KR20220074818A

KR20220074818A - 적외선 토스터

Info

Publication number: KR20220074818A
Application number: KR1020217032443A
Authority: KR
Inventors: 스티븐 셰이; 벤자민 슬로타르스키; 제이슨 피튼거; 데이브 패튼; 닉 맨더리노
Original assignee: 마몬 푸드서비스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2020-03-11
Publication date: 2022-06-03
Also published as: US11677901B2; EP3937743A4; US20200288912A1; US20230344959A1; JP7485691B2; EP3937743A1; JP2022532290A; WO2020185824A1; EP3937743B1; CN114072029A

Abstract

적외선 토스터 및 토스팅 방법은 적외선 소스에 대해 식품을 유지하도록 구성된 지지부를 사용한다. 광원 및 카메라는 식품을 조명하고 식품의 디지털 이미지를 캡처하기 위해 지지부에 대해 배열된다. 프로세서는 카메라로부터 연속적인 이미지를 수신하고 분석한다. 프로세서는 IR 소스를 작동시켜 식품의 미리 결정된 토스팅 수준을 달성한다. 프로세서는 미리 결정된 토스팅 수준에 도달할 때 IR 에너지를 지향시키는 동작을 종료하도록 IR 소스를 작동시킨다.

Description

적외선 토스터

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 3월 12일자로 출원된 미국 가특허 출원 제62/817,277호, 및 2020년 3월 10일자로 출원된 미국 특허 출원 제16/814,414호의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함된다.

많은 레스토랑에서는 정규 메뉴 항목으로서 토스팅된 빵과 토스팅된 잉글리시 머핀을 제공한다. 다른 많은 메뉴 항목은 토스팅된 빵 슬라이스, 번빵, 베이글 또는 잉글리시 머핀을 포함한 토스팅된 베이킹 제품으로 구성된 샌드위치를 포함한다.

토스팅된 식품은 토스팅 전의 동일한 제품보다 확연히 상이한 풍미를 갖는다. 식품을 토스팅하면 빵 제품의 색상과 그 텍스처도 변화된다. 풍미, 색상 및 텍스처를 변경하는 것에 추가하여, 토스팅 프로세스는 종종 만족스런 향기를 제공하는 경우가 많다.

슬라이스한 빵, 잉글리시 머핀, 베이글, 피자 크러스트 및 기타 베이킹 제품과 같은 식품을 토스팅하는 것은 일반적으로 하나 이상의 열원으로부터 베이킹 제품으로의 복사 또는 전도 에너지 전달을 사용하여 달성된다. 본 명세서에서 브라우닝이라고도 지칭되는 토스팅 프로세스는 마이아르 반응(Maillard reaction)으로 알려진 화학 반응의 결과이다. 마이아르 반응은 가열시 발생하고 브라우닝을 생성하는 탄수화물과 단백질 사이의 반응이다.

마이아르 반응이 너무 멀거나 너무 길면, 빵 제품의 탄수화물이 완전히 산화되어 탄소를 형성한다고 여겨진다. 탄소는 광을 흡수한다. 따라서, 탄 빵 제품의 표면은 검게 보인다. 따라서, "타다(burn)"라는 용어는, 빵 제품 표면의 탄소 함량이, 빵 제품 표면에 충돌하여 빵 제품의 표면, 또는 표면의 일부가 일반 관찰자에게 검은 색으로 보이게 하는 가시광선을 흡수할 만큼 충분히 높은 지점까지 탄수화물의 열 유도 산화로 고려된다.

모든 종류의 종래 기술 토스터에서 널리 알려진 문제는 흔히 빵 제품 표면에 걸쳐 균일한 토스팅을 동일한 시간에 일관되게 달성할 수 없다는 점이다. 잉글리시 머핀과 같은 빵 제품은, 그 질량, 표면의 불규칙성 및 온도 때문에, 특히 잉글리시 머핀 표면의 피크와 밸리가 토스팅 프로세스를 유발하는 IR 소스로부터 상이한 거리에 있기 때문에 단기간에 균일하고 일관되게 토스팅하는 것은 어려운 일이다. 많은 레스토랑 운영자는 잉글리시 머핀과 같은 빵 제품을 가능한 한 빨리 토스팅할 수 있어야 하고 선호하기 때문에, 단순히 입력 적외선 에너지를 증가시킴으로써 토스팅 시간을 단축하려는 시도는 일반적으로 더 많은 빵 제품을 토스팅하는 것보다 태우는 결과를 초래한다. 비교적 짧은 시간에 일관되게 균일한 브라우닝을 제공할 수 있는, 토스터와 빵 및 잉글리시 머핀과 같은 식품을 토스팅하는 방법이 종래 기술에 비교한 개선이다.

토스터의 예는 식품을 유지하도록 구성된 지지부를 포함한다. 적외선(infrared)(IR) 소스가 지지부에 대해 배열된다. IR 소스는 IR 에너지를 지지부 상의 식품으로 지향시키도록 작동 가능하다. 광원이 지지부에 대해 배열된다. 광원은 지지부 상의 식품을 조명하도록 작동할 수 있고, IR 소스는 IR 에너지를 지향시키도록 작동한다. 카메라는 지지부 상의 식품의 디지털 이미지를 캡처하도록 작동한다. 프로세서가 카메라로부터 이미지를 수신한다. 프로세서는 카메라로부터 수신된 연속적인 이미지를 분석한다. 연속적인 이미지의 분석에 기초하여, IR 소스를 작동하여 식품의 미리 결정된 토스팅 수준을 달성한다. 프로세서는 미리 결정된 토스팅 수준에 도달할 때 IR 에너지를 지향시키는 동작을 종료하도록 IR 소스를 작동시킨다.

토스터의 다른 예에서, 광원은 지지부를 조명하도록 작동하고 프로세서는 지지부 상의 식품의 존재를 결정하기 위해 카메라로부터의 디지털 이미지를 분석한다. 프로세서는 각각의 연속적인 이미지에서 적어도 하나의 테스트 스펙트럼의 광량에 기초하여 카메라로부터 수신된 연속적인 이미지로부터 식품의 현재 토스팅 수준을 결정한다. 프로세서는 지지부 상의 식품의 초기 색상을 결정하기 위해 카메라로부터의 디지털 이미지를 분석하고, 프로세서는 식품의 현재 토스팅을 결정하기 위해 프로세서에 의해 분석된 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 가중치를 결정한다. 적어도 하나의 테스트 스펙트럼은 녹색광 테스트 스펙트럼 및 적색광 테스트 스펙트럼을 포함할 수 있다. 적색광 테스트 스펙트럼에 대한 가중치는 식품의 초기 색상의 어두운 정도가 증가할수록 증가할 수 있다. 식품의 현재 토스팅 수준은 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 밝기 보상 인자에 추가로 기초하여 프로세서에 의해 결정될 수 있다. 프로세서는 카메라에 의해 취득된 식품의 초기 이미지의 일부로부터 결정된 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 기준 밝기에 기초하여 적어도 하나의 밝기 보상 인자를 계산할 수 있다. 초기 이미지의 일부는 식품을 포함하지 않는 부분일 수 있다. 적어도 하나의 밝기 보상 인자는 카메라로부터의 후속 이미지의 동일한 부분으로부터 결정된 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 현재 밝기에 기초하여 추가로 계산될 수 있다.

토스터의 다른 예로는 이미지 티어링 마스크(image tearing mask)를 포함할 수 있다. 프로세서는 카메라로부터 수신된 각각의 연속적인 이미지에 이미지 티어링 마스크를 적용하고 이미지 티어링 마스크의 적용에 기초하여 식품의 현재 토스팅을 결정하는 데 사용하기 위해 이미지를 통과 또는 거부할 수 있다. 토스터는 미리 결정된 정적 마스크를 포함할 수 있다. 프로세서는 식품의 현재 토스팅을 결정하기 위해 분석된 수신된 이미지의 부분을 제한하기 위해 카메라로부터 수신된 이미지에 정적 마스크를 적용할 수 있다. 토스터는 카메라로부터 수신된 식품의 적어도 하나의 이미지에 기초하여 동적 마스크를 결정할 수 있다. 동적 마스크는 적어도 하나의 이미지에서 식품의 계산된 적어도 하나의 경계를 포함하고 프로세서는 식품의 현재 토스팅을 결정하기 위해 분석된 수신된 이미지의 부분을 제한하기 위해 카메라로부터 수신된 이미지에 동적 마스크를 적용한다.

