WO2020094573A1 - Verfahren zum betreiben eines haushalts-gargeräts und haushalts-gargerät - Google Patents

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WO2020094573A1
WO2020094573A1 PCT/EP2019/080108 EP2019080108W WO2020094573A1 WO 2020094573 A1 WO2020094573 A1 WO 2020094573A1 EP 2019080108 W EP2019080108 W EP 2019080108W WO 2020094573 A1 WO2020094573 A1 WO 2020094573A1
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food
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value
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PCT/EP2019/080108
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Markus Kuchler
Kerstin RIGORTH
Sebastian Sterz
Matthias Vogt
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BSH Hausgeräte GmbH
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    • H05B6/687—Circuits for monitoring or control for cooking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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    • H05B6/72—Radiators or antennas
    • H05B6/725—Rotatable antennas

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a household cooking appliance, comprising a cooking chamber, at least one cooking product treatment device for treating food to be cooked in the cooking chamber with a plurality of parameter configurations, the cooked product being treatable locally differently by at least two parameter configurations, and at least one directed into the cooking chamber Sensor for determining distributions of a surface property of the food to be cooked, with the method operating at least one food treatment device in a pth iteration step with p> 1 for a predetermined time period At with a qth parameter configuration S q with q ⁇ p in order to treat food to be cooked in the cooking space and, after the time period At has elapsed, a pth distribution ⁇ V p > of a surface property of the food to be cooked is determined by means of the at least one sensor.
  • the invention also relates to a household cooking appliance for carrying out the method. The invention is particularly advantageously applicable to microwave devices.
  • US 2018/0098381 A1 and US 2017/0290095 A1 disclose a computer-implemented method for heating an object in a cooking chamber of an electronic oven to a target state.
  • the method involves heating the item with a set of energy applications related to the cooking space while the oven is in a particular configuration.
  • the set of energy applications and configuration define a respective set of variable energy distributions in the chamber.
  • the method also includes the acquisition of sensor data defining a respective set of responses of the food to the set of energy applications.
  • the method also includes generating a plan for heating the item in the chamber. The plan is generated by a control system of the furnace and uses the sensor data.
  • WO 2012/109634 A1 discloses a device for treating objects with HF energy.
  • the device may include a display to present a user with an image of an object to be processed, the image comprising at least a first part and a second part of the object.
  • the device can also have an input and include at least one processor configured to: receive information based on an input provided to the input unit and generate processing information for use in processing the object based on the received information to provide a first processing result to achieve in the first section of the object and a second processing result in the second section of the object.
  • the object is achieved by a method for operating a household cooking appliance, comprising
  • At least one cooking product treatment device for treating food to be cooked in the cooking chamber with a plurality of parameter configurations, the cooking product being able to be treated locally differently by at least two parameter configurations, and
  • At least one sensor directed into the cooking space for determining distributions ⁇ V> of a surface property of the food to be cooked
  • At is determined or measured by means of the at least one sensor, a pth distribution ⁇ V p > of a surface property of the food to be cooked, c) a change pattern ⁇ E (S q )> is calculated and stored from a comparison of the pth distribution ⁇ V p > with a (p-1) th distribution ⁇ V pi > recorded before step a) ,
  • a respective evaluation value B q is calculated, which gives the pth distribution ⁇ V p > with the associated change pattern ⁇ E (S q )> to a prediction pattern Linked ⁇ V ' p > and represents a measure for a deviation of the prediction pattern ⁇ V' p > with a target distribution ⁇ Z> for the food to be cooked,
  • a quality value Q p is calculated for the pth distribution ⁇ V p >, which indicates a deviation of the distribution ⁇ V p > from a target distribution ⁇ Z>, and
  • This method has the advantage that it can effectively and quickly treat the food to be cooked so that it obtains a desired surface property that corresponds to the target distribution.
  • the method enables a targeted control of a heating distribution of food to be cooked when using microwave or HF radiation with the aid of the data from a sensor.
  • intelligent control of a cooking device can be implemented with little effort, which can achieve the best possible cooking result dynamically and only in relation to the current moment.
  • the associated computing effort is low, so that the iteration steps of the method can be carried out particularly quickly.
  • no memory is required to store large amounts of data.
  • targeted temperature patterns and distributions can also be set in conventional cooking appliances, and only with the aid of a simple sensor.
  • the surface property can be, for example, a temperature measured on the surface of the food to be cooked, a moisture level or a degree of browning, but is not limited to this.
  • the distribution ⁇ V p > is also referred to below as the "measured value distribution" and represents an actual distribution of the food measured during an iteration p. Depending on the type of surface property measured, it can then be referred to as a temperature distribution, browning degree distribution, etc. will.
  • the target distribution ⁇ Z> can be described analogously and is in particular dimensionless.
  • a parameter configuration S q generally corresponds to a specific value space that is drawn up by the corresponding setting or operating parameters.
  • a parameter configuration S q corresponds to a specific qth set of setting or operating values of the household cooking appliance.
  • a parameter configuration S q comprises at least two possible setting values of at least one setting or operating parameter of the household cooking appliance.
  • Each operating parameter can assume at least two values or states. In the simplest case, these two states can be "on" and "off”. The fact that at least two parameter configurations treat the food locally differently, with a corresponding effect on the food, the two parameter configurations result in a different distribution of the surface property.
  • the household cooking device can be a microwave device, the food handling device then having at least one microwave device for introducing microwaves into the cooking space.
  • the microwave device has in particular at least one microwave generator (e.g., a magnetron, an inverter-controlled microwave generator, a solid-state-based microwave generator ("Solid State Microwave Generator”), etc.).
  • a microwave generator e.g., a magnetron, an inverter-controlled microwave generator, a solid-state-based microwave generator ("Solid State Microwave Generator"), etc.
  • As setting or operating parameters of the microwave generator which change a field distribution in the cooking space, (e.g. in the case of semiconductor-based generation of the microwave power) e.g. the operating frequency, in the case of several microwave generators and / or feed points, their relative phase, etc. are used.
  • the microwave device can also have a microwave guide for guiding the microwaves generated by the microwave generator into the cooking space.
  • the microwave guide can be or have, for example, a waveguide or an HF cable.
  • the microwave device can also have at least one adjustable field-changing component, that is to say that depending on the position of the field-changing component, a field distribution of the microwaves in the cooking space is different. Depending on the setting of the setting or operating parameters of these field-changing components, a certain field distribution and thus a certain heating or change pattern will occur in the food.
  • the at least one field changing component can e.g. have or be at least one rotatable antenna that couples microwave energy into the cooking space, e.g. from the microwave guide.
  • These rotating antennas are typically not rotationally symmetrical, so that an angular position can be specified for them as a setting or operating parameter, e.g. is selectively adjustable via a stepper motor.
  • the at least one rotatable antenna can also be adjustable with respect to its height position.
  • the at least one field-changing component can additionally or alternatively have at least one microwave reflector that can be adjusted with respect to its spatial position.
  • the microwave reflector can be rotatable and / or displaceable.
  • a rotatable microwave reflector can be designed as a mode stirrer (“wobbler”).
  • a displaceable microwave reflector can be designed as a spatially displaceable dielectric (e.g. made of Teflon).
