JP2024507843A - 調理の品質を制御するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、調理機器の自動制御のためのマルチセンサシステム及び方法に関し、より具体的には、それは、任意の種類の調理器具で食品を調理する際のエネルギーの節約に関する。

Description

本発明は、調理機器の自動制御のためのマルチセンサシステム及び方法に関し、より具体的には、それは、任意の種類の調理器具で食品を調理する際のエネルギーの節約に関する。

本システム及び方法は、標準的且つ持続的な調理手順を常に維持することにより、レストラン、ホテル、ケータリング施設及び同様の場所、並びに個人の敷地における料理の提供の品質を大幅に改善し、食品の過剰調理又は調理不足を防止することにより、過剰調理又は調理不足に起因して廃棄される無駄になった料理を削減するとともに、食品の調理中のエネルギーをも節約する。同様のシステムの幾つかの部分を導入している幾つかの先行技術が存在するが、それらは全て、本発明の最も重要な部分を欠いており、従って、本発明は、最も必要とされる新たなシステムを導入する。

ＵＳ２０１５０２８５５１３Ａ１（Ｆｉｌｉｐｐｏ Ｍａｔａｒａｚｚｉ他に対する、２０１４年４月７日）は、オーブン内の走査センサについて説明しており、この検知デバイスは、システム／オーブンソフトウェアのメモリ内に記憶された三次参考情報との比較を通じて、食品の体積、食品の形状、食品の重量、及び食品の類型に関する情報に基づき、食品の調理及び食品の栄養価に関する指示を提供するように構成されている。本特許における特許請求の範囲は、調理されている食品の熱的特性を包含しておらず、調理されている食品の温度に基づくオーブン加熱出力のフィードバックメカニズムも包含していない。

ＵＳ１０８１９９０５Ｂ１（Ｑｉａｎｇ Ｌｉｕ他に対する、２０１９年９月１３日）は、制御ユニット、ディスプレイ、及び調理チャンバを含むオーブンについて説明しており、当該調理チャンバは、２つのカメラ、すなわち、特定の解像度に対応する熱画像センサのアレイを含む第１のカメラ、第１の解像度よりも高い第２の解像度に対応するカラー画像センサの第２のアレイを含む第２のカメラ、１又は複数の加熱素子、及び食品支持台を有する。このセンサシステムの特許請求の範囲は非常に具体的であり、オーブン内に位置付けられた距離及び解像度により区別された２つの熱カメラ間の差に基づき、食品の温度を判定するためのシステム及び方法について説明している。このように、当該特許請求の範囲は、オープンレンジ（ｏｐｅｎ ｒａｎｇｅ）で調理されている食品製品の温度プロファイルを抽出し得る単一の熱撮像装置について説明しておらず、また、調理工程に関連する熱レベル、及び、センサ及びそのソフトウェアにより検出及び分析される食品の温度プロファイルに対するいかなるフィードバックメカニズムも包含していない。

ＵＳ１０９１９１４４Ｂ２（Ｒｙａｎ Ｗ Ｓｉｎｎｅｔ他に対する、２０１７年３月６日）は、調理される複数の食品製品をグリル上で配置し、反転させることにより、主にグリル上で完全な調理工程を実行し得るロボットアームについて説明している。ロボットアームは、ＲＧＢ及びＩＲカメラなどのセンサ、及び、ＣＮＮソフトウェアを実行してグリル上の食品製品の位置及び形状を識別するプロセッサにより管理されている。ＩＲカメラに関する当該特許請求の範囲は、グリル上の食品製品の正確な形状及び配置を識別することを支援するその役割について論じており、調理されている食品の温度プロファイルを識別し、調理工程におけるその準備の度合いを追跡するにあたっての役割については特許請求していない。それはまた、調理用の熱を強くする、又は弱くするためのガス又は電力システムに対するいかなるフィードバックも特許請求していない。

ＵＳ２０１７０３３２８４１Ａ１（Ｍｉｃｈａｅｌ Ｒｅｉｓｃｈｍａｎｎに対する、２０１６年５月２３日）は、調理環境内で食品製品を識別する熱撮像カメラを含むコントローラを有する調理温度センサについて説明している。ディスプレイはコントローラと通信しており、コントローラは、表示のために、食品製品を表すデータを伝送する。コントローラは、食品製品の熱価をモニタリングし、食品製品が温度に到達した場合を示すアラートを生成する。このシステムは温度に限定されており、本発明のいかなる他の特性についても教示していない。

ＵＳ１００９２１２９Ｂ２（Ｊｏｎａｔｈａｎ Ａ． Ｊｅｎｋｉｎｓ他に対する、２０１４年８月１９日）は、主として調理道具及び調理鍋の内部及び周辺に位置する標準的な温度センサに基づく制御システムについて説明しており、これは主処理ユニットにデータを送信し、最適な調理工程のために、電動ノブを介してガス流を制御する。当該特許請求の範囲は、本発明の要点を包含していない。調理されている食品の時間的及び空間的温度プロファイルをリアルタイムで走査、検出及び分析する高解像度熱及び可視複合カメラに関する特許請求は存在しない。本発明の中核をなす本主要な特許請求の範囲はまた、ＵＳ１００９２１２９Ｂ２において行われているような、局所的な温度センサを用いて調理器具又は食品の温度を検知する必要性を伴うことなく、ＡＩ及び機械学習アルゴリズムを使用して、温度及び可視プロファイルを完全な調理工程に変換する。現行の特許はまた、標準的な熱撮像に基づき異なる材料の放射率が適切な温度を正確に変換しないと仮定した場合に、調理道具の上方に配置された単一のセンサ又はカメラが、道具及び料理の温度プロファイルに関する十分な情報を取得し得る方法について説明していない。更に、それは、非常に高い解像度を伴って広いエリアをカバーする必要性に対する解決策をもたらしていない。解像度は、肉を焼くなどの食品の調理工程の進行状況を判断するために必須であり、端部から中心部にかけての温度の差は、調理工程の進行状況に関する判断において重要である。現行の特許は、ガスレンジ用の電動ノブ及びその提案された構造を強調している。それは、そのようなノブのための具体的な設計をもたらしている。しかしながら、当該特許請求の範囲は、制御ノブ内に含まれる駆動モータに基づいており、従って、外部モータでノブを駆動する、又は、本発明の一部である、ガス弁の位置を直接的に制御するいかなる解決策も妨げていない。