토스터의 추가적인 예는 지지부 및 프로세서에 작동식으로 연결된 이젝터를 포함할 수 있다. 프로세서는 미리 결정된 토스팅 수준에 도달할 때 IR 소스에 대한 근접도로부터 빵 제품을 제거하기 위해 이젝터를 작동할 수 있다. 토스터는 환형으로 구성된 IR 소스를 포함할 수 있고 카메라는 IR 소스의 중앙에 위치 설정된다. 카메라는 광각 렌즈를 포함할 수 있다. 카메라는 빵 제품으로부터 멀어지는 방향으로 IR 소스의 외부 표면으로부터 만입될 수 있다. 광원은 IR 소스의 중앙에 그리고 카메라에 인접하게 위치 설정될 수 있다. 토스터는 강제 가스 소스 및 카메라 주위에 강제 가스 유동을 생성하기 위해 카메라와 IR 소스 사이에서 카메라 주위로 개방되는 덕트를 포함할 수 있다.

토스팅 방법은 예시적으로 적외선(IR) 소스에 대해 지지부 상에 식품을 유지하는 단계를 포함한다. IR 소스는 IR 에너지를 지지부 상의 식품으로 지향시키도록 작동된다. 식품은 지지부 상에서 조명된다. 지지부 상에 있는 식품의 디지털 이미지는 카메라로 취득된다. 카메라에 의해 취득된 연속적인 이미지는 카메라에 의해 취득된 각각의 디지털 이미지에서 적어도 하나의 테스트 스펙트럼의 광량에 기초하여 식품의 현재 토스팅 수준을 결정하기 위해 분석된다. 식품의 현재 토스팅 수준이 식품의 미리 결정된 토스팅 수준에 도달하는 시기가 결정된다. IR 소스는 식품의 미리 결정된 토스팅 수준에 도달할 때 식품에 대한 IR 에너지의 지향을 종료하도록 작동된다. 방법은 카메라로부터의 초기 이미지를 분석함으로써 식품의 초기 색상을 결정하는 단계 및 초기 색상에 기초하여, 식품의 현재 토스팅 수준을 결정하기 위해 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 가중치를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 식품을 포함하지 않는 초기 이미지의 일부로부터 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 기준 밝기를 결정하는 단계, 카메라로부터의 후속 이미지의 동일한 부분으로부터 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 현재 밝기를 결정하는 단계, 기준 밝기 및 현재 밝기로부터 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 밝기 보상 인자를 계산하는 단계, 및 식품의 현재 토스팅 수준을 계산하는 데 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 밝기 보상 인자를 추가로 사용하는 단계를 더 포함할 수 있다.

도 1은 토스터의 예시적인 실시예의 시스템 다이어그램이다.
도 2는 토스팅 만듦새(doneness) 수준을 예시적으로 도시한다.
도 3은 토스팅 방법의 예시적인 실시예의 흐름도이다.
도 4는 수평 구성의 토스터의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 5는 수평 구성의 토스터의 시스템 다이어그램이다.
도 6은 경사진 구성의 토스터의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 7은 도 6의 7-7선을 따라 취한 단면도이다.

도 1은 토스터(10)의 예시적인 실시예를 도시한다. 토스터(10)는 적어도 하나의 적외선(IR) 소스(12)를 사용하고, 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 예시적으로 2개의 IR 소스(12)를 사용한다. IR 소스는 전류로 여기될 때 가열되어 IR 에너지를 방출하는 것으로 알려진 대전식 와이어 코일의 형태를 예시적으로 취할 수 있다. 하나 이상의 IR 방출 LED, 예를 들어 IR 방출 LED의 어레이 배열을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 실시예에서 사용될 수 있는 IR 에너지의 다른 소스가 있음을 인식할 것이다. IR 소스(12)는 식품(16)에서 IR 여기(14)를 지향시키도록 배열된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 그리고 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, IR 소스(12)는 토스팅 IR 소스(12A) 및 열원(12B)으로서 구성 및/또는 작동될 수 있고, 열원은 예시적으로 IR 방출 소스이다. 토스터 뿐만 아니라 그 구성요소 및 작동에 대한 추가 개시 및 설명은 "적외선 토스터(Infrared Toaster)"라는 명칭의 출원인의 동시 계류 중인 미국 특허 출원 공개 제2019/0387926호에 제공되며, 이 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 상기 출원에 개시된 피처와 본 명세서에 개시된 피처의 조합은 본 개시내용에 기초하여 인식될 것이다.

도 1의 토스터(10)는 식품(16)의 한 면, 즉, 토스팅 IR 소스(12A)에 근접하게 배열된 토스팅 표면(18)을 토스팅하기 위한 실시예를 예시적으로 제공한다. 이 실시예에서, 열원(12B)은 작동 중에 토스팅 시스템의 전체 온도를 상승시키기 위해 토스팅 시스템에 추가적인 열 에너지를 제공한다. 이러한 실시예는 식품(16)이 토스터(10) 내에서 뒤집히면 식품(16)에 제2 토스팅 사이클을 수행함으로써 식품(16)의 제2 면을 토스팅할 수 있다. 다른 실시예에서, 2개의 토스팅 IR 소스(12A)가 식품(16)의 양 표면을 동시에 토스팅하기 위해 토스터(10) 내에 배열될 수 있다. 식품은 예시적으로 토스팅되기를 원하는 빵 제품이지만, 열처리, 예시적으로 조리, 시어링(searing), 브로일링(broiling) 또는 베이킹이 다른 실시예에서 달성될 수 있다. 빵 제품에는 슬라이스된 빵, 잉글리시 머핀, 베이글, 피자, 플랫 브레드, 롤 또는 번빵이 포함될 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 또 다른 실시예에서, 완전한 또는 부분적으로 완전한 샌드위치 또는 샌드위치 부분(예를 들어, 개방된 샌드위치 반쪽)이 토스팅될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 토스터는 빵 제품 위에 놓인 치즈를 녹이도록 작동할 수 있다.

실시예에서, 토스팅 IR 소스(12A)는 IR 소스에 의해 토스팅될 토스팅 표면으로 지향되는 본 명세서에 설명된 바와 같은 하나 이상의 센서로 구성된다. 토스팅 IR 소스(12A)는 토스팅 표면에 근접하게 배열되고 일반적으로 더 높은 열 에너지 출력에서 작동한다. 이는 가열 IR 소스일 수 있지만 관련된 센서, 또는 적어도 토스팅 IR 소스(12A)와 관련하여 설명된 바와 같은 토스팅 센서를 포함하지 않을 수 있는 열원(12B)과 비교된다. 더욱이, 가열 IR 소스(12B)는 토스팅 표면으로 지향되지 않을 수 있고 추가로 일반적으로 더 낮은 열 에너지 출력에서 작동될 수 있다. 예에서, 토스팅 IR 소스(12A)는 예시적으로 복사 열 전달에 의해 식품(16)의 표면에 IR 에너지를 지향하도록 구성되는 반면, 열원(12B)은 복사, 전도, 및/또는 대류 열 전달에 의해 식품(16) 및 토스터의 전체 내부를 가열하도록 구성될 수 있다.

예에서, 토스팅 IR 소스(12A)는 식품(16)의 토스팅 표면(18)을 향해 노출되어 토스팅 표면(18)에서 IR 여기를 생성하고 지향시키는 저항성 와이어 코일을 포함할 수 있다. 열원(12B)도 저항성 와이어를 포함할 수 있지만, 식품은 저항성 와이어로부터 차폐될 수 있다. 예에서, 유리 층과 스테인리스강 층이 저항성 와이어와 식품 사이에 개재될 수 있다. 이는 열원(12B)의 저항성 와이어로부터의 열을 분산시켜 토스터 내부의 온도를 증가시키고 식품의 온도를 증가시키는 데 도움이 되지만, 식품의 제한된 토스팅을 제공하거나 식품의 토스팅을 전혀 제공하지 않는다.

이전에 언급한 바와 같이, 토스팅 장비에 대한 도전 과제는 좁은 품질 범위 내에서 식품을 과도하게 토스팅하거나 덜 토스팅하지 않으면서 식품 외부의 원하는 토스팅 수준 또는 양을 달성하도록 식품(16)에 에너지 양을 신속하게 제공하는 것이다. 더욱이, 특정 수준의 토스팅이 일관되게 달성되는 토스팅 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 이러한 특정 수준의 토스팅이 다양한 식품 유형에 걸쳐 일관되게 달성되는 토스팅 장치 및 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 식품, 더 구체적으로 베이킹 제품은 다양한 물리적 특성이 상이하고, 베이킹 제품이 상이한 물리적 특성의 예로는 표면적(A), 두께(T) 및 초기 색상(C)을 포함한다.