  • the at least one setting or operating parameter can consequently include at least one operating parameter from the group
  • the method can also be expressed in such a way that
  • the at least one food treatment device comprises a microwave device for introducing microwaves into the cooking space, different field distributions of the microwaves in the cooking space being able to be generated by at least two parameter configurations of the microwave device,
  • the surface property is a surface temperature of the food
  • the at least one sensor comprises at least one infrared sensor directed into the cooking space for determining measured value distributions ⁇ V> on the food to be cooked,
  • the microwave device is operated in a p-th iteration step with p> 1 for a predetermined time period
  • p> 1 for a predetermined time period
  • S q with q ⁇ p in order to cook food (G) in the cooking chamber (2) with microwaves to treat
  • a pth measurement value distribution ⁇ V p > of the food is determined by means of the at least one infrared sensor, c) from a comparison of the pth measurement value distribution ⁇ V p > with a before step a) recorded (p-1) th measured value distribution ⁇ V pi > a change pattern
  • a respective evaluation value B q is calculated, which is a difference between a deviation of a target distribution ⁇ Z> from the measured value distribution ⁇ V p > and a deviation of the target distribution ⁇ Z> onsmuster to a recuperdikti 'represents ⁇ p, said recuperdiktionsmuster ⁇ V V>' p> a superimposition of the measurement value distribution ⁇ V p> with the corresponding change pattern
  • a quality value Q p is calculated for the p-th measured value distribution ⁇ V p >, which is a deviation of the measured value distribution ⁇ V p > from a target measured value distribution
  • ⁇ Z> indicates, and g) if there is a sufficiently smaller deviation from the target distribution ⁇ Z> for the quality value Q p than for the (p-1) th quality value Q pi , iteratively branching to step a) while maintaining the current parameter configuration S q , and
  • the household cooking appliance can also be an oven, in which case the food processing device then has at least one - in particular electrically operated - radiant heater for introducing heat radiation into the cooking space, e.g. at least one lower heat radiator, at least one upper heat radiator and / or at least one grill radiator.
  • at least one - in particular electrically operated - radiant heater for introducing heat radiation into the cooking space, e.g. at least one lower heat radiator, at least one upper heat radiator and / or at least one grill radiator.
  • the at least one food processing unit has at least one food processing unit from the group
  • At least one jet-directed hot air device and / or
  • a jet-directed device can in particular be understood to mean a substance introduction unit which is set up to introduce at least one locally limited, directed flow of substance into the cooking space for local treatment of the food to be cooked.
  • the at least one electric radiant heater is used to heat the cooking space or the food to be cooked in the cooking space. It can be a respective tubular heating element, alternatively or additionally, for example, a printed conductor track, a resistance surface heating element, etc. Is the household cooking appliance with at least one electrical one Equipped with radiant heating elements, the cooking space can also be called an oven space.
  • the at least one radiant heater can, for example, have at least one lower heat radiator for generating a lower heat or lower heat function, at least one upper heat radiator for generating an upper heat or upper heat function, at least one grill radiator for generating a grill function (possibly together with the min - At least include a top heat radiator), a ring radiator for generating a hot air or hot air function, etc.
  • the setting or operating parameter of a radiant heater can in particular comprise different electrical powers or power levels, e.g. ⁇ 0 W, 200 W, ..., 800 W>.
  • the at least one electric radiant heater comprises at least two radiant heaters and the parameter configuration includes set values for at least two of the radiant heaters.
  • different power distributions which correspond to different sets of setting parameters of at least two radiant heaters, can be used to carry out the method.
  • the radiant heaters can be operated individually or individually, in particular irrespective of whether several radiant heaters are operated together when a specific operating mode (e.g. grill mode) is selected.
  • a specific operating mode e.g. grill mode
  • the radiant heaters can be activated as functional “operating mode” groups or types of heating that are assigned to specific operating modes.
  • exactly one radiant heater can be activated in at least one operating mode or exactly one radiant heater can be assigned to this operating mode.
  • at least one other operating mode at least two radiant heaters are activated or at least two radiant heaters are assigned to this other operating mode.
  • Power distributions can then result from the power inputs of radiant heaters belonging to different operating modes.
  • the household cooking appliance can also be a combination of an oven and a microwave oven, e.g. an oven with additional microwave functionality or a microwave device with additional oven function, the combination device then having at least one microwave device and at least one radiant heater.
  • the at least one sensor comprises at least one infrared sensor and / or at least one optical sensor.
  • the optical sensor is particularly suitable for determining a degree of browning and / or determining the moisture on the surface of the food to be cooked, while the infrared sensor is particularly suitable for determining a temperature distribution on the surface of the food to be cooked.
  • the infrared sensor is particularly sensitive in a near infrared range (NIR).
  • the measured values of the at least one sensor provide a spatially resolved, in particular pixel-like, measured value distribution ⁇ V> of the surface quality of the food to be cooked, in particular as a two-dimensional image.
  • at least one sensor can be a spatially resolving sensor.
  • the at least one optical sensor comprises or is a camera that records a picture-like composite image of the food to be cooked.
  • the camera - in particular a digital camera - is advantageously a color camera, but can also be a black and white camera.
  • the at least one infrared sensor comprises at least one infrared camera with a pixel-like resolution for recording at least one pixel-like thermal image (also referred to as a thermal imaging camera).
  • At least one sensor can be moved relative to the food to be cooked (for example by attachment to a movable support) and on different ones io
  • the at least one infrared sensor can then be designed, for example, as at least one so-called thermopile or “thermopile” etc.
  • the at least one infrared sensor can be designed as an IR spectroscope.
  • the food can be moved in order to measure its surface property (s).
  • the food can be placed on a turntable.
  • the food in the cooking space can be adjustable in height, e.g. by means of a - in particular motorized - height-adjustable holder for a food support or by a height-adjustable food support.
  • the height of the food to be cooked is in particular carried out automatically by the household cooking appliance.
  • the measured value distribution ⁇ V> of the food in order to determine the measured value distribution ⁇ V> of the food, its measured value distribution ⁇ V> is isolated in the thermal image, that is to say that only the measured value distribution of food to be cooked is considered for the method, while the surface property of the environment of the Food to be cooked (eg a food support, cooking space walls, etc.) is ignored or removed.
  • measured values of the surface of the food to be cooked are separated from measured values of other surfaces or image areas.
  • an image recorded by the sensor can be subjected, for example, to image evaluation, in particular object recognition. This enables a particularly precise, automatic determination of the position of the food in the cooking space.
  • the surface of the food in the cooking space can alternatively or additionally be determined by evaluating thermal changes at the beginning of the cooking process.
  • the surface of the food to be cooked will generally heat up more slowly than a typically metallic food support, which can be recognized and evaluated, for example, in a thermal image sequence.
  • changes over time in the wavelength-dependent reflection can be evaluated.
  • the position of the food in the cooking space can be determined in another way, for example by the user.
  • an optical image of the cooking space can be recorded and made available to a user for viewing, for example on a touch-sensitive screen, for example of the household cooking device and / or a user terminal such as a smartphone or tablet PC.
  • the user can now determine the image area that corresponds to the food to be cooked. This can be done, for example, by moving the contour of the food recognized by the user on the touch-sensitive screen using a finger or pen.
  • the recorded image can be divided into sub-areas, and a user can select those sub-areas on which the food to be cooked is shown, in particular on which the food to be cooked is predominantly shown, in particular where only the food to be cooked is shown.
  • the household cooking appliance can subsequently only use the segments selected by the user to carry out the method.
  • the comparison can in particular be a general difference.
  • the change pattern ⁇ E (S q )> maps the temperature rise that results with a certain parameter configuration S q and can be determined by the temperature distributions for the iteration steps ( p-1) and p are compared with each other.