ＷＯ２０２０１４４４４５Ａ１（Ｂａｉｌｅｙ Ｓａｍｕｅｌ Ｇｅｒａｒｄに対する、２０１９年１月１１日）は、ガスコンロの上方に位置する熱撮像カメラに基づく、ガスコンロの安全な操作のためのモニタリングシステムについて説明している。当該特許の主な特許請求の範囲は、ガスコンロ自体、及び併せて当該コンロ（ストーブ）上で使用される調理器具の温度マップを構築し、この温度マップに関連する極端な状況（例えば、コンロの一部のエリアの過熱、火災アラート等）に際してユーザに警告するためのシステム及び方法に重点を置いている。この特許において特許請求されている方法及びシステムは、コンロ自体で調理されている食品の温度プロファイル又は温度全般をモニタリングする場合を包含しておらず、ガス弁又はノブの自動変更を通じた調理工程の自動制御についても特許請求していない。当該特許請求の範囲の大半は、調理工程に気を配り、極端な状況に注意するよう、ユーザに様々なタイプのアラームを送信する方法に関するものであり、従って、この公報は、本発明とは異なる。

開示された本発明は、人が、任意の種類の調理機器で、任意の種類の食品の調理の品質を制御及び維持し、それを行うに際してエネルギーを節約することを可能にする完全なシステム及びアルゴリズムに関するものである。

そのエネルギー源は、あらゆる種類の調理用ガス（ＬＰＧ、天然ガス等）、電気、又は、キッチンにおいて食料製品を加熱する、茹でる、又は炒めるための任意の他の既知の方法であり得る。

本システムは、可視多機能センサ及び調理された食品を常に見渡す他の不可視光センサと統合された熱探索走査センサ、及び、センサと連動して調理されている食品の熱プロファイルを分析し、調理工程に沿って食品の各部分を適切な温度に保つ方法でエネルギーの流れを制御する、ソフトウェア、アルゴリズム及び制御弁及び電気機械ノブ（ガス弁、ガスノブ又は電気調整器、又は任意の他の関連する弁又はノブ）を含む。ＡＩ（人工知能）ツールを用いることにより、調理手順は監視され、特定の食品に関して業界で最も良く知られる方法に基づき食品の調理方法をユーザに推奨し得る。

機器のノブは、それらの前面又はその近くに電子ディスプレイを有するスマート器具であり、調理されている食品の温度、並びに、調理時間及び過剰調理アラートなどの他の関連情報を表示する。

センサの解像度及び視野は、ガス式機器、鉄板、又はグリル上の炎のそれぞれの上で調理される各食品をリアルタイムで視認し、解像することを可能にする。ＣＰＵは、ガス源から調理機器上の様々なガス炎へのガス流を調整する電気機械ガスノブ（スマートノブ）を制御する。これらのスマートノブは、システム管理者により各使用について設定された通り、ガス流を任意の値から最大ガス流にまで変更する。

ＣＰＵは、人工知能（ＡＩ）ツール及びアルゴリズムを使用して、どの食品が調理されているか、動作するために適切な温度サイクルはどれであるか、及び適切なプロファイルを取得してガスを節約するためにスマートノブを調整する方法を判断する。

ガスを節約するために、ガス流に関する判断は非常に迅速且つ即時に行われる。例えば、ユーザが数秒間にわたりガス機器から調理器具を外している場合、システムはその状況を識別し、ガスを節約するために炎を最小限にシャットダウンし、また当然ながら、ユーザが調理器具を炎に戻すと、逆の動作を実行する。

そのような検知及び制御システムは、他の調理方法、具体的には、電熱器、鉄板、ストーブ、ホットプレート、誘導加熱プレート、及び加熱機器など（以下、「機器」）をベースにした調理機器にも実装されてよく、この場合、温度プロファイルを変更するためにガス流を制御する代わりに、システムは、最適な調理に対する適切な結果を得るために、機器の電力及び／又は出力プロファイルを制御する。

本発明の他の目的及び特徴は、添付図面と併せて考慮される以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、図面は本発明の限界の定義としてではなく、単に例示の目的で設計されたものであることを理解されたい。

本システムの一実施形態の画像を示す。

調理エリアの上方に位置し、本システムのセンサ１０１／１０２及び１０４を含むマルチセンサユニット（ＭＳＵ）２００の図を示す。

調理制御システム全体の図を示す。

ガス式調理機器３０１の制御システム全体の図を示す。

本システムの別の実施形態の図を示す。調理機器は、電子アダプタ４０１により制御される電気式機器４００である。

電気機械ガスノブ３０２の画像を示す。

電気機械ガスノブ３０２の構造を示す。

ＵＧＭ－Ｇ６スマートメータ３００の画像を示す。

省エネルギー調理工程のフローチャートを示す。

実施形態は、本発明の例又は実装形態である。「一実施形態」、「実施形態」又は「幾つかの実施形態」の様々な表示は、必ずしも全てが同じ実施形態を指すものではない。本発明の様々な特徴は、単一の実施形態の文脈において説明され得るが、それらの特徴は、個別に、又は、任意の好適な組み合わせにおいても提供され得る。反対に、本発明は、本明細書において、明確化のために個別の実施形態の文脈において説明され得るが、本発明は、単一の実施形態においても実装され得る。