도 2는 베이킹 제품의 다양한 예에 대한 다양한 수준의 토스팅 만듦새의 일 예를 제공한다. 도 2에 제공된 예는 수평 행으로 배향된 동일한 유형의 베이킹 제품으로 배열되어 있고, 수직 행은 각각의 베이킹 제품 유형에 걸쳐 달성된 토스팅 수준을 각각 나타낸다. 도 2는 5개의 상이한 토스팅 수준의 예를 제공하지만, 더 많거나 더 적은 수준이 상이한 실시예에서 사용될 수 있고 수준들 사이의 범위는 더 많은 토스팅 및 더 적은 토스팅을 포함하도록 더 넓을 수 있다는 것이 인식될 것이다.

다시 도 1을 참조하면, 토스터(10)는 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 피처를 포함하여, 식품(16)의 토스팅 프로세스 및 식품을 원하는 토스팅 수준으로 신속하게 토스팅하도록 제어하고 원하는 토스팅 수준을 초과하지 않도록 토스팅 프로세스를 종료하는 토스터(10)의 구성요소의 작동을 면밀히 모니터링할 수 있다.

토스터(10)는 식품(16)에 대해 배향되고 식품의 토스팅 표면(18)을 향해 지향되는, 예시적으로 카메라(20)인 적어도 하나의 센서를 포함한다. 카메라(20)가 일반화된 형태로 도 1에 도시되어 있지만, 이러한 카메라 장치의 보다 구체적인 예시적인 실시예가 본 명세서에 더 상세하게 개시될 것이고 토스터(10)의 실시예가 본 명세서의 예에서 제공되는 것과 다른 카메라(20) 내의 피처를 포함할 수 있음을 인식할 것이다. 카메라(20)는 예시적으로 토스팅되는 식품 표면의 디지털 이미지 캡처를 취득하고 이러한 디지털 이미지 캡처를 분석 및 IR 소스(12)의 결과적인 제어를 위해 프로세서(22)에 제공한다.

도 1은 토스팅 IR 소스(12A)의 중앙에 배열되고 식품(16)의 토스팅 표면(18)을 향해 지향되는 위치에 있는 카메라(20)를 도시한다. 예시적으로, 토스팅 IR 소스(12A)는 카메라(20)가 토스팅 IR 소스(12A)의 내부에 위치 설정된 환형 형상이다. 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, IR 소스(12)터의 열로부터 카메라(20)를 보호하는 것이 바람직하고, 따라서 카메라(20)는 토스팅 IR 소스(12A)의 가열 요소(24)로부터 만입되어 있다. 그러나, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 카메라(20)에 의해 캡처된 디지털 이미지가 토스팅 표면의 적어도 큰 부분을 포함하도록 카메라(20)의 시야(25)가 넓게 되는 것이 바람직하다. 따라서, 토스팅 IR 소스(12A)에 대해 카메라(20)가 만입될 수 있는 거리에 제한이 있다. 일부 실시예에서, 디지털 이미지는 식품의 둘레를 넘어 연장되는 시야를 캡처할 수 있는 반면, 다른 실시예에서 디지털 이미지는 토스팅 표면의 일부만을 포함하는 시야를 캡처할 수 있다.

식품 토스팅의 정확한 분석을 생성하기 위해, 보조 광이 토스팅 표면(18) 상으로 투사된다. 이 보조 광은 하나 이상의 광원(26)에 의해 제공된다. 광원(26)은 예시적으로, 예를 들어 토스팅 IR 소스(12A)의 중앙에서 카메라(20)에 근접하게 배열된 LED 광원이다. 다른 실시예에서, 광원(26)은 다른 위치, 예를 들어 토스터(10)의 측면에 위치될 수 있고; 그러나, 토스팅 표면(18)에 수직인 방향으로 광원(26)의 상대 각도를 증가시키면 광원(26)에 의한 토스팅 표면(18)의 조명이 개선된다는 것이 발견되었다. 광원(26)은 가시 스펙트럼 광, IR 스펙트럼 광, UV 스펙트럼 광, 또는 본 명세서에 설명된 바와 같은 특정 실시예에 따라 이 범위 내의 특정 파장 또는 파장의 조합을 방출하도록 작동할 수 있다. 예시적이고 비제한적인 실시예는 가시광선의 녹색 스펙트럼 파장, 가시광선의 적색 스펙트럼 파장, 광의 IR 스펙트럼 파장, 또는 광(예를 들어, 백색광)의 모든 가시광선 스펙트럼 파장을 투사할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 토스팅 IR 소스(12A)의 가열 요소(24)에 의해 생성된 과도한 열로부터 카메라(20)를 보호하는 것이 바람직하다. 추가적으로, 본 발명자는 광원(26)의 온도가 생성된 광의 강도를 변경시킬 수 있고, 이에 따라 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 검출 오류를 초래할 수 있다는 것을 확인하였다. 추가적으로, 과도한 열에 대한 광원(26)의 전체 노출을 제한하는 것이 바람직하다. 송풍기(28)일 수 있지만 본 기술 분야의 숙련자에 의해 인식되는 공기 이동의 다른 소스일 수 있는 공기 소스는 광원(26) 및 카메라(20) 주위로 그리고 이를 지나서 공기의 유동을 지향시킨다.

식품(16) 방향으로 카메라(20)를 지나 유동하는 공기는 또한 카메라(20)에 의해 캡처된 이미지를 흐리게 하거나 모호하게 할 수 있는 그리스, 응축, 식품 입자, 먼지 또는 기타 오염물을 수집하는 것으로부터 카메라(20)를 보호하는 공기 실드를 카메라(20)의 렌즈 주위에 생성한다. 그러나, 이러한 공기 유동은 또한 이러한 공기 유동의 위치에서 식품(16)을 로컬식으로 냉각시키는 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 카메라(20) 및 광원(26) 주위에 구성된 공기 챔버(30)는 카메라 및 광원(26)에 대한 공기의 순환을 가능하게 한다. 이는 카메라(20) 및 광원(26)을 냉각시키고 카메라(20)를 지나 식품(16)을 향해 지향되는 공기를 데운다. 공기 챔버(30)는 또한 식품(16)으로부터 멀리 순환된 공기의 일부를 공기 챔버(30) 밖으로 배출시킨다.

식품(16)은 식품 지지부(32)에 의해 IR 소스(12) 사이에서 지지된다. 식품 지지부(32)의 실시예는 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 다수의 형태를 취할 수 있고, 토스터(10)에 대한 식품(16)의 로딩 및 방출을 용이하게 하기 위해 이러한 형태로 작동 가능할 수 있다. 식품 지지부(32)는 적어도 카메라(20) 및 토스팅 열원(12A)에 대해 미리 정해진 위치에서 토스터(10) 내의 식품(16)을 유지한다. 식품 지지부(32)는 화격자, 도어, 플랫폼 또는 컨베이어일 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 토스팅 프로세스를 신속하게 종료하기 위해 식품의 기계적 방출을 용이하게 하도록 이젝터(34)가 프로세서(22)에 의해 추가로 작동될 수 있다.

프로세서(22)는, 예시적으로 비일시적이며 프로세서(22)에 의한 이러한 컴퓨터 판독 가능 코드의 실행시 프로세서가 본 명세서에 더 상세하게 설명되는 기능 및 동작을 수행하는 방식으로 작동하게 하는 컴퓨터 프로그램 또는 소프트웨어의 형태로 컴퓨터 판독 가능 코드가 저장된 컴퓨터 판독 가능 매체(computer readable medium)(CRM)(36)에 통신적으로 연결된다. 프로세서(22)는 알려진 다양한 제어기 회로, 집적 회로, 마이크로제어기 또는 관련 회로 중 임의의 것에 예시적으로 통합된다는 것이 인식될 것이다. 프로세서(22)는 통합 메모리를 포함하는 중앙 처리 유닛(central processing unit)(CPU)의 일부일 수 있지만, 실시예에서 CRM(36)은 별개의 구성요소이거나 프로세서(22)에 통신적으로 연결될 수 있다. 프로세서(22)는 통합 메모리 또는 외부 메모리로서 CRM(36)에 저장된 컴퓨터 판독 가능 코드 형태의 소프트웨어 또는 펌웨어에 액세스한다. 프로세서(22)는 설명될 입력, 계산 및 출력의 수신을 포함하여 본 명세서에 설명된 기능을 수행하기 위한 명령어 세트로서 컴퓨터 판독 가능 코드를 실행한다. 프로세서(22)는 카메라(20)로부터 디지털 이미지 캡처를 수신하고 본 명세서에 더 상세하게 설명된 바와 같은 이미지 처리 기술을 사용하여 토스팅 프로세스를 모니터링하고 식품(16)의 원하는 토스팅 수준을 달성하는 방식으로 토스터(10)의 구성요소에 작동 명령을 제공한다.