  • a respective evaluation value B q is calculated, which is a difference between a deviation of a target distribution ⁇ Z> from the measured value distribution ⁇ V p > and represents a deviation of the target distribution ⁇ Z> from a prediction pattern ⁇ V ' p >, the prediction pattern ⁇ V' p > representing a superposition of the measured value distribution ⁇ V p > with the associated change pattern ⁇ E (S q )>.
  • the prediction pattern ⁇ V ' p > corresponds to the measured value distribution that would arise if the change pattern
  • the evaluation value B q indicates how strongly applying the associated encryption change pattern ⁇ E (S q)> based on the current measured value distribution ⁇ V p> these measurements distribution ⁇ V p> probably closer to the target distribution ⁇ Z>.
  • Step g) is carried out in the event that the pth measured value distribution ⁇ V p > is better adapted to the target distribution ⁇ Z> than the previous, (p-1) th measured value distribution ⁇ V p- 1>, that is to say an improvement the actual distribution ⁇ V> on reaching the target distribution
  • a “sufficiently small deviation” can be understood to mean a deviation in which there is a sufficiently smaller deviation from the target distribution ⁇ Z> for the quality value Q p than for the (p-1) th quality value Q pi .
  • Step h) is then carried out in the event that the quality value Q p does not result in a sufficiently small deviation from the target distribution ⁇ Z> than for the quality value Q pi .
  • Step h) is then carried out in the event that the pth measured value distribution ⁇ V p > is less adapted to the target distribution ⁇ Z> than the previous measured value distribution
  • a "sufficiently small deviation” can also be understood to mean a deviation in which the quality value Q p has a sufficiently smaller deviation from the target distribution ⁇ Z> than the (p-1) th quality value Q pi or at which the improvement of the pth measured value distribution ⁇ V p > compared to the previous measured value distribution ⁇ V pi > reaches or exceeds a predetermined minimum dimension.
  • This can be expressed in such a way that Q p > a Q pi with a> 1 must apply if a larger Q means a better match.
  • the specified factor a can also be referred to as the "minimum improvement". If a smaller Q means a better match, the condition can be as
  • Q p ⁇ a Q p -i can be formulated with a ⁇ 1.
  • Step h) is then carried out in the event that the improvement in the pth measured value distribution ⁇ V p > compared to the previous measured value distribution ⁇ V pi > has not been sufficiently strong.
  • a new parameter configuration S q + i is also selected or set if Q p > a Q pi with a> 1, although Q p > Q p -i can be fulfilled.
  • step h as long as new parameter configurations S q + i be set up in the latest parameter configuration S qa (especially strong enough) to improve the measurements distribution ⁇ V> occurs. It is therefore possible with the present method that the result of the food to be cooked remains practically the same for at least one iteration step or can even deteriorate.
  • the measured value distribution ⁇ V p > is a segment-wise measured value distribution in such a way that it different parts with respective uniform has measured values.
  • the image recorded by a camera can be subdivided into image segments of a certain edge length or a certain number of pixels.
  • the value represented by a segment is a constant measured value for this segment and can be determined, for example, by averaging the pixel values or pixel values contained in the respective segment.
  • the segments correspond to individual pixels, that is to say that the measured value distribution of the food to be used for carrying out the method is a pixel-by-pixel temperature distribution.
  • the (actual) measured value distribution ⁇ V p >, the target distribution ⁇ Z> and the change pattern ⁇ E (S q )> are segment-like distributions with k segments each.
  • the process is ended if at least one specified termination criterion is fulfilled.
  • the termination criterion can depend in particular on the last measured value distribution ⁇ V p >.
  • the method is terminated if the quality value Q p reaches a predetermined criterion and / or the food reaches a predetermined target value (Vziei). In this way, a particularly reliable approximation of the finished food to a desired final state can be achieved.
  • the criterion of the quality value Q p includes the achievement of a target quality value Qziei. Assuming that a measured value distribution ⁇ V p > is closer to the target distribution ⁇ Z> the smaller Q p is, the termination criterion can be met, for example, if Q p ⁇ Qziei. This criterion can therefore advantageously be used if the method is to be terminated if the measured value distribution ⁇ V p > is sufficiently close to the target distribution ⁇ Z>.
  • the criterion includes that the food to be cooked reaches a predetermined target value Vzi ei , this target value can be compared with the measured value distribution ⁇ V p >, but is not required.
  • the criterion can also include reaching a cooking time, core temperature, etc. specified by the user or program.
  • the food to be cooked has reached the predetermined target value Vzi ei when max ( ⁇ V p >)> V Z iei or min ( ⁇ V p >)> V Z iei is fulfilled. So different ones can be achieve the desired final states of the food particularly reliably.
  • the criterion max ( ⁇ V p >)> V ziei specifies, for example, that the method should be ended when only one segment has reached the target value Vzi ei . Too much or too long treatment of the food to be cooked can advantageously be prevented.
  • the criterion min ( ⁇ V p >)> V ziei indicates that the process should be ended when all segments have reached the target value Vzi ei . In this way, non-continuous handling of the food can advantageously be prevented
  • the change pattern ⁇ E (S q )> is segment-wise calculated as the difference between the p-th measured value distribution ⁇ V p > and the (p-1) th distribution ⁇ V p- 1>, in particular according to
  • ⁇ E (S,)> ⁇ V p > - ⁇ V p-! > or in relation to the i-th segment according to
  • E ( S ?) I V p, i - v (pl), i is calculated.
  • the change pattern ⁇ E (S q )> represents the effect of treating the food when the parameter configuration S q is set.
  • the change pattern ⁇ E (S q )> can also be referred to as change distribution.
  • ⁇ V p > can have absolute temperatures as components and are then in particular no - for example standardized - relative distributions.
  • ⁇ Z * > denotes the target distribution, based on the current measured value distribution
  • ⁇ V p > with is aimed at as the current target state considering temperature values ("target measured value distribution").
  • D is especially a temperature in ° C.
  • target distribution ⁇ Z> is dimensionless, ⁇ Z * > is carried out in ° C.
  • the target measured value distribution ⁇ Z * > can be used component by component for all Z *
  • the exponential factor d indicates how strongly deviations from the target distribution ⁇ Z> should be taken into account.
  • the evaluation value B q preferably heats up pattern ⁇ E (S q )>, which compensate for large differences between the actual measured value distribution ⁇ V p > and the target distribution ⁇ Z>.
  • the prediction pattern ⁇ V ' p > can also be calculated in another way, for example by weighted addition of the change pattern ⁇ E (S q )> with the measurement value distribution ⁇ V p >.
  • Q p corresponds to the standard deviation.
  • Q p norm can be according to:
  • Q p-n0 rm and Q p are used synonymously.
  • the method can be carried out synonymously with standardized values or quantities and with non-standardized values or quantities.
  • the object is also achieved by a household cooking appliance which is designed to carry out the method as described above.
  • the household cooking appliance can be designed analogously to the method and has the same advantages.
  • At least one food product treatment device for treating food to be cooked in the cooking space with several parameter configurations, wherein the food to be cooked can be treated locally differently by at least two parameter configurations, and at least one sensor directed into the cooking space for determining Distributions ⁇ V> of a surface property of the food, and a data processing device for performing the method.
  • FIG. 1 shows a simplified sketch of a household cooking appliance which is set up to carry out the method described above;
  • the microwave device 1 shows a sectional side view of a sketch of a household cooking appliance in the form of a microwave appliance 1, which is set up to carry out the method described in more detail in FIG.
  • the microwave device 1 has a cooking chamber 2 with a loading opening 3 on the front, which can be closed by means of a door 4.