本明細書における「一実施形態」、「実施形態」、「幾つかの実施形態」又は「他の実施形態」への言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が、必ずしも本発明の全ての実施形態にではなく、少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書で使用される表現及び用語は、限定的なものとして解釈されるべきではなく、説明のみを目的としていることが理解される。

本発明は、調理機器の自動制御のためのマルチセンサシステム及び方法の分野に関する。

本発明は、任意の種類の調理機器で、任意の種類の食品の調理の品質を制御及び維持し、それを行うに際してエネルギーを節約する完全なシステム及びアルゴリズムを開示する。

本システムは、処理ユニット（ＰＵ）２０２を有し、熱、不可視光及び可視光線範囲に基づく検知メカニズム（以下、「走査センサ」）１１０を動作させる高速中央処理ユニット（ＣＰＵ）１００を備える。走査センサ１１０からの画像は、リアルタイムでＣＰＵ１００に伝送され、ＣＰＵ１００は、調理されている食品の画像を処理し、その温度プロファイル並びに可視プロファイルをスマートノブ３０２に抽出する。

走査センサモジュール１１０は、少なくとも２つの走査センサにより構成され、１つは熱範囲１０４に、もう１つは可視範囲１０１にあり、可視画像及び熱画像の両方を撮影し、それらを別個の画像として提示する、又は、それらを調理されている食品の１つの時間的及び空間的温度プロファイルへと自動的に結合する。

センサ１０１／１０４は、熱範囲において少なくとも１．２ｃｍ×１．２ｃｍ、及び可視範囲において少なくとも１．４ｍｍ×１．４ｍｍの解像度を伴って、少なくとも２ｍ×２ｍのエリアをカバーし、ガスレンジ、鉄板又はグリル上の炎３０４のそれぞれの上にある調理された食品を、予め計算された℃の段階で少なくとも－２０℃から少なくとも４００℃までの温度検知範囲においてリアルタイムで視認して解像する。

センサ１０１／１０４の以下の主な機能は、適切な処理及びＡＩツールと統合されて、調理手順の厳格な管理を支援する。

熱センサ１０４
ａ．調理の開始前に食品の温度を測定する（凍っている、冷たい、温かい）；
ｂ．調理サイクル全体を通じて食品の温度プロファイルをドラフトする；
ｃ．調理器具（高温／低温エリア）の温度プロファイルを観察及びモニタリングし、ガス又は電気の流れを開始／停止／減少させてコストを削減し、調理結果を最適化する。
ｄ．外部温度に基づき、調理工程の開始／停止点を設定する；
ｅ．安全性及びセキュリティのため、外部火炎又は熱源を検出する；
ｆ．調理された食品の熱均一性の維持を支援する。
ｇ．火傷を防止するため、機器上の高温箇所を示す。

可視センサ１０１
ａ．調理工程に対する最高の結果を保証するため、調理前及び調理中に食品の形状及び色を検出及びモニタリングする；
ｂ．調理中に、煙の兆候、焦げた部分、不必要な泡等を検出する；
ｃ．間違い及び誤った調理手順を防止するため、調理されている食品のタイプを自動的に検出する；
ｄ．炎又は熱源の上に調理器具が存在していない直火を検出する。

外部温度センサが使用され得る。それは、システムに統合され、調理機器の付近に位置付けられ、又は、調理器具に又は調理された食品の内部に取り付けられ得る、任意のタイプ（熱電対、バイメタルサーモスタット、サーミスタ、ＲＤＴ、ＩＲセンサ、又は、熱及び／又は温度を測定する任意の他の既知の技術など）であり得る。

外部温度センサは、食品の温度をリアルタイムで正確に測定し得、それは、ＣＰＵ１００に電気信号を送信し得る。

ＣＰＵ１００は、次に、調理器具の温度測定値を使用して、スマートノブ２０３／３０２又は制御弁（スマート弁）３００にコマンドを送信し、ガスレンジのガス流を減少又は増加させ、それに応じて調理器具の温度を上昇又は低下させる。

走査センサ１１０の一部であるＬｉｄａｒセンサ１０２は、調理されている食品の３次元寸法を正確に走査し、食品のサイズ、高さ、及び質感の変化をモニタリングして、調理中の食品の状態を分析する支援を行う。

Ｌｉｄａｒセンサ１０２は、調理中の調理器具内の水位、調理器具等の内部又はその上で作られた泡のレベルなどの様々な表面の高さ及び構造の測定をリアルタイムで支援する。

ＣＰＵ１００は、ガス源から調理機器３０４上の様々なガス炎３０１へのガス流を調整するスマートノブ３０２を制御する。

図２は、調理機器の上方の任意の距離又は角度に配置され、システムのセンサを含み、ここで調理機器の走査エリア及びその周辺エリアは、データを収集し当該データを処理ユニットに伝送する際に自動的に調節される、マルチセンサユニット（ＭＳＵ）の構造を示す。

ＭＳＵ２００は、レーダと同じ原理で物体を検出し位置を特定するが、プログラミングされた波長におけるレーザ（Ｌｉｄａｒ）１０２からの光を使用する測定システムである可視カメラチップ１０１、可視カメラチップ１０１の光を伝送し、Ｌｉｄａｒ１０２の光を反射する光ビーム結合器１０３、特別に設計された光学系１０６を有する熱ビジョンチップ１０４、可視及びＬｉｄａｒの波長領域用に特別に設計された光学系１０５、及び、必要とされる水平及び鉛直視野をカバーするための走査型ミラー１０７及び１０８を備える。

