Trübungsinformation über eine Trübung von Wasser in dem Reinigungsgerät repräsentiert, und, um ein Kamerasignal 130 von einer Kamera 135 des Reinigungsgeräts einzulesen, wobei das Kamerasignal 130 eine aktuelle Anschmutzungsinformation über Schmutz an dem Geschirr in dem Reinigungsgerät repräsentiert. Die Bestimmeinrichtung 110 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Trübungssensorsignals 120 und Kamerasignals 130 ein Fortschrittssignal 140 zu bestimmen, das einen Fortschritt des Reinigungsprozesses repräsentiert. Die Steuereinrichtung 115 ist ausgebildet, um unter Verwendung des Fortschrittssignals 140 ein Steuersignal 145 auszugeben, das ausgebildet ist, um eine Geräteaktorik 150 des Reinigungsgeräts anzusteuern.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Einleseschnittstelle 105 ausgebildet, um ferner ein Beladungssignal 155 von zumindest einem Beladungssensor 160 des Reinigungsgeräts einzulesen, wobei das Beladungssignal 155 eine aktuelle Beladung und/oder Art des Geschirrs in dem Reinigungsgerät repräsentiert, wobei die Bestimmeinrichtung 110 ausgebildet ist, um das Fortschrittssignal 140 ferner unter Verwendung des Beladungssignals 155 zu bestimmen.
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Das Steuersignal 145 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Geräteaktorik 150, beispielsweise eine Umwälzpumpe und/oder eine Wasserweiche des Reinigungsgeräts anzusteuern. Die Geräteaktorik 150 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um eine Beleuchtungseinrichtung 165 des Reinigungsgeräts anzusteuern.
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Die Bestimmeinrichtung 110 umfasst gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein neuronales Netz 170. So ist die Bestimmeinrichtung 170 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um das Fortschrittssignal 140 unter Verwendung des neuronalen Netzes 170 zu bestimmen.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Bestimmeinrichtung 110 ausgebildet, um unter Verwendung zumindest des Kamerasignals 130 ein Anschmutzungssignal 175 zu bestimmen, das einen prognostizierten Anschmutzungswert des Geschirrs repräsentiert.
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Unter Verwendung des Anschmutzungswerts werden ein prognostizierter Reinigungsfortschritt RF und ein prognostizierter Trübungsfortschritt TF bestimmt. Unter Verwendung des prognostizierten Reinigungsfortschritts RF wird ein Reinigungsgrenzwert und unter Verwendung des prognostizierten Trübungsfortschritts TF wird ein Trübungsgrenzwert bestimmt. Die Bestimmeinrichtung 110 ist ausgebildet, um die aktuelle Anschmutzungsinformation mit dem Reinigungsgrenzwert zu vergleichen, um ein erstes Vergleichsergebnis zu erhalten, und um die aktuelle Trübungsinformation mit dem Trübungsgrenzwert zu vergleichen, um ein zweites Vergleichsergebnis zu erhalten. Schließlich wird das Fortschrittssignal 140 unter Verwendung des ersten Vergleichsergebnisses und des zweiten Vergleichsergebnisses bestimmt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bestimmeinrichtung 110 ausgebildet, um ferner unter Verwendung des Trübungssensorsignals 120 das Anschmutzungssignal 175 zu bestimmen.
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Die aktuelle Anschmutzungsinformation repräsentiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Reinigungsgradienten und die aktuelle Trübungsinformation repräsentiert gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Trübungsgradienten. Die Bestimmeinrichtung 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den prognostizierten Reinigungsfortschritt und den prognostizierten Trübungsfortschritt zu dem prognostizierten Anschmutzungswert zuzuordnen.
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Die hier vorgestellte Steuervorrichtung 100 ist im Zusammenhang mit einer Kamera 135 für eine Geschirrspülmaschine einsetzbar, welche insbesondere in der Geschirrspülmaschine, etwa in der Tür und/oder in einer Seitenwand angeordnet sein kann. Die Steuervorrichtung 100 ist ausgebildet, um einen Reinigungsfortschritt mittels Kamera 135 und Trübungssensor 125 zu erkennen und ermöglicht somit eine optimierte Reinigung eines Reinigungsgeräts in Form einer Geschirrspülmaschine, die auch als „Geschirrspüler“ bezeichnet werden kann.