  • 5 food item G is arranged on a food support 5.
  • the household cooking appliance 1 also has at least one food processing unit in the form of a microwave generating device 6.
  • the microwave generating device 6 can be, for example, an inverter-controlled microwave generator, a rotating and / or height-adjustable rotary antenna 7 and / or a rotating and / or height-adjustable Showable wobbler (not shown).
  • the microwave device 1 can have infrared radiant heaters (not shown), for example a lower heat radiator, an upper heat radiator and / or a grill radiator.
  • the microwave generating device 6 is controlled by means of a control unit 8.
  • the microwave generating device 6 can be set to at least two parameter configurations S q with different field distributions in the cooking space 2.
  • Different parameter configurations can correspond, for example, to different angles of rotation of the rotating antenna 7.
  • the angle of rotation thus corresponds to a field-varying setting or operating parameter of the microwave device 1 with at least two setting values in the form of angle of rotation values.
  • the control unit 8 is also connected to an optical sensor in the form of a thermal imaging camera 9.
  • the thermal imager 9 is arranged such that it is directed into the cooking space 2 and can take a pixel-like thermal image of the food G to be cooked. As a result, the thermal imaging camera 9 can be used to record or determine a temperature distribution ⁇ V> on the surface of the food item G.
  • the control unit 8 can also be set up to carry out the method described above and can also serve as an evaluation device for this purpose.
  • the evaluation can run on an external device such as a network computer or the so-called “cloud” (not shown).
  • Fig. 2 shows various process steps of the method described above, which e.g. can run in the microwave device 1 described in Figure 1.
  • This method is designed as an iteration method, the number of iterations being indicated by the step or iteration index p.
  • a target temperature Tzi ei for the food G is set.
  • the first parameter configuration Si can be predefined or can be chosen randomly or pseudorandomly.
  • the temperature distribution ⁇ V p > of the food to be cooked G is a segmental temperature distribution in that it has different sub-areas with respective uniform temperature values.
  • the image recorded by the thermal imaging camera can be divided into image segments of a certain edge length or a certain number of pixels.
  • the value represented by a segment is a constant temperature value for this segment and can be determined, for example, by averaging the pixel values or pixel values contained in the respective segment.
  • the segments correspond to individual pixels, ie the temperature distribution of the food to be used to carry out the method is a pixel-by-pixel temperature distribution.
  • a step S2 after the time period At has elapsed, a pth temperature distribution ⁇ V p > of the food item G is determined by means of the thermal camera. The determination of the temperature distribution can comprise averaging temperature measurement values of individual image points assigned to the respective segment V p; i , if the segments V p; i comprise more than one image point.
  • the temperature distribution ⁇ V p > in iteration step p can look like this: where the individual temperature values V p are given in degrees Celsius. .
  • step S3 a query is made as to whether the temperature distribution ⁇ V p > measured in step S2 has reached or exceeded the target temperature value Tzi ei . If yes ("Y"), the method is ended in a step S4.
  • the condition or query in step S3 can generally be written as ⁇ V p >> T target and in one example as
  • the method is ended when at least one segment V p, i of the temperature distribution ⁇ V p > has exceeded the target temperature.
  • the method can be ended, for example, when a certain number of segments V p , a certain percentage of the segments V p or all segments V p have reached or exceeded the target temperature value T zi el .
  • the latter condition can also be referred to as min ⁇ V p ⁇ > T ziei .
  • step S3 If the condition is not fulfilled in the query carried out in step S3 ("N"), the process branches to step S5.
  • step S5 the previously measured pth temperature distribution ⁇ V p > is compared or linked with the previously measured temperature distribution ⁇ V pi > and from this a for the currently set parameter configuration S q specific change pattern
  • ⁇ V p > are compared segment by segment, that is to say corresponding segments of the two temperature distributions ⁇ V pi > and ⁇ V p > are linked to one another with the same index i.
  • the change pattern ⁇ E (S q )> is therefore also divided into k segments E, (S q ). In particular, segments n r; , and V pi; i subtracted from each other with the same index i, that is, for all segments E, (S q ) the link
  • the change pattern ⁇ E (S q )> corresponds to a segment-by-segment distribution of the temperature differences between the two temporally successive temperature distributions ⁇ V pi > and ⁇ V p > and thus, in terms of content, an effect on the food G caused by this parameter configuration S q .
  • the change pattern ⁇ E (S q )> can be specified not only as a temperature difference, but also as a temperature increase per unit of time.
  • the physical unit can be specified, for example, as ° C / s.
  • ⁇ E (S q )> ⁇ calculates a respective evaluation value B (S q ). The first time you run through the In step S5, only the change pattern ⁇ E (Si)> is present, so that only one evaluation value B (Si) is then calculated.
  • the evaluation value B (S q ) here is based on a respective combination of the temperature distribution ⁇ V p > and a prediction pattern ⁇ V ' p > with a target pattern ⁇ Z> for the food G.
  • the prediction pattern ⁇ V' p > corresponds to one segment-like temperature distribution, which corresponds to a temperature distribution approximated or approximated for the next iteration step, if the parameter configuration S q were used.
  • the prediction pattern ⁇ V ' p > can, for example, segment by segment for a specific change pattern ⁇ E (S q )>
  • the evaluation value B (S q ) represents a quality or a measure for a probable deviation of the prediction pattern ⁇ V ' p > from a target pattern ⁇ Z> for the food to be cooked G.
  • the "best" calculation value B (S q ) indicates that if the microwave device to the associated configuration parameters S q is set, the target pattern ⁇ Z> expected better approximated as is already set with another or auspro- b studying parameter configurations S q.
  • the evaluation value B q B (S q ) can also be referred to as "prediction quality".
  • the evaluation value B (S q ) according to be calculated what in segmental representation of the calculation with k corresponds to the number of segments i.
  • the larger the value of B q the better the target distribution ⁇ Z> is approximated.
  • the value of the exponent d is a preset value that determines how strongly deviations from the target distribution ⁇ Z> are taken into account. For d> 1 it follows that the evaluation value B prefers those change patterns ⁇ E (S q )> which compensate for large differences between the current temperature distribution ⁇ V p > and the target distribution ⁇ Z>.
  • the average warming of a change pattern ⁇ E (S q )> can also be taken into account, especially in comparison to the average warming of all change patterns.
  • the parameter configuration S q from the available group of the parameter configurations ⁇ S q ⁇ which has already been set at least once is set which is likely to best approximate the target distribution ⁇ Z>.
  • this can be the parameter configuration S q that corresponds to the largest evaluation value B (S q ).
  • an associated (p-th) scalar quality value Q p ⁇ V p >, ⁇ Z>) is calculated for the p-th temperature distribution ⁇ V p >, which is a deviation of the currently measured, p-th temperature distribution ⁇ V p > with the target distribution ⁇ Z> or a measure of the similarity of the currently measured, p-th temperature distribution ⁇ V p > with the target distribution ⁇ Z>.
  • the quality value Q p according to
  • D corresponds to the average value of all segments V p , which, for example, according to can be calculated.
  • D is in a range of values 0 ⁇ D ⁇ 1.
  • Q p the closer ⁇ V p > to ⁇ Z>.
  • Q p, norm can also be used instead of Q p .
  • Q p corresponds to the standard deviation.
  • Q p can therefore also be referred to in the above specific embodiment as a "modified standard deviation".
  • step S9 it is checked whether Q p ⁇ Qzi ei applies, ie whether the quality value Q p has reached a predetermined target value Qzi ei , that is to say whether the target distribution ⁇ Z> or ⁇ Z * > has been achieved with sufficient accuracy. If yes ("Y"), the process branches back to step S1.