図３に示されるような調理制御システムの一実施形態は、検知ユニットＭＳＵ２００、ＣＰＵ１００の一部である処理ユニット２０２（ＰＵ）、電気機械及び電気制御インタフェース、調理機器２０４、及び、外部デバイス及び／又はサービスへの接続及びインタフェースを備える。

ＭＳＵ２００は、（図３において、６つの炎を有するガス式機器として表されている）調理機器２０４の上方のある距離又は角度に置かれ、調理機器２０４の全エリア及びその周辺エリアを走査する。

処理ユニット２０２は、ＭＳＵ２００に接続され、その動作を制御するとともに、ＭＳＵ２００により収集された画像及びデータを取り込む電子基板及び処理チップを含む。処理ユニット２０２は、データを処理し、リアルタイムアルゴリズムを実行して、機器２０４により実行される調理工程の一部としてどのような動作が取られるべきかに関する判断を下す。処理ユニット２０２はまた、処理ユニット２０２により下された判断に基づき調理機器のガス流／電力を制御するノブ／電気制御２０３にデータを伝送する役割を担う。

処理ユニット２０２は、ユーザに貴重な温度及び時間情報を提示する外部画面２０５などの外部デバイス及びサービスにデータ及びアラートを送信する。データベースは、クラウド２０６上、外部ハードウェア２０１上、又は、携帯電話、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）ベース端末、及びｉＰｈｏｎｅ（登録商標）／アンドロイド（登録商標）アプリケーション等２０７などの通信インタフェースを有する任意の他の制御ツール上で管理されている。

図４に示されるような、調理制御システムの別の実施形態は、制御ガス式機器である。制御ガス式機器３０１は、処理ユニット２０２からの入力に基づき、ガス流量を能動的に変更する。ＭＳＵ２００は、ガス調理機器３０１の上方に位置し、炎３０４上にある調理器具を常時モニタリングする。プロセッサユニット（ＰＵ）２０２は、ＭＳＵ２００において収集されたデータに基づきリアルタイムアルゴリズム及び判断を実行し、中央ガス弁３００及びガス電気機械ノブ３０２を制御する。弁３００は、ガスボンベ又はガス貯蔵ハブなどの中央ガス供給源３０３からのガス流を抑制及び／又は測定する。

（図４に示される）スマート弁３００は、システムの一部である。弁３００は、（ガス式調理機器のための制御システムの場合は）統合されたニードル弁を有するガスメータ、又は（電気式機器の場合は）電気電圧制御スイッチ、又は制御下にある調理機器のエネルギー源の流れを測定及び制御し得る他のタイプの弁であり得る。

本発明の一般性を制限することなく、ガス式弁３００が説明される。

ガス式調理機器用のガス式弁３００は、システムにおける２つの主要な機能を有する、すなわちそれは、常にそれを通って流れるガスの質量を正確に測定し、システムを経由するガス流の量を、ゼロ流（完全な遮断）から予め設定された最大流量まで制御する。

弁３００の一例は、図８に示されている。それは、天然ガス及び液化石油ガス（ＬＰＧ）の容積を測定するように設計されたＵＧＭ－Ｇ６ガススマートメータに基づいている。測定技術は、温度センサを統合した革新的な超音波センサに基づいている。このセンサの組み合わせは、容積流を質量流へと正確に変換し、あらゆる条件下でそれを通って流れるガスの量をモニタリングする。弁３００は、ガス流を抑制するためにその直径を変化させる制御されたノズルを含み得る。

弁３００は、ガス源及び機器に通じるガス管の間に、及び／又は調理機器上の炎３０１のそれぞれへの各入口点に、統合され得る。

弁３００の機能は、ガスの総消費量を非常に正確に測定することによりシステム全体に付加価値をもたらし、従って、リアルタイムで使用されているガスの量、ガス源３０３にどれほどのガスが依然として残存しているか、をモニタリングし、（該当する場合は）予定通りにガスサポートを更新するためにアラートを送信し、ガス会社の請求を検証して過剰請求及び／又は間違いを防止する。

弁３００は、緊急の場合に遮断されるよう、ＣＰＵ１００により制御されている。ＣＰＵ１００は、弁の圧力及び流量を常にモニタリングし、機器の炎３０４が遮断される場合に、ガス漏れを識別し、警告する。

弁３００の圧力及び（走査センサ１０１により視覚的に検出される）結果的に生じた炎３０４の出力を比較することにより、システムは、清掃及び／又は修理を必要とするガス管又はガス弁における潜在的な詰まりを識別する。

弁３００を通るガス流量は、炎３０４のそれぞれにおける加熱効果を上昇又は低下させるために常に制御されている。走査センサ１１０及びＣＰＵ１００は、選択されたガス流量について結果的に生じた加熱効果に関して弁３００にフィードバックを与え、それに応じてガス流量を増加、減少、又は安定した状態で維持するよう、修正されたコマンドを弁３００に送信する。

弁３００は、調理器具が機器から外される、又は機器の上に置かれる度に、炎を手動で止める、又は点けることを忘れないようにするという負担を取り除く。適切なＣＰＵ１００モニタリングメカニズムを有する弁３００は、炎３０４上の調理器具の存在及びユーザにより行われた動作に基づき、ガス流をオン及びオフにする。それは、ガス及び金銭を節約し、機器の使用の安全性を高める。

ノブ３０２は、ガス式機器３０１の通常のガスノブの軸に取り付く電気機械デバイスである。その設計は特有のものであり、必要に応じて、オンにして火を点けたり、ガス流をオン又はオフにしたりするために押すことを含めて、（現在行われているように）ユーザが手動的な方法でもノブ３０２を使用することを可能にする。ノブ３０２はまた、プロセッサユニット（ＰＵ）２０２により制御されるモータ及びエンコーダを使用して自動的な方法でオン又はオフにされ得、機器３０１のガスノブ３０２の外部設計を変更することなくガス流をリアルタイムで変更し得る。電気機械ガスノブ３０２の画像は、図６に示されている。