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Viele handelsübliche Geschirrspüler weisen einen Trübungssensor 125 auf, der mittels der Trübungsinformation die Programmparameter beeinflusst. So kann z. B. bei einer Trübungsinformation mit einem hohen Trübungswert ein zusätzlicher Wasserwechsel notwendig sein. Im Allgemeinen reicht jedoch die Trübungsinformation, die einen Trübungswert umfassen kann, allein nicht aus, um die Schmutzlast in der Spülflotte mit einer hohen Genauigkeit zu bestimmen. Um die Genauigkeit zu erhöhen, nutzt die hier vorgestellte Steuervorrichtung 100 daher vorteilhafterweise zusätzlich zu der Trübungsinformation eine Anschmutzungsinformation/Bildinformation von der Kamera 125.
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Das Trübungssensorsignal 120 bzw. die aus dem Trübungssensorsignals 120 des Trübungssensors 125 abgeleitete Information über die Belastung der Flotte mit Schmutz- bzw. Schmutzpartikeln allein ist relativ ungenau. Das schränkt die Möglichkeiten ein, wirkungsvolle und sinnvolle Algorithmen zur Modifikation der Programmparameter zu entwickeln, d. h., das Programm/den Reinigungsprozess in Abhängigkeit der Schmutzfracht der Flotte zielgerichtet anzupassen. Darüber hinaus ermöglicht die Beschaffenheit der Schmutzfracht der Spülflotte allein nicht hinreichend Rückschlüsse darauf, wie viel Schmutz sich noch auf dem Geschirr befindet. Der Gesamtschmutz ist die Summe aus gelöstem Schmutz und den Schmutzresten auf dem Geschirr, die noch abgelöst werden müssen. Der Trübungssensor 125 liefert demzufolge nur Informationen über den ersten Summand. Die hier vorgestellte Steuervorrichtung 100 ermöglicht vorteilhafterweise auch, die andere Komponente genauer zu bestimmen.
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Demzufolge ermöglicht die Steuervorrichtung 100 eine verbesserte Bestimmung der Bestandteile der Schmutzfracht in der Flotte, um daraus zielgerichtetere Programmänderungen/Änderungen des Reinigungsprozesses abzuleiten. So wird gemäß einem Ausführungsbeispiel daraus beispielsweise die Notwendigkeit eines zusätzlichen Wasserwechsels abgeleitet, siehe hierzu auch 7. Darüber hinaus hilft die Steuervorrichtung 100 dabei, den Reinigungsfortschritt genauer zu bestimmen. Auch dies hilft, zielgerichtete Programmänderungen/Änderungen des Reinigungsprozesses durchführen zu können. So wird je nach Bedingung gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Verkürzung des Reinigungsprozesses/Programmverkürzung durchgeführt, siehe hierzu auch 7.
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Die Steuervorrichtung 100 umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel ein die Sensoren 125, 135, 160 umfassendes Sensorfeld, das eine künstliche Intelligenz bzw. das neuronale Netz 170 speist. Das neuronale Netz 170 greift in die Programmalgorithmen ein, die in der Steuereinrichtung 115, die auch als „Gerätesteuerung“ bezeichnet werden kann, hinterlegt sind. Sämtliche Geräteaktorik 150 sowie die Beleuchtungseinrichtung 165 im Spülraum des Geschirrspülers werden gemäß diesem Ausführungsbeispiel von der Steuereinrichtung 115 gesteuert. Das Sensorfeld beinhaltet wenigstens eine im Spülraum oder/und auch in der Gerätetür angeordnete Kamera 135, wenigstens einen Trübungssensor 125 und optional einen oder mehrere Beladungssensoren 160, die vorzugsweise als Dehnungsmessstreifen oder Beschleunigungssensoren ausgeführt sind.