  • step S10 If the quality value Q p has not met the at least one criterion ("N"), the process branches to step S10.
  • step S10 a query is made as to whether the quality value Q p is better or worse than the quality value Q pi ( ⁇ V pi >, ⁇ Z>) calculated for the previous (p-1) -th step, which is indicated by the expression "Q p c Q pi ? " is symbolized. If so ("J"), keep it the current parameter configuration S q branches back to step S1.
  • step S10 If in step S10 the quality value Q p is worse than the quality value Q pi ("N") (that is, the agreement with the target distribution ⁇ Z> for the p-th pass is worse than in the previous (p-1) -th pass) , a new parameter configuration S q + i is set in step S1 1 and then branched back to step S1.
  • the new parameter configuration S q + i has not yet been set within the scope of the method. It can be predetermined or chosen randomly or pseudorandomly. This increases the number of group members of the group ⁇ S q ⁇ of the parameter configurations S q by one.
  • the method described above enables a targeted control of a heating distribution of food to be cooked when using microwave or HF radiation with the aid of data from a thermal imager.
  • Intelligent control of a microwave oven can be implemented with little effort, which can achieve the best possible cooking result dynamically and only in relation to the current moment.
  • targeted temperature patterns and distributions can also be set in conventional microwave devices, which was previously considered almost impossible - and only with the aid of a simple thermal camera and a stepping motor for the rotary antenna.
  • steps S5 to S7 and S8 to S10 can be reversed, steps S3 and S4 can be carried out immediately before step S8 or after, etc.
  • the minimum dimension a can be arbitrary, but then it can be fixed or it can be adjusted dynamically. In this way, it can advantageously be prevented that quasi-static states occur in which only an infinitesimal cooking progress occurs.
  • Step S10 can thus be designed such that a branch is only made back to step S1 if the condition Q p ⁇ Q pi and also the condition Q p ⁇ Q pi a with a ⁇ 1 are fulfilled.
  • step S10 can be carried out directly after step S7 (ie steps S8 and S9 can be dispensed with).
  • change patterns ⁇ E (S q )> are no longer valid in the past. It can then be generally advantageous if change patterns ⁇ E (S q )> that are no longer used are updated dynamically for a longer period (for example from a minute) or are checked sporadically for their validity. This can be done, for example, by an intermediate step in which the microwave device 1 is set to the associated parameter configuration S q and then after handling the food with this parameter configuration S q the associated change pattern ⁇ E (S q )> is calculated and instead of the old change pattern ⁇ E (S q )> is saved.
  • step S3 instead of step S1.
  • the method can be carried out with standardized or non-standardized values and distributions.
  • a number can also include the specified number as well as a customary tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

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Abstract

Bei einem Verfahren (S1-S11) wird eine Gargutbehandlungseinrichtung (6) für eine Zeitdauer (Δt) mit einer Parameterkonfiguration (Sq) betrieben, um Gargut (G) zu behandeln, anschließend an den Ablauf der Zeitdauer (Δt) mittels eines Sensors (9) eine Messwertverteilung <Vp> einer Oberflächeneigenschaft des Garguts (G) bestimmt,aus einem Vergleich der p-ten Messwertverteilung <Vp> mit einer Messwertverteilung <Vp -1> ein Veränderungsmuster <E(Sq)> berechnet,und für alle bisher im Laufe dieses Verfahrens gespeicherten Veränderungsmuster {<E(Sq)>} ein jeweiliger Bewertungswert Bq berechnet, der einen Unterschied zwischen einer Abweichung einer Zielverteilung <Z> zu der Messwertverteilung <Vp> und einer Abweichung der Zielverteilung <Z> zu einem Prädiktionsmuster <V'p> darstellt, wobei das Prädiktionsmuster <V'p> eine Überlagerung der Messwertverteilung <Vp>mit dem zugehörigen Veränderungsmuster <E(Sq)> darstellt,und diejenige Parameterkonfiguration (Sq) eingestellt wird, deren Bewertungswert Bq mindestens ein vorgegebenes Kriterium erfüllt.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Gargeräts und Haus- halts-Gargerät
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Gargeräts, aufweisend einen Garraum, mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung zum Behandeln von in dem Garraum befindlichem Gargut mit mehreren Parameterkonfigurationen, wobei durch mindestens zwei Parameterkonfigurationen das Gargut lokal unterschiedlich behandelbar ist, und mindestens einen in den Garraum gerichteten Sensor zum Bestimmen von Vertei- lungen einer Oberflächeneigenschaft des Garguts, wobei bei dem Verfahren mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung in einem p-ten Iterationsschritt mit p > 1 für eine vor- gegebene Zeitdauer At mit einer q-ten Parameterkonfiguration Sq mit q < p betrieben wird, um in dem Garraum befindliches Gargut zu behandeln und anschließend an den Ablauf der Zeitdauer At mittels des mindestens einen Sensors eine p-te Verteilung < Vp > einer Oberflächeneigenschaft des Garguts bestimmt wird. Die Erfindung betrifft auch ein Haus- halts-Gargerät zur Durchführung des Verfahrens. Die Erfindung ist insbesondere vorteil- haft anwendbar auf Mikrowellengeräte.
US 2018/0098381 A1 und US 2017/0290095 A1 offenbaren ein computerimplementiertes Verfahren zum Erwärmen eines Gegenstands in einem Garraum eines elektronischen Ofens hin zu einem Zielzustand. Das Verfahren umfasst das Erwärmen des Gegenstands mit einem Satz von Energieanwendungen in Bezug auf den Garraum, während sich der Ofen in einer bestimmten Konfiguration befindet. Der Satz von Energieanwendungen und die Konfiguration definieren einen jeweiligen Satz variabler Energieverteilungen in der Kammer. Das Verfahren umfasst auch das Erfassen von Sensordaten, die einen jeweili gen Satz von Antworten des Garguts auf den Satz von Energieanwendungen definieren. Das Verfahren umfasst auch das Generieren eines Plans zum Erwärmen des Gegen- stands in der Kammer. Der Plan wird von einem Steuerungssystem des Ofens erzeugt und verwendet die Sensordaten.