프로세서는 또한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있는 모델 또는 알고리즘의 소스(38)에 통신적으로 연결될 수 있으며, 이러한 모델은 토스팅될 특정 유형의 식품 또는 특정 요청된 토스팅 작업에 사용되는 파라미터 또는 알고리즘을 정의할 수 있다. 작동 프로세스 동안 사용될 수 있는 수학식의 예가 본 명세서에 제공되며, 이러한 수학식은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 모델(38)은 다양한 토스팅 수준을 나타내는 식품으로부터의 결정된 반사광량의 곡선으로서 나타낼 수 있는 다양한 토스팅 수준 모델을 포함할 수 있다. 모델(38)은 프로세서 및 토스터(10)에 로컬식으로 저장될 수 있거나, 원격 위치에 저장될 수 있고 대신에 통신 연결은 근거리 통신망 또는 광역 통신망에 걸쳐 있을 수 있다. 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 프로세서(22)는 입력을 수신하거나 특정 조건을 검출할 때 모델(38)의 소스에 저장된 정보로부터 선택할 수 있다. 이는 CRM(36)에도 저장될 수 있음을 인식할 것이다.

토스터(10)는 토스터(10)가 토스팅 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 사용자 입력을 수신하는 사용자 인터페이스(40)를 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 사용자 인터페이스(40)는 물리적 버튼일 수 있거나 터치 가능 그래픽 디스플레이일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 사용자 인터페이스는, 예를 들어 Wi-Fi 또는 블루투스 통신 프로토콜을 통해 토스터(10)에 통신적으로 연결된 개인용 컴퓨팅 디바이스에 제공될 수 있다. 수신할 수 있는 입력의 예에는 단면 또는 양면 토스팅; 식품의 식별, 및 원하는 토스팅 수준이 포함된다.

또 다른 실시예에서, 토스터(10)의 프로세서(22)는, 예를 들어 고객 주문, 주문 완료 상태를 관리하고, 부엌에 있는 디바이스의 재고 수준 및 작동을 모니터링하며, 및/또는 부엌 내의 디바이스에 작동 지침을 제공하도록 작동하는 예시적으로 로컬식으로 구현된 또는 원격 구현된 컴퓨터 시스템일 수 있는 부엌 관리 시스템(kitchen management system)(KMS)(42)에 통신적으로 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 프로세서(22)와 KMS(42) 사이의 통신 연결은 KMS가 작동 지침, 예를 들어 토스팅할 식품의 유형, 토스팅할 식품의 면, 및 달성될 토스팅 수준을 사용자 또는 작업자로부터의 추가 입력 없이 프로세서(22)에게 제공 가능하게 할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 식품 디스펜서, 예를 들어 베이킹 제품 디스펜서가 토스터(10)에 작동식으로 연결되고 KMS에 통신적으로 연결될 수 있으며, 디바이스들 사이의 조정된 작동은 적절한 베이킹 제품이 토스터(10)에 자동으로 로딩되게 하고 토스터(10)의 작동이 베이킹 제품의 원하는 토스팅 수준을 달성하게 할 수 있다.

도 3은 식품을 토스팅하는 방법(100)의 예시적인 실시예를 도시하고 있는 흐름도로서, 예를 들어 도 1과 관련하여 그리고 베이킹 제품의 식품의 예시적인 실시예와 관련하여 위에서 도시 및 설명된 토스터(10)를 참조하여 본 명세서에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 방법(100)은 빵이 102에서 토스터로 수용되는 것으로 시작한다. 또한, 토스터는 빵에 대해 원하는 토스팅 수준을 수신한다. 이는, 예를 들어 토스터가 각각의 토스팅 작업에서 동일한 토스팅 수준을 제공하도록 구성된 경우 미리 설정된 토스팅 수준일 수 있다. 대안적으로, 원하는 토스팅 수준은 앞서 설명한 바와 같이 사용자에 의해 입력되거나 KMS로부터 수신될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 수신된 빵 단편이 식별될 수 있고 빵(예를 들어, 흰빵, 밀빵, 호밀빵, 베이글, 잉글리시 머핀, 또는 번빵)의 특정 식별은 미리 설정된 관련된 토스팅 수준을 가질 수 있다. 토스팅 수준은 본 명세서에 더 상세하게 설명된 바와 같이 결정된 광량의 하나 이상의 곡선 또는 함수로서 정의될 수 있다.

104에서, 토스터는 토스팅 챔버를 적색광으로 조명한다. 시스템은 식품이 토스터에 로딩되었는지를 결정한다. 본 발명자는, 적색광이 광범위한 식품 유형, 형상, 및 초기 색상에 걸쳐 식품과 토스터 내부 사이의 대비를 제공하기 때문에, 적색 스펙트럼 광이 토스팅 챔버가 비어 있는지 또는 토스팅할 베이킹 제품을 수신하였는지를 결정하는 데 유용하다는 것을 발견하였다. 베이킹 제품의 식별이 아직 달리 수신되지 않은 경우, 시스템은 106에서 베이킹 제품의 초기 색상을 결정할 수 있다. 그렇게 함으로써, 빵은 106에서 조명되고 조명된 빵의 이미지가 캡처되고 빵의 초기 색상의 결정이 106에서 이루어진다. 일부 실시예에서, 이 조명은 백색광으로 할 수 있거나 조명 목적을 위해 가시광선 스펙트럼의 서브세트를 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 이용 가능한 빵의 상이한 초기 색상 사이의 대비를 위해 적색광 조명이 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 광의 적색 스펙트럼은 밝은 색상의 빵과 어두운 색상의 빵 모두에 유용할 수 있으며, 또한 시스템이 토스터에 있는 빵의 존재와 빈 토스터를 구별하는 데 도움이 된다.

토스팅 진행 및 토스팅 수준을 평가하는 데 사용할 때, 식품의 초기 색상에 기초하여, 상이한 스펙트럼의 광이 바람직하거나 바람직한 결과를 생성할 수 있다. 예에서, 녹색 스펙트럼 광, 청색 스펙트럼 광, 및 적색 스펙트럼 광 중 하나 이상의 조합이 토스팅 분석에 사용될 수 있다. 추가적인 예에서, 녹색 스펙트럼 광 및 적색 스펙트럼 광의 분석이 사용될 수 있다. 108에서, 테스트 스펙트럼 각각에 대한 가중치가 결정된다. 예에서, 가중치는 식품의 결정된 초기 색상의 함수일 수 있다. 식품 초기 색상은 예상되는 식품 초기 색상 범위에 기초하여 정규화될 수 있다. 식품의 결정된 초기 색상은 상이한 가중치와 관련된 하나 이상의 임계값과 비교될 수 있다. 다른 예에서, 광 테스트 스펙트럼 각각에 대한 가중치는 함수에 의해 결정된다. 0.0의 가중치는 결정에 사용되지 않는 테스트 스펙트럼의 효과를 가질 수 있음을 인식할 것이다. 가중치는 결정에 사용되는 오직 단일 테스트 스펙트럼의 효과를 가질 수 있음을 추가로 인식할 것이다. 일반적으로, 적색광 테스트 스펙트럼은 더 어두운 초기 색상을 갖는 식품, 예를 들어 흑호밀빵의 토스팅을 결정할 때 유리하며, 녹색광 테스트 스펙트럼은 더 밝은 초기 색상을 갖는 식품, 예를 들어 흰빵을 토스팅하는 결정에 유리하다.

본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 토스팅 결정은 다음 수학식에 부분적으로 기초하여 계산될 수 있고, 여기서 파라미터 W_G, W_B 및 W_R은 녹색, 청색 및 적색 테스트 스펙트럼 각각에 대해 적용되는 각각의 가중치이다.