図４におけるものと同様の、制御電気式機器の別の実施形態は、図５において示されているが、この場合、調理機器は、内部の出力制御基板と通信し、調理器具に使用される箇所のいずれかにおいてプレート４０３を加熱する電力を変更する電子アダプタ４０１を介して制御されている電気式機器４００である。ＭＳＵ２００は、機器４００の上方に位置する。処理ユニット２０２は、アダプタ４０１に接続されており、機器４００の加熱出力を変更するためのコマンドを送信する。

電気機械ガスノブ３０２の詳細な構造は図７において説明されている。ガスノブ３０２は、機器に接続されるガス管及び栓５０１、ガス管上のブラケット５０２、ステッピングミニモータ５０３、モータ上のギア直径＝１８ｍｍ ５０４、六角ナットＭ１２ ５０５、ブッシング上のギア直径＝３６ｍｍ ５０６、栓上のブッシング５０７、磁気エンコーダＰＣＢ ５０８、保持モータブラケット及びエンコーダ５０９、磁気エンコーダ５１０、エンコーダ用のギア直径＝２７ｍｍ ５１１、ピン用のＣ－クリップＭ３ ５１２、及びエンコーダギア用のピン直径＝３ ５１３を備える。

図７は、通常のガスレンジのガスノブを回転させて制御する電気機械メカニズムのガスノブ３０２の非常に特殊なバージョンについて説明している。部品１（ガス管及びガス軸／栓）は、通常のガスレンジの部品である。他の部品は、ガス式機器内部の任意の固定部品に取り付けられるように設計されており、処理ユニット２０２により制御されながら、ガス軸に取り付き、その正確な位置を測定しつつそれを回転させる。

スマートノブ３０２は、ＣＰＵ１００によって各ユーザ向けに設定された通りに、ガス流を０から最大流まで変更する。

ＣＰＵ１００は、人工知能（ＡＩ）及びアルゴリズムを使用して、どの食品が調理されているか、動作するために適切な温度サイクルはどれであるか、及び適切なプロファイルを取得してガスを節約するためにスマートノブ３０２を調整する方法を判断する。

スマートノブ３０２の電気モータ５０３は、電流を受けた場合に、（ガス流が完全に遮断される場合の）ゼロ位置から（ガス流が最大流量である）最大位置まで任意の位置にノブを回転させる。同じノブは、商業的な範囲においてそれが現在使用されている方法と同様にユーザにより手動で制御され得、それにより、ユーザは、ガスレンジが使用される方法について制約を受けることなく、電子制御により又は手動制御によりそれを操作することを判断し得る。

上述の通り、スマートノブ３０２は、ＣＰＵ１００からそのコマンドを取得する。加熱のレベルがオンにされる必要がある場合、スマートノブ３０２は、ＣＰＵ１００により適切な位置へと自動的に回転し、加熱が弱められる必要がある場合、それは自動的にオフにされ、それが焦げた製品、火災、又は大量の煙を生じさせ得る調理器具の過熱を検出すると、ガス流のレベルを低下させ、そうして加熱の出力を低下させることにより、加熱をより低いレベルに低下させる。

図６に示される通り、スマートノブ３０２は、電子画面３０４（カラー又は白／黒、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＴＦＴ、又はその面上にグラフィック及びデータを明確に提示することができる任意の他の画面）を有する。電子画面３０４は、ガス式機器３０１上で調理されている調理器具の内容物の温度、並びに、最高及び最低温度、調理時間、調理されている内容物の過熱又は加熱不足に関するアラート等のような他のパラメータをリアルタイムで提示する。

電子画面３０４上の表示は、図６の画像に示されるような、調理内容物の状態に関する情報をユーザに警告するための特殊記号を含み得る。

ＣＰＵ１００の以下の機能は、システム全体の機能の説明を完全なものにする。ａ．ＣＰＵ１００は、（可視、ＩＲ及び熱）走査センサ１１０に接続し、リアルタイムで画像を取得し、ＡＩアルゴリズムに基づき画像を処理する。ｂ．画像処理アルゴリズムの実行を通じ、ＣＰＵ１００は、調理されている内容物並びに調理器具の温度及び構造プロファイルを検出、分類、及び検証する。ＡＩアルゴリズムを使用することにより、ＣＰＵ１００は、調理されている食品の温度、色、蒸気、泡、煙、ソース及び水の量、サイズ、高さ及び形状、炭素の兆候等を識別することにより、調理工程全般を通じて調理の品質を検証する。ｃ．ＣＰＵ１００は、弁３００及び／又はスマートノブ３０２／２０３と通信し、ガス流量（又は、弁／ノブが電気式である場合は動作電圧などの他のパラメータ）を変更する。ｄ．ＣＰＵ１００は、ＡＩアルゴリズムの学習プロセスを改善すること、調理中のユーザのパフォーマンスをモニタリングすることを含む将来の使用のためのデータ及び他のデータを収集し記憶する。ｅ．ＣＰＵ１００は、調理品質をリアルタイムで判断し、調理機器へのエネルギーの流れを変更して調理工程を最適化し、エネルギー消費量（ガス、電気等）を節約するために、ニューラルネットワークに基づくものなどを含む強力なＡＩアルゴリズムを実行し得る。ｆ．ＣＰＵ１００は、クラウド２０６内のサーバにデータを送信する。データは、例えば、調理されている間の料理の画像、ガス消費量、ガス残量値及びその他の関連データを含む。ｇ．ＣＰＵ１００は、音、光、固定回線又は携帯電話への呼び出し、モバイルアプリケーションを通じたデータ及びアラームの送信等の様々な方法において警告アラームを送信し、煙、火災、機器の高温部分、表面上にこぼれた液体、食品の過剰調理、予めプログラミングされた調理計画の時間経過等などの危険な状況を通知する。ｈ．ＣＰＵ１００は、温度、煙、一酸化炭素及び他の危険なガス、地震センサ等などの他のセンサに接続し、予めプログラミングされた人々又は機関にアラートを送信する。ｉ．ＣＰＵ１００は、固定回線、イーサネット（登録商標）回線、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣ、ＲＦ、又は既存の及び将来発明される他の遠隔制御無線ソリューションの通信を介して、ユーザ又は他の予めプログラミングされた番号又は機関に接続し得る。

