EP3722673A1 - Gargerät und verfahren - Google Patents

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Publication number
EP3722673A1
EP3722673A1 EP20165441.5A EP20165441A EP3722673A1 EP 3722673 A1 EP3722673 A1 EP 3722673A1 EP 20165441 A EP20165441 A EP 20165441A EP 3722673 A1 EP3722673 A1 EP 3722673A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
food
cooking
cooked
spectra
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20165441.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ulrich Sillmen
Winfried Luthe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Miele und Cie KG filed Critical Miele und Cie KG
Publication of EP3722673A1 publication Critical patent/EP3722673A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24C—DOMESTIC STOVES OR RANGES ; DETAILS OF DOMESTIC STOVES OR RANGES, OF GENERAL APPLICATION
    • F24C7/00—Stoves or ranges heated by electric energy
    • F24C7/08—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24C7/082—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination
    • F24C7/085—Arrangement or mounting of control or safety devices on ranges, e.g. control panels, illumination on baking ovens

Definitions

  • the present invention relates to a cooking device and a method for operating a cooking device with at least one cooking space and with at least one treatment device for preparing food in the cooking space.
  • the cooking appliance comprises at least one measuring system for determining at least one property of the food to be cooked in the cooking space.
  • the object of the present invention to enable an improved characterization of a product to be cooked in a cooking space.
  • the characterization should also be possible during a cooking process.
  • the cooking appliance according to the invention comprises at least one cooking space and at least one treatment device for preparing food in the cooking space.
  • the cooking appliance comprises at least one measuring system for determining at least one property of the food to be cooked in the cooking space.
  • the measuring system is suitable and designed for at least two and preferably a plurality of different ones by means of at least one light source Generate light spectra and send them to the food.
  • the measuring system is suitable and designed to detect the light spectra reflected by the food at least partially individually by means of at least one sensor device and to evaluate the detected light spectra by means of at least one evaluation unit in order to determine or derive the food property.
  • the cooking appliance according to the invention offers many advantages.
  • a considerable advantage is that light spectra can be generated, transmitted and evaluated with the measuring system. This enables a particularly reliable and reproducible determination of the property to be cooked.
  • such a measuring system can be used to determine particularly meaningful and particularly helpful cooking property for use in automatic functions.
  • Another advantage is that such a measuring system can be implemented in a structurally inexpensive and economical manner.
  • the sensor device is preferably provided by at least one camera device or comprises at least one such.
  • the measuring system is preferably suitable and designed to use the camera device to capture at least one image of the product to be cooked, in particular with at least two spatial dimensions, for at least one light spectrum reflected by the product to be cooked. This offers a particularly inexpensive and reliable acquisition of the light spectra.
  • the images also enable a particularly advantageous evaluation to determine the property to be cooked.
  • the camera device offers a cost-optimized technical implementation of the spectroscopic measurement.
  • the image sensor is, for example, that of a conventional 2D color digital camera.
  • the camera device comprises at least one image sensor.
  • the camera device is designed as a two-dimensional digital camera and preferably as a 2D color digital camera.
  • the images include a spatially resolved representation of the intensity information and / or color information and / or other image information.
  • the images provide intensity information and / or color information in each case of a light spectrum reflected from the food to be cooked.
  • the images provide intensity information and / or color information of the item to be cooked when illuminated with the respective light spectrum.
  • RGB color information and / or Lab color information are recorded by means of the camera device.
  • RGB color information and / or Lab color information are evaluated to determine the characteristic size of the food to be cooked.
  • Other image information can also be recorded and evaluated.
  • Color images are preferably provided. Black and white images and / or grayscale images are also possible.
  • the camera device is suitable and designed to capture images with at least three spatial dimensions of the item to be cooked.
  • the third dimension is in particular a distance between the captured object or the item to be cooked and the camera device.
  • the camera device is designed as a stereo camera for this purpose.
  • two common 2D color digital cameras can be coupled in a suitable manner.
  • the camera device is designed as a distance camera, for example according to the time-of-flight principle.
  • Other types of camera devices for capturing three-dimensional image information are also possible. Such configurations can provide particularly meaningful information about the food to be cooked.
  • the evaluation unit is suitable and designed to compute the images into at least one hyperspectral data set or into one hyperspectral image.
  • the hyperspectral data set preferably comprises the at least two spatial dimensions and at least one spectral dimension. It is also possible that the hyperspectral data set comprises three spatial dimensions and at least one spectral dimension. For example, a hyperspectral image cube or hyperspectral image cuboid is provided.
  • the camera device is preferably designed as a hyperspectral camera or comprises at least one.
  • the measuring system is suitable and designed to record a hyperspectral data set or a hyperspectral image and to evaluate it in order to determine the property to be cooked.
  • the property to be cooked is determined as a function of the hyperspectral data set.
  • Hyperspectral data sets provide particularly meaningful information about the properties of food. Such a configuration is therefore particularly advantageous for controlling or regulating automatic functions and cooking programs.
  • the images preferably each consist of a multiplicity of image elements.
  • intensity information and / or color information and / or other image information of that part of the item to be cooked whose light is detected in at least one sensor segment of the camera device assigned to the image element is shown in the image elements.
  • those image elements are preferably arranged one above the other in the spectral dimension and / or along a common axis which depict the same part of the food to be cooked.
  • the arrangement of the image elements in the hyperspectral data set can be understood to mean a calculation of the images.
  • the distance between the associated part of the item to be cooked or the object point from the cooking space to the corresponding sensor segment of the camera device to be recorded in the image elements.
  • the image elements provide three-dimensional, spatially resolved image information.
  • the camera device comprises a large number of sensor segments.
  • the sensor segments are assigned to at least one image sensor.
  • at least one part of the item to be cooked or an object point from the cooking space can preferably be detected in a spatially resolved manner with at least one sensor segment.
  • the image elements provide spatially resolved image information from the cooking area or from the food to be cooked.
  • the sensor segments correspond in particular to the pixels of the camera.
  • the picture elements correspond in particular to the pixels of the pictures. In the context of the present invention, picture element and pixel can also be used synonymously.
  • a picture element is in particular assigned to at least one sensor segment of the camera device.
  • the spectral behavior of the object reflection in a picture element reproduces the reflection behavior of the associated part of the item to be cooked or of the detected object point as a function of the wavelength.
  • reflection and absorption are closely related, so that the object absorption can also be determined with an object reflection.
  • the transmission of macroscopic objects such as food is generally close to zero and is therefore particularly negligible.
  • the measuring system is particularly suitable and designed to generate the individual light spectra of the plurality of different light spectra with a time offset by means of the light source. This offers a particularly advantageous acquisition and evaluation of the individual light spectra. Then, in particular, there is also a time-delayed detection of the light spectra.
  • the measuring system can be suitable and designed to generate the plurality of different light spectra jointly and in particular simultaneously by means of the light source in at least one multiple spectrum.
  • the measuring system is particularly suitable and designed to break down the multiple spectrum again into a plurality of different light spectra by means of at least one selection device before the detection by the sensor device, so that a single light spectrum reflected from the food can be detected.
  • separate acquisition of two or more simultaneously emitted or reflected light spectra is provided.
  • the sensor device and z. B. at least one filter and / or monochromator and / or splitter and / or mirror or the like can be assigned to an image sensor.
  • the selection device comprises at least one optical filter wheel and / or at least one movable optical grating.
  • the selection device is suitable and designed for successively allowing different color details from the illumination spectrum to pass through to the sensor device.
  • the sensor device and in particular the image sensor are acted upon by the light reflected by the food being cooked only line by line, in particular by an optical grid.
  • the image sensor and / or the selection device is then preferably traversed line by line.
  • at least one image is captured for each color that is allowed through or for each light spectrum that is allowed to pass through. This has the advantage that, in total, essentially the same information is obtained as if the light spectra were individually tuned by the light source.
  • the multiple spectrum is, for example, white light.
  • the multiple spectrum is generated, for example, by a light source with a broad emission spectrum. It is also possible that the selection device is connected downstream of the image sensor of the camera device and that the detected light is fed to a spectrally selective element behind each sensor segment, for example a spectrometer.
  • the measuring system is suitable and designed to distinguish the food to be cooked from its surroundings as a function of the detected and evaluated light spectra.
  • the cooking space and its components as well as food carriers can be identified by their characteristic spectral properties.
  • the image elements that belong to the food to be cooked are identified.
  • the image information is preferably only evaluated from the image elements which are assigned to the food to be cooked. This enables a particularly targeted observation of the food during the cooking process.
  • the detected light spectra are preferably provided by light of different colors or band areas. This enables an inexpensive recording or evaluation of particularly meaningful light spectra. It is preferred that the detected light spectra are at least partially in the visible range of light and / or at least partially in the UV and / or in the NIR and / or in the IR and / or in the FIR range. Other band areas or colors are also possible.
  • the measuring system is suitable and designed to generate light of different colors by means of the light source.
  • the sensor device detects the intensities of the light spectra reflected by the food to be cooked, each of a color. These configurations are also preferred for the generated or emitted and / or reflected light spectra.
  • the recorded light spectra lie in a band area or color range with a width of at least 100 nm and in particular of at least 200 nm and preferably of at least 250 nm.
  • the recorded light spectra can also be in a range with a width of at least 500 nm or at least 1000 nm or more.
  • the detected light spectra are preferably within a bandwidth or color width of 430 nm to 680 nm.
  • the detected light spectra are within a bandwidth from blue light to red light.
  • the recorded light spectra can lie within a bandwidth of 380 nm to 780 nm. A wider or narrower bandwidth is also possible.
  • the recorded light spectra each have a spectral width of +/- 30 nm to +/- 70 nm.
  • a spectral width is provided for each recording of an image.
  • a spectral width of +/- 10 nm to +/- 100 nm can also be provided.
  • the captured images each have such a spectral width. Smaller or larger spectral widths are also possible.
  • At least 10 and preferably at least 100 and particularly preferably at least 250 light spectra can be recorded individually.
  • At least 500 or at least 1000 or at least 2500 light spectra or more can also be recorded.
  • At least one image is preferably recorded for each light spectrum and provided for calculating the hyperspectral data set.
  • the light spectra can be recorded in steps of +/- 1 nm bandwidth or less.
  • the light spectra can also be recorded in steps of +/- 0.1 nm bandwidth or less. Larger or smaller steps are also possible.
  • at least one image is preferably recorded and provided for calculating the hyperspectral data set. Such configurations offer a particularly advantageous determination of the property to be cooked.
  • the light source has at least one light source for each light spectrum. It is also possible and preferred for the light source to be tunable to generate the light spectra. Depending on the control of the light source, it is possible to switch between the light spectra. Such configurations offer an economical and structurally inexpensive generation of the light spectra.
  • the lighting means is designed as a light-emitting diode or comprises at least one.
  • the lighting means can also be designed as a light-emitting diode unit with two or three or more light-emitting diodes. In particular, the light-emitting diodes can be controlled separately.
  • a tunable light source is particularly characterized in that the center frequency is variable and an intensity distribution around the center frequency is as narrow as possible and a bandwidth of the tuning is as large as possible.
  • the light source comprises at least one light-emitting diode and / or at least one laser diode.
  • a tunable light emitting diode and / or laser diode is also possible.
  • the laser diode preferably has a spectral width between 0.1 nm and 1 nm or more or less.
  • the spectral width of the light-emitting diode is preferably +/- 35 nm or more or less.
  • the lighting means can comprise at least one laser diode and / or light-emitting diode for the visible range of light and / or for the UV and / or NIR and / or IR and / or FIR range. A combination of such diodes is also possible.
  • the diodes can be individually controllable.
  • the lighting means can comprise at least one phosphor. It is possible for lighting means with at least one different phosphor to be provided for each light spectrum.
  • the light source preferably comprises at least two light-emitting diodes.
  • the light spectra can preferably be generated with at least one light-emitting diode in each case. It is also possible and preferred that the light spectra can each be generated with a combination of at least two superimposed light-emitting diodes. The combination includes, in particular, a targeted superimposition of the individual light-emitting diodes.
  • Light-emitting diodes offer an inexpensive and inexpensive way of generating suitable light spectra.
  • the light-emitting diodes can each be operated with a defined intensity.
  • the light spectra can be generated with at least two light-emitting diodes, each with a different defined intensity.
  • the combinations for the various light spectra differ in the intensity of the light-emitting diodes used. It is also possible that the combinations for the different light spectra differ in the number of light-emitting diodes used. For example, a single light-emitting diode can be used for one light spectrum and a combination of two or more light-emitting diodes for the other light spectrum. The same number of light-emitting diodes can also be used.
  • the light source particularly preferably comprises at least three light-emitting diodes.
  • the light spectra can each be generated with a combination of at least three light-emitting diodes.
  • the light source comprises at least one RGB light emitting diode unit with at least one red and at least one green and at least one blue light emitting diode.
  • the red light emitting diode is for example in the wavelength range between 630 nm and 650 nm.
  • the green light emitting diode is for example in Wavelength range between 520 nm and 530 nm.
  • the blue light-emitting diode is, for example, in the wavelength range between 460 nm and 470 nm.
  • the light-emitting diodes in particular have a half-width of +/- 35 nm. Such a light-emitting diode unit is particularly cost-effective and at the same time easily tunable.
