WO2020056966A1 - 一种获得食物内部温度的方法及烹饪器具 - Google Patents

一种获得食物内部温度的方法及烹饪器具 Download PDF

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王大维
梁少棠
陈兴强
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    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation

Definitions

  • the existing method for detecting the internal temperature of food is to insert a food probe into the food before cooking to measure the internal temperature of the food during cooking.
  • the above measurement methods have problems of complicated operation and unstable fixation.
  • the temperature inside the measured food is different, and the temperature inside the food may not be the lowest temperature detected.
  • the outer layer of the food probe is covered with a silicone sleeve.
  • the limit of the high temperature resistance of the silicone sleeve is generally 300 ° C, but the local temperature in the cooking utensil usually exceeds this temperature.
  • the food probe releases harmful substances when it is exposed to high temperatures for a long time. The risk of direct contact with food can easily lead to safety issues.
  • the control device calculates and obtains the internal temperature of the food according to the surface temperature information of the food, the heat transfer characteristic information of the food, the heating time, and the three-dimensional shape information of the food.
  • control device stores heat transfer characteristic information of a plurality of different foods
  • method for obtaining heat transfer characteristic information of the food further includes:
  • the cooking appliance includes a distance detection device, and a method for acquiring three-dimensional shape information of food includes:
  • FIG. 3 is a diagram of another finite element meshing method provided by an optional embodiment of the present application.
  • the cooking appliance When using a device such as a camera that can only acquire two-dimensional image information to collect image information, in order to accurately obtain three-dimensional shape information of the food, the cooking appliance further includes a distance detection device, the distance detection device is connected to the control device, and the distance detection device acquires Position information of a plurality of positions of the food relative to the distance detection device.
  • the control device calculates three-dimensional shape information of the food based on the position information and the image information. Due to the inconsistent heating effect at various positions of the food, the three-dimensional shape of the food during cooking is not fixed. For example, in the electric oven, the heating effect is high where the food is close to the heating source, and the heating effect is poor when it is far away from the heating source. As a result, the three-dimensional shape of the food is constantly changing, and accurately grasping the three-dimensional shape of the food can accurately cook the food Process control.
  • the method for obtaining the internal temperature of food in this application includes:
  • the image acquisition device When another structure is selected as the reference position, the image acquisition device simultaneously acquires images of the structure as the reference position during image acquisition, so that the distance detection device determines the three-dimensional shape information of the food according to the position information between the food and the reference position.
  • Methods for obtaining information on the heat transfer characteristics of food include:
  • the present application also uses a cooking appliance, which uses the method described above to obtain the internal temperature of the food being heated in the cooking appliance.
  • the cooking appliance includes, but is not limited to, a rice cooker, an oven, a microwave oven, and a steamer.

Abstract

一种获得食物内部温度的方法及烹饪器具，用于获得烹饪器具中的食物的内部温度，烹饪器具包括控制装置，方法包括：控制装置根据食物的表面温度信息、食物的传热特性信息、加热时长以及食物的三维形状信息计算获得食物的内部温度。该方法及使用该方法的烹饪器具，能够通过检测食物表面温度和形状，并根据食物传热特性计算食物内部温度，减少用户烹饪过程中的操作步骤，结果准确可靠。由于采用了非接触式的测量方式，食物与传感器件不发生直接接触，保证了食物的清洁，提高用户饮食安全。