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Um das neuronale Netz 170 für den späteren Spülbetrieb zu trainieren, lernt das neuronale Netz 170 mit aus beispielsweise im Labor und/oder bei Versuchshaushalten, in denen derartig ausgerüstete Geschirrspülmaschinen im realen Betrieb getestet werden, erzeugten Bildern die Art der Anschmutzung sowie den Reinigungsfortschritt charakteristischer Anschmutzungen. Zu diesem Zweck werden Spülprogramme mit charakteristischen Anschmutzungen vorzeitig abgebrochen und mit der Bildinformation des Restschmutzes das neuronale Netz 170 trainiert. So ergibt sich die Korrelation zwischen Schmutzart, Reinigungsfortschritt und Zeit, ein anschmutzungsspezifischer „Fingerabdruck“, siehe hierzu auch 3. Zugleich werden die Trübungsinformationen aus dem Trübungssensor 125 aufgezeichnet, um die Information bzw. den Signalpegel des gelösten Schmutzes zu erhalten, siehe hierzu auch 4. Bei steigender Schmutzfracht in der Flotte wird sich in der Regel weniger Schmutz auf dem Geschirr zeigen. Auf diese Art und Weise wird der prognostizierte Reinigungsfortschritt RF und/oder prognostizierte Trübungsfortschritt TF dokumentiert und als Referenzinformation im neuronalen Netz 170 hinterlegt bzw. antrainiert. Beide Informationen zusammen ergeben ein valides Bild des aktuellen Reinigungsstands. Mittels der Beladungssensoren 160 wird gemäß einem Ausführungsbeispiel zugleich die Information generiert, ob es sich bei der Korbbeladung um schwere Geschirrteile, z. B. Töpfe und Pfannen zusammen mit Porzellan, oder eher leichtes Geschirr, z. B. Kunststoffschalen, handelt. Bei Töpfen und Pfannen sind in der Regel hartnäckigere Anschmutzungen zu erwarten als bei Tassen und Tellern, so dass sich der Reinigungsfortschritt hier später einstellt. Um ein möglichst genaues Bild der Praxis zu erhalten und die Datenbasis des neuronalen Netzes 170 möglichst breit anzulegen, erfolgt das Trainieren des neuronalen Netzes 170 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit möglichst vielen repräsentativen Anschmutzungen.
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An Hand der referenzierenden Reinigungsversuche werden zusätzlich gemäß diesem Ausführungsbeispiel die einzuleitenden Programmmodifikationen definiert. Nimmt die Anschmutzung auf den Geschirrteilen, erfasst durch die Kameras 135, nur geringfügig ab und steigt z. B. der Trübungswert nicht erwartungsgemäß, wird z. B. die Reinigungstemperatur und/oder die Haltezeit verlängert und/oder zusätzlich Reiniger dosiert. Eine geringe Restanschmutzung auf dem Geschirr bei gleichzeitig hohem Trübungswert führt z. B. zu einem Wasserwechsel oder zu einer Programmverkürzung. Im Spülprozess aktiviert beispielsweise der Trübungssensor 125 die Bildaufnahme durch die Kameras 135. Um die Bildaufnahme durch die Sprühstrahlen nicht zu stören, wird die Umwälzpumpe gemäß einem Ausführungsbeispiel für die Zeit der Bildaufnahme ausgeschaltet und die Sprüharme angehalten. Gemäß einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird in regelmäßigen zeitlichen Abständen die Bildaufnahme automatisch ausgelöst. Aus dem Abreinigungsverhalten der Referenzanschmutzungen, die zum Trainieren des neuronalen Netzes 170 verwendet werden, lässt sich auch die Information generieren, zu welchem Zeitpunkt nach dem Start des Programms/Reinigungsprozesses ein bestimmter Reinigungsstatus erreicht sein müsste. In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ermittelt das neuronale Netz 170 mit den drei Informationen Zeit, Ausmaß der Restanschmutzung und Trübungsinformation/Trübungswert den aktuellen Reinigungsgradienten. Liegt der Reinigungsgradient oberhalb des Erwartungswerts, wird demzufolge mehr Schmutz abgetragen als erwartet, wird z. B. das Programm verkürzt oder ein Teilwasserwechsel durchgeführt. Im anderen Fall, also wenn der Reinigungsgradient geringer ist als erwartet, also das Geschirr langsamer gereinigt wird als prognostiziert, führt dies gemäß einem Ausführungsbeispiel zu einer Anpassung der Parameter Temperatur, Haltezeit und Reinigermenge. Je nach Konstellation wird über das Steuersignal 145 die Reinigungstemperatur und/oder die Haltezeit erhöht bzw. eine weitere Dosierung von Reiniger veranlasst.
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Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird durch die Erfassung von gelöster Schmutzmenge durch den Trübungssensor 125 und den Restschmutz auf dem Geschirr durch die Kamera/s 135 vom neuronalen Netz 170 ein besonders zuverlässiges Bild des Reinigungsfortschritts erzeugt, eine mögliche Anpassung der Programmparameter kann zielgerichteter erfolgen. Das Spülprogramm des Reinigungsprozesses wird vorteilhafterweise mit Hilfe des neuronalen Netzes 170 besser an die individuelle Situation beim Nutzer angepasst.