  • the light spectra can each be generated with a combination of the red and / or green and / or blue light-emitting diode. Depending on the light spectrum, in particular different intensities are provided for the red and / or green and / or blue light-emitting diode.
  • the light spectra can also be generated with at least one of the light-emitting diodes of the RGB light-emitting diode unit. It is also possible to use another suitable light-emitting diode unit and / or a combination of other suitable light-emitting diodes.
  • a light source with at least one full color LED can also be provided.
  • the light source is particularly preferably provided by at least one cooking space lighting for visual inspection of the food to be cooked. This offers a particularly space-saving and cost-effective implementation of the measuring system.
  • the light source can be arranged at least partially within the cooking space.
  • the light source can be arranged at least partially outside of the cooking space.
  • the light can be introduced into the cooking space via at least one light guide and / or at least one mirror.
  • the measuring system is suitable and designed to operate the cooking space lighting for visual inspection of the food with a different intensity than for determining the characteristic of the food.
  • the measuring system is suitable and designed to operate the cooking space lighting for visual inspection of the food with a higher intensity than for determining the characteristic of the food.
  • the cooking space lighting can be operated for visual inspection of the food to be cooked with a lower intensity than for determining the characteristic of the food to be cooked and / or with the same intensity.
  • the cooking space lighting for visual inspection of the food can be operated in a different wavelength range than for determining the characteristic of the food.
  • the cooking property is determined outside the VIS range.
  • the RGB light-emitting diode unit is set to white light, for example, as the cooking space lighting. If the RGB light-emitting diode unit is used to generate a hyperspectral image, it is preferably gradually tuned over the color range, while the camera device records at least one color image for each illumination color.
  • the measuring system is suitable and designed to carry out at least one pattern recognition for the evaluation of the detected light spectra and / or for the determination of the food property by means of the evaluation unit.
  • the pattern recognition comprises at least one machine learning method and / or a method with a neural network and / or a method of multivariate data analysis (PCA Principal Component Analysis) and / or at least one other artificial intelligence method.
  • PCA Principal Component Analysis multivariate data analysis
  • deep learning methods and z B. Representation Learning, Transfer Learning and Autoencoder and / or the anomaly detection applied.
  • the evaluation unit is particularly preferably suitable and designed for comparing the recorded intensities of the light spectra with stored intensities of respectively comparable light spectra.
  • This can include a comparison of the images or the hyperspectral data set with stored images or hyperspectral data sets.
  • the comparable light spectra were determined for a product to be cooked with known product properties, so that a product property can be assigned based on the comparison with the product to be cooked. This enables a particularly inexpensive and at the same time very easily reproducible determination of the cooking property.
  • the evaluation unit is suitable and designed to compare the recorded intensities of the light spectra with the stored intensities of the same light spectrum in each case.
  • the intensities can be stored in at least one database of at least one network and, for example, a cloud.
  • the cooking appliance includes at least one network interface for wireless and / or wired connection to the network.
  • the cooking appliance is suitable and designed to connect to at least one Internet server for this purpose. It is also possible and preferred that the stored intensities are stored in a memory device of the evaluation device.
  • the evaluation unit preferably creates a reflection spectrum of the food to be cooked on the basis of the recorded intensities. The reflection spectrum is then compared with the stored reflection spectra.
  • the evaluation unit is preferably suitable and designed to compare the recorded intensities as a function of the frequency with the stored intensities as a function of the frequency.
  • the assignment takes place, for example, on the basis of a measure of the similarity of the light spectra to be compared and preferably on the basis of characteristic functional features of the light spectra to be compared. For example, in particular maxima and / or minima and / or slopes or other regions of the spectra that are characteristic of a function profile are compared with one another. For example, the frequency-dependent position and / or the number and / or the size of intensity maxima and / or intensity minima in the light spectra to be compared are used for such a comparison.
  • the measuring system is suitable and designed to determine the property to be cooked at least once during a cooking process and preferably repeatedly during a cooking process.
  • the light spectra are preferably repeatedly transmitted and recorded and evaluated during the cooking process.
  • the measuring system is suitable and designed to repeatedly determine the property to be cooked at time intervals.
  • the measuring system is suitable and designed to determine the property to be cooked before and / or at the beginning and / or after a cooking process. The repetition of the measurement processes takes place, for example, once per minute or more frequently or less frequently.
  • the measuring system is suitable and designed to determine a finishing point of the item to be cooked by means of the evaluation unit.
  • the treatment device comprises in particular at least one heating device and / or at least one high-frequency device with at least one high-frequency generator for dielectric heating of the food in the cooking space. It is also possible for the determined cooking property to be output or displayed, for example via a display or the like.
  • the food property preferably describes a type of food and / or a cooking state of the food.
  • a cooking property offers a particularly useful information for achieving optimal cooking results.
  • the type of food can be, for example, meat, fish, fruit, vegetables, pasta and / or the like.
  • the cooking state can for example be at least a measure of the browning and / or thorough cooking and / or the moisture content.
  • the cooking state can also define whether the food is frozen or at room temperature.
  • the cooking state can also be a measure of how close the food is to a desired finish point.
  • Another cooking property can also be at least approximately determinable.
  • the food property can describe a composition and / or at least one ingredient.
  • the cooking property can also characterize a proportion of the ingredient.
  • the evaluation unit is preferably suitable and designed to normalize the detected intensities to the intensities of the light source in the respective light spectra. This can significantly improve the reproducibility of the measurement.
  • the intensity of the light source is stored in the evaluation unit in particular.
  • the intensity of the light source can be determined by the measuring system in at least one measurement run or calibration method. Further characteristics of the light source or of the respective light spectrum can also be stored in the evaluation unit for normalization. For example, a spectral characteristic and / or a half-width can be stored as a function of the frequency.
  • the sensor device preferably comprises at least one image sensor. This enables an inexpensive and reliable acquisition of the light spectra.
  • a semiconductor-based image sensor and, for example, a CCD sensor are provided.
  • the sensor device can comprise at least one semiconductor detector. Other types of image sensors are also possible.
  • the image sensor can be part of at least one digital camera.
  • the sensor device can comprise at least one lens.
  • the method according to the invention is used to operate a cooking appliance with at least one cooking space and at least one treatment device for preparing food in the cooking space.
  • the cooking device comprises at least one measuring system. At least one property of the food to be cooked in the cooking space is determined with the measuring system.
  • a plurality of different light spectra are generated by means of at least one light source and sent to the food to be cooked.
  • the light spectra reflected by the food to be cooked are at least partially recorded individually by means of at least one sensor device and evaluated by means of at least one evaluation unit in order to determine the characteristic of the food to be cooked.
  • the method according to the invention also offers many advantages and enables meaningful properties of the food to be cooked to be determined. In an automatic mode, optimal cooking results can be achieved.
  • a light spectrum in particular comprises a plurality of frequencies and preferably at least one frequency range.
  • the light spectrum in particular represents an intensity distribution over the frequency and in particular within a frequency range that is characteristic of the light source.
  • the light spectra differ in particular in their intensity as a function of the frequency.
  • Each light spectrum is characterized in particular by at least one intensity maximum at a specific frequency and / or in a specific frequency range. Partial acquisition of at least one light spectrum is also possible. For example, only a specific frequency spectrum of the light spectrum can be recorded.
  • the measuring system is particularly suitable and designed to use the sensor device to detect the intensity as a function of the frequency.
  • the measuring system is preferably suitable and designed to create at least one reflection spectrum of the food to be cooked by means of the evaluation unit on the basis of the recorded intensities.
  • intensities is understood in particular to mean an intensity profile over the wavelength or the frequency.
  • food to be cooked is understood to mean in particular any type of food to be treated or food, eg. B. also food that should only be thawed.
  • the Figure 1 shows a cooking device 1 according to the invention, which is designed here as an oven 100.
  • the cooking appliance 1 is operated according to the method according to the invention.
  • the cooking appliance 1 has a heatable cooking space 11 which can be closed by a cooking space door 21.
  • the cooking device 1 is provided here as a built-in device. It can also be designed as a stand-alone device.
  • a treatment device 2 For the preparation of food to be cooked, a treatment device 2 is provided which, in the view shown here, is not visible in the cooking space 11 or inside the device.
  • the treatment device 2 here comprises a heating device 12 with several heating sources for heating the cooking space 11.
  • a heating source for example, an upper heat and / or a lower heat
  • a hot air heat source and / or a grill heat source can be provided.
  • a steam generator can also be provided as a heating source.
  • the treatment device 2 can be designed for heating or cooking with high-frequency radiation and can include at least one high-frequency generator 22 for this purpose.
  • the cooking appliance 1 here comprises a control device 32 for controlling or regulating appliance functions and operating states. Preselectable operating modes and preferably also various automatic programs or program operating modes and other automatic functions can be executed via the control device 3.
  • the control device 32 controls z. B. the treatment device 2 depending on a preselected operating mode or automatic program accordingly.
  • An operating device 101 is provided for operating the cooking appliance 1. For example, the operating mode, the cooking space temperature and / or an automatic program or a program operating mode or other automatic function can be selected and set. Further user inputs can also be made via the operating device 101 and, for example, menu control can be performed.
  • the operating device 101 also includes a display device 102 via which user instructions and z. B. Prompts can be displayed.
  • the operating device 101 can comprise operating elements and / or a touch-sensitive display device 102 or a touchscreen.
  • the cooking appliance 1 is equipped here with a measuring system 3 which, in the view shown here, is partially not visible in the appliance interior or in the cooking space 11.
  • the measuring system 3 comprises a light source 4 and a sensor device 5 as well as an evaluation unit 13.
  • the measuring system 3 is used to determine one or more properties of the food that can be taken into account by the control device 32 when the treatment device 2 is in operation.
  • the determined cooking property can also be displayed via the display device 102.
  • the property to be cooked can also be confirmed or changed or corrected via the operating device 101.
  • the light source 4 is used to generate two or more different light spectra.
  • the light spectra are sent to the food to be cooked and at least partially reflected by it.
  • the sensor device 5 detects the intensities of the light spectra reflected by the food to be cooked. The detected light spectra are then evaluated by the evaluation unit 13 in order to determine the property to be cooked.
  • the sensor device 5 here comprises a camera device 15 which is not visible here on an upper side of the cooking chamber 11.
  • the camera device 15 is designed, for example, as a digital camera device.
  • the camera device 15 comprises optics and, for example, an objective in order to capture at least some and preferably all of the food to be cooked in the cooking space 11.
  • the camera device 15 can also be located in a different position.
  • the light source 4 comprises a lighting means 6 with which the different light spectra are generated.
  • the lighting means 6 is designed as an RGB light-emitting diode unit 46.
  • the light-emitting diode unit 46 here comprises three light-emitting diodes 16, 26, 36.
  • the individual light-emitting diodes 16, 26, 36 can be controlled individually here.
  • a red and a green and a blue light-emitting diode 16, 26, 36 are provided.
  • the different light spectra are generated in that the light-emitting diodes 16, 26, 36 are each set to a specific intensity. All three light-emitting diodes 16, 26, 36 or only two or only one light-emitting diode 16, 26, 36 can be active.
  • the light source 4 can also have a different lighting means 6 for generating the light spectra.
  • a separate lighting means 6 or a combination of two or more lighting means 6 can be provided for each light spectrum.
  • the light-emitting diode unit 46 is located here outside the cooking space 11.
  • a light guide 56 and, for example, a glass rod are provided here.
  • Such a light guide enables a particularly extensive illumination of the cooking space 11 or. of the food with the required light spectra.
  • the lighting means 6 can also be arranged directly in the cooking space 11.
  • the light source 4 here also serves as a cooking space lighting 14 in order to illuminate the cooking space 11 during a cooking operation. The user can thus easily observe the cooking process through the viewing window integrated in the door 21. However, separate or additional cooking chamber lighting 14 can also be provided to illuminate the cooking space 11.
  • further lighting means 6 can also be arranged in the cooking space 11 in one embodiment.
  • two further illuminants 6 are shown here with rough dashed lines.
  • One lamp is located in the ceiling area of the cooking space 11 and one on one side of the cooking space.
  • further lighting means 6 can also be provided in the cooking space 11.
  • the further lighting means 6 are also designed, for example, as a light-emitting diode unit 46 or the like.
  • the property to be cooked is determined with the measuring system 3 before or at the start of the cooking process and then repeatedly during the cooking process.
  • several different light spectra are generated with a time delay and the food to be cooked is illuminated with them.
  • certain wavelength ranges of the light spectra are then reflected more or less strongly. This results in a characteristic intensity distribution over the frequency for a specific item to be cooked.
  • the camera device 15 records the reflected light spectra. Based on the recorded intensities, a characteristic reflection spectrum of the food to be cooked is obtained. The evaluation unit 13 then uses the reflection spectrum to determine the at least one property to be cooked.
  • the evaluation unit 13 compares the detected reflection spectrum with previously determined light spectra of known or idealized items to be cooked and stored in the evaluation unit 13. For this purpose, an algorithm for the comparison is stored in the evaluation unit 13.
  • the evaluation unit 13 includes a database of reflection spectra of known items to be cooked.