Description

一种获得食物内部温度的方法及烹饪器具
本申请要求于2018年9月21日提交中国专利局、申请号为201811105880.3、发明名称为“一种获得食物内部温度的方法及烹饪器具”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及智能控制技术领域，具体涉及一种获得食物内部温度的方法及使用该方法的烹饪器具。
背景技术
在对食物进行烹饪的过程中，对食物温度的把控非常重要，其直接影响食物烹饪后的口感。现有的检测食物内部温度的方法是烹饪前在食物中插入食物探针，对烹饪过程中食物内部温度进行测量。但上述测量方法存在操作复杂和固定不稳的问题。另外，食物探针插入食物的位置不同，测到的食物内部的温度不同，有可能检测到的食物内部的温度有可能不是最低温度。
食物探针的外层包覆有硅胶套，硅胶套的耐高温的极限一般是300℃，但烹饪器具中的局部温度通常会超过该温度，食物探针长时间处于高温情况下存在释放有害物质的风险，直接接触食物容易引发安全问题。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的之一在于提供一种获得食物内部温度的方法及烹饪器具，以解决现有技术中存在的食物内部温度检测不准确影响控制可靠性，以及在食物中插入温度探针存在食品安全隐患的问题。
为达到上述目的，一方面，本申请采用以下技术方案：
一种获得食物内部温度的方法，用于获得烹饪器具中的食物的内部 温度，所述烹饪器具包括控制装置，所述方法包括：
所述控制装置根据食物的表面温度信息、食物的传热特性信息、加热时长以及食物的三维形状信息计算获得食物的内部温度。
优选地，所述烹饪器具包括温度采集装置，获取食物的表面温度信息的方法包括：
通过温度采集装置采集所述食物的表面的多个位置的温度。
优选地，所述烹饪器具包括图像采集装置，获取食物的传热特性信息的方法包括：
所述图像采集装置采集食物的图像信息，所述控制装置根据所述图像信息确定所述食物的传热特性信息。
优选地，所述控制装置中存储有多种不同食物的传热特性信息，获取食物的传热特性信息的方法还包括：
所述控制装置根据所述图像信息确定该图像信息对应的食物的种类，并根据所述食物的种类确定所述食物的传热特性信息。
优选地，所述烹饪器具包括距离检测装置，获取食物的三维形状信息的方法包括：
所述距离检测装置获取所述食物的多个位置相对所述距离检测装置的位置信息。
优选地，获取食物的三维形状信息的方法还包括：
所述控制装置根据所述位置信息，计算所述食物的三维形状信息。
优选地，所述控制装置中预存有多种计算模型，
计算获得食物的内部温度的方法包括：
所述控制装置根据所述食物的三维状态信息选取与其相匹配的计算模型，并利用该计算模型对所述食物的内部温度进行计算。
优选地，所述计算模型包括传热梯度方向，以及传热计算点的位置和/或数量。
优选地，所述计算模型包括有限元计算模型，所述传热计算点的位置和/或数量通过有限元网格划分进行设置。
为达上述目的，另一方面，本申请采用以下技术方案：
所述烹饪器具使用如上所述的方法获得所述烹饪器具中正在进行 加热的食物的内部温度。
优选地，所述烹饪器具包括电饭煲、烤箱、微波炉、蒸箱。
本申请中的获得食物内部温度的方法及使用方法的烹饪器具，能够通过检测食物表面温度和形状，并根据食物传热特性计算食物内部温度，减少用户烹饪过程中的操作步骤，结果准确可靠。由于采用了非接触式的测量方式，食物与传感器件不发生直接接触，保证了食物的清洁，提高用户饮食安全，适合大规模推广使用。
采用本申请中的方法获得食物内部温度，避免使用温度采集装置直接接触食物，提高了食品安全，并且具有计算结果准确可靠的优点，适合大规模推广使用。
附图说明
通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出本申请可选实施方式提供的获得食物内部温度的方法的流程图；
图2示出本申请可选实施方式提供的一种有限元网格划分方法图；
图3示出本申请可选实施方式提供的另一种有限元网格划分方法图。
可选实施方式
以下基于实施例对本申请进行描述，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
本申请提供了一种获得食物内部温度的方法，能够在温度采集装置 不直接接触食物的前提下计算获得食物内部温度，进而根据食物内部温度对烹饪过程进行控制，计算获得的食物内部温度准确、可靠，且不存在食品安全问题。
以烤箱作为一种典型的烹饪器具，对本申请中的获得食物内部温度的方法进行说明。烤箱包括烹饪腔室，烹饪腔室中能够容纳待烹饪的食物。在烹饪腔室中设置有加热装置，加热装置与控制装置相连，控制装置能够控制加热装置的开闭，还能够控制加热装置的加热功率，进而控制烹饪腔室中的加热温度。另外，控制装置还能够获得加热装置的加热时长。
烹饪器具还包括温度采集装置，温度采集装置与控制装置相连，温度采集装置用于对食物的表面的温度检测采集，获得食物的表面温度信息并将表面温度信息传递给控制装置。温度采集装置优选设置在烹饪腔室中，以快速准确地获得食物的表面温度。由于食物的形状不规则，单选一点进行表面温度采集，容易出现偏差，导致结果不准确，所以采集装置对食物表面的多个位置的温度进行测量，可保证测量结果准确。因此，优选地，温度采集装置设置有多个，以在烹饪开始前和烹饪过程中对烹饪腔室中的食物的表面温度进行多个位置的检测，以更全面的获得食物的表面温度信息。在一个具体的实施例中，温度采集装置包括耐高温的温度传感器阵列，温度传感器阵列可对食物表面不同位置的温度数据进行采集，并将采集到的数据作为食物的表面温度信息传输至控制装置。