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Das neuronale Netz 170, das auch als „Klassifikator“ bezeichnet werden kann, sammelt die Informationen aus dem Sensorfeld, das wenigstens eine Kamera 135, einen Trübungssensor 125 sowie einen oder mehrere Beladungssensoren 160 enthält. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Reinigungsgeräts in Form eines Geschirrspülers zeigt die folgende 2.
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2 zeigt eine seitliche Querschnittdarstellung eines Reinigungsgeräts 200 mit einer Steuervorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um die anhand von 1 beschriebene Steuervorrichtung 100 handeln.
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Bei dem Reinigungsgerät 200 handelt es sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel um eine Geschirrspülmaschine zum Reinigen von Geschirr. Das Reinigungsgerät 200 weist den Trübungssensor 125, die zumindest eine Kamera 135 und die Steuervorrichtung 100 auf. Das Reinigungsgerät 200 weist optional ferner den einen oder mehrere Beladungssensor/en 160 auf.
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Der Geschirrspüler weist einen Spülraum 205 auf, der mit einer Tür 210 verschlossen wird und mittels eines Türgriffs 215 geöffnet werden kann. Innerhalb der Tür 210 befindet sich gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Steuervorrichtung 100, die die in 1 gezeigte Geräteaktorik des Geschirrspülers ansteuert. Spülraumseitig innerhalb der Tür 210 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Kamera 135 angeordnet, die Bilder vom Spülraum 205 aufnimmt. Um die Bildaufnahme zu unterstützen, beleuchtet die Beleuchtungseinrichtung 165 den Spülraum 205. Im Boden des Spülraums 205 befindet sich ein Sammeltopf 220, der den Trübungssensor 125 aufweist.
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Die Informationen bzw. Entscheidungen des Klassifikators/neuronalen Netzes werden in der Steuereinrichtung der Steuervorrichtung 100 verarbeitet und z. B. in Aktionen der Geräteaktorik, zu der auch die Umwälzpumpe 225 und die Wasserweiche 230 gehören, umgesetzt.
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Um das neuronale Netz für den späteren Spülbetrieb zu trainieren, lernt das neuronale Netz der Steuervorrichtung 100 mit aus im Labor und/oder bei Versuchshaushalten, in denen derartig ausgerüstete Geschirrspülmaschinen im realen Betrieb getestet werden, erzeugten Bildern die Art der Anschmutzung sowie den Reinigungsfortschritt charakteristischer Anschmutzungen. Zu diesem Zweck werden Spülprogramme mit charakteristischen Anschmutzungen vorzeitig abgebrochen und mit der Bildinformation des Restschmutzes das neuronale Netz trainiert. So ergibt sich die Korrelation zwischen Schmutzart, Reinigungsfortschritt und Zeit, ein anschmutzungsspezifischer „Fingerabdruck“. Zugleich werden die Trübungsinformationen aus dem Trübungssensor 125 aufgezeichnet, um die Information bzw. den Signalpegel des gelösten Schmutzes zu erhalten. Bei steigender Schmutzfracht in der Flotte wird sich in der Regel weniger Schmutz auf dem Geschirr zeigen. Auf diese Art und Weise wird der Reinigungsfortschritt dokumentiert und als Referenzinformation im neuronalen Netz hinterlegt. Beide Informationen zusammen ergeben ein valides Bild des aktuellen Reinigungsstands. Mittels der Beladungssensoren 160 wird zugleich die Information generiert, ob es sich bei der Korbbeladung um schwere Geschirrteile, z. B. Töpfe und Pfannen zusammen mit Porzellan, oder eher leichtes Geschirr, z. B. Kunststoffschalen, handelt. Bei Töpfen und Pfannen sind in der Regel hartnäckigere Anschmutzungen zu erwarten als bei Tassen und Tellern, so dass sich der Reinigungsfortschritt hier später einstellt. Um ein möglichst genaues Bild der Praxis zu erhalten und die Datenbasis des neuronalen Netzes möglichst breit anzulegen, erfolgt das Trainieren des neuronalen Netzes mit möglichst vielen repräsentativen Anschmutzungen.
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3 zeigt ein Schaubild eines prognostizierten Reinigungsfortschritts RF über der Zeit t zur Verwendung mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um den in 1 oder 2 beschriebenen prognostizierten Reinigungsfortschritt RF und die in 1 oder 2 beschriebene Steuervorrichtung handeln.