  • An at least approximately similar reflection spectrum is then selected on the basis of the comparison.
  • the cooking property on which this reflection spectrum is based is then assumed to be the cooking property of the examined cooking product.
  • a statement can be made about whether it is meat, fish, fruit or vegetables or also pasta or the like.
  • a statement can also be made about how far the food is browned or whether it has been cooked through or not yet sufficiently cooked.
  • a statement can also be made about certain ingredients of the food.
  • an automatic program is suggested or automatically set, for example.
  • the automatic program controls a preparation, which one offers optimal preparation for a food with the previously determined food properties.
  • the treatment device 2 is then controlled accordingly during the cooking process.
  • the finished cooking point at which the treatment device 2 is switched off or the cooking process is ended can be recognized on the basis of the continuous determination of the property to be cooked. The knowledge gained about the food to be cooked can thus be used for the parameterization of a subsequent input process and / or cooking process.
  • the characteristic of the light source 4 is taken into account in the context of a nomination.
  • a characteristic curve and / or a half-width as a function of the frequency or the like of the light source 4 is used for this purpose.
  • light of different colors can be generated with the light source 4 and, for example, with the light-emitting diode unit 46.
  • the intensity with which each color can be generated is preferably stored in the measuring system 3. The information comes, for example, from the delivery status of the cooking appliance 1 or results as a continuous update from a calibration cycle for the light source 4.
  • the sensor device 5 for example with a camera device 15, then detects the light reflected from the food in the respective color of the light source 4.
  • the detected intensity of the reflected light is normalized, for example, to the intensity with which the light source 4 can generate the light of the respective color.
  • the data or measured values recorded by the sensor device 5 are passed on to the evaluation unit 13. This results in a meaningful reflection spectrum of the food to be cooked.
  • the light source 4 shown here can, for example, emit light in the visible range of the spectrum.
  • the light source 4 can, however, alternatively or additionally emit light in the NIR, IR, FIR and / or UV range.
  • the sensor device 5 is designed in such a way that it can detect the light in the corresponding wavelength ranges.
  • An advantage of measurements outside the visible wavelength range is that the measurement process or the measurement light are not visible.
  • the measurement is preferably carried out so quickly that the measurement process or the color scan cannot be perceived by the eye. It is also possible for the intensity of the light source 4 to be reduced during the measurement. This is particularly preferred for measurements that are made repeatedly during the cooking process.
  • Repeated measurements are particularly advantageous if changes in the ingredients in the food are to be observed and if certain changes in the food are to be used to influence the cooking process. For example, repeated and real-time measurements are advantageous if the end of the cooking time is to be recognized in order to enable automatic switch-off.
  • the three light-emitting diodes 16, 26, 36 of the light-emitting diode unit 46 are dimmed to different degrees.
  • the light-emitting diodes 16, 26, 36 essentially remain in their color range.
  • the present invention offers the possibility of determining the type of food by means of sensors.
  • the user does not need to select the food by selecting an optimal program from tables with several input levels.
  • the optimum program for the respective food can be offered to the user directly with automatic recognition of the food properties. He then only needs the desired parameters such as B. Select browning and core condition.
  • the ingredients of the food change during cooking. If these are also observed as a cooking property, they provide information about the degree of cooking.
  • the information can e.g. B. can be used particularly well for switching off.
  • Cooking processes adapted to the food to be cooked can be started and monitored particularly easily with the invention or automatically ended at the right time.
  • almost no additional hardware is required.
  • the LED must z. B. can only be color-coordinated and z. B. include an RGB LED 46.
  • the measuring system 3 or spectrometer then consists of a tunable cooking space lighting 14 plus image sensor or camera 15 plus evaluation device 13 with software.
  • the above-described measuring system 3 can be used to acquire hyperspectral data sets or hyperspectral images.
  • the camera device 15 captures at least one image for at least one light spectrum reflected from the food at least two spatial dimensions of the food to be cooked.
  • the images contain e.g. B. Information about the intensity of the reflected spectrum.
  • each (spatial) picture element or pixel of the picture there is a complete reflection spectrum of the associated object point. Since the scene is illuminated step by step with light of different colors (different wavelengths or frequencies), the reflection at the object point belonging to the pixel is recorded by the camera device 15. Such an image is called a hyperspectral image.
  • the digital color camera takes 15 color images of the contents of the cooking space.
  • the color of the images depends on the color of the lighting in the scene.
  • the camera 15 takes a large number of images (of the same scene) in a short time with the narrowest possible section of the color spectrum (illumination spectrum), which is scanned gradually over the entire color spectrum from red to blue (or expanded from IR to UV).
  • the area of near-infrared spectroscopy is also used for food analysis.
  • the cooking space lighting 14 is used as the light source 4 as described above.
  • an RGB LED is used which, at the moment of taking a hyperspectral image, is briefly tuned in color step by step through its possible color spectrum (wavelength or frequency spectrum).
  • RGB-LED as light source 4 (with the 3 sub-LEDs red, green, blue), which is used as oven lighting 14, is not narrow enough for the desired hyperspectral image, or if a sufficient number of independent, different-colored lighting situations cannot be created
  • a white light source with a color filter wheel can be provided.
  • each pixel of the 2D camera i.e. H.
  • the light reflected by the objects located there is determined for each lighting color of the scene.
  • the hyperspectral image results, for example, as a cube.
  • Two of its dimensions contain the "usual" spatial structure of the scene as a 2D color image.
  • the colors result from the lighting color and the reflectivity of the objects in the image with this lighting color.
  • the information in a spatial pixel along the axis of the spectral information contains the reflection spectrum of this spatial Object point.
  • z. B. more narrow-band spectra can be strung together over the entire color spectrum.
  • three spectra e.g. If, for example, the spectra belonging to the frequency centers of the sub-LEDs R, G and B are used, three spectral measured values are available over the entire measurable spectrum. It is also possible to implement up to 260 or more lighting scenarios with bandwidths of approximately +/- 1 nm over a spectral width of, for example, 260 nm. With three sub-LEDs R, G and B, for example, it is possible to vary the intensities of the sub-LEDs so that the entire color spectrum (except for a weakness in the yellow area) can be tuned through.
  • the red light-emitting diode is, for example, in the wavelength range between 630 nm and 650 nm, the green light-emitting diode in the wavelength range between 520 nm and 530 nm and the blue light-emitting diode in the wavelength range between 460 nm and 470 nm.
  • the light-emitting diodes typically have a half-width of +/- 35 nm on.
  • the area covered by an RGB LED extends, for example, from 425 (blue) to 685 nm (red) and amounts to a total of 260 nm. If two sub-LEDs of the RGB LED are operated at the same time, the total spectrum can be up to +/- Be 70 nm wide. That is about half of the tunable spectrum, so very broad.
  • spectroscopy color-adjustable lighting of the objects before reflection on the object or color selection from a broadband lighting spectrum after reflection on the object
  • digital image processing 2D digital color camera for measuring the light reflected from the object.
  • the food to be cooked can be distinguished from the cooking space 11 with its accessories due to the known spectral cooking space properties.
  • machine learning i.e. neural networks
  • PCA multivariate data analysis
  • methods of deep learning e.g. representation learning, transfer learning and autoencoder
  • anomaly detection are also used to evaluate the hyperspectral images.
  • Concepts for the processing chain in the evaluation of hyperspectral images and spectral measurements are used in particular.
  • the high-dimensional data set is obtained for the determination of the properties of the food to be cooked, in particular through the respective images of the cooking space with changed lighting color.
  • the number of lighting colors corresponds to the number of dimensions.
  • the PCA is used to find out which lighting colors bring the relevant information to light in the camera image. In this way the high dimensionality of the task can be reduced considerably.
  • the invention presented here offers an imaging system or a hyperspectral camera 15. For each location point (pixel) of the 2D digital color camera 15, additional spectral information in the form of a reflection spectrum is determined for the associated object point. This is done z. B. by tuning the lighting color (LED oven lighting) for the scene to be observed in oven 11 step by step over the entire spectrum to be observed.
  • lighting color LED oven lighting
  • This can alternatively z. B. can be made so that white light is reflected with a wide spectrum on the object. Before it hits the image sensor or sensor chip of camera 15, it is successively spectrally selected and only left on the camera chip one after the other for different recordings of the same scene.
  • a selection device can, for. B. be done with an upstream color filter wheel or a pivoting grid or otherwise.
  • spectra of different object points can be compared with one another. This allows you to distinguish food in the cooking space from the cooking space accessories.
  • the reflective properties of a food to be cooked can e.g. B. can be evaluated and compared over the entire color, NIR, UV spectrum as a function of the cooking time.
  • the Correlations of freshness and quality, type of food and other properties with certain properties of the hyperspectral images can be extracted with the above-mentioned evaluation methods such as machine learning and multivariate analysis. Certain properties of the food can only be recognized when certain lighting colors are reflected or as the difference between images taken with different lighting colors.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gargerät (1) mit einem Garraum (11) und mit einer Behandlungseinrichtung (2) zur Zubereitung von Gargut im Garraum (11) und mit einem Messsystem (3) zur Bestimmung einer Garguteigenschaft des Garguts im Garraum (11). Dabei ist das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, mittels einer Lichtquelle (4) eine Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren zu erzeugen und zu dem Gargut zu senden und mittels einer Sensoreinrichtung (5) die durch das Gargut reflektierten Lichtspektren einzeln zu erfassen und die erfassten Lichtspektren mittels einer Auswerteeinheit (13) auszuwerten, um die Garguteigenschaft zu bestimmen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gargerät sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Gargerätes mit wenigstens einem Garraum und mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung zur Zubereitung von Gargut im Garraum. Das Gargerät umfasst wenigstens ein Messsystem zur Bestimmung wenigstens einer Garguteigenschaft des Garguts im Garraum.
  • Für ein optimales Garergebnis ist es in der Regel entscheidend, bestimmte Eigenschaften des Garguts zu berücksichtigen. Solche Informationen über das Gargut sind besonders wichtig für einen zuverlässigen Ablauf von Automatikprogrammen. Beispielsweise sollte für die Zubereitung unter Verwendung einer Automatikfunktion berücksichtigt werden, ob es sich um Teigwaren oder um einen Braten handelt.
  • Besonders komfortabel ist es, wenn bestimmte Eigenschaften des Garguts selbstständig vom Gargerät erfasst und berücksichtigt werden können. Im Stand der Technik sind daher Gargeräte bekannt geworden, welche das Gargut fotografieren und die Fotos auswerten. Daraus lassen sich aber besonders entscheidende Parameter oft nur unzuverlässig ermitteln. Beispielsweise kann meist nur unzureichend ermittelt werden, welche Art von Gargut vorliegt. In der Regel kann auch keine verlässliche Aussage darüber getroffen werden, wie weit das Lebensmittel bereits gegart ist. Das sind jedoch besonders entscheidende Merkmale des Garguts, welche die Zubereitungsparameter innerhalb eines Automatikprogrammes entscheidend beeinflussen.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Charakterisierung eines Garguts in einem Garraum zu ermöglichen. Insbesondere soll die Charakterisierung auch während eines Garvorgangs möglich sein.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Gargerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 20. Bevorzugte Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der allgemeinen Beschreibung der Erfindung und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
  • Das erfindungsgemäße Gargerät umfasst wenigstens einen Garraum und wenigstens eine Behandlungseinrichtung zur Zubereitung von Gargut im Garraum. Das Gargerät umfasst wenigstens ein Messsystem zur Bestimmung wenigstens einer Garguteigenschaft des Garguts im Garraum. Dabei ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, mittels wenigstens einer Lichtquelle wenigstens zwei und vorzugsweise eine Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren zu erzeugen und zu dem Gargut zu senden. Das Messsystem ist dazu geeignet und ausgebildet, mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung die durch das Gargut reflektierten Lichtspektren wenigstens teilweise einzeln zu erfassen und die erfassten Lichtspektren mittels wenigstens einer Auswerteeinheit auszuwerten, um die Garguteigenschaft zu bestimmen bzw. abzuleiten.
  • Das erfindungsgemäße Gargerät bietet viele Vorteile. Ein erheblicher Vorteil ist, dass mit dem Messsystem Lichtspektren erzeugt, ausgesendet und ausgewertet werden können. Dadurch ist eine besonders zuverlässige und reproduzierbare Bestimmung der Garguteigenschaft möglich. Zudem lassen sich mit einem solchen Messsystem besonders aussagekräftige und zur Verwendung bei Automatikfunktionen besonders hilfreiche Garguteigenschaft bestimmen. Ein weiterer Vorteil ist, dass ein solches Messsystem konstruktiv unaufwendig und wirtschaftlich umgesetzt werden kann.
  • Vorzugsweise wird die Sensoreinrichtung durch wenigstens eine Kameraeinrichtung bereitgestellt oder umfasst wenigstens eine solche. Vorzugsweise ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Kameraeinrichtung für jeweils wenigstens ein vom Gargut reflektiertes Lichtspektrum jeweils wenigstens ein Bild insbesondere mit wenigstens zwei räumlichen Dimensionen des Garguts zu erfassen. Das bietet eine besonders unaufwendige und zuverlässige Erfassung der Lichtspektren. Durch die Bilder ist zudem eine besonders vorteilhafte Auswertung zur Bestimmung der Garguteigenschaft möglich. Die Kameraeinrichtung bietet eine kostenoptimierte technische Umsetzung der spektroskopischen Messung möglich. Dazu ist der Bildsensor beispielsweise der einer üblichen 2D-Farbdigitalkamera. Insbesondere umfasst die Kameraeinrichtung wenigstens einen Bildsensor. Insbesondere ist die Kameraeinrichtung als eine zweidimensionale Digitalkamera und vorzugsweise als eine 2D-Farbdigitalkamera ausgebildet.