控制装置包括存储模块，存储模块中存储有多种不同食物的传热特性信息。众所周知，食物的种类不同，传热特性也不同，比如，西红柿等蔬菜中，由于含有的水分较多，传热比较快，能够较快的加热，而脱水的牛肉干中，水分较少，加热较慢。传热特性信息可以是现有的经过大量实验获得的统计值，也可以是根据经验获得的经验值，一些对食物进行研究的书籍中均会涉及到食物的传热特性信息。在一个优选的实施例中，控制装置能够通过通讯装置与服务器相连，当用户需要对一个食物进行烹饪时，可由用户根据实际需要，自定义的将食物的种类添加到控制装置中，控制装置从服务器中下载该食物的传热特性信息，以适应 不同的食物加热烹饪需求。
烹饪器具还包括图像采集装置，图像采集装置采集食物的图像信息并将图像信息传输给控制装置。图像采集装置通过采集食物的图像信息，为控制装置提供数据，控制装置中存储有多种不同食物的传热特性信息，控制装置根据图像信息确定该图像信息对应的食物的种类，并根据食物的种类确定食物的传热特性信息。在一个优选的实施例中，图像采集装置包括由多个摄像头组成的摄像头组，可从食物的各个角度完成图像信息的采集，由于食物形状多种多样，单从一个角度采集食物的二维图像信息，可能会由于信息量少而导致图像识别错误，由多个摄像头组成的摄像头组从不同的角度对食物进行图像信息采集，采集的信息量更大，能够更准确的识别食物种类。当然，可以理解的是，图像采集装置也可以只包含一个摄像头，并通过对用于支撑食物的托盘或托架进行旋转的方式，采集食物的不同角度的信息，以提高识别准确率。当然，可以理解的是，为了更好的更加直观的获得食物的三维状态信息，可以使用不如AR装置或MR装置对事物的图像信息进行采集。
当使用比如摄像头等仅能够获取二维图像信息的设备对图像信息进行采集时，为了准确获得食物的三维形状信息，烹饪器具还包括距离检测装置，距离检测装置与控制装置相连，距离检测装置获取食物的多个位置相对距离检测装置的位置信息。控制装置根据位置信息，并结合图像信息计算食物的三维形状信息。由于食物的各个位置的加热效果并不一致，食物在烹饪时的三维形状不固定。比如，在电烤箱中，食物靠近加热源的位置加热效果高，远离加热源的位置加热效果差，进而造成食物的三维形状不断发生变化，准确掌握食物的三维形状信息能够更准确的对食物烹饪过程进行控制。
如图1所示，本申请中的获得食物内部温度的方法包括：
控制装置根据食物的表面温度信息、食物的传热特性信息、加热时长以及食物的三维形状信息计算获得食物的内部温度。
其中，通过温度采集装置采集食物的表面的多个位置的温度，获得食物的表面温度信息。通过图像采集装置采集的图像信息以及距离检测装置获得的食物的多个位置相对距离检测装置的位置信息确定食物的三 维形状信息。本申请中在确定食物的三维形状信息时选取的参考位置是距离检测装置，当然，可以理解的是，参考位置也可以是烹饪器具内部的位置相对比较固定的其他结构，比如烤箱中的烤盘，或微波炉中用于放置食物的器皿等。当选取其他结构作为参考位置时，图像采集装置在进行图像采集时将作为参考位置的结构的图像同时采集，以便距离检测装置根据食物与参考位置之间的位置信息确定食物的三维形状信息。获取食物的传热特性信息的方法包括：
图像采集装置采集食物的图像信息，控制装置根据图像信息确定该图像信息对应的食物的种类，控制装置根据食物的种类确定食物的传热特性信息。
进一步地，控制装置中预存有多种计算模型，计算模型包括传热梯度方向，以及传热计算点的位置和/或数量，不同形状的食物适合的传热梯度方向不同。上述计算模型的实现方式是通过有限元计算模型实现的，具体地，传热计算点的位置和/或数量通过有限元网格划分进行设置。如图2和图3所示，是在计算过程中采用的两种不同的有限元网格划分方式，图2中的划分方式适合具有一定高度的呈弧形表面的食物，比如香菇、西红柿等。图3中的划分方式适合高度较低，形状为方形的食物，比如牛排或鸡排等。图2和图3中的线条的交点就是传热计算点，都能够采集到温度值，在确定食物内部温度时，优选将多个温度值中的最低温度值作为食物内部温度，以保证烹饪过程中，食物的各个位置都能够被烹饪成熟。
进一步地，计算获得食物的内部温度的方法包括：
控制装置根据食物的三维状态信息选取与其相匹配的计算模型，并利用该计算模型对食物的内部温度进行计算。
为了更好的解释该方法，以下举例说明该方法的可选实施过程：
将一颗玉米放入应用了上述获得食物内部温度的方法的烹饪装置中进行加热，温度采集装置采集玉米表面10个位置的表面温度信息，并传递给控制装置。图像采集装置采集玉米的图像信息，并传递给控制装置，控制装置根据图像信息确定该图像信息对应的食物为玉米，并查找确定玉米的传热特性信息。距离检测装置获取玉米的20个不同位置相对 距离检测装置的位置信息，并将位置信息传递给控制装置，控制装置根据位置信息和图像信息，计算玉米的三维形状信息。控制装置中预存有多种计算模型，根据玉米的三维形状信息选取与其形状相匹配的计算模型。控制装置根据计算模型对食物进行有限元网格划分，在一个优选地实施例中，控制装置沿水平和竖直方向对食物进行网格划分，在另一个优选地实施例中，控制装置沿食物表面法线方向向内进行网格划分。然后，将表面温度信息、传热特性信息、加热时长导入计算模型中，控制装置沿食物传热梯度方向计算玉米的内部温度。
本申请还体用了一种烹饪器具，使用如上述的方法获得烹饪器具中正在进行加热的食物的内部温度。优选地，烹饪器具包括但不限于电饭煲、烤箱、微波炉、蒸箱。
本申请中的获得食物内部温度的方法及使用方法的烹饪器具，能够通过检测食物表面温度和形状，并根据食物传热特性计算食物内部温度，减少用户烹饪过程中的操作步骤，结果准确可靠。由于采用了非接触式的测量方式，食物与传感器件不发生直接接触，保证了食物的清洁，提高用户饮食安全，适合大规模推广使用。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (11)