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Als „anschmutzungsspezifische Fingerabdrücke“ werden von der Bestimmeinrichtung der hier gezeigte Reinigungsgradient 300 des Schmutzabtrags vom Geschirr, gemessen durch die Kamera 135, und der in 4 gezeigte Trübungsgradient der Trübungszunahme in der Flotte, gemessen durch den Trübungssensor, bestimmt. Zu Beginn der Reinigung wird viel, im weiteren Verlauf weniger Schmutz vom Geschirr abgetragen. Der prognostizierte Reinigungsfortschritt RF lässt sich demzufolge durch den hier dargestellten qualitativen Verlauf beschreiben.
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4 zeigt ein Schaubild eines prognostizierten Trübungsfortschritts TF über der Zeit t zur Verwendung mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um den in 1 oder 2 beschriebenen prognostizierten Trübungsfortschritt TF und die in 1 oder 2 beschriebene Steuervorrichtung handeln.
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Als „anschmutzungsspezifische Fingerabdrücke“ werden von der Bestimmeinrichtung der in 3 gezeigte Reinigungsgradient des Schmutzabtrags vom Geschirr, gemessen durch die Kamera 135, und der hier gezeigte Trübungsgradient 400 der Trübungszunahme in der Flotte, gemessen durch den Trübungssensor, bestimmt. Bei fortschreitender Reinigung ergibt sich eine Zunahme der Flottentrübung und damit der hier dargestellte qualitative Verlauf.
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5 zeigt ein Schaubild eines Reinigungsgradienten 300 über der Zeit t zur Verwendung mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um den in 1 oder 2 beschriebenen Reinigungsgradienten 300 und die in 1 oder 2 beschriebene Steuervorrichtung handeln.
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Die Steigung der in 3 und 4 gezeigten Kurvenverläufe lässt sich durch den Reinigungsgradienten 300 und den in 6 gezeigten Trübungsgradienten 400 beschreiben, mit fortschreitendem Reinigungsprozess nehmen beide Gradienten 300 ab. Die 5 und 6 zeigen diesen Zusammenhang.
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Gezeigt sind in 5 ferner der Reinigungsgrenzwert 500, der auch als „anschmutzungsspezifischer Reinigungsgrenzgradient“ bezeichnet werden kann, sowie ein erster Zeitpunkt 505, an dem der Reinigungsgrenzwert 500 gemäß einem Ausführungsbeispiel unterschritten wird.
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6 zeigt ein Schaubild eines Trübungsgradienten 400 über der Zeit t zur Verwendung mit einer Steuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um den in 1 oder 2 beschriebenen Trübungsgradienten 400 und die in 1 oder 2 beschriebene Steuervorrichtung handeln.
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Die Steigung der in 3 und 4 gezeigten Kurvenverläufe lässt sich durch den in 5 gezeigten Reinigungsgradienten und den hier gezeigten Trübungsgradienten 400 beschreiben, mit fortschreitendem Reinigungsprozess nehmen beide Gradienten 400 ab. Die 5 und 6 zeigen diesen Zusammenhang.
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Gezeigt sind in 6 ferner der Trübungsgrenzwert 600, der auch als „anschmutzungsspezifischer Trübungsgrenzgradient“ bezeichnet werden kann, sowie ein zweiter Zeitpunkt 605, an dem der Trübungsgrenzwert 600 gemäß einem Ausführungsbeispiel unterschritten wird.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Steuervorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Dabei kann es sich um eine der Steuervorrichtungen 100 handeln, die in einer der 1 oder 2 beschrieben wurde.
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Charakteristisch für den in den 3 bis 5 beschriebenen „Fingerabdruck“ der Verschmutzung des Geschirrs sind sowohl der absolute Wert des Gradienten 300, 400 als auch die in den 5 und 6 beschriebenen Zeitpunkte 505, 605, an denen je der anschmutzungsspezifische Reinigungsgrenzgradient 500 und der anschmutzungsspezifische Trübungsgrenzgradient 600 unterschritten werden. Ist der Grenzwert 500, 600 unterschritten, stellt sich kein signifikanter Reinigungsfortschritt bzw. keine signifikante Zunahme der Trübung mehr ein, und es wird gemäß einem Ausführungsbeispiel der nächste Programmabschnitt 700, z. B. Wechsel vom Reinigen in das Zwischenspülen, begonnen.