  • Die Bilder umfassen insbesondere eine ortsaufgelöste Darstellung der Intensitätsinformationen und/oder Farbinformationen und/oder anderer Bildinformationen. Insbesondere stellen die Bilder Intensitätsinformationen und/oder Farbinformationen jeweils eines vom Gargut reflektierten Lichtspektrums bereit. Insbesondere stellen die Bilder Intensitätsinformationen und/oder Farbinformationen des Garguts bei der Beleuchtung mit dem jeweiligen Lichtspektrum bereit. Insbesondere werden mittels der Kameraeinrichtung RGB-Farbinformationen und/oder Lab-Farbinformationen erfasst. Insbesondere werden RGB-Farbinformationen und/oder Lab-Farbinformationen zur Bestimmung der Gargutkenngröße ausgewertet. Es können auch andere Bildinformationen erfasst und ausgewertet werden. Vorzugsweise sind Farbbilder vorgesehen. Möglich sind auch Schwarz-Weiß-Bilder und/oder Graustufenbilder.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Kameraeinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, Bilder mit wenigstens drei räumlichen Dimensionen des Garguts zu erfassen. Dabei ist die dritte Dimension insbesondere ein Abstand des erfassten Objekts bzw. des Garguts zur Kameraeinrichtung. Beispielsweise ist die Kameraeinrichtung dazu als eine Stereokamera ausgebildet. Dazu können zwei übliche 2D-Farbdigitalkameras in geeigneter Weise gekoppelt werden. Möglich ist auch, dass die Kameraeinrichtung als eine Abstandskamera beispielsweise nach dem Time-Of-Flight-Prinzip ausgebildet ist. Möglich sind auch andere Arten von Kameraeinrichtungen zur Erfassung von dreidimensionalen Bildinformationen. Durch solche Ausgestaltungen können besonders aussagekräftige Informationen über das Gargut gewonnen werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit dazu geeignet und ausgebildet, die Bilder zu wenigstens einem Hyperspektraldatensatz bzw. zu einem Hyperspektralbild zu verrechnen. Der Hyperspektraldatensatz umfasst vorzugsweise die wenigstens zwei räumlichen Dimensionen und wenigstens eine spektrale Dimension. Möglich ist auch, dass der Hyperspektraldatensatz drei räumliche Dimensionen und wenigstens eine spektrale Dimension umfasst. Beispielsweise ist ein Hyperspektralbildwürfel oder Hyperspektralbildquader vorgesehen.
  • Vorzugsweise ist die Kameraeinrichtung als eine Hyperspektralkamera ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Insbesondere ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, einen Hyperspektraldatensatz bzw. ein Hyperspektralbild zu erfassen und zur Bestimmung der Garguteigenschaft auszuwerten. Insbesondere wird die Garguteigenschaft in Abhängigkeit des Hyperspektraldatensatzes bestimmt. Hyperspektraldatensätze liefern besonders aussagekräftige Informationen über die Eigenschaften von Lebensmitteln. Daher ist eine solche Ausgestaltung besonders vorteilhaft zur Ansteuerung bzw. Regelung von Automatikfunktionen und Garprogrammen.
  • Vorzugsweise bestehen die Bilder jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen. Insbesondere sind in den Bildelementen jeweils Intensitätsinformationen und/oder Farbinformationen und/oder andere Bildinformationen desjenigen Teils des Garguts abgebildet, dessen Licht in wenigstens einem dem Bildelement zugeordneten Sensorsegment der Kameraeinrichtung erfasst ist. Dabei sind in dem Hyperspektraldatensatz vorzugsweise diejenigen Bildelemente in der spektralen Dimension übereinander und/oder entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet, welche den gleichen Teil des Garguts abbilden. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht eine ortsaufgelöste Darstellung der Bildinformationen und auch eine besonders vorteilhafte Erstellung des Hyperspektraldatensatzes. Dabei kann unter dem Anordnen der Bildelemente im Hyperspektraldatensatz ein Verrechnen der Bilder verstanden werden.
  • Es ist möglich, dass in den Bildelementen jeweils auch der Abstand des zugehörigen Teils des Garguts bzw. des Objektpunktes aus dem Garraum zu dem entsprechenden Sensorsegment der Kameraeinrichtung erfasst wird. Dadurch stellen die Bildelemente dreidimensionale ortsaufgelöste Bildinformationen zur Verfügung.
  • Die Kameraeinrichtung umfasst insbesondere eine Vielzahl von Sensorsegmenten. Insbesondere sind die Sensorsegmente wenigstens einem Bildsensor zugeordnet. Dabei ist vorzugsweise mit jeweils wenigstens einem Sensorsegment jeweils wenigstens ein Teil des Garguts bzw. ein Objektpunkt aus dem Garraum ortsaufgelöst erfassbar. Die Bildelemente stellen insbesondere ortsaufgelöste Bildinformationen aus dem Garbereich bzw. vom Gargut zur Verfügung. Die Sensorsegmente entsprechen insbesondere den Pixeln der Kamera. Die Bildelemente entsprechen insbesondere den Pixeln der Bilder. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können Bildelement und Pixel auch synonym verwendet werden. Ein Bildelement ist insbesondere jeweils wenigstens einem Sensorsegment der Kameraeinrichtung zugeordnet.
  • Insbesondere gibt das spektrale Verhalten der Objektreflexion in einem Bildelement das Reflexionsverhalten des zugehörigen Teils des Garguts bzw. des erfassten Objektpunktes als Funktion der Wellenlänge wieder. Dabei hängen Reflexion und Absorption in der Regel eng zusammen, sodass mit einer Objektreflexion auch die Objektabsorption bestimmbar ist. Die Transmission ist bei makroskopischen Objekten wie Lebensmitteln in der Regel nahe null und ist daher insbesondere vernachlässigbar.
  • Das Messsystem ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, die einzelnen Lichtspektren der Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren mittels der Lichtquelle zeitversetzt zu erzeugen. Das bietet eine besonders vorteilhafte Erfassung und Auswertung der einzelnen Lichtspektren. Dann erfolgt insbesondere auch eine zeitversetzte Erfassung der Lichtspektren.
  • Das Messsystem kann dazu geeignet und ausgebildet sein, die Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren mittels der Lichtquelle in wenigstens einem Mehrfachspektrum gemeinsam und insbesondere zeitgleich zu erzeugen. Das Messsystem ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, das Mehrfachspektrum mittels wenigstens einer Selektionseinrichtung vor der Erfassung durch die Sensoreinrichtung wieder in eine Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren zu zerlegen, sodass ein einzelnes, vom Gargut reflektiertes Lichtspektrum erfassbar ist. Insbesondere ist ein separates Erfassen von zwei oder mehr gleichzeitig ausgesendeten bzw. reflektierten Lichtspektren vorgesehen. Dazu kann der Sensoreinrichtung und z. B. einem Bildsensor wenigstens ein Filter und/oder Monochromator und/oder Splitter und/oder Spiegel oder dergleichen zugeordnet sein.
  • Beispielsweise umfasst die Selektionseinrichtung wenigstens ein optisches Filterrad und/oder wenigstens ein bewegliches optisches Gitter vorgesehen. Insbesondere ist die Selektionseinrichtung dazu geeignet und ausgebildet, sukzessiv verschiedene Farbausschnitte aus dem Beleuchtungsspektrum zu der Sensoreinrichtung durchzulassen. Möglich ist auch, dass die Sensoreinrichtung und insbesondere der Bildsensor nur zeilenweise mit dem vom Gargut reflektierten Licht beaufschlagt werden, insbesondere durch ein optisches Gitter. Zur Erfassung des ganzen Bildes wird dann vorzugsweise der Bildsensor und/oder die Selektionseinrichtung zeilenweise durchfahren. Insbesondere wird für jede durch gelassene Farbe bzw. für jedes durchgelassene Lichtspektrum wenigstens ein Bild erfasst. Das hat den Vorteil, dass in Summe im Wesentlichen die gleiche Information erhalten wird, als wenn die Lichtspektren durch die Lichtquelle einzeln durchstimmt werden. Das Mehrfachspektrum ist beispielsweise weißes Licht. Das Mehrfachspektrum wird beispielsweise durch eine Lichtquelle mit breitem Emissionsspektrum erzeugt. Möglich ist auch, dass die Selektionseinrichtung dem Bildsensor der Kameraeinrichtung nachgeschaltet ist und dass das erfasste Licht hinter jedem Sensorsegment einem spektral selektiven Element zugeführt wird, beispielsweise einem Spektrometer.
  • Es ist möglich, dass das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet ist, in Abhängigkeit der erfassten und ausgewerteten Lichtspektren das Gargut von seiner Umgebung zu unterscheiden. Beispielsweise können der Garraum und dessen Bauteile sowie Gargutträger durch deren charakteristische spektralen Eigenschaften identifiziert werden. Insbesondere werden die Bildelemente identifiziert, welche zum Gargut gehören. Vorzugsweise werden zur Bestimmung der Garguteigenschaft die Bildinformationen nur aus den Bildelementen ausgewertet, welche dem Gargut zugeordnet sind. Dadurch ist eine besonders gezielte Beobachtung des Garguts während des Garvorgangs möglich.
  • Die erfassten Lichtspektren werden vorzugsweise jeweils durch Licht unterschiedlicher Farbe bzw. Bandbereiche bereitgestellt. Das ermöglicht eine unaufwendige Erfassung bzw. Auswertung besonders aussagekräftiger Lichtspektren. Es ist bevorzugt, dass die erfassten Lichtspektren wenigstens teilweise im sichtbaren Bereich des Lichts und/oder wenigstens teilweise im UV- und/oder im NIR- und/oder im IR- und/oder im FIR-Bereich liegen. Möglich sind auch andere Bandbereiche bzw. Farben. Insbesondere ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Lichtquelle Licht unterschiedlicher Farbe zu erzeugen. Insbesondere erfasst die Sensoreinrichtung die Intensitäten der von dem Gargut reflektierten Lichtspektren jeweils einer Farbe. Dieser Ausgestaltungen sind auch für die erzeugten bzw. ausgesendeten und/oder reflektierten Lichtspektren bevorzugt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung liegen die erfassten Lichtspektren in einem Bandbereich bzw. Farbbereich mit einer Breite von wenigstens 100 nm und insbesondere von wenigstens 200 nm und vorzugsweise von wenigstens 250 nm. Die erfassten Lichtspektren können auch in einem Bereich mit einer Breite von wenigstens 500 nm oder wenigstens 1000 nm oder mehr liegen. Vorzugsweise liegen die erfassten Lichtspektren innerhalb einer Bandbreite bzw. Farbbreite von 430 nm bis 680 nm. Insbesondere liegen die erfassten Lichtspektren innerhalb einer Bandbreite von blauem Licht bis zu rotem Licht. Die erfassten Lichtspektren können innerhalb einer Bandbreite von 380 nm bis 780 nm liegen. Möglich ist auch eine breitere oder schmalere Bandbreite.
  • Es ist bevorzugt, dass die erfassten Lichtspektren jeweils eine spektrale Breite von +/- 30 nm bis +/- 70 nm aufweisen. Insbesondere ist eine solche spektrale Breite für jeweils eine Aufnahme eines Bildes vorgesehen. Es kann auch eine spektrale Breite von +/- 10 nm bis +/-100 nm vorgesehen sein. Insbesondere weisen die erfassten Bilder jeweils eine solche spektrale Breite auf. Möglich sind auch geringere oder größere spektrale Breiten.
  • Es ist möglich, dass wenigstens 10 und vorzugsweise wenigstens 100 und besonders bevorzugt wenigstens 250 Lichtspektren einzeln erfasst werden. Es können auch wenigstens 500 oder wenigstens 1000 oder wenigstens 2500 Lichtspektren oder mehr erfasst werden. Vorzugsweise wird dabei für jedes Lichtspektrum wenigstens ein Bild aufgenommen und zur Berechnung des Hyperspektraldatensatzes bereitgestellt.