WO 2012/109634 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Behandlung von Objekten mit HF- Energie. Die Vorrichtung kann eine Anzeige enthalten, um einem Benutzer ein Bild eines zu bearbeitenden Objekts anzuzeigen, wobei das Bild wenigstens einen ersten Teil und einen zweiten Teil des Gegenstands umfasst. Die Vorrichtung kann auch eine Eingabe- einheit und mindestens einen Prozessor umfassen, der konfiguriert ist zum: Empfangen von Information basierend auf einer Eingabe, die an der Eingabeeinheit bereitgestellt wird, und zum Erzeugen von Verarbeitungsinformationen zur Verwendung beim Bearbeiten des Objekts basierend auf der empfangenen Information, um ein erstes Verarbeitungsergeb- nis in dem ersten Abschnitt des Objekts und ein zweites Verarbeitungsergebnis in dem zweiten Abschnitt des Objekts zu erzielen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine besonders einfach umsetzbare und effektive Möglichkeit bereitzustellen, Gargut automatisch auf eine gewünschte Ober- flächeneigenschaft hin zu behandeln.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteil- hafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Gargeräts, aufweisend
- einen Garraum,
- mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung zum Behandeln von in dem Gar- raum befindlichem Gargut mit mehreren Parameterkonfigurationen, wobei durch mindestens zwei Parameterkonfigurationen das Gargut lokal unterschiedlich be- handelbar ist, und
- mindestens einen in den Garraum gerichteten Sensor zum Bestimmen von Vertei- lungen < V > einer Oberflächeneigenschaft des Garguts,
wobei bei dem Verfahren
a) mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung in einem p-ten Iterationsschritt mit p > 1 für eine vorgegebene Zeitdauer At mit einer q-ten Parameterkonfiguration Sq mit q < p betrieben wird, um in dem Garraum befindliches Gargut zu behandeln, b) anschließend an den Ablauf der Zeitdauer At mittels des mindestens einen Sen- sors eine p-te Verteilung < Vp > einer Oberflächeneigenschaft des Garguts be- stimmt oder gemessen wird, c) aus einem Vergleich der p-ten Verteilung < Vp > mit einer vor Schritt a) aufge- nommenen (p-1 )-ten Verteilung < Vp-i > ein Veränderungsmuster < E(Sq) > be- rechnet und gespeichert wird,
d) für alle bisher gespeicherten Veränderungsmuster {< E(Sq) >} ein jeweiliger Bewer- tungswert Bq berechnet wird, der die p-te Verteilung < Vp > mit dem zugehörigen Veränderungsmuster < E(Sq) > zu einem Prädiktionsmuster < V'p > verknüpft und ein Maß für eine Abweichung des Prädiktionsmusters < V'p > mit einer Zielvertei- lung < Z > für das Gargut darstellt,
e) diejenige Parameterkonfiguration Sq eingestellt wird, deren Bewertungswert Bq mindestens ein vorgegebenes Kriterium erfüllt,
f) für die p-te Verteilung < Vp > ein Qualitätswert Qp berechnet wird, der eine Abwei- chung der Verteilung < Vp > zu einer Ziel-Verteilung < Z > angibt, und
g) falls sich für den Qualitätswert Qp eine ausreichend geringere Abweichung zu der Zielverteilung < Z > ergibt als für den (p-1 )-ten Qualitätswert Qp-i, unter Beibehal- tung der aktuellen Parameterkonfiguration Sq iterativ zu Schritt a) verzweigt wird, und
h) falls sich für den Qualitätswert Qp eine nicht ausreichend geringere Abweichung zu der Ziel-Verteilung < Z > ergibt als für den Qp, eine neue Parameterkonfiguration Sq+i eingestellt wird und dann iterativ zu Schritt a) verzweigt wird.
Dieses Verfahren ergibt den Vorteil, dass es das Gargut effektiv und in kurzer Zeit so be- handeln kann, dass es eine der Ziel-Verteilung entsprechende gewünschte Oberflächen- eigenschaft erhält.
Insbesondere ermöglicht das Verfahren eine gezielte Steuerung einer Erwärmungsvertei- lung von Gargut bei Verwendung von Mikrowellen- bzw. HF-Strahlung unter Zuhilfenahme der Daten eines Sensors. So kann mit geringem Aufwand eine intelligente Steuerung ei- nes Gargeräts realisiert werden, welche dynamisch und nur auf den aktuellen Moment bezogen ein bestmögliches Garergebnis erzielen kann. Insbesondere ist der zugehörige Rechenaufwand gering, so dass die Iterationsschritte des Verfahrens besonders schnell durchführbar sind. Auch wird kein Speicher zur Speicherung großer Datenmengen benö- tigt. Somit können auch in konventionellen Gargeräten gezielte Temperaturmuster und Verteilungen eingestellt werden, und zwar lediglich unter Zuhilfenahme eines einfachen Sensors. Die Oberflächeneigenschaft kann beispielsweise eine an der Oberfläche des Garguts ge- messene Temperatur, eine Feuchtigkeit oder ein Bräunungsgrad sein, ist aber nicht da- rauf beschränkt. Die Verteilung < Vp > wird im Folgenden auch als "Messwertverteilung" bezeichnet und stellt eine während einer Iteration p gemessene Ist-Verteilung des Gar- guts dar. Sie kann dann je nach Art der gemessenen Oberflächeneigenschaft als Tempe- raturverteilung, Bräunungsgradverteilung usw. bezeichnet werden. Die Zielverteilung < Z > kann analog bezeichnet werden und ist insbesondere dimensionslos.
Eine Parameterkonfiguration Sq entspricht allgemein einem bestimmten Werteraum, der durch die entsprechenden Einstell- oder Betriebsparameter aufgezogen ist. Eine Parame- terkonfiguration Sq entspricht in anderen Worten einem bestimmten q-ten Satz von Ein- stell- oder Betriebswerten des Haushalts-Gargeräts. Eine Parameterkonfiguration Sq um- fasst mindestens zwei mögliche Einstellwerte mindestens eines Einstell- oder Betriebspa- rameters des Haushalts-Gargeräts. Dabei kann jeder Betriebsparameter mindestens zwei Werte oder Zustände annehmen. Im einfachsten Fall können diese zwei Zustände "ein" und "aus" sein. Dadurch, dass mindestens zwei Parameterkonfigurationen das Gargut lokal unterschiedlich behandeln, ergibt sich bei entsprechender Einwirkung auf das Gar- gut durch die beiden Parameterkonfigurationen eine unterschiedliche Verteilung der Ober- flächeneigenschaft.
Das Haushalts-Gargerät kann ein Mikrowellengerät sein, wobei die Gargutbehandlungs- einrichtung dann mindestens eine Mikrowelleneinrichtung zum Einbringen von Mikrowel- len in den Garraum aufweist. Die Mikrowelleneinrichtung weist insbesondere mindestens einen Mikrowellengenerator (z.B., ein Magnetron, einen invertergesteuerten Mikrowellen- generator, einen festkörperbasierten Mikrowellengenerator ("Solid State Microwave Gene- rator") usw.) auf. Als Einstell- oder Betriebsparameter des Mikrowellengenerators, die eine Feldverteilung in dem Garraum ändern, können (insbesondere bei halbleiterbasierter Er- zeugung der Mikrowellenleistung) z.B. die Betriebsfrequenz, bei mehreren Mikrowellen- generatoren und/oder Einspeisungspunkten deren relative Phase usw. verwendet werden.
Die Mikrowelleneinrichtung kann ferner eine Mikrowellenführung zum Führen der von dem Mikrowellengenerator erzeugten Mikrowellen in den Garraum aufweisen. Die Mikrowellen- führung kann z.B. ein Hohlleiter oder ein HF-Kabel sein oder aufweisen. Die Mikrowelleneinrichtung kann ferner mindestens eine einstellbare feldverändernde Komponente aufweisen, d.h., dass je nach Stellung der feldverändernden Komponente eine Feldverteilung der Mikrowellen in dem Garraum unterschiedlich ist. Abhängig von der Einstellung der Einstell- oder Betriebsparameter dieser feldverändernden Komponenten wird sich eine bestimmte Feldverteilung und damit ein bestimmtes Erwärmungs- oder Veränderungsmuster im Gargut einstellen.
Die mindestens eine feldverändernde Komponente kann z.B. mindestens eine drehbare Antenne aufweisen oder sein, die Mikrowellenenergie in den Garraum auskoppelt, z.B. aus der Mikrowellenführung. Diese Drehantennen sind typischerweise nicht rotations- symmetrisch geformt, so dass für sie eine Winkelstellung als Einstell- oder Betriebspara- meter angegeben werden kann, die z.B. über einen Schrittmotor gezielt einstellbar ist. Die mindestens eine drehbare Antenne kann in einer Weiterbildung auch in Bezug auf ihre Höhenposition einstellbar sein.