여기서:

MC = Mask Compensation Factor

BFNBG = Brightness Factor Non Bread Green

BFNBB = Brightness Factor Non Bread Blue

BFNBR = Brightness Factor Non Bread Red

RBNBR = Reference Brightness Non Bread Red

RBBR = Refrence Brightness Bread Red

RBBG = Refrence Brightness Bread Green

RBBB = Refrence Brightness Bread Blue

CBBR = Current Brightness Bread Red

CBBG = Current Brightness Bread Green

CBBB = Current Brightness Bread Blue

RDN = Raw Doneness Value

110으로 복귀하면, 빵이 식별된 후, 빵은 110에서 백색광으로 조명될 수 있다. 백색광은 토스팅 프로세스에서 토스팅 수준을 평가하는 데 사용된다. 백색광(또는 동일한 광 스펙트럼)이 106에서 식품의 초기 색상을 결정하기 위해 식품을 조명하는 데 사용되는 실시예에서, 이어서 106과 110이 효과적으로 조합될 수 있다는 것이 인식될 것이다. 이는, 동일한 광 스펙트럼이 초기 색상 결정을 위해 뿐만 아니라 토스팅 진행을 모니터링하기 위해 식품을 조명하는 데 사용되는 다른 예에서도 마찬가지일 것이다. 앞서 설명한 바와 같이, 다른 실시예에서, 녹색 스펙트럼 파장의 광을 사용하는 조명을 포함하지만 이에 제한되지 않는 조명 광 파장의 대안적인 색상 또는 조합 또는 분리된 색상 또는 색상들이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 적색, 녹색 및/또는 청색 파장의 테스트 스펙트럼이 본 명세서의 예에 설명되어 있다. 다른 실시예에서, 황색, 주황색, 보라색, 적외선 또는 UV 스펙트럼을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 선택된 테스트 파장 스펙트럼이 사용될 수 있음을 인식할 것이다. 예에서, 특히 식별된 베이킹 제품은 이러한 테스트 파장 스펙트럼 및 상이한 식별된 베이킹 제품의 조합으로 토스팅에 대해 분석될 수 있거나, 특정 특성을 갖는 베이킹 제품이 이러한 상이한 조합으로 분석될 수 있다. 앞서 설명된 바와 같이, 특정 테스트 스펙트럼 파장의 사용은 베이킹 제품의 식별 또는 베이킹 제품의 특성 식별에 기초하여 다양한 테스트 스펙트럼의 가중치로 조절될 수 있다.

112에서, 열원이 활성화된다. 앞서 설명한 바와 같이, 열원은 예시적으로 전기적 여기를 수신하면 코일이 토스터에 유지된 빵을 향해 IR 방사선을 방출하는 적열 온도까지 발열하는 와이어 코일일 수 있다. 이전에 언급한 바와 같이, 토스터의 실시예에서, 토스터는 수용된 빵의 한 면을 토스팅하도록 구성될 수 있고, 빵의 토스팅 면으로부터 빵의 반대쪽에 있는 열원은 토스팅 면의 반대쪽에 있는 빵의 면에서 특정 토스팅 수준을 달성하도록 작동되지 않고 토스터의 주위 온도를 증가시키는 데 사용될 수 있다.

방법은 빵이 원하는 토스팅 수준으로 토스팅된 것으로 결정될 때까지 반복적으로 수행되는 토스팅 수준 평가 서브-프로세스(114)로 진입한다. 이 서브-프로세스(114)는 116에서 카메라로 빵의 디지털 이미지를 취득하는 것으로 시작한다. 116에서 디지털 이미지의 취득은 IR 필터링을 더 포함할 수 있다. IR 필터링은 카메라의 IR 렌즈를 이용하여 물리적으로 수행될 수 있거나 카메라에 의한 이미지 취득 프로세스에서 디지털 방식으로 수행될 수 있다. 어느 경우든, 116에서 취득한 디지털 이미지는 열원으로부터 방출되는 IR 여기가 없는 토스터 내에 수신된 빵이 도시되어 있는 이미지이다. 예를 들어, 백색광에 의한 110으로부터의 토스팅 표면의 조명은 또한 이 이미지를 취득하는 데 도움이 되며, 보조 광은 열원에 의해 방출되는 광의 효과를 포화시킨다.

118에서, 이미지 마스크가 취득된다. 예에서, 정적 또는 디폴트 이미지 마스크는 토스터의 프로세서에 로컬식으로 저장될 수 있다. 정적 이미지 마스크는 모든 식품에 대해 동일한 마스크일 수 있거나 상이한 유형의 식품(예를 들어, 잉글리시 머핀, 베이글, 슬라이스 빵, 번빵)에 대해 상이한 정적 마스크가 저장될 수 있다. 식품의 식별이 공지된 경우, 대응하는 정적 마스크를 선택하여 사용할 수 있다. 또 다른 예에서, 동적 이미지 마스크는 116에서 취득한 이미지로부터 생성될 수 있다. 예에서, 이러한 동적 이미지 마스크는 앞서 설명된 바와 같이 정적 이미지 마스크를 수정함으로써 생성될 수 있다. 동적 이미지 마스크가 생성되면, 예에서 이는 토스팅 결정 프로세스 전체에 걸쳐 사용될 수 있는 반면, 다른 예에서는 동적 마스크가 이미징 프로세스의 후속 사이클 동안 반복적으로 업데이트될 수 있다. 이미지 마스크는 식품의 일부가 아닌 디지털 이미지의 모든 부분을 예시적으로 제외할 수 있으며, 이 이미지 마스크는 빵의 토스팅 수준을 결정하기 위해 평가되는 디지털 이미지 데이터의 부분을 제한한다.

예에서, 위의 수학식 1에 따라 계산된 만듦새 값은, 만듦새 값을 결정할 때 평가되는 디지털 이미지 데이터의 부분/영역을 결정하는 정적 마스크에 대해 생성될 수 있다. 따라서, 결과가 사용되는 디지털 이미지 데이터의 상이한 영역인 동적 마스크가 사용되는 경우, 정확한 결정을 유지하기 위해 마스크 보상 인자(mask compensation factor)(MC)가 필요할 수 있다. 마스크 보상 인자는 먼저 정적 마스크를 사용한 다음 동적 마스크를 사용하여 디지털 이미지로부터의 광 스펙트럼 측정값에 기초하여 계산될 수 있다.

여기서:

SMAR = Static Mask Average Red value

SMAG = Static Mask Average Green value

SMAB = Static Mask Average Blue value

DMAR = Dynamic Mask Average Red value

DMAG = Dynamic Mask Average Green value

DMAB = Dynamic Mask Average Blue value

124에서, 식품 표면의 현재 토스팅 수준은 토스팅 표면으로부터 반사되고 카메라로부터의 디지털 이미지에 캡처된 광량으로부터 결정된다. 이미지 마스크는 취득한 디지털 이미지 중 토스팅 수준 결정에 대해 가장 많은 정보를 제공하는 부분에 분석을 집중한다. 이전에 언급한 바와 같이, 디지털 이미지에서 반환된 모든 스펙트럼의 광이 사용되는 것은 아니며, 일부 스펙트럼은 다른 광의 스펙트럼과 비교하여 다소 가중될 수 있다. 또한, 취득한 디지털 이미지는, 빵에 기인한 취득된 디지털 이미지의 부분을 차단하고 이미지의 비빵 부분을 이전의 이미지에 대해 비교하여 이미지가 토스터 내에서 빵의 이동으로 인한 이미지들 사이의 불연속성 또는 카메라에 의한 이미지 취득 오류를 나타내는지를 결정하는 126에서 이미지 티어링 마스크를 사용하여 평가된다. 이미지 티어링 마스크 평가는 프로세스(114)의 이 사이클 동안 취득된 디지털 이미지를 거부할 지 또는 프로세스(114) 내에서 이미지를 사용할 지에 대한 명령을 반환한다.

이미지가 사용되는 경우, 예를 들어 테스트 스펙트럼에서 광량의 가중치 결정을 사용하여 앞서 설명한 수학식 1에 따라 미가공 만듦새 값이 계산된다. 수학식 1을 추가로 살펴보면, 초기 디지털 이미지로부터 각각의 테스트 스펙트럼에서의 빵의 기준 밝기(RB_BX)가 취득된다. 이러한 기준 밝기는 미가공 만듦새 값의 각각의 반복 계산에 사용된다. 126에서 이미지 티어링 마스크 평가에 의해 승인된 각각의 후속적으로 취득된 디지털 이미지에 대해, 각각의 테스트 스펙트럼에서의 빵의 현재 밝기(CB_BX)가 취득된 이미지로부터 취득된다. 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 토스터 내의 온도, 특히 토스터 내의 광원의 온도는 광원으로부터 출력되는 광 강도를 변경시킬 수 있다. 이는 광의 테스트 스펙트럼 각각의 광원에 대한 밝기 보상 인자(BF_NBX)를 포함하는 수학식 1을 이용하여 계산된 미가공 만듦새 값에서 보정된다.