  • Möglich und bevorzugt ist auch, dass die Erfassung der Lichtspektren in Schritten von +/- 1 nm Bandbreite oder weniger erfolgt. Die Erfassung der Lichtspektren kann auch in Schritten von +/-0,1 nm Bandbreite oder weniger erfolgen. Möglich sind auch größere oder kleinere Schritte. Vorzugsweise wird bei jedem der Schritte wenigstens ein Bild aufgenommen und zur Berechnung des Hyperspektraldatensatzes bereitgestellt. Solche Ausgestaltungen bieten eine besonders vorteilhafte Bestimmung der Garguteigenschaft.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung weist die Lichtquelle für jedes Lichtspektrum wenigstens ein Leuchtmittel auf. Möglich und bevorzugt ist auch, dass die Lichtquelle zur Erzeugung der Lichtspektren durchstimmbar ist. Dabei kann je nach Ansteuerung der Lichtquelle zwischen den Lichtspektren gewechselt werden. Solche Ausgestaltungen bieten eine wirtschaftliche und konstruktiv unaufwendige Erzeugung der Lichtspektren. Insbesondere ist das Leuchtmittel als eine Leuchtdiode ausgebildet oder umfasst wenigstens eine solche. Das Leuchtmittel kann auch als eine Leuchtdiodeneinheit mit zwei oder drei oder mehr Leuchtdioden ausgebildet sein. Insbesondere sind die Leuchtdioden separat ansteuerbar. Eine durchstimmbare Lichtquelle ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, dass die Mittenfrequenz veränderlich ist und eine Intensitätsverteilung um die Mittenfrequenz möglichst schmal ist und eine Bandbreite der Durchstimmung möglichst groß ist.
  • Insbesondere umfasst die Lichtquelle dazu wenigstens eine Leuchtdiode und/oder wenigstens eine Laserdiode. Möglich ist auch eine durchstimmbare Leuchtdiode und/oder Laserdiode. Vorzugsweise weist die Laserdiode eine spektrale Breite zwischen 0,1 nm und 1 nm oder mehr oder weniger auf. Die spektrale Breite der Leuchtdiode beträgt vorzugsweise +/-35 nm oder mehr oder weniger.
  • Das Leuchtmittel kann wenigstens eine Laserdiode und/oder Leuchtdiode für den sichtbaren Bereich des Lichts und/oder für den UV- und/oder NIR- und/oder IR- und/oder FIR-Bereich umfassen. Möglich ist auch eine Kombination solcher Dioden. Dabei können die Dioden einzeln ansteuerbar sein. Das Leuchtmittel kann wenigstens einen Leuchtstoff umfassen. Es ist möglich, dass für jedes Lichtspektrum Leuchtmittel mit jeweils wenigstens einem unterschiedlichen Leuchtstoff vorgesehen ist.
  • Vorzugsweise umfasst die Lichtquelle wenigstens zwei Leuchtdioden. Dabei sind die Lichtspektren vorzugsweise mit jeweils wenigstens einer Leuchtdiode erzeugbar. Möglich und bevorzugt ist auch, dass die Lichtspektren mit jeweils einer Kombination aus wenigstens zwei überlagerten Leuchtdioden erzeugbar sind. Die Kombination umfasst insbesondere eine gezielte Überlagerung der einzelnen Leuchtdioden. Leuchtdioden bieten eine unaufwendige und kostengünstige Möglichkeit zur Erzeugung von geeigneten Lichtspektren.
  • Insbesondere sind die Leuchtdioden mit jeweils einer definierten Intensität betreibbar. Insbesondere sind die Lichtspektren mit wenigstens zwei Leuchtdioden mit jeweils einer unterschiedlichen definierten Intensität erzeugbar. Insbesondere unterscheiden sich die Kombinationen für die verschiedenen Lichtspektren in der Intensität der eingesetzten Leuchtdioden. Möglich ist auch, dass sich die Kombinationen für die verschiedenen Lichtspektren in der Anzahl der eingesetzten Leuchtdioden unterscheiden. Beispielsweise kann für das eine Lichtspektrum eine einzelne Leuchtdiode und für das andere Lichtspektrum eine Kombination aus zwei oder mehr Leuchtdioden eingesetzt werden. Es kann auch die gleiche Anzahl Leuchtdioden eingesetzt werden.
  • Besonders bevorzugt umfasst die Lichtquelle wenigstens drei Leuchtdioden. Insbesondere sind die Lichtspektren mit jeweils einer Kombination aus wenigstens drei Leuchtdioden erzeugbar. Es ist möglich und bevorzugt, dass die Lichtquelle wenigstens eine RGB-Leuchtdiodeneinheit mit wenigstens einer roten und wenigstens einer grünen und wenigstens einer blauen Leuchtdiode umfasst. Die rote Leuchtdiode liegt beispielsweise im Wellenlängenbereich zwischen 630 nm und 650 nm. Die grüne Leuchtdiode liegt beispielsweise im Wellenlängenbereich zwischen 520 nm und 530 nm. Die blaue Leuchtdiode liegt beispielsweise im Wellenlängenbereich zwischen 460 nm und 470 nm. Die Leuchtdioden weisen dabei insbesondere eine Halbwertsbreite von +/- 35 nm auf. Eine solche Leuchtdiodeneinheit ist besonders kostengünstig und zugleich gut durchstimmbar. Die Lichtspektren können mit jeweils einer Kombination aus der roten und/oder grünen und/oder blauen Leuchtdiode erzeugbar sein. Je nach Lichtspektrum sind insbesondere unterschiedliche Intensitäten für die rote und/oder grüne und/oder blauen Leuchtdiode vorgesehen. Die Lichtspektren können auch mit jeweils wenigstens einer der Leuchtdioden der RGB-Leuchtdiodeneinheit erzeugbar sein. Möglich ist auch der Einsatz einer anderen geeigneten Leuchtdiodeneinheit und/oder eine Kombination anderer geeigneter Leuchtdioden. Es kann auch ein Leuchtmittel mit wenigstens einer Full-Color-LED vorgesehen sein.
  • Besonders bevorzugt wird die Lichtquelle durch wenigstens eine Garraumbeleuchtung zur Sichtkontrolle des Garguts zur Verfügung gestellt. Das bietet eine besonders Bauraum sparende und kostengünstige Umsetzung des Messsystems. Die Lichtquelle kann wenigstens teilweise innerhalb des Garraums angeordnet sein. Die Lichtquelle kann wenigstens teilweise außerhalb des Garraums angeordnet sein. Dabei kann das Licht über wenigstens einen Lichtleiter und/oder wenigstens einen Spiegel in den Garraum eingebracht werden.
  • Insbesondere ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, die Garraumbeleuchtung zur Sichtkontrolle des Garguts mit einer anderen Intensität als zur Bestimmung der Garguteigenschaft zu betreiben. Das ermöglicht eine angenehme Sichtkontrolle und zugleich eine zuverlässige Bestimmung der Garguteigenschaft. Beispielsweise ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, die Garraumbeleuchtung zur Sichtkontrolle des Garguts mit einer höheren Intensität als zur Bestimmung der Garguteigenschaft zu betreiben. Möglich ist auch, dass die Garraumbeleuchtung zur Sichtkontrolle des Garguts mit einer geringeren Intensität als zur Bestimmung der Garguteigenschaft und/oder mit der gleichen Intensität betreibbar ist. Insbesondere ist die Garraumbeleuchtung zur Sichtkontrolle des Garguts in einem anderen Wellenlängenbereich als zur Bestimmung der Garguteigenschaft betreibbar. Beispielsweise erfolgt die Bestimmung der Garguteigenschaft außerhalb des VIS-Bereichs.
  • Die RGB-Leuchtdiodeneinheit wird als Garraumbeleuchtung beispielsweise auf weißes Licht eingestellt. Wenn die RGB-Leuchtdiodeneinheit zur Erzeugung eines Hyperspektralbildes verwendet wird, wird sie vorzugsweise schrittweise über den Farbbereich durchgestimmt, während die Kameraeinrichtung bei jeder Beleuchtungsfarbe jeweils wenigstens ein Farbbild aufnimmt.
  • Es ist möglich, dass das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet ist, für die Auswertung der erfassten Lichtspektren und/oder zur Bestimmung der Garguteigenschaft mittels der Auswerteeinheit wenigstens eine Mustererkennung durchzuführen. Insbesondere sind Methoden zur Modellierung und Erkennung der Korrelation zwischen dem Inhalt eines Hyperspektralbildes und den gesuchten chemischen Eigenschaften der Objekte vorgesehen. Insbesondere umfasst die Mustererkennung wenigstens ein Verfahren des Maschinellen Lernens und/oder ein Verfahren mit einem neuronalen Netz und/oder ein Verfahren der multivariaten Datenanalyse (PCA Principal Component Analysis, Hauptkomponentenanalyse) und/oder wenigstens ein anderes Verfahren der künstlichen Intelligenz. Insbesondere werden zur Auswertung der Hyperspektralbilder auch Methoden des Deep Learnings und z. B. Representation Learning, Transfer Learning und Autoencoder und/oder der Anomaliedetektion angewendet.
  • Besonders bevorzugt ist die Auswerteeinheit dazu geeignet und ausgebildet, die erfassten Intensitäten der Lichtspektren mit hinterlegten Intensitäten jeweils vergleichbarer Lichtspektren abzugleichen. Das kann einen Vergleich der Bilder bzw. des Hyperspektraldatensatzes mit hinterlegten Bildern bzw. Hyperspektraldatensätzen umfassen. Die vergleichbaren Lichtspektren wurden dabei bei einem Gargut mit bekannten Garguteigenschaften ermittelt, sodass anhand des Vergleichs mit dem Gargut eine Garguteigenschaft zugeordnet werden kann. Das ermöglicht eine besonders unaufwendige und zugleich sehr gut reproduzierbare Bestimmung der Garguteigenschaft.
  • Insbesondere ist die Auswerteeinheit dazu geeignet und ausgebildet, die erfassten Intensitäten der Lichtspektren mit hinterlegten Intensitäten des jeweils gleichen Lichtspektrums abzugleichen. Die Intensitäten können in wenigstens einer Datenbank wenigstens eines Netzwerkes und beispielsweise einer Cloud hinterlegt sein. Insbesondere umfasst das Gargerät dazu wenigstens eine Netzwerkschnittstelle zur drahtlosen und/oder drahtgebundenen Verbindung mit dem Netzwerk. Beispielsweise ist das Gargerät dazu geeignet und ausgebildet, sich dazu mit wenigstens einem Internet-Server zu verbinden. Möglich und bevorzugt ist auch, dass die hinterlegten Intensitäten in einer Speichereinrichtung der Auswerteeinrichtung abgelegt sind.
  • Vorzugsweise erstellt die Auswerteeinheit anhand der erfassten Intensitäten ein Reflexionsspektrum des Garguts. Anschließend wird das Reflexionsspektrum mit hinterlegten Reflexionsspektren abgeglichen. Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit dazu geeignet und ausgebildet, die erfassten Intensitäten als Funktion der Frequenz mit hinterlegten Intensitäten als Funktion der Frequenz zu vergleichen.
  • Die Zuordnung erfolgt beispielsweise anhand eines Maßes für die Ähnlichkeit der zu vergleichenden Lichtspektren und vorzugsweise anhand charakteristischer Funktionsmerkmale der zu vergleichenden Lichtspektren. Beispielsweise werden insbesondere Maxima und/oder Minima und/oder Steigungen oder andere für einen Funktionsverlauf charakteristische Bereiche der Spektren miteinander verglichen. Beispielsweise werden für einen solchen Vergleich die frequenzabhängige Lage und/oder die Anzahl und/oder die Größe von Intensitätsmaxima und/oder Intensitätsminima in den zu vergleichenden Lichtspektren herangezogen.
  • In allen Ausgestaltungen ist es besonders bevorzugt, dass das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet ist, die Garguteigenschaft wenigstens einmal während eines Garvorgangs und vorzugsweise wiederholt während eines Garvorgangs zu bestimmen. Dabei erfolgt während des Garvorgangs vorzugsweise wiederholt ein Aussenden und Erfassen und Auswerten der Lichtspektren. Das hat den Vorteil, dass Veränderungen der Garguteigenschaft während der Zubereitung festgestellt werden können. Insbesondere ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, die Garguteigenschaft mit zeitlichen Abständen wiederholt zu bestimmen. Insbesondere ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, die Garguteigenschaft vor und/oder zu Beginn und/oder nach einem Garvorgang zu bestimmen. Die Wiederholung der Messvorgänge erfolgt beispielsweise einmal pro Minute oder häufiger oder seltener.
  • In allen Ausgestaltungen ist es ebenfalls bevorzugt, dass das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet ist, die Behandlungseinrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Garguteigenschaft anzusteuern. Insbesondere ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, die Behandlungseinrichtung in Abhängigkeit der erfassten und ausgewerteten Lichtspektren anzusteuern. Vorzugsweise das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, die Behandlungseinrichtung in Abhängigkeit der ermittelten Garguteigenschaft abzuschalten, wenn die Garguteigenschaft einen Fertiggarpunkt anzeigt. Es ist möglich, dass sich an das Abschalten der Behandlungseinrichtung ein Schnellabkühlen und/oder Warmhalten anschließt. Das ermöglicht die Erzielung optimaler Garergebnisse und verhindert zuverlässig ein unerwünschtes Durchgaren oder ein Übergaren des Lebensmittels. Insbesondere wird eine zeitliche Entwicklung der spektralen Information und insbesondere des Hyperspektraldatensatzes ausgewertet und für die Ansteuerung herangezogen.
  • Insbesondere ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Auswerteeinheit einen Fertigpunkt des Garguts zu bestimmen. Die Behandlungseinrichtung umfasst insbesondere wenigstens eine Heizeinrichtung und/oder wenigstens eine Hochfrequenzeinrichtung mit wenigstens einem Hochfrequenzerzeuger zur dielektrischen Erwärmung des Garguts im Garraum. Möglich ist auch, dass die ermittelte Garguteigenschaft ausgegeben bzw. angezeigt wird, beispielsweise über ein Display oder dergleichen.