図９の省エネルギー調理工程のフローチャートは、調理工程におけるエネルギーを節約するためにシステムにより取られる段階を示す。
［他の可能な項目］
（項目１）
人工知能（ＡＩ）アルゴリズムをリアルタイムで実行し、任意の種類の機器で任意の種類の食品の調理の品質を制御及び維持して、調理工程中に自動判断及び動作を行うマルチセンサシステムであって：
熱及び可視範囲（走査センサ）に基づく検知メカニズムを有し、調理エリアの上方に位置するマルチセンサユニット（ＭＳＵ）；及び
前記高解像度熱及び可視複合センサは、調理されている食品の前記時間的及び空間的温度プロファイル及び構造をリアルタイムで走査、検出及び分析する、熱及び可視多機能走査センサ；及び
ＭＳＵからの画像及びデータを収集する、ＭＳＵ、電子基板、及び処理チップに接続された処理ユニット（ＰＵ）を有する高速中央処理ユニット（ＣＰＵ）；及び
ＭＳＵに統合されている前記走査センサの一部であるレーザプロファイラＬｉｄａｒセンサ；及び
ガス源から調理機器上の様々なガス炎へ、又は電気式調理機器の加熱スポットへの前記電力供給を制御する電気制御基板又はメカニズムへの前記ガス流を調整する電気機械弁；及び
外部デバイス及び／又はサービスに接続する電気機械及び電気制御インタフェース；及び
電気機械ガスノブ；及び
制御弁又は電子アダプタ
を備える、マルチセンサシステム。
（項目２）
項目１に記載の前記マルチセンサユニット（ＭＳＵ）は、前記調理機器の上方の任意の距離又は角度に配置され、ここで前記調理機器の前記走査エリア及びその周辺エリアは、データを収集し前記データを処理ユニットに伝送する際に自動的に調節される。
（項目３）
項目１及び２に記載の前記マルチセンサユニット（ＭＳＵ）は、プログラミングされた波長におけるレーザ（Ｌｉｄａｒ）からの光を用いて物体を検出し、プロファイルを構築し、位置を特定する測定システムである可視カメラチップを備える。
（項目４）
項目１～３のいずれか一項に記載の前記マルチセンサユニット（ＭＳＵ）は、前記可視カメラチップの前記光を伝送し、Ｌｉｄａｒの前記光を反射する、又は逆もまた然りである光ビーム結合器を備える。
（項目５）
項目１～４のいずれか一項に記載の前記マルチセンサユニット（ＭＳＵ）は、特別に設計された光学系を有する熱チップ、及び、前記可視チップ及び前記Ｌｉｄａｒ波長領域用に別個に設計された光学系、及び、３つのスペクトル領域全てを共に前記水平及び鉛直視野に収めるための走査型ミラーを備える。
（項目６）
項目１に記載の前記熱及び可視多機能走査センサは、可視画像及び熱画像を撮影し、それらを別個の画像として提示する、又は、それらを１つの時間的及び空間的温度及び構造プロファイルへと自動的に結合する。
（項目７）
項目１及び６に記載の前記走査センサは、前記熱範囲において少なくとも１．２ｃｍ×１．２ｃｍ、及び前記可視範囲において少なくとも１．４ｍｍ×１．４ｍｍの解像度を伴って、少なくとも２ｍ×２ｍのエリアをカバーし、予め計算された℃の段階で少なくとも－２０℃から少なくとも４００℃までの温度検知範囲を有する。
（項目８）
項目１、６、及び７のいずれか一項に記載の前記熱センサは、調理の開始前に前記食品の温度を測定し、前記調理サイクル全体を通じて前記食品の前記温度プロファイルをドラフトし、前記調理器具の温度プロファイルを観察及びモニタリングし、ガス又は電気の流れを開始／停止／減少させ、外部火炎又は熱源を検出し、前記調理された食品の熱均一性の維持を支援し、機器上の高温箇所を示す。
（項目９）
項目１に記載の前記可視センサは、調理前及び調理中に食品の形状及び色を検出及びモニタリングし、煙の兆候、焦げた部分、不必要な泡、炎又は熱源の上に調理器具が存在していない直火を検出し、前記調理されている食品のタイプを自動的に検出する。
（項目１０）