예에서, 미가공 만듦새 값은 테스트 스펙트럼, 테스트 스펙트럼들, 또는 수학식 1에 따라 가중된 테스트 스펙트럼에서 결정된 광량으로부터 124에서 결정된 식품의 현재 토스팅 수준으로서 사용될 수 있다. 다른 예에서, 이 미가공 만듦새 값은 예시적으로 다음 형태의 함수를 적용함으로써 현재 토스팅 수준으로 변환될 수 있다:

최종 만듦새 값을 결정하기 위한 함수는 예시적으로 미가공 만듦새 값에 대한 선형, 지수 또는 로그일 수 있고 미가공 만듦새 값을 토스팅 수준 모델 또는 정의와 동일한 척도에 둔다.

128에서, 변환된 토스팅 수준은 수신된 원하는 토스팅 수준 값과 비교되고 토스팅이 완료되었는지의 여부가 결정된다. 토스팅 프로세스가 완료되고 원하는 토스팅 수준 값이 달성되면, 130에서 토스터가 원하는 토스팅 수준을 초과하거나 토스팅 빵을 태우지 않도록 토스터로부터 빵을 방출하여 토스터 동작을 신속하게 종료하도록 작동한다.

원하는 토스팅 수준이 아직 달성되지 않았다면, 서브 프로세스(114)는 새로운 디지털 이미지(116)를 취득하고 이와 같이 설명된 평가 단계를 반복함으로써 반복된다. 예시적인 실시예에서, 서브 프로세스(114)의 한 사이클이 250 밀리초마다 수행되지만, 대안 실시예에서, 본 개시내용의 범위 내에 유지되면서 디지털 이미지 취득과 평가 사이의 사이클이 길어지거나 짧아질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 서브 프로세스(114)는, 빵의 원하는 토스팅 수준이 달성되고 빵이 토스터로부터 방출되는 것으로 결정될 때까지 반복된다.

임의로, 132에서 동적 경계 마스크가 계산되어, 현재 디지털 이미지를 이전에 취득한 디지털 이미지와 비교하고 두 이미지 사이의 픽셀 값의 변화를 평가함으로써 토스팅 동작으로 인한 토스팅 표면의 임의의 표면적 변화를 평가한다. 이전에 언급된 바와 같이, 일부 실시예는 표준화된 정적 이미지 마스크를 사용할 수 있고, 토스팅 프로세스 전반에 걸쳐 사용하기 위한 동적 마스크를 계산할 수 있거나, 토스팅 프로세스 동안 이미지 마스크를 업데이트할 수 있다. 빵의 면적이 수축되면, 이들 수축 부분은 이후에 취득한 임의의 두 이미지 사이의 토스팅으로 인한 임의의 예외적인 변화량을 초과하는 큰 이미지 내 변화 영역으로서 나타날 것이다. 빵 수축으로 인한 변화 영역은 118에서 업데이트된 동적 마스크에 추가되어 이러한 빵 수축 가능성을 처리하는 동적 마스크를 제공한다.

방법(100)의 실시예는 위에서 제시되고 설명된 단계보다 더 많거나 적은 단계를 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다. 앞서 설명된 바와 같은 방법 피처에 더하여, 추가 제어 프로세스가 방법(100) 내에서 구현되어 본 명세서에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 프로세스의 결과를 추가로 개량 및/또는 제어할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 프로세스는 초기화 및 열원이 시작되는 시점과 제1 디지털 이미지가 취득되는 시점 사이의 가열 체류 시간을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 4초 내지 5초의 체류 시간이 토스팅 평가를 위한 빵의 초기 기준 이미지를 취득하기 전에 사용된다. 실시예에서, 하나 이상의 척도 또는 관계는 현재 토스팅 수준에 대해 결정된 반환광을 평가하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 2개 이상의 척도 또는 관계가 토스팅 수준의 범위를 나타내기 위해 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 각각의 토스팅 수준은 반환된 광 및 토스팅 수준을 정의하는 별개의 기능이 제공되는 반면, 다른 실시예에서, 하나의 기능은 2개 이상의 토스팅 수준(예를 들어, 밝은 및 중간 토스팅 수준) 사이의 진행을 나타낼 수 있고, 적어도 하나의 다른 기능은 하나 이상의 다른 토스팅 수준(예를 들어, 어두운 토스팅 수준)으로의 진행을 나타내는 데 사용된다.

이전에 언급한 바와 같이, 열원으로부터의 열은 광원에 의해 생성된 광의 강도에 영향을 줄 수 있다. 광 강도의 이들 변화는 추가적인 토스팅 또는 느린 토스팅과 같은 이미지 처리에서 등록될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 추가적인 카메라가 토스터에 추가될 수 있고, 광원 또는 토스터의 중립 부분, 예를 들어 광원과 가열 요소 사이의 벽 상의 절연체 또는 기타 구조로 지향될 수 있다. 이 카메라 또는 광 센서로부터의 판독값은 광원으로부터의 광 출력 강도의 판독값 또는 측정값을 제공한다. 광원에 의한 출력 광 강도의 변동에도 불구하고 토스팅 수준의 일관된 평가를 보장하기 위해 광 강도의 측정을 보상 인자로 사용할 수 있다. 이 밝기 보상 인자(BF_NBX)는 각각의 광원/테스트 스펙트럼에 대해 다음과 같이 예시적으로 계산된다:

밝기 보상 인자 계산에서, 초기 디지털 이미지는 각각의 테스트 스펙트럼에서 기준 밝기(RB_NBX)를 계산하는 데 사용된다. 이는 예시적으로 식품을 포함하지 않는 것으로 알려진 초기 디지털 이미지의 일부 또는 부분들을 사용함으로써 수행된다. 예에서, 이 부분은 식품의 토스팅 수준을 평가할 때, 이미지 마스크에 의해 달리 가려진 영역을 포함할 수 있다. 밝기 보상 인자는 현재 디지털 이미지에 대한 기준 밝기 대 획득한 현재 밝기(CB_NBX)의 비율이다. 현재 밝기는 초기 디지털 이미지에 사용된 현재 디지털 이미지의 동일한 부분 또는 부분들을 사용하여 각각의 테스트 스펙트럼에 대해 계산된다. 앞서 설명한 밝기 보상 인자의 사용의 예에서, 보상 인자는 또한 광원 중 하나의 작동 오류, 예를 들어 제대로 작동하기 위한 광원 중 하나의 번아웃 또는 고장이 발생한 경우, 정확도를 유지하기 위해 만듦새 값 결정을 조절할 수도 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 토스터(10)의 일부 예는 식품 자체의 토스팅을 거의 또는 전혀 제공하지 않으면서 토스팅 시스템에 추가 열 에너지를 제공하도록 배열된 열원(12B)을 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 열원(12B)은 저항성 와이어를 포함할 수 있다. 와이어의 저항, 및 이에 따라 와이어를 통과하는 전류는 저항성 와이어의 온도에 따라 변할 수 있다. 따라서, 전류계 또는 기타 전류 센서는 열원(12B)의 온도 및 설정점 온도로 또는 설정 온도 범위 내에서 작동되는 열원(12B)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 더욱이, 더 낮은 히터 온도의 제어는 다음 수학식에 기초할 수 있다:

여기서:

TLH = Temperature Lower Heater

TTLH = Target Temperature Lower Heater

t_I = Idle Time(초)

t_t = Time Since Last Measurement

방법의 또 다른 예시적인 실시예에서, 토스팅 완료에 대한 추가 계산을 제공하고 거기에서 나오는 하나 이상의 백업 프로세스는 빵이 타거나 너무 많이 토스팅될 위험이 있고 따라서 빵이 토스터로부터 무시하고 배출되는 것을 달리 나타낼 수 있다. 이러한 백업 프로세스 중 하나는 후속 평가 사이클들 사이의 만듦새 수준 변화를 비교하는 "정방향 진행" 알고리즘이다. 예시적인 실시예에서, 만듦새 수준 변화의 이동 평균(예를 들어, 5개의 이전 평가 사이클에 걸쳐)은 계속되는 토스팅 프로세스에 대해 양으로 유지되어야 한다. 개념적으로 말하면, 토스팅 프로세스는 포화점(예를 들어, 연소)까지 가속화될 것으로 예상되며, 이 시점에서 만듦새 수준의 변화율은 평탄해지거나 음이 된다. 따라서, 토스팅 프로세스가 예상되는 로그 패턴을 따르는 한, 토스팅 프로세스는 계속하게 된다.