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Ausgehend von den aus dem Sensorfeld abgeleiteten Informationen bildet die Bestimmeinrichtung 110 bzw. das neuronale Netz 170 die Prognose über die Geschirrverschmutzung und/oder die Beladung der Maschine und stellt diese Prognose als das Anschmutzungssignal 175 bereit. Aus der prognostizierten Geschirrverschmutzung werden Erwartungswerte für den Trübungswert, also der prognostizierte Trübungsfortschritt TF, und für den voraussichtlichen Reinigungsfortschritt, also der prognostizierte Reinigungsfortschritt RF, der aus der Bildinformation der Kamera bestimmt wird, errechnet. Aus den prognostizierten Verläufen für den Trübungswert (Trübungssensor) und den Reinigungsfortschritt (Bildinformation der Kamera) werden die charakteristischen Grenzwerte 500, 600 und/oder Zeitpunkte 505, 605 für die Gradienten 300, 400 sowie die Reinigungszeit errechnet und im Programmverlauf in je zugeordneten Vergleichseinrichtungen 702 Vergleichsroutinen unterzogen. Da sich der Reinigungsfortschritt RF zunächst in dem Anstieg des Trübungswerts zeigt, siehe 4, findet gemäß diesem Ausführungsbeispiel zunächst die Abfrage des Trübungsgradienten 400 aus dem Trübungssensorsignal 125 statt, bevor der Reinigungsgradient 300 des Reinigungsfortschritts RF aus der Bildinformation der Kamera verglichen wird. Bleibt der Reinigungsgradient 300 weitgehend konstant, wird ein Fortschrittssignal ausgegeben, das ausgebildet ist, um die Programmparameter anzupassen, z. B. wird ein Spülvorgang 705 fortgesetzt und/oder es erfolgt eine zusätzliche Reinigerdosierung, oder es wird der nächste Programmabschnitt 700 begonnen, wenn dies nicht zutrifft.
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Die Bestimmeinrichtung 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um ein erstes Fortschrittssignal 715 zu bestimmen, das ausgebildet ist, um den Spülvorgang 705 des Reinigungsprozesses zu aktivieren oder fortzusetzen, wenn das erste Vergleichsergebnis erhalten wurde, bei dem die aktuelle Anschmutzungsinformation den Reinigungsgrenzwert nicht unterschreitet und/oder, um das erste Fortschrittssignal 715 zu bestimmen, wenn das zweite Vergleichsergebnis erhalten wurde, bei dem die aktuelle Trübungsinformation den Trübungsgrenzwert nicht unterschreitet, und/oder um ein zweites Fortschrittssignal 720 zu bestimmen, das ausgebildet ist, um einen auf den Spülvorgang folgenden Programmschritt, hier den Programmabschnitt 700, zu aktivieren, wenn das erste Vergleichsergebnis erhalten wurde, bei dem die aktuelle Anschmutzungsinformation den Reinigungsgrenzwert unterschreitet und/oder, um ein Startsignal 725 auszugeben, das ausgebildet ist, um einen Vergleich der aktuellen Anschmutzungsinformation mit dem Reinigungsgrenzwert erst zu ermöglichen, wenn das zweite Vergleichsergebnis vorliegt, bei dem die aktuelle Trübungsinformation den Trübungsgrenzwert unterschreitet.
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8 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 800 gemäß einem Ausführungsbeispiel zum Ansteuern eines Reinigungsprozesses zum Reinigen von Geschirr in einem Reinigungsgerät. Dabei kann es sich um ein Verfahren 800 handeln, das von der in einer der vorangegangenen Figuren beschriebenen Steuervorrichtung ansteuerbar oder ausführbar ist.
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Das Verfahren 800 weist einen Schritt 805 des Einlesens, einen Schritt 810 des Bestimmens und einen Schritt 815 des Ausgebens auf. Im Schritt 805 des Einlesens wird ein Trübungssensorsignal von einem Trübungssensor des Reinigungsgeräts eingelesen, wobei das Trübungssensorsignal eine aktuelle Trübungsinformation über eine Trübung von Wasser in dem Reinigungsgerät repräsentiert, und es wird ein Kamerasignal von einer Kamera des Reinigungsgeräts eingelesen, wobei das Kamerasignal eine aktuelle Anschmutzungsinformation über Schmutz an dem Geschirr in dem Reinigungsgerät repräsentiert. Im Schritt 810 des Bestimmens wird ein Fortschrittssignal unter Verwendung des Trübungssensorsignals und Kamerasignals bestimmt, wobei das Fortschrittssignal einen Fortschritt des Reinigungsprozesses repräsentiert. Im Schritt 815 des Ausgebens wird unter Verwendung des Fortschrittssignals ein Steuersignal ausgegeben, wobei das Steuersignal ausgebildet ist, um eine Geräteaktorik des Reinigungsgeräts anzusteuern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016106430 A1 [0002]