任意のタイプの外部温度センサは、項目１に記載の前記システムに統合され、調理機器の付近に位置付けられ、又は、調理器具に又は前記調理された食品の内部に取り付けられ得、それが取り付けられている前記物体の実際の温度を提供する。
（項目１１）
項目１に記載の前記Ｌｉｄａｒセンサは、前記調理されている食品及び前記周囲の材料の３次元画像を構築し、調理中の様々な表面、前記食品のサイズ、高さ、及び質感の前記変化をモニタリングし、前記調理中の食品の前記状態を分析する。
（項目１２）
項目１に記載の前記高速中央処理ユニット（ＣＰＵ）は、走査センサから画像を受信し、前記調理されている食品の温度及び可視プロファイルを処理及び抽出し、前記電気機械ガスノブ又は前記制御弁にコマンド及び制御指令を送信する。
（項目１３）
項目１に記載の前記電気機械ガスノブは、ノブを機器に接続するガス管及び栓、ブラケット、ステッピングミニモータ、ギア直径、六角ナット、及び磁気エンコーダを備える。
（項目１４）
項目１３に記載の前記電気機械ガスノブは、電子カラー画面、又は、白／黒、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＴＦＴ、又はその面上にグラフィック及びデータを提示することができる任意の他の画面を備える。
（項目１５）
項目１３及び１４に記載の前記電気機械ガスノブは、そのコマンドをＣＰＵから取得し、各使用に際して前記値を０から最大ガス流まで自動的に回転させることにより前記加熱のレベルを調整する。
（項目１６）
項目１３～１５のいずれか一項に記載の前記電気機械ガスノブは、プロセッサユニットにより制御される前記モータ及びエンコーダを使用して自動的な方法でオン又はオフにされ得、機器の通常のガスノブの前記外部設計を変更することなく前記ガス流をリアルタイムで変更し得る。
（項目１７）
統合されたニードル弁又は電気電圧制御スイッチは、前記中央ガス供給源からの前記ガス流又は電気式機器のエネルギー源の前記流れを抑制及び／又は測定する、項目１に記載の前記制御弁又は電子アダプタ。
（項目１８）
項目１に記載の前記プロセッサユニット（ＰＵ）は、ＭＳＵにおいて収集されたデータに基づきリアルタイムアルゴリズム及び判断を実行し、（ガス式機器の場合）前記中央ガス弁及び前記電気機械ガスノブを通じて前記調理工程を制御し、（電気式機器の場合）前記プロセッサユニット（ＰＵ）は、様々なタイプのアラートを前記ユーザに送信するとともに、前記電子アダプタを通じて前記電圧を制御する。
（項目１９）
項目１８に記載の前記プロセッサユニット（ＰＵ）は、前記処理ユニット（ＰＵ）内においてリアルタイムで実行されている特別に設計されたアルゴリズムを用いてＭＳＵから受信された前記画像及びデータを処理し、前記調理されている食品に関する判断を下し、前記観察及びモニタリングされた機器にコマンド及びアラームを送信する。
（項目２０）
項目１７～１９のいずれか一項に記載の前記処理ユニット（ＰＵ）は、外部ハードウェア及びサービスに、携帯電話、Ｗｉ－Ｆｉベース端末、ｉＰｈｏｎｅ／アンドロイドアプリケーション等のような通信インタフェースを有する任意の制御装置に、及び外部データベース、ここで前記データベースは前記クラウド上又は前記外部ハードウェア上で管理される、にデータ及びアラートを送信する。
（項目２１）
項目１に記載の前記システムにより調理工程において使用される任意の種類のエネルギーを節約する方法であって、前記システムにより取られる：
調理モニタリングを開始する段階；
ＭＳＵを用いて調理エリアを走査する段階；
プロセッサユニット（ＰＵ）上で画像及びレーザデータを取り込み、処理する段階；
調理時間を測定する段階；
料理の温度マップを計算する段階；
ガス流量又は電力を変更し、前記計算マップ及び調理中の食品の段階に基づき出力を自動的に低下又は上昇させる段階；
エネルギーを遮断する段階；
調理モニタリングを停止する段階
を備える、方法。