  • Vorzugsweise beschreibt die Garguteigenschaft eine Gargutart und/oder einen Garzustand des Garguts. Eine solche Garguteigenschaft bietet eine besonders nützliche Aussage zur Erzielung optimaler Garergebnisse. Die Gargutart kann beispielsweise Fleisch, Fisch, Obst, Gemüse, Teigware und/oder dergleichen sein. Der Garzustand kann beispielsweise wenigstens ein Maß für die Bräunung und/oder Durchgarung und/oder den Feuchtegehalt sein. Der Garzustand kann auch definieren, ob das Gargut gefroren oder auf Raumtemperatur ist. Der Garzustand kann auch ein Maß dafür sein, wie nah sich das Gargut an einem gewünschten Fertigpunkt befindet. Es kann auch eine andere Garguteigenschaft wenigstens näherungsweise bestimmbar sein. Beispielsweise kann die Garguteigenschaft eine Zusammensetzung und/oder wenigstens einen Inhaltsstoff beschreiben. Die Garguteigenschaft kann auch einen Anteil des Inhaltsstoffes charakterisieren.
  • Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise dazu geeignet und ausgebildet, die erfassten Intensitäten auf die Intensitäten der Lichtquelle in den jeweiligen Lichtspektren zu normieren. Dadurch kann die Reproduzierbarkeit der Messung erheblich verbessert werden. Die Intensität der Lichtquelle ist insbesondere in der Auswerteeinheit hinterlegt. Die Intensität der Lichtquelle kann in wenigstens eine Messgang bzw. Kalibrierverfahren durch das Messsystem ermittelbar sein. Zur Normierung können auch weitere Charakteristika der Lichtquelle bzw. des jeweiligen Lichtspektrums in der Auswerteeinheit hinterlegt sein. Beispielsweise können eine spektrale Kennlinie und/oder einer Halbwertsbreite als Funktion der Frequenz hinterlegt sein.
  • Die Sensoreinrichtung umfasst vorzugsweise wenigstens einen Bildsensor. Das ermöglicht eine unaufwendige und zuverlässige Erfassung der Lichtspektren. Insbesondere ist ein halbleiterbasierter Bildsensor und beispielsweise ein CCD-Sensor vorgesehen. Die Sensoreinrichtung kann wenigstens einen Halbleiterdetektor umfassen. Möglich sind auch andere Arten von Bildsensoren. Der Bildsensor kann Teil wenigstens einer Digitalkamera sein. Die Sensoreinrichtung kann wenigstens ein Objektiv umfassen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Betreiben eines Gargeräts mit wenigstens einem Garraum und wenigstens einer Behandlungseinrichtung zur Zubereitung von Gargut im Garraum. Das Gargerät umfasst wenigstens ein Messsystem. Mit dem Messsystem wird wenigstens eine Garguteigenschaft des Garguts im Garraum bestimmt. Dabei werden mittels wenigstens einer Lichtquelle eine Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren erzeugt und zu dem Gargut gesendet. Mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung werden die durch das Gargut reflektierten Lichtspektren wenigstens teilweise einzeln erfasst und mittels wenigstens einer Auswerteeinheit ausgewertet, um die Garguteigenschaft zu bestimmen.
  • Auch das erfindungsgemäße Verfahren bietet viele Vorteile und ermöglicht die Bestimmung aussagekräftiger Eigenschaften des Garguts. Das können in einem Automatikbetrieb optimale Garergebnisse erzielt werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst ein Lichtspektrum insbesondere eine Mehrzahl von Frequenzen und vorzugsweise wenigstens einen Frequenzbereich. Das Lichtspektrum stellt insbesondere eine für die Lichtquelle charakteristische Intensitätsverteilung über die Frequenz und insbesondere innerhalb eines Frequenzbereichs dar. Die Lichtspektren unterscheiden sich insbesondere in ihrer Intensität als Funktion der Frequenz. Dabei ist jedes Lichtspektrum insbesondere durch wenigstens ein Intensitätsmaximum bei einer bestimmten Frequenz und/oder in einem bestimmten Frequenzbereich charakterisiert. Möglich ist auch eine teilweise Erfassung wenigstens eines Lichtspektrums. Beispielsweise kann nur ein bestimmtes Frequenzspektrum des Lichtspektrums erfassbar sein.
  • Das Messsystem ist insbesondere dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Sensoreinrichtung die Intensität als Funktion der Frequenz zu erfassen. Vorzugsweise ist das Messsystem dazu geeignet und ausgebildet, mittels der Auswerteeinheit anhand der erfassten Intensitäten wenigstens ein Reflexionsspektrum des Garguts zu erstellen. Unter dem Begriff Intensitäten wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Intensitätsverlauf über die Wellenlänge oder die Frequenz verstanden.
  • Als Gargut wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere jede Art von Behandlungsgut bzw. Lebensmittel verstanden, z. B. auch Lebensmittel, die nur aufgetaut werden sollen.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, welche im Folgenden mit Bezug auf die beiliegenden Figuren erläutert werden.
  • Es zeigt:
    • Figur 1
    eine rein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Gargerätes in einer Vorderansicht.
  • Die Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Gargerät 1, welches hier als ein Backofen 100 ausgeführt ist. Das Gargerät 1 wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben. Das Gargerät 1 hat einen beheizbaren Garraum 11, welcher durch eine Garraumtür 21 verschließbar ist. Das Gargerät 1 ist hier als ein Einbaugerät vorgesehen. Es kann auch als ein Standgerät ausgebildet sein.
  • Zur Zubereitung von Garguts ist eine Behandlungseinrichtung 2 vorgesehen, die in der hier dargestellten Ansicht nicht sichtbar im Garraum 11 bzw. Geräteinneren angeordnet ist. Die Behandlungseinrichtung 2 umfasst hier eine Heizeinrichtung 12 mit mehreren Heizquellen für die Beheizung des Garraums 11. Als Heizquelle können beispielsweise eine Oberhitze und/oder eine Unterhitze, eine Heißluftheizquelle und/oder eine Grillheizquelle vorgesehen sein. Es kann auch ein Dampferzeuger als Heizquelle vorgesehen sein. Zudem kann die Behandlungseinrichtung 2 zum Erhitzen bzw. Garen mit Hochfrequenzstrahlung ausgebildet sein und dazu wenigstens einen Hochfrequenzerzeuger 22 umfassen.
  • Das Gargerät 1 umfasst hier eine Steuereinrichtung 32 zur Steuerung bzw. Regelung von Gerätefunktionen und Betriebszuständen. Über die Steuereinrichtung 3 sind vorwählbare Betriebsmodi und vorzugsweise auch verschiedene Automatikprogramme bzw. Programmbetriebsarten und andere Automatikfunktionen ausführbar. Die Steuereinrichtung 32 steuert dazu z. B. die Behandlungseinrichtung 2 in Abhängigkeit eines vorgewählten Betriebsmodus bzw. Automatikprogramms entsprechend an.
  • Zur Bedienung des Gargerätes 1 ist eine Bedieneinrichtung 101 vorgesehen. Beispielsweise können darüber der Betriebsmodus, die Garraumtemperatur und/oder ein Automatikprogramm bzw. eine Programmbetriebsart oder andere Automatikfunktion ausgewählt und eingestellt werden. Über die Bedieneinrichtung 101 können auch weitere Benutzereingaben vorgenommen werden und zum Beispiel eine Menüsteuerung vorgenommen werden. Die Bedieneinrichtung 101 umfasst auch eine Anzeigeeinrichtung 102, über die Benutzerhinweise und z. B. Eingabeaufforderungen angezeigt werden können. Die Bedieneinrichtung 101 kann Bedienelemente und/oder eine berührungsempfindliche Anzeigeeinrichtung 102 bzw. einen Touchscreen umfassen.
  • Das Gargerät 1 ist hier mit einem Messsystem 3 ausgestattet, welches in der hier dargestellten Ansicht teilweise nicht sichtbar im Geräteinneren bzw. im Garraum 11 angeordnet ist. Das Messsystem 3 umfasst eine Lichtquelle 4 und eine Sensoreinrichtung 5 sowie eine Auswerteeinheit 13. Das Messsystem 3 dient zur Bestimmung einer oder mehrerer Garguteigenschaften, welche von der Steuereinrichtung 32 im Betrieb der Behandlungseinrichtung 2 entsprechend berücksichtigt werden können. Die ermittelte Garguteigenschaft kann auch über die Anzeigeeinrichtung 102 angezeigt werden. Die Garguteigenschaft kann auch über die Bedieneinrichtung 101 bestätigt oder verändert bzw. korrigiert werden.
  • Die Lichtquelle 4 dient zur Erzeugung von zwei oder mehr unterschiedlichen Lichtspektren. Die Lichtspektren werden zum Gargut gesendet und von diesem wenigstens teilweise reflektiert.
  • Die Sensoreinrichtung 5 erfasst die Intensitäten der von dem Gargut reflektierten Lichtspektren. Die erfassten Lichtspektren werden dann von der Auswerteeinheit 13 ausgewertet, um die Garguteigenschaft zu bestimmen.
  • Die Sensoreinrichtung 5 umfasst hier eine Kameraeinrichtung 15, welche hier nicht sichtbar an einer Oberseite des Garraums 11 angeordnet ist. Die Kameraeinrichtung 15 ist beispielsweise als eine digitale Kameraeinrichtung ausgebildet. Beispielsweise umfasst die Kameraeinrichtung 15 eine Optik und zum Beispiel ein Objektiv, um wenigstens einen Teil und vorzugsweise das gesamte Gargut im Garraum 11 zu erfassen. Die Kameraeinrichtung 15 kann sich auch an einer anderen Position befinden.
  • Die Lichtquelle 4 umfasst in der hier gezeigten Ausgestaltung ein Leuchtmittel 6, mit dem die unterschiedlichen Lichtspektren erzeugt werden. Dazu ist das Leuchtmittel 6 als eine RGB-Leuchtdiodeneinheit 46 ausgebildet. Die Leuchtdiodeneinheit 46 umfasst hier drei Leuchtdioden 16, 26, 36. Die einzelnen Leuchtdioden 16, 26, 36 sind hier einzeln ansteuerbar.
  • Beispielsweise sind eine rote und eine grüne und eine blaue Leuchtdiode 16, 26, 36 vorgesehen. Dabei werden die unterschiedlichen Lichtspektren dadurch erzeugt, dass die Leuchtdioden 16, 26, 36 auf jeweils eine bestimmte Intensität eingestellt werden. Dabei können alle drei Leuchtdioden 16, 26, 36 oder auch nur zwei oder nur eine Leuchtdiode 16, 26, 36 aktiv sein.
  • In einer alternativen Ausgestaltung kann die Lichtquelle 4 auch ein anderes Leuchtmittel 6 zur Erzeugung der Lichtspektren aufweisen. Beispielsweise kann für jedes Lichtspektrum ein eigenes Leuchtmittel 6 oder eine Kombination aus zwei oder mehr Leuchtmitteln 6 vorgesehen sein.
  • Die Leuchtdiodeneinheit 46 befindet sich hier außerhalb des Garraums 11. Zum Einbringen des Lichts in den Garraum 11 ist hier ein Lichtleiter 56 und beispielsweise ein Glasstab vorgesehen. Ein solcher Lichtleiter ermöglicht eine besonders weitgehende Ausleuchtung des Garraums 11bzw. des Garguts mit den erforderlichen Lichtspektren. In einer Ausgestaltung kann das Leuchtmittel 6 aber auch direkt im Garraum 11 angeordnet sein.
  • Die Lichtquelle 4 dient hier auch als eine Garraumbeleuchtung 14, um während eines Garbetriebs den Garraum 11 auszuleuchten. So kann der Benutzer den Garvorgang durch das in die Tür 21 integrierte Sichtfenster gut beobachten. Es kann zur Beleuchtung des Garraums 11 aber auch eine separate oder eine zusätzliche Garraumbeleuchtung 14 vorgesehen sein.
  • Um eine besonders weitgehende Ausleuchtung des Garguts mit den jeweiligen Lichtspektren zu ermöglichen, können in einer Ausgestaltung auch weitere Leuchtmittel 6 im Garraum 11 angeordnet sein. Als Beispiel sind hier zwei weitere Leuchtmittel 6 grob gestrichelt eingezeichnet. Dabei befindet sich ein Leuchtmittel im Deckenbereich des Garraums 11 und eines an einer Garraumseite. Zusätzlich können auch noch weitere Leuchtmittel 6 im Garraum 11 vorgesehen sein. Die weiteren Leuchtmittel 6 sind beispielsweise auch als eine Leuchtdiodeneinheit 46 oder dergleichen ausgebildet.
  • Beispielsweise wird mit dem Messsystem 3 vor bzw. zu Beginn des Garvorgangs und anschließend wiederholt während des Garvorgangs die Garguteigenschaft bestimmt. Dazu werden zum Beispiel zeitversetzt mehrere unterschiedliche Lichtspektren erzeugt und das Gargut damit beleuchtet. Je nach Gargut werden dann bestimmte Wellenlängenbereiche der Lichtspektren stärker oder schwächer reflektiert. Somit ergibt sich für ein bestimmtes Gargut eine charakteristische Intensitätsverteilung über die Frequenz.