Die mindestens eine feldverändernde Komponente kann zusätzlich oder alternativ min- destens einen in Bezug auf seine räumliche Position einstellbaren Mikrowellenreflektor aufweisen. Der Mikrowellenreflektor kann drehbar und/oder verschiebbar sein. Ein dreh- barer Mikrowellenreflektor kann als ein Modenrührer ("Wobbler") ausgebildet sein. Ein verschiebbarer Mikrowellenreflektor kann als ein räumlich verschiebbares Dielektrikum (z.B. aus Teflon) ausgebildet sein.
Für den Fall, dass die mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung eine Mikrowellen- einrichtung aufweist oder umfasst, kann folglich der mindestens eine Einstell- oder Be- triebsparameter mindestens einen Betriebsparameter aus der Gruppe
- jeweiliger Drehwinkel mindestens einer drehbaren Antenne;
- jeweilige Höhenposition mindestens einer drehbaren Antenne;
- räumliche Position mindestens eines Mikrowellenreflektors;
- Mikrowellenfrequenz;
- relative Phasen zwischen unterschiedlichen Mikrowellengeneratoren;
umfassen. Dies schließt nicht aus, das sich auch noch weitere Betriebsparameter der Mikrowelleneinrichtung einstellen lassen, welche die Feldverteilung ändern können. Für den Fall, dass das Haushalts-Gargerät ein Mikrowellengerät ist und die betrachtete Oberflächeneigenschaft eine Temperatur ist, kann das Verfahren auch so ausgedrückt werden, dass
- die mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung eine Mikrowelleneinrichtung zum Einbringen von Mikrowellen in den Garraum umfasst, wobei durch mindes- tens zwei Parameterkonfigurationen der Mikrowelleneinrichtung unterschiedliche Feldverteilungen der Mikrowellen in dem Garraum erzeugbar sind,
- die Oberflächeneigenschaft eine Oberflächentemperatur des Garguts ist und
- der mindestens eine Sensor mindestens einen in den Garraum gerichteten Infra- rotsensor zum Bestimmen von Messwertverteilungen < V > auf dem Gargut um- fasst,
wobei bei dem Verfahren
a) die Mikrowelleneinrichtung in einem p-ten Iterationsschritt mit p > 1 für eine vorge- gebene Zeitdauer At mit einer q-ten Parameterkonfiguration Sq mit q < p betrieben wird, um in dem Garraum (2) befindliches Gargut (G) mit Mikrowellen zu behan- deln,
b) anschließend an den Ablauf der Zeitdauer At mittels des mindestens einen Infra- rotsensors eine p-te Messwertverteilung < Vp > des Garguts bestimmt wird, c) aus einem Vergleich der p-ten Messwertverteilung < Vp > mit einer vor Schritt a) aufgenommenen (p-1 )-ten Messwertverteilung < Vp-i > ein Veränderungsmuster
< E(Sq) > berechnet und gespeichert wird,
d) für alle bisher im Laufe dieses Verfahrens gespeicherten Veränderungsmuster {< E(Sq) >} ein jeweiliger Bewertungswert Bq berechnet wird, der einen Unter- schied zwischen einer Abweichung einer Zielverteilung < Z > zu der Messwertver- teilung < Vp > und einer Abweichung der Zielverteilung < Z > zu einem Prädikti onsmuster < V'p > darstellt, wobei das Prädiktionsmuster < V'p > eine Überlage- rung der Messwertverteilung < Vp > mit dem zugehörigen Veränderungsmuster
< E(Sq) > darstellt,
e) diejenige Parameterkonfiguration Sq eingestellt wird, deren Bewertungswert Bq mindestens ein vorgegebenes Kriterium erfüllt,
f) für die p-te Messwertverteilung < Vp > ein Qualitätswert Qp berechnet wird, der ei- ne Abweichung der Messwertverteilung < Vp > zu einer Ziel-Messwertverteilung
< Z > angibt, und g) falls sich für den Qualitätswert Qp eine ausreichend geringerer Abweichung zu der Zielverteilung < Z > ergibt als für den (p-1 )-ten Qualitätswert Qp-i, unter Beibehal- tung der aktuellen Parameterkonfiguration Sq iterativ zu Schritt a) verzweigt wird, und
h) falls sich für den Qualitätswert Qp eine nicht ausreichend geringere Abweichung zu der Ziel-Messwertverteilung < Z > ergibt als für den Qp, eine neue Parameterkonfi- guration Sq+i eingestellt wird und dann iterativ zu Schritt a) verzweigt wird.
Das Haushalts-Gargerät kann aber auch ein Backofen sein, wobei die Gargutbehand- lungseinrichtung dann mindestens einen - insbesondere elektrisch betriebenen - Strah- lungsheizkörper zum Einbringen von Wärmestrahlung in den Garraum aufweist, z.B. min- destens einen Unterhitzeheizkörper, mindestens einen Oberhitzeheizkörper und/oder mindestens einen Grillheizkörper.
Es ist eine Weiterbildung, dass für den Fall eines Backofens die mindestens eine Gargut- behandlungseinheit mindestens eine Gargutbehandlungseinheit aus der Gruppe aufwei- send
- mindestens einen elektrischen Strahlungsheizkörper,
- mindestens eine Induktionsspule,
- mindestens ein strahlgerichtetes Kühlluftgebläse,
- mindestens eine strahlgerichtete Heißlufteinrichtung und/oder
- mindestens eine strahlgerichtete Wassereinspeisungseinrichtung
umfasst. So wird der Vorteil erreicht, dass sich die Oberflächeneigenschaft mit vielen Vor- richtungen (falls in dem Haushalts-Gargerät vorhanden) einzeln oder in beliebiger Kombi- nation vereinheitlichen oder auf eine andere Ziel-Verteilung der Oberflächeneigenschaft einstellen lässt. Dies wiederum erhöht eine Effektivität des Verfahrens. Unter einer strahl- gerichteten Vorrichtung kann insbesondere eine Stoffeinbringungseinheit verstanden wer- den, die dazu eingerichtet ist, mindestens einen lokal begrenzten, gerichteten Strom von Stoff zur lokalen Behandlung des Garguts in den Garraum einzubringen.
Der mindestens eine elektrische Strahlungsheizkörper dient zur Erwärmung des Gar- raums bzw. des in dem Garraum vorhandenen Garguts. Er kann ein jeweiliger Rohrheiz- körper sein, alternativ oder zusätzlich z.B. eine gedruckte Leiterbahn, ein Widerstands- Flächenheizelement usw. Ist das Haushalts-Gargerät mit mindestens einem elektrischen Strahlungsheizkörper ausgestattet, kann der Garraum auch als Ofenraum bezeichnet werden.