다른 예시적인 실시예에서, 잠열 모델이 카메라에 의해 취득된 디지털 이미지로부터 독립적인 토스팅 수준의 대안적인 계산을 수행하는 데 사용된다. 따라서, 잠열 모델 백업 방법은 카메라에 의한 이미지 취득 오류, 이미지 처리 오류, 또는 이미지 취득에 필요한 카메라 및/또는 광원의 오작동이 발생한 경우 토스팅 동작에 대한 제어를 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 토스터는 하나 이상의 오류가 앞서 설명한 디지털 이미지 취득에 기초한 제어를 방해하는 경우 잠열 제어 모드에서 대신 작동할 수 있다. 잠열 제어에서, 시스템 에너지는 예시적으로 다음 수학식으로 나타낼 수 있다:

여기서 T_t = Toast Time(초)

잠열 모델 제어에서, 토스팅 시간은 토스터에 저장된 잠열에 기초하여 조절된다. 이는 가정된 토스팅 시스템 냉각 곡선에 기초하여 가열 사이클로부터 얼마나 많은 에너지가 토스팅 시스템에 입력되었고 얼마나 많은 에너지가 손실되었는지를 추적하여 계산된다. 이러한 실시예에서, 예상되는 토스팅 시간은 원하는 토스팅 수준 및 토스팅 시스템에 이미 있는 열 및 토스팅 동작 동안 토스터로의 열 에너지의 지속적인 입력에 기초하여 계산된다. 이 예상된 토스팅 시간이 초과되거나, 미리 결정된 임계값 백분율 또는 원하는 토스팅 수준에 기초한 임계값 백분율 만큼 초과되는 경우, 시스템은 토스팅 프로세스를 무시하고 빵을 방출하여 빵이 너무 많이 토스팅되거나 타는 것을 방지할 수 있다. 잠열 제어는 "잠열 토스터 제어(Latent Heat Toaster Control)"라는 명칭의 출원인의 계류 중인 미국 특허 출원 제16/556,826호에 더 상세히 설명되어 있으며, 이는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.

도 4는 수평으로 배향된 토스터(10)의 예시적인 실시예를 도시한다. 도 5는 수평으로 배향된 토스터(10)를 또한 개략도로 나타낸다. 이들 도면과 도 1 사이의 동일한 참조 번호는 동일한 구성요소를 나타내고 본 명세서에서 앞서 제공된 바와 같은 구성요소의 설명을 통합하기 위해 사용된다는 것이 인식될 것이다. 또 다른 실시예가 본 개시내용의 범위 내의 실시예에 도달하기 위해 본 출원에 제공된 다른 개시에 추가하여 도 4 및 도 5와 관련하여 본 명세서에서 설명되는 피처와 도 1과 관련하여 앞서 설명된 피처를 조합할 수 있음을 인식할 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 토스터(10)는 예시적으로 적어도 하나의 컨베이어(44)를 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 토스터(10)는 서로에 대해 병렬 작동하도록 배열된 2개의 컨베이어(44)를 포함할 수 있다. 이들 컨베이어(44)는 토스터(10)를 통해 연장될 수 있다. 컨베이어(44)는 내부에 수용된 앞서 설명한 IR 소스에 대해 토스터(10) 내의 미리 결정된 위치로 식품(도시되지 않음)을 전진시키도록 작동될 수 있다. 각각의 컨베이어는 토스터(10) 내에 적어도 하나의 관련된 IR 소스를 가질 수 있음을 인식할 것이다.

도 5는 토스터(10)의 예에서 발견될 수 있는 추가 피처의 예를 제공한다. 도 5의 컨베이어(44)는 식품을 토스터(10) 내로 전달하기 위해서만 작동한다. 컨베이어(44)는 식품을 그 위에 유지하고 그 위에 놓인 식품(16)에 대해 규칙적인 간격 및/또는 순서를 제공하는 데 도움이 되는, 컨베이어(44)로부터 외향 연장하는 디바이더(46)를 포함할 수 있다.

토스터(10)는 다중 목적을 수행하는 안전 도어(48)를 포함할 수 있다. 제1 목적에서, 안전 도어는 IR 소스(12)에 대한 토스팅 영역(50)에 대한 사용자 액세스를 차단한다. 이는, 안전 도어(48)가 폐쇄될 때, 대응하는 리미트 스위치(52)가 활성화되어 IR 소스(12)가 활성화되고 가열되도록 사용자를 보호한다. 안전 도어(48)가 개방되면, 리미트 스위치(52)가 또한 개방되어 IR 소스(12)가 여기되는 것이 방지된다.

또한, 식품이 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 컨베이어(44)에 잘못 배치된 경우, 잘못 배치된 식품(16)은 안전 도어(48)의 외부와 맞물릴 수 있으며, 이에 의해 컨베이어(44)의 전진에도 불구하고 식품(16)의 추가 전진이 방지된다. 컨베이어(44)의 추가 전진은, 식품(16)이 다음 토스팅 동작시 토스팅 영역(50)으로 수용되는 방식으로 컨베이어(44) 및 안전 도어(48) 모두와 적절하게 정렬될 때까지 잘못 배치된 식품(16)에 대해 컨베이어(44)를 전진시킬 것이다.

도 5에 도시된 예에서, 토스팅 영역(50)은 IR 소스(12)에 대해 토스팅 영역(50) 내의 식품을 지지하는 바닥 히터 또는 트레이(54)에 의해 추가로 획정된다. 원하는 토스팅 수준이 식품에서 달성되었다는 결정시, 바닥 히터 및/또는 트레이(54)는 토스터(10)로부터 분배되는 출구 경사부(56) 상으로 토스팅된 식품(16)을 방출하기 위해 피봇되거나 달리 개방된다. 도 4 및 도 5와 관련하여 위에서 도시되고 설명된 예는 토스팅된 식품을 식품이 처음 토스터 내에 위치된 위치와 유사한 위치로 그리고 식품이 토스터(10) 내에 로딩된 것과 동일한 배향(예를 들어, 토스팅 표면이 위로 향함)으로 기능적으로 복귀시키는 이점을 예시적으로 가질 수 있다.

도 6 및 도 7은 토스터(10)가 경사진 배향으로 배열된 토스터(10)의 또 다른 예시적인 실시예를 도시한다. 도 6은 본 실시예의 토스터(10)를 도시하고, 도 7은 도 6의 7-7선을 따라 취한 단면도이다. 도 4 및 도 5에 도시되어 있는 실시예에서와 같이, 이들 도면 내의 동일한 참조 번호는 실시예들 사이에서 동일한 구성요소를 식별하고, 도 6 및 도 7의 실시예와 관련하여 설명된 피처의 일부 또는 전부는 본 개시내용의 범위 내에 있는 토스터의 또 다른 예시적인 실시예에 도달하기 위해 앞서 설명된 바와 같은 또는 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같은 피처와 조합되어 함께 사용될 수 있음이 인식될 것이다.

도 7에서 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 토스팅 영역(50) 뿐만 아니라 토스터(10)의 많은 작동 구성요소는 경사지게 배열된다. 이러한 실시예에서, 사용자는 식품을 안전 도어(48)에 의해 선택적으로 차단되는 바와 같이 개구(60)에 직접 삽입할 수 있다. 개구(60)의 내부 가열 영역(50)은 또한 경사지게 배열되고 토스팅 IR 소스(12a) 및 가열 IR 소스(12b)에 의해 획정된다. 가열 IR 소스(12b)는 또한 바닥 트레이(54)를 형성한다. 크래들(58)은 토스팅 영역(50)의 내부 단부에서 노출되어 있으며, 토스팅 영역(50) 내에 식품을 수용하고 일관되고 반복적인 토스팅을 위해 토스팅 IR 소스(12a) 및 가열 IR 소스(12b)에 대해 식품을 정렬하는 것을 돕는 역할을 한다. 토스팅 동작이 완료되면, 가열 IR 소스(12b)를 포함하는 바닥 트레이(54)가 토스터(10) 내부의 화살표(62) 방향으로 활주하여 트레이(54)를 토스팅된 식품의 방해가 되지 않도록 이동시킨다. 토스팅된 식품은 토스터(10)로부터 분배하기 위해 토스팅 영역(50)으로부터 출구 경사부(56) 위로 떨어진다.

다수의 참고 문헌에 대한 인용이 본 명세서에서 이루어진다. 인용된 참고 문헌은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 인용된 참고 문헌에 있는 용어의 정의와 본 명세서에 있는 용어의 정의가 불일치하는 경우, 그 용어는 본 명세서에 설명된 정의에 기초하여 해석되어야 한다.

위의 설명에서, 특정 용어는 간결함, 명확성 및 이해를 위해 사용되었다. 그러한 용어는 설명의 목적을 위해 사용되고 광범위하게 해석되도록 의도되기 때문에, 어떠한 불필요한 제한도 종래 기술의 요건을 넘어 그로부터 유추되지 않는다. 본 명세서에 설명된 다양한 시스템 및 방법 단계는 단독으로 또는 다른 시스템 및 방법과 조합하여 사용될 수 있다. 첨부된 청구항의 범위 내에서 다양한 등가물, 대안 및 수정이 가능함을 예상해야 한다.