  • Die Kameraeinrichtung 15 erfasst die reflektierten Lichtspektren. Es ergibt sich anhand der erfassten Intensitäten ein charakteristisches Reflexionsspektrum des Garguts. Die Auswerteeinheit 13 bestimmt dann anhand des Reflexionsspektrums die wenigstens eine Garguteigenschaft.
  • Beispielsweise vergleicht die Auswerteeinheit 13 das erfasste Reflexionsspektrum mit zuvor ermittelten und in der Auswerteeinheit 13 hinterlegten Lichtspektren von bekannten bzw. idealisierten Gargütern. Dazu ist in der Auswerteeinheit 13 insbesondere ein Algorithmus für den Abgleich hinterlegt. Zudem umfasst die Auswerteeinheit 13 eine Datenbank von Reflexionsspektren bekannter Gargüter.
  • Anhand des Vergleichs wird dann ein wenigstens näherungsweise ähnliches Reflexionsspektrum ausgewählt. Die diesem Reflexionsspektrum zugrunde liegende Garguteigenschaft wird dann als die Garguteigenschaft des untersuchten Garguts angenommen.
  • So kann anhand des erfassten Reflexionsspektrums eine Aussage darüber getroffen werden, ob es sich um Fleisch, Fisch, Obst oder Gemüse oder auch um Teigwaren oder dergleichen handelt. Ebenso kann eine Aussage darüber getroffen werden, wie weit das Gargut gebräunt ist oder ob es durchgegart oder eben noch nicht ausreichend gegart ist. Es kann auch eine Aussage über bestimmte Inhaltsstoffe des Lebensmittels getroffen werden.
  • Je nach Garguteigenschaft wird dann beispielsweise ein Automatikprogramm vorgeschlagen oder automatisch eingestellt. Das Automatikprogramm steuert eine Zubereitung, welche eine optimale Zubereitung für ein Gargut mit den zuvor ermittelten Garguteigenschaften bietet. Dazu wird die Behandlungseinrichtung 2 während des Garvorgangs dann entsprechend angesteuert. Zudem kann anhand der fortlaufenden Bestimmung der Garguteigenschaft der Fertiggarpunkt erkannt werden, zu dem dann die Behandlungseinrichtung 2 abgeschaltet bzw. der Garvorgang beendet wird. So können die gewonnenen Erkenntnisse über das Gargut für die Parametrisierung eines nachfolgenden Eingabevorgangs und/oder Garvorgangs verwendet werden.
  • Für eine möglichst genaue Interpretation der gemessenen Spektren ist es bevorzugt, dass die Charakteristik der Lichtquelle 4 im Rahmen einer Nominierung berücksichtigt wird. Beispielsweise wird dazu eine Kennlinie und/oder eine Halbwertsbreite als Funktion der Frequenz oder dergleichen der Lichtquelle 4 herangezogen.
  • Zur Bereitstellung der Lichtspektren kann mit der Lichtquelle 4 und beispielsweise mit der Leuchtdiodeneinheit 46 Licht von unterschiedlicher Farbe erzeugt werden. Die Intensität, mit der jede Farbe erzeugt werden kann, ist vorzugsweise in dem Messsystem 3 hinterlegt. Die Information stammt beispielsweise vom Auslieferungszustand des Gargeräts 1 oder ergibt sich als fortlaufendes Update aus einem Kalibrierzyklus für die Lichtquelle 4.
  • Die Sensoreinrichtung 5, beispielsweise mit einer Kameraeinrichtung 15, erfasst dann das von dem Gargut bei der jeweiligen Farbe der Lichtquelle 4 reflektierte Licht. Die erfasste Intensität des reflektierten Lichts wird beispielsweise auf die Intensität normiert, mit der die Lichtquelle 4 das Licht der jeweiligen Farbe erzeugen kann. Die von der Sensoreinrichtung 5 erfassten Daten bzw. Messwerte werden an die Auswerteeinheit 13 weitergegeben. So ergibt sich ein aussagekräftiges Reflexionsspektrum des Garguts.
  • Die hier gezeigte Lichtquelle 4 kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich des Spektrums aussenden. Die Lichtquelle 4 kann aber auch alternativ oder zusätzlich Licht im NIR-, IR-, FIR- und/oder UV-Bereich aussenden. Entsprechend ist die Sensoreinrichtung 5 so ausgebildet, dass diese das Licht in den entsprechenden Wellenlängenbereichen erfassen kann. Ein Vorteil bei Messungen außerhalb des sichtbaren Wellenlängenbereichs ist, dass der Messvorgang bzw. das Messlicht nicht sichtbar sind.
  • Wird im sichtbaren Bereich des Spektrums gemessen, so erfolgt die Messung vorzugsweise so schnell, dass der Messprozess bzw. der Farbscan vom Auge nicht wahrgenommen werden kann. Möglich ist auch, dass die Intensität der Lichtquelle 4 während der Messung reduziert wird. Das ist besonders bei Messungen bevorzugt, welche während des Garvorgangs wiederholt erfolgen.
  • Wiederholte Messungen sind besonders vorteilhaft, wenn Veränderungen der Inhaltsstoffe im Lebensmittel beobachtet werden sollen und wenn bei bestimmten Veränderungen im Lebensmittel ein Einfluss auf den Garprozess genommen werden soll. Zum Beispiel sind wiederholte und zeitnahe Messungen von Vorteil, wenn das Garzeitende erkannt werden soll, um ein automatisches Abschalten zu ermöglichen.
  • Steht eine Bestimmung der Garguteigenschaft und z. B. von Art und Inhaltsstoffen zu Beginn des Garvorgangs im Vordergrund, ist beispielsweise nur eine Messung mit Farbveränderung der Lichtquelle 4 bzw. der Garraumbeleuchtung 14 erforderlich. Dann kann das Farbspektrum normal durchgefahren werden. Für den Benutzer ergibt sich beispielsweise der Eindruck, den er auch von einem Scanner oder Fotokopierer kennt. Das Lebensmittel wird sozusagen mit dem Farbscan erkannt.
  • Zur Erzeugung von Zwischenfarben werden die drei Leuchtdioden 16, 26, 36 der Leuchtdiodeneinheit 46 unterschiedlich stark gedimmt. Die Leuchtdioden 16, 26, 36 bleiben dabei im Wesentlichen in ihrem Farbbereich. Durch die Überlagerung der drei Spektren mit unterschiedlichen Intensitäten lassen sich nahezu alle Farben erzeugen.
  • Die vorliegende Erfindung bietet die Möglichkeit, die Art des Lebensmittels sensorisch zu bestimmen. So braucht der Benutzer das Lebensmittel nicht durch Auswahl eines optimalen Programms aus Tabellen mit mehreren Eingabe-Ebenen anzuwählen. Das für das jeweilige Lebensmittel optimale Programm kann dem Benutzer bei automatischer Erkennung der Garguteigenschaften direkt angeboten werden. Er braucht dann nur noch die gewünschten Parameter wie z. B. Bräunung und Kernzustand anzuwählen. Die Inhaltsstoffe des Lebensmittels ändern sich während des Garens. Wenn diese ebenfalls als Garguteigenschaft beobachtet werden, ergeben sie eine Information über den Gargrad. Die Information kann z. B. zum Abschalten besonders gut genutzt werden.
  • Gargutangepasste Garprozesse lassen sich mit der Erfindung besonders einfach starten und überwachen bzw. zur rechten Zeit automatisch beenden. Bei Geräten, die eine LED-Garraumbeleuchtung 14 und eine Kamera zur Beobachtung des Garraums 11 haben, ist fast keine zusätzliche Hardware erforderlich. Die LED muss z. B. nur farblich durchstimmbar sein und kann z. B. eine RGB-LED 46 umfassen. Das Messsystem 3 bzw. Spektrometer besteht dann aus einer durchstimmbaren Garraumbeleuchtung 14 plus Bildsensor bzw. Kamera 15 plus Auswerteeinrichtung 13 mit Software.
  • Das zuvor beschriebene Messsystem 3 kann zur Erfassung von Hyperspektraldatensätzen bzw. Hyperspektralbilder eingesetzt werden. Die Kameraeinrichtung 15 erfasst dabei für jeweils wenigstens ein vom Gargut reflektiertes Lichtspektrum jeweils wenigstens ein Bild mit wenigstens zwei räumlichen Dimensionen des Garguts. Die Bilder enthalten z. B. Informationen über die Intensität des reflektierten Spektrums. In jedem (räumlichen) Bildelement bzw. Pixel des Bildes liegt dabei ein komplettes Reflexionsspektrum des zugehörigen Objektpunktes. Indem die Szene schrittweise nacheinander mit Licht unterschiedlicher Farbe (unterschiedlicher Wellenlänge bzw. Frequenz) beleuchtet wird, wird die Reflexion am zum Pixel gehörigen Objektpunkt von der Kameraeinrichtung 15 erfasst. Ein solches Bild wird Hyperspektralbild genannt.
  • Zur Erfassung der Hyperspektralbilder nimmt die digitale Farbkamera 15 Farbbilder des Garrauminhalts auf. Dabei hängt die Farbe der Bilder von der Farbe der Beleuchtung der Szene ab. Die Kamera 15 nimmt in kurzer Zeit eine Vielzahl von Bildern (der gleichen Szene) mit einem möglichst schmalbandigen Ausschnitt aus dem Farbspektrum (Beleuchtungsspektrum) auf, das schrittweise über das gesamte Farbspektrum von Rot bis Blau (oder erweitert von IR bis UV) durchgefahren wird. Insbesondere wird auch der Bereich der Nahinfrarotspektroskopie zur Lebensmittelanalyse verwendet.
  • Dazu wird hier die Garraumbeleuchtung 14 wie zuvor beschrieben als Lichtquelle 4 verwendet. Z. B. wird eine RGB-LED verwendet, die im Moment der Aufnahme eines Hyperspektralbildes kurzzeitig farblich schrittweise durch das ihr mögliche Farbspektrum (Wellenlängen- oder Frequenzspektrum) gestimmt wird.
  • Ist das Spektrum einer RGB-LED als Lichtquelle 4 (mit den 3 Sub-LEDs rot, grün, blau), die als Garraumbeleuchtung 14 verwendet wird, für das gewünschte Hyperspektralbild nicht schmalbandig genug oder können nicht ausreichend viele voneinander unabhängige verschiedenfarbige Beleuchtungssituationen geschaffen werden, kann im Garraum 11 eine spezielle Beleuchtung aus mehr als drei verschiedenfarbigen LEDs oder schmalbandigen Laserdioden (Spektrenbreite typisch <= 1/10 der LED Spektren) oder anderen Lichtquellen 4 installiert werden. Beispielsweise kann eine Weißlichtquelle mit Farbfilterrad vorgesehen sein.
  • In jedem Pixel der 2D-Kamera, d. h. an jedem Ort der Szene, wird so für jede Beleuchtungsfarbe der Szene das von den dort befindlichen Objekten reflektierte Licht bestimmt. Es gibt für jede Beleuchtungsfarbe ein Bild.
  • In Summe ergibt sich das Hyperspektralbild zum Beispiel als Würfel. Zwei seiner Dimensionen enthalten die "gewohnte" räumliche Struktur der Szene als 2D-Farbbild. Die Farben ergeben sich aus der Beleuchtungsfarbe und dem Reflexionsvermögen der Objekte im Bild bei dieser Beleuchtungsfarbe. Im Prinzip liegen dabei viele Bilder übereinander. Jedes Bild wurde bei einer Beleuchtungsfarbe aufgenommen. Die Information in einem räumlichen Pixel entlang der Achse der spektralen Information enthält das Reflexionsspektrum dieses räumlichen Objektpunktes. Um besonders genaue und kontrastreiche Informationen zu erhalten, können z. B. mehr schmalbandige Spektren über das gesamte Farbspektrum aneinandergereiht werden.
  • Werden beispielsweise drei Spektren, z. B. die zu den Frequenzmitten der Sub-LEDs R, G und B gehörigen Spektren, verwendet, stehen drei spektrale Messwerte über das gesamte messbare Spektrum bereit. Es können auch bis zu 260 oder mehr Beleuchtungsszenarien mit Bandbreiten von etwa +/- 1 nm über eine spektrale Breite von beispielsweise 260 nm realisiert werden. Mit drei Sub-LEDs R, G und B ist es zum Beispiel möglich, die Intensitäten der Sub-LEDs so zu variieren, dass das ganze Farbspektrum (bis auf eine Schwäche im Gelbbereich) durchgestimmt werden kann.
  • Die rote Leuchtdiode liegt beispielsweise im Wellenlängenbereich zwischen 630 nm und 650 nm, die grüne Leuchtdiode im Wellenlängenbereich zwischen 520 nm und 530 nm und die blaue Leuchtdiode im Wellenlängenbereich zwischen 460 nm und 470 nm. Die Leuchtdioden weisen typischerweise eine Halbwertsbreite von +/- 35 nm auf. Der mit einer RGB-LED abgedeckte Bereich reicht zum Beispiel etwa von 425 (blau) bis 685 nm (rot) und beträgt in Summe 260 nm. Werden zwei Sub-LEDs der RGB-LED gleichzeitig betrieben, kann hier das Summenspektrum bis +/- 70 nm breit sein. Das ist etwa schon die Hälfte des durchstimmbaren Spektrums, also sehr breit.