Claims (21)

1. 人工知能（ＡＩ）アルゴリズムをリアルタイムで実行し、任意の種類の機器で任意の種類の食品の調理の品質を制御及び維持し、調理工程中に自動判断及び動作を行うマルチセンサシステムであって：
   高解像度熱及び可視範囲センサ（走査センサ）に基づく検知メカニズムを有し、調理エリアの上方に位置するマルチセンサユニット（ＭＳＵ）；
   前記高解像度熱及び可視センサの組み合わせは、調理されている食品の時間的及び空間的温度プロファイル及び構造をリアルタイムで走査、検出及び分析する、熱及び可視多機能走査センサ；
   前記ＭＳＵからの画像及びデータを収集する、前記ＭＳＵ、電子基板、及び処理チップに接続された処理ユニット（ＰＵ）を有する高速中央処理ユニット（ＣＰＵ）；
   前記ＭＳＵに統合されている前記高解像度走査センサの一部である、レーザプロファイラＬｉｄａｒセンサ；
   ガス源から調理機器上の様々なガス炎へ、又は、電気式調理機器の加熱スポットへの電力供給を制御する電気制御基板又はメカニズムへのガス流を調整する電気機械弁；
   外部デバイス及び／又はサービスに接続する電気機械及び電気制御インタフェース；
   電気機械ガスノブ；及び
   制御弁又は電子アダプタ
   を備える、マルチセンサシステム。
2. 前記マルチセンサユニット（ＭＳＵ）は、前記調理機器の上方の任意の距離又は角度に配置され、ここで前記調理機器の走査エリア及びその周辺エリアは、データを収集し前記データを処理ユニットに伝送する際に自動的に調節される、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
3. 前記マルチセンサユニット（ＭＳＵ）は、プログラミングされた波長におけるレーザ（Ｌｉｄａｒ）からの光を用いて物体を検出し、プロファイルを構築し、位置を特定する測定システムである可視範囲カメラチップを備える、請求項１及び２のいずれか一項に記載のマルチセンサシステム。
4. 前記マルチセンサユニット（ＭＳＵ）は、前記可視範囲カメラチップの光を伝送し、Ｌｉｄａｒの前記光を反射する、又は逆もまた然りである光ビーム結合器を備える、請求項３に記載のマルチセンサシステム。
5. 前記マルチセンサユニット（ＭＳＵ）は、特別に設計された光学系を有する熱チップ、及び、可視範囲カメラチップ及びＬｉｄａｒ波長領域用に別個に設計された光学系、及び、３つのスペクトル領域全てを共に水平及び鉛直視野に収めるための走査型ミラーを備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のマルチセンサシステム。
6. 前記熱及び可視範囲走査センサは多機能であり、可視画像及び熱画像を撮影し、それらを別個の画像として提示する、又は、それらを１つの時間的及び空間的温度及び構造プロファイルへと自動的に結合する、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
7. 前記走査センサは、熱範囲において少なくとも１．２ｃｍ×１．２ｃｍ、及び可視範囲において少なくとも１．４ｍｍ×１．４ｍｍの解像度を伴って、少なくとも２ｍ×２ｍのエリアをカバーし、予め計算された℃の段階で少なくとも－２０℃から少なくとも４００℃までの温度検知範囲を有する、請求項１～６のいずれか一項に記載のマルチセンサシステム。
8. 前記熱センサは、調理の開始前に食品の温度を測定し、調理サイクル全体を通じて前記食品の温度プロファイルをドラフトし、調理器具の前記温度プロファイルを観察及びモニタリングし、ガス又は電気の流れを開始／停止／減少させ、外部火炎又は熱源を検出し、調理された食品の熱均一性の維持を支援し、機器上の高温箇所を示す、請求項１、６、及び７のいずれか一項に記載のマルチセンサシステム。
9. 前記可視範囲センサは、調理前及び調理中に食品の形状及び色を検出及びモニタリングし、煙の兆候、焦げた部分、不必要な泡、炎又は熱源の上に調理器具が存在していない直火を検出し、調理されている食品のタイプを自動的に検出する、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
10. 任意のタイプの外部温度センサは、前記マルチセンサシステムに統合され、調理機器の付近に位置付けられ、又は、調理器具に又は前記調理された食品の内部に取り付けられ得、それが取り付けられている物体の実際の温度を提供する、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
11. 前記Ｌｉｄａｒセンサは、前記調理されている食品及び周囲の材料の３次元画像を構築し、調理中の様々な表面、前記食品のサイズ、高さ、及び質感の変化をモニタリングし、前記調理された食品の状態を分析する、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
12. 前記高速中央処理ユニット（ＣＰＵ）は、前記走査センサから画像を受信し、前記調理されている食品の温度及び可視プロファイルを処理及び抽出し、前記電気機械ガスノブ又は前記制御弁にコマンド及び制御指令を送信する、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
13. 前記電気機械ガスノブは、前記電気機械ガスノブを前記機器に接続するガス管及び栓、ブラケット、ステッピングミニモータ、ギア直径、六角ナット、及び磁気エンコーダを備える、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
14. 前記電気機械ガスノブは、電子カラー画面、又は、白／黒、ＬＣＤ、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＴＦＴ、又はその面上にグラフィック及びデータを提示することができる任意の他の画面を備える、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
15. 前記電気機械ガスノブは、前記ＣＰＵからコマンドを取得し、各使用に際して値を０から最大ガス流まで自動的に回転させることにより加熱のレベルを調整する、請求項１３及び１４のいずれか一項に記載のマルチセンサシステム。
16. 前記電気機械ガスノブは、前記処理ユニットにより制御されるモータ及びエンコーダを使用して自動的な方法でオン又はオフにされ得、前記機器の通常のガスノブの外部設計を変更することなく前記ガス流をリアルタイムで変更し得る、請求項１３～１５のいずれか一項に記載のマルチセンサシステム。
17. 前記制御弁又は電子アダプタは、中央ガス供給源からの前記ガス流又は電気式機器のエネルギー源の流れを抑制及び／又は測定する、統合されたニードル弁又は電気電圧制御スイッチを備える、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
18. 前記処理ユニット（ＰＵ）は、前記ＭＳＵにおいて収集されたデータに基づきリアルタイムアルゴリズム及び判断を実行し、ガス式機器の場合、中央ガス弁及び前記電気機械ガスノブを通じて前記調理工程を制御し、電気式機器の場合、前記処理ユニット（ＰＵ）は、様々なタイプのアラートをユーザに送信するとともに、前記電子アダプタを通じて電圧を制御する、請求項１に記載のマルチセンサシステム。
19. 前記処理ユニット（ＰＵ）は、前記処理ユニット（ＰＵ）内においてリアルタイムで実行されている特別に設計されたアルゴリズムを用いて前記ＭＳＵから受信された前記画像及びデータを処理し、前記調理されている食品に関する判断を下し、観察及びモニタリングされた機器にコマンド及びアラームを送信する、請求項１８に記載のマルチセンサシステム。
20. 前記処理ユニット（ＰＵ）は、外部ハードウェア及びサービスに、携帯電話、Ｗｉ－Ｆｉベース端末、及びｉＰｈｏｎｅ／アンドロイドアプリケーションから選択された通信インタフェースを有する任意の制御装置に、及び外部データベース、ここで前記外部データベースはクラウド上又は外部ハードウェア上で管理される、にデータ及びアラートを送信する、請求項１７～１９のいずれか一項に記載のマルチセンサシステム。
21. 調理工程において使用される任意の種類のエネルギーを節約する方法であって：
    請求項１～２０のいずれか一項に記載のマルチセンサシステムを取得する段階；
    調理モニタリングを開始する段階；
    前記ＭＳＵを用いて調理エリアを走査する段階；
    前記処理ユニット（ＰＵ）上で画像及びレーザデータを取り込み、処理する段階；
    調理時間を測定する段階；
    料理の温度マップを計算する段階；
    ガス流量又は電力を変更し、計算マップ及び調理された食品の段階に基づき出力を自動的に低下又は上昇させる段階；
    エネルギーを遮断する段階；
    調理モニタリングを停止する段階
    を備える、方法。

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