도면에 제공된 기능 블록도, 동작 시퀀스, 및 흐름도는 본 개시내용의 신규 양태를 수행하기 위한 예시적인 아키텍처, 환경 및 방법론을 나타낸다. 설명의 단순화를 위해, 본 명세서에 포함된 방법론은 기능도, 작동 시퀀스 또는 흐름도의 형태일 수 있고 일련의 동작으로 설명될 수 있지만, 방법론은, 일부 동작이, 본 명세서에 따라, 본 명세서에 도시되고 설명된 다른 동작과 상이한 순서로 및/또는 그와 동시에 발생할 수 있으므로 동작의 순서에 의해 제한되지 않음을 이해하고 인지해야 한다. 예를 들어, 본 기술 분야의 숙련자는 방법론이 상태 다이어그램에서와 같이 일련의 상호 관련된 상태 또는 이벤트로서 대안적으로 표현될 수 있음을 이해하고 인지할 것이다. 더욱이, 방법론에 예시된 모든 동작이 새로운 구현에 필요한 것은 아닐 수 있다.

이 서면 설명은 최상의 모드를 포함하여 본 발명을 개시하고 또한 본 기술 분야의 숙련자가 본 발명을 제조하고 사용할 수 있게 하도록 예를 사용한다. 본 발명의 특허 가능한 범위는 청구범위에 의해 한정되며, 본 기술 분야의 숙련자에게 연상되는 다른 예를 포함할 수 있다. 그러한 다른 예는 청구범위의 문자 그대로의 언어와 상이하지 않은 구조적 요소를 갖고 있거나 청구범위의 문자 그대로의 언어와 비실질적 차이가 있는 등가의 구조적 요소를 포함하는 경우에 청구범위의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.

Claims

식품을 유지하도록 구성된 지지부;
지지부에 대해 배열되고 지지부 상의 식품으로 IR 에너지를 지향시키도록 작동 가능한 적외선(IR) 소스;
IR 소스가 IR 에너지를 지향하도록 작동하는 동안 지지부에 대해 배열되고 지지부 상의 식품을 조명하도록 작동 가능한 광원;
지지부 상에 있는 식품의 디지털 이미지를 캡처하도록 작동하는 카메라;
카메라로부터 이미지를 수신하는 프로세서를 포함하고, 프로세서는 카메라로부터 수신된 연속적인 이미지를 분석하고 이 분석에 기초하여 IR 소스를 작동시켜 식품의 미리 결정된 토스팅 수준을 달성하고, 프로세서는 미리 결정된 토스팅 수준에 도달할 때 IR 에너지를 지향시키는 동작을 종료하도록 IR 소스를 작동시키는, 토스터.
제1항에 있어서, 광원은 지지부를 조명하도록 작동하고 프로세서는 지지부 상의 식품의 존재를 결정하기 위해 카메라로부터의 디지털 이미지를 분석하는, 토스터.
제1항 또는 제2항에 있어서, 프로세서는 각각의 연속적인 이미지에서 적어도 하나의 테스트 스펙트럼의 광량에 기초하여 카메라로부터 수신된 연속적인 이미지로부터 식품의 현재 토스팅 수준을 결정하는, 토스터.
제3항에 있어서, 프로세서는 지지부 상의 식품의 초기 색상을 결정하기 위해 카메라로부터의 디지털 이미지를 분석하고, 프로세서는 식품의 현재 토스팅을 결정하기 위해 프로세서에 의해 분석된 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 가중치를 결정하는, 토스터.
제4항에 있어서, 적어도 하나의 테스트 스펙트럼은 녹색광 테스트 스펙트럼 및 적색광 테스트 스펙트럼을 포함하는, 토스터.
제5항에 있어서, 적색광 테스트 스펙트럼에 대한 가중치는 식품의 초기 색상의 어두운 정도가 증가할수록 증가하는, 토스터.
제3항에 있어서, 식품의 현재 토스팅 수준은 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 밝기 보상 인자에 추가로 기초하여 프로세서에 의해 결정되는, 토스터.
제7항에 있어서, 프로세서는 카메라에 의해 취득된 식품의 초기 이미지의 부분으로부터 결정된 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 기준 밝기에 기초하여 적어도 하나의 밝기 보상 인자를 계산하고, 상기 부분은 식품을 포함하지 않고, 적어도 하나의 밝기 보상 인자는 카메라로부터의 후속 이미지의 동일한 부분으로부터 결정된 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 현재 밝기에 기초하여 추가로 계산되는, 토스터.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이미지 티어링 마스크(image tearing mask)를 더 포함하고, 프로세서는 카메라로부터 수신된 각각의 연속적인 이미지에 이미지 티어링 마스크를 적용하고 이미지 티어링 마스크의 적용에 기초하여 식품의 현재 토스팅을 결정하는 데 사용하기 위해 이미지를 통과 또는 거부하는, 토스터.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 미리 결정된 정적 마스크를 더 포함하고, 프로세서는 식품의 현재 토스팅을 결정하기 위해 분석된 수신된 이미지의 부분을 제한하기 위해 카메라로부터 수신된 이미지에 정적 마스크를 적용하는, 토스터.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 프로세서는 카메라로부터 수신된 식품의 적어도 하나의 이미지에 기초하여 동적 마스크를 추가로 결정하고, 동적 마스크는 적어도 하나의 이미지에서 식품의 계산된 적어도 하나의 경계를 포함하고 프로세서는 식품의 현재 토스팅을 결정하기 위해 분석된 수신된 이미지의 부분을 제한하기 위해 카메라로부터 수신된 이미지에 동적 마스크를 적용하는, 토스터.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 지지부 및 프로세서에 작동식으로 연결된 이젝터를 더 포함하고, 프로세서는 미리 결정된 토스팅 수준에 도달할 때 IR 소스에 대한 근접도로부터 빵 제품을 제거하기 위해 이젝터를 작동시키는, 토스터.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, IR 소스는는 환형으로 구성되고 카메라는 IR 소스의 중앙에 위치 설정되는, 토스터.
제13항에 있어서, 카메라는 광각 렌즈를 포함하는, 토스터.
제14항에 있어서, 카메라는 빵 제품으로부터 멀어지는 방향으로 IR 소스의 외부 표면으로부터 만입되는, 토스터.
제13항에 있어서, 광원은 IR 소스의 중앙에 그리고 카메라에 인접하게 위치 설정되는, 토스터.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 강제 가스 소스 및 카메라 주위에 강제 가스 유동을 생성하기 위해 카메라와 IR 소스 사이에서 카메라 주위로 개방되는 덕트를 더 포함하는, 토스터.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항의 토스터를 사용하여 토스팅하는 방법으로서,
적외선(IR) 소스에 대해 지지부 상에 식품을 유지하는 단계;
IR 소스를 작동시켜 IR 에너지를 지지부 상의 식품으로 지향시키는 단계;
지지부 상의 식품을 조명하는 단계;
카메라로 지지부 상에 있는 식품의 디지털 이미지를 취득하는 단계;
카메라에 의해 취득된 연속적인 이미지를 분석하여 카메라에 의해 취득된 각각의 디지털 이미지에서 적어도 하나의 테스트 스펙트럼의 광량에 기초하여 식품의 현재 토스팅 수준을 결정하는 단계;
식품의 현재 토스팅 수준이 식품의 미리 결정된 토스팅 수준에 도달하는 시기를 결정하는 단계; 및
IR 소스를 작동시켜 식품의 미리 결정된 토스팅 수준에 도달할 때 식품에 대한 IR 에너지의 지향을 종료시키는 단계를 포함하는, 방법.
제18항에 있어서,
카메라로부터의 초기 이미지를 분석함으로써 식품의 초기 색상을 결정하는 단계; 및
초기 색상에 기초하여, 식품의 현재 토스팅 수준을 결정하기 위해 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 가중치를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제19항에 있어서,
식품을 포함하지 않는 초기 이미지의 일부로부터 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 기준 밝기를 결정하는 단계;
카메라로부터의 후속 이미지의 동일한 부분으로부터 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 현재 밝기를 결정하는 단계;
기준 밝기 및 현재 밝기로부터 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 밝기 보상 인자를 계산하는 단계; 및
식품의 현재 토스팅 수준을 계산하는 데 적어도 하나의 테스트 스펙트럼에 대한 밝기 보상 인자를 추가로 사용하는 단계를 더 포함하는, 방법.