  • In der Regel ist es so, das beleuchtungsfarbenabhängige Unterschiede im Hyperspektralbild aufgrund der Chemie der Objektoberflächen umso kontrastreicher zu erkennen sind, je schmaler die Beleuchtungsfarbspektren sind. Sonst werden die farbspezifischen Effekte durch Mittelung über viele Wellenlängen ungünstig beeinträchtigt. Die Methode funktioniert aber auch mit breitbandigen Beleuchtungsspektren. Die Gestaltung der Spektrenbreiten ergibt sich insbesondere aus Aufwand und Nutzen.
  • Soll z. B. ein frischer Apfel von einem gealterten Apfel unterschieden werden, können die jeweiligen zu einer Beleuchtungsfarbe gehörenden Bilder des frischen und alten Apfels betrachtet werden. Bei manchen Beleuchtungsfarben ergeben sich große Unterschiede im Bild, bei anderen nur sehr geringe. Es werden nur die Beleuchtungsverhältnisse herangezogen, bei denen das Bild mit großen Unterschieden auf das Merkmal Frische reagiert (= Selektion durch PCA bzw. Hauptachsenanalyse). Zur Analyse der Hyperspektralbilder kommen auch Verfahren der Mustererkennung, der Bild- und Informationsverarbeitung sowie des Maschinellen Lernens zur Anwendung.
  • Zur Erzeugung der hyperspektralen Bilder wird hier eine Kombination von Spektroskopie (farbveränderbare Beleuchtung der Objekte vor der Reflexion am Objekt oder Farbselektion aus breitbandigem Beleuchtungsspektrum nach Reflexion am Objekt) und digitaler Bildverarbeitung (2D-Digitalfarbkamera zur Messung des vom Objekt reflektierten Lichtes) bereitgestellt. Diese Bildgebungstechnologie ermöglicht es, die chemischen Eigenschaften von Objekten im Bildausschnitt ortsaufgelöst zu messen und bildhaft darzustellen.
  • So kann z. B. auf den Bildern, die einen Blick in den Garraum 11 zeigen, aufgrund der bekannten spektralen Garraumeigenschaften das Gargut vom Garraum 11 mit seinem Zubehör unterschieden werden. Zur Modellierung und Erkennung der Korrelation zwischen dem Inhalt eines Hyperspektralbildes und den chemischen Eigenschaften der Objekte werden vorzugsweise Verfahren des Maschinellen Lernens (d. h. neuronale Netze) und der multivariaten Datenanalyse (PCA = Principal Component Analysis, Hauptkomponentenanalyse) eingesetzt. Insbesondere werden zur Auswertung der Hyperspektralbilder auch Methoden des Deep Learnings (z. B. Representation Learning, Transfer Learning und Autoencoder) und der Anomaliedetektion angewendet. Konzepte für die Verarbeitungskette bei der Auswertung hyperspektraler Bilder und spektraler Messungen werden insbesondere angewendet.
  • Der hochdimensionale Datensatz ergibt sich für die Ermittlung von Garguteigenschaften insbesondere durch die jeweiligen Bilder des Garraums mit veränderter Beleuchtungsfarbe. Die Anzahl der Beleuchtungsfarben entspricht der Anzahl der Dimensionen. Mit der PCA wird herausgefunden, welche Beleuchtungsfarben die relevanten Informationen im Kamerabild zum Vorschein bringen. So kann die hohe Dimensionalität der Aufgabe erheblich reduziert werden.
  • Die hier vorgestellte Erfindung bietet ein bildgebendes System bzw. eine Hyperspektralkamera 15. Für jeden Ortspunkt (Pixel) der 2D-Digitalfarbkamera 15 wird zusätzlich eine spektrale Information in Form eines Reflexionsspektrums für den zugehörigen Objektpunkt bestimmt. Das erfolgt z. B. durch Durchstimmen der Beleuchtungsfarbe (LED-Garraumbeleuchtung) für die zu beobachtende Szene im Garraum 11 schrittweise über das gesamte zu beobachtende Spektrum.
  • Das kann alternativ z. B. so gemacht werden, das weißes Licht mit einem breiten Spektrum am Objekt reflektiert wird. Bevor es auf den Bildsensor bzw. Sensorchip der Kamera 15 trifft, wird es sukzessive spektral selektiert und nur farbweise nacheinander für verschiedene Aufnahmen der gleichen Szene auf den Kamerachip gelassen. Eine solche Selektionseinrichtung kann z. B. mit einem vorgeschalteten Farbfilterrad oder einem schwenkbaren Gitter oder auch anders erfolgen.
  • So können Spektren verschiedener Objektpunkte miteinander verglichen werden. Lebensmittel im Garraum können dadurch vom Garraumzubehör unterschieden werden. Die Reflexionseigenschaften eines zu garenden Lebensmittels können z. B. über das gesamte Farb-, NIR-, UV-Spektrum als Funktion der Garzeit ausgewertet und verglichen werden. Die Korrelationen von Frischezustand und Qualität, Art des Lebensmittels und anderen Eigenschaften mit bestimmten Eigenschaften der Hyperspektralbilder lassen sich mit den oben erwähnten Auswertemethoden wie Maschinellem Lernen und multivariater Analyse extrahieren. Bestimmte Eigenschaften der Lebensmittel lassen sich nur bei der Reflexion bestimmter Beleuchtungsfarben erkennen oder als Differenz von Bildern, die bei verschiedenen Beleuchtungsfarben aufgenommen wurden.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Gargerät
    2
    Behandlungseinrichtung
    3
    Messsystem
    4
    Lichtquelle
    5
    Sensoreinrichtung
    6
    Leuchtmittel
    11
    Garraum
    12
    Heizeinrichtung
    13
    Auswerteeinheit
    14
    Garraumbeleuchtung
    15
    Kameraeinrichtung
    16
    Leuchtdiode
    21
    Garraumtür
    22
    Hochfrequenzerzeuger
    26
    Leuchtdiode
    32
    Steuereinrichtung
    36
    Leuchtdiode
    46
    Leuchtdiodeneinheit
    56
    Lichtleiter
    100
    Backofen
    101
    Bedieneinrichtung
    102
    Anzeigeeinrichtung

Claims (20)

  1. Gargerät (1) mit wenigstens einem Garraum (11) und mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung (2) zur Zubereitung von Gargut im Garraum (11) und mit wenigstens einem Messsystem (3) zur Bestimmung wenigstens einer Garguteigenschaft des Garguts im Garraum (11),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, mittels wenigstens einer Lichtquelle (4) eine Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren zu erzeugen und zu dem Gargut zu senden und mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung (5) die durch das Gargut reflektierten Lichtspektren wenigstens teilweise einzeln zu erfassen und die erfassten Lichtspektren mittels wenigstens einer Auswerteeinheit (13) auszuwerten, um die Garguteigenschaft wenigstens bestimmen.
  2. Gargerät (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (5) durch wenigstens eine Kameraeinrichtung (15) bereitgestellt wird und dass das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, mittels der Kameraeinrichtung (15) für jeweils wenigstens ein vom Gargut reflektiertes Lichtspektrum jeweils wenigstens ein Bild mit wenigstens zwei räumlichen Dimensionen des Garguts zu erfassen.
  3. Gargerät (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kameraeinrichtung (15) dazu geeignet und ausgebildet ist, Bilder mit wenigstens drei räumlichen Dimensionen des Garguts zu erfassen und dass die dritte Dimension insbesondere ein Abstand des erfassten Objekts zur Kameraeinrichtung (15) ist.
  4. Gargerät (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (13) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Bilder zu wenigstens einem Hyperspektraldatensatz bzw. Hyperspektralbild zu verrechnen und dass der Hyperspektraldatensatz wenigstens die wenigstens zwei räumlichen Dimensionen und wenigstens eine spektrale Dimension umfasst.
  5. Gargerät (1) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilder jeweils aus einer Vielzahl von Bildelementen bestehen und dass in den Bildelementen jeweils Intensitätsinformationen und/oder Farbinformationen desjenigen Teils des Garguts abgebildet sind, dessen Licht in wenigstens einem dem Bildelement zugeordneten Sensorsegment der Kameraeinrichtung (15) erfasst ist und dass in dem Hyperspektraldatensatz diejenigen Bildelemente in der spektralen Dimension übereinander bzw. entlang einer gemeinsamen Achse angeordnet sind, welche den gleichen Teil des Garguts abbilden.
  6. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, die einzelnen Lichtspektren der Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren mittels der Lichtquelle (4) zeitversetzt zu erzeugen und/oder dass das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren mittels der Lichtquelle (4) in wenigstens einem Mehrfachspektrum gemeinsam zu erzeugen und das Mehrfachspektrum mittels wenigstens einer Selektionseinrichtung vor der Erfassung durch die Sensoreinrichtung (5) wieder in eine Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren zu zerlegen, sodass ein einzelnes vom Gargut reflektiertes Lichtspektrum erfassbar ist.
  7. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, in Abhängigkeit der erfassten und ausgewerteten Lichtspektren das Gargut von seiner Umgebung zu unterscheiden.
  8. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Lichtspektren jeweils durch Licht unterschiedlicher Farbe bereitgestellt werden und dass die erfassten Lichtspektren vorzugsweise wenigstens teilweise im sichtbaren Bereich des Lichts und/oder wenigstens teilweise im UV- und/oder im NIR- und/oder im IR- und/oder im FIR- Bereich liegen.
  9. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Lichtspektren in einem Bandbereich mit einer Breite von wenigstens 250 nm liegen und/oder innerhalb einer Bandbreite von 430 nm bis 680 nm liegen.
  10. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Lichtspektren jeweils eine spektrale Breite von +/- 30 nm bis +/- 70 nm aufweisen.
  11. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens 100 und vorzugsweise wenigstens 250 Lichtspektren erfasst werden und/oder dass die Erfassung der Lichtspektren in Schritten von +/- 1 nm Bandbreite oder weniger erfolgt.
  12. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (4) für jedes Lichtspektrum wenigstens ein Leuchtmittel (6) und insbesondere wenigstens eine Leuchtdiode und/oder Laserdiode aufweist und/oder dass die Lichtquelle (4) zur Erzeugung der Lichtspektren durchstimmbar ist.
  13. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (4) wenigstens zwei Leuchtdioden (16, 26) umfasst und dass die Lichtspektren mit jeweils wenigstens einer Leuchtdiode (16, 26) erzeugbar sind und/oder dass die Lichtspektren mit jeweils einer Kombination aus wenigstens zwei überlagerten Leuchtdioden (16, 26) erzeugbar sind.
  14. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (4) wenigstens eine RGB-Leuchtdiodeneinheit (46) mit wenigstens einer roten und wenigstens einer grünen und wenigstens einer blauen Leuchtdiode (16, 26, 36) umfasst und dass die RGB-Leuchtdiodeneinheit (46) farblich durchstimmbar ist.
  15. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle(4) durch wenigstens eine Garraumbeleuchtung (14) zur Sichtkontrolle des Garguts zur Verfügung gestellt wird.
  16. Gargerät (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Garraumbeleuchtung (14) zur Sichtkontrolle des Garguts mit einer anderen Intensität als zur Bestimmung der Garguteigenschaft zu betreiben.
  17. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, für die Auswertung der erfassten Lichtspektren und/oder zur Bestimmung der Garguteigenschaft mittels der Auswerteeinheit (13) wenigstens eine Musterkennung durchzuführen.
  18. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (13) dazu geeignet und ausgebildet ist, die erfassten Intensitäten der Lichtspektren mit hinterlegten Intensitäten jeweils vergleichbarer Lichtspektren abzugleichen, welche bei einem Gargut mit bekannten Garguteigenschaften ermittelt wurden, sodass anhand des Abgleichs dem Gargut eine Garguteigenschaft zugeordnet werden kann.
  19. Gargerät (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem (3) dazu geeignet und ausgebildet ist, die Behandlungseinrichtung (2) in Abhängigkeit der ermittelten Garguteigenschaft anzusteuern und vorzugsweise abzuschalten, wenn die Garguteigenschaft einen Fertiggarpunkt anzeigt.
  20. Verfahren zum Betreiben eines Gargeräts (1) mit wenigstens einem Garraum (11) und mit wenigstens einer Behandlungseinrichtung (2) zur Zubereitung von Gargut im Garraum (11) und mit wenigstens einem Messsystem (3), mit welchem wenigstens eine Garguteigenschaft des Garguts im Garraum (11) bestimmt wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mittels wenigstens einer Lichtquelle (4) eine Mehrzahl unterschiedlicher Lichtspektren erzeugt und zu dem Gargut gesendet werden und dass mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung (5) die durch das Gargut reflektierten Lichtspektren wenigstens teilweise einzeln erfasst und mittels wenigstens einer Auswerteeinheit (13) ausgewertet werden, um die Garguteigenschaft zu bestimmen.
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