  1. 一种获得食物内部温度的方法，用于获得烹饪器具中的食物的内部温度，所述烹饪器具包括控制装置，其特征在于，所述方法包括：
    所述控制装置根据食物的表面温度信息、食物的传热特性信息、加热时长以及食物的三维形状信息计算获得食物的内部温度。
  2. 根据权利要求1所述的获得食物内部温度的方法，其特征在于，所述烹饪器具包括温度采集装置，获取食物的表面温度信息的方法包括：
    通过温度采集装置采集所述食物的表面的多个位置的温度。
  3. 根据权利要求1所述的获得食物内部温度的方法，其特征在于，所述烹饪器具包括图像采集装置，获取食物的传热特性信息的方法包括：
    所述图像采集装置采集食物的图像信息，所述控制装置根据所述图像信息确定所述食物的传热特性信息。
  4. 根据权利要求3所述的获得食物内部温度的方法，其特征在于，所述控制装置中存储有多种不同食物的传热特性信息，获取食物的传热特性信息的方法还包括：
    所述控制装置根据所述图像信息确定该图像信息对应的食物的种类，并根据所述食物的种类确定所述食物的传热特性信息。
  5. 根据权利要求1所述的获得食物内部温度的方法，其特征在于，所述烹饪器具包括距离检测装置，获取食物的三维形状信息的方法包括：
    所述距离检测装置获取所述食物的多个位置相对所述距离检测装置的位置信息。
  6. 根据权利要求5所述的获得食物内部温度的方法，其特征在于，获取食物的三维形状信息的方法还包括：
    所述控制装置根据所述位置信息，计算所述食物的三维形状信息。
  7. 根据权利要求1所述的获得食物内部温度的方法，其特征在于，所述控制装置中预存有多种计算模型，
    计算获得食物的内部温度的方法包括：
    所述控制装置根据所述食物的三维状态信息选取与其相匹配的计算模型，并利用该计算模型对所述食物的内部温度进行计算。
  8. 根据权利要求7所述的获得食物内部温度的方法，其特征在于，所述计算模型包括传热梯度方向，以及传热计算点的位置和/或数量。
  9. 根据权利要求8所述的获得食物内部温度的方法，其特征在于，所述计算模型包括有限元计算模型，所述传热计算点的位置和/或数量通过有限元网格划分进行设置。
  10. 一种烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具使用如权利要求1至9之一所述的方法获得所述烹饪器具中正在进行加热的食物的内部温度。
  11. 根据权利要求10所述的烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具包括电饭煲、烤箱、微波炉、蒸箱。
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