Der mindestens eine Strahlungsheizkörper kann beispielsweise mindestens einen Unter- hitze-Heizkörper zur Erzeugung einer Unterhitze oder Unterhitzefunktion, mindestens ei- nen Oberhitze-Heizkörper zur Erzeugung einer Oberhitze oder Oberhitzefunktion, mindes- tens einen Grillheizkörper zur Erzeugung einer Grillfunktion (ggf. zusammen mit dem min- destens einen Oberhitze-Heizkörper), einen Ringheizkörper zur Erzeugung einer Heißluft oder Heißluftfunktion, usw. umfassen. Der Einstell- oder Betriebsparameter eines Strah- lungsheizkörpers kann insbesondere unterschiedliche elektrische Leistungen oder Lei- stungsstufen umfassen, z.B. < 0 W, 200 W, ..., 800 W >.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine elektrische Strahlungsheizkörper mindestens zwei Strahlungsheizkörper umfasst und die Parameterkonfiguration Einsteil- werte für mindestens zwei der Strahlungsheizkörper umfasst. In anderen Worten können zur Durchführung des Verfahrens unterschiedliche Leistungsverteilung, die unterschiedli- chen Sätzen von Einstellparametern von mindestens zwei Strahlungsheizkörpern ent- sprechen, genutzt werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Strahlungsheizkörper einzeln oder individuell betrieben werden können, und zwar insbesondere unabhängig davon, ob mehrere Strahlungsheiz- körper bei Auswahl einer bestimmten Betriebsart (z.B. Grillbetriebsart) zusammen betrie- ben werden. Dies ergibt den Vorteil, dass besonders gut auf das Erreichen einer ge- wünschten Verteilung der Oberflächeneigenschaft abgestimmte Leistungsverteilungen bereitstellbar sind.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Strahlungsheizkörper (insbesondere nur) als funktiona- le "Betriebsart"-Gruppen oder Heizarten aktivierbar sind, die bestimmten Betriebsarten zugeordnet sind. Dabei kann in einer Variante bei mindestens einer Betriebsart genau ein Strahlungsheizkörper aktivierbar sein bzw. dieser Betriebsart genau ein Strahlungsheiz- körper zugeordnet sein. In mindestens einer anderen Betriebsart werden mindestens zwei Strahlungsheizkörper aktiviert bzw. sind dieser anderen Betriebsart mindestens zwei Strahlungsheizkörper zugeordnet. Die zum Vergleich in Schritt b) vorgegebenen örtlichen Leistungsverteilungen können sich dann aus den Leistungseinträgen von zu verschiede- nen Betriebsarten zugehörigen Strahlungsheizkörpern ergeben.
Auch kann das Haushalts-Gargerät eine Kombination aus Backofen und Mikrowellengerät sein, z.B. ein Backofen mit zusätzlicher Mikrowellenfunktionalität oder ein Mikrowellenge- rät mit zusätzlicher Ofenfunktion, wobei das Kombinationsgerät dann mindestens eine Mikrowelleneinrichtung und mindestens einen Strahlungsheizkörper aufweist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Sensor mindestens einen Infra- rotsensor und/oder mindestens einen optischen Sensor umfasst. So lässt sich eine Ober- flächenbeschaffenheit besonders zuverlässig bestimmen und effektiv auswerten. Der op- tische Sensor eignet sich besonders zur Bestimmung eines Bräunungsgrads und/oder einer Bestimmung der Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Garguts, während der Infra- rotsensor sich besonders zur Bestimmung einer Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Garguts eignet. Der Infrarotsensor ist insbesondere in einem nahen Infrarotbereich (NIR) empfindlich.
Es ist also eine Weiterbildung, dass aus den Messwerten des mindestens einen Sensors eine ortsaufgelöste, insbesondere bildpunktartige, Messwertverteilung < V > der Oberflä- chenbeschaffenheit des Garguts bereitgestellt wird, insbesondere als ein zweidimensiona- les Bild. Dazu kann mindestens ein Sensor ein ortsauflösend messender Sensor sein.
Dies ermöglicht vorteilhafterweise eine besonders schnelle Durchführung des Verfahrens.
Es ist eine Weiterbildung, dass der mindestens eine optische Sensor eine Kamera um- fasst oder ist, die ein bildpunktartig zusammengesetztes Bild des Garguts aufnimmt. Die Kamera - insbesondere Digitalkamera - ist vorteilhafterweise eine Farbkamera, kann aber auch eine Schwarz-Weiß-Kamera sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Infrarotsensor mindestens eine bild- punktartig auflösende IR-Kamera zur eine Aufnahme mindestens eines bildpunktartigen Wärmebilds umfasst (auch als Wärmebildkamera bezeichnet).
Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Sensor relativ zu dem Gargut bewegt wer- den (z.B. durch Befestigung auf einem verfahrbaren Träger) und an unterschiedlichen io
Raumpositionen Messungen durchführen, welche zu einem Gesamtbild zusammengeführt werden. So wird der Vorteil erreicht, dass die Oberfläche insbesondere auch von volumi- nösem oder nicht flachem Gargut vollständiger erfassbar oder ausmessbar ist. Alternativ oder zusätzlich können auch mehrere aus unterschiedlichen Blickwinkeln und/oder an unterschiedlichen Positionen in den Garraum gerichtete Sensoren verwendet werden, deren Messungen z.B. zu einem Gesamtbild zusammengeführt werden können. Der min- destens eine Infrarotsensor kann dann beispielsweise als mindestens eine sog. Thermo- säule oder "Thermopile" usw. ausgebildet sein. Der mindestens ein Infrarotsensor kann aus als IR-Spektroskop ausgebildet sein.
Zusätzlich oder alternativ kann das Gargut bewegt werden, um seine Oberflächeneigen- schaft(en) zu messen. Beispielsweise kann das Gargut auf einen Drehteller gelegt wer- den. Zusätzlich oder alternativ kann das Gargut in dem Garraum höhenverstellbar sein, z.B. durch eine - insbesondere motorisch - höhenverstellbare Halterung für einen Gargut- träger oder durch einen höhenverstellbaren Gargutträger. Die Höhenverstellung des Gar- guts erfolgt insbesondere automatisch durch das Haushaltsgargerät.
Es ist eine Ausgestaltung, dass zum Bestimmen der Messwertverteilung < V > des Gar- guts dessen Messwertverteilung < V > in dem Wärmebild isoliert wird, d.h., dass nur die Messwertverteilung von Gargut für das Verfahren betrachtet wird, während die Oberflä- cheneigenschaft der Umgebung des Garguts (z.B. eines Gargutträgers, von Garraum- wänden usw.) ignoriert oder entfernt wird. In anderen Worten werden Messwerte der Oberfläche des Garguts von Messwerten anderer Oberflächen oder Bildbereiche sepa- riert. Um dies zu erreichen, kann ein durch den Sensor aufgenommenes Bild beispiels- weise einer Bildauswertung, insbesondere Objekterkennung, unterworfen werden. Dies ermöglicht eine besonders präzise, automatische Bestimmung der Position des Garguts in dem Garraum.
Die Oberfläche des Garguts in dem Garraum kann alternativ oder zusätzlich durch eine Auswertung thermischer Änderungen zu Beginn des Garprozesses bestimmt werden. So wird sich die Oberfläche des Garguts in der Regel langsamer erwärmen als ein typischer- weise metallischer Gargutträger, was beispielsweise in einer Wärmebildfolge erkennbar ist und auswertbar ist. Alternativ oder zusätzlich können zeitliche Änderungen in der wel- lenlängenabhängigen Reflektion ausgewertet werden. Alternativ kann die Position des Garguts in dem Garraum auf andere Weise bestimmt werden, z.B. nutzerseitig. Beispielsweise kann in einer Weiterbildung ein optisches Bild des Garraums aufgenommen werden und einem Nutzer zur Ansicht bereitgestellt werden, z.B. auf einem berührungsempfindlichen Bildschirm, beispielsweise des Haushalts- Gargerät und/oder einem Nutzerendgerät wie einem Smartphone oder Tablet-PC. Der Nutzer kann nun diejenige Bildfläche bestimmen, die dem Gargut entspricht. Dies kann beispielsweise durch Entlangfahren der durch den Nutzer erkannten Kontur des Garguts mittels eines Fingers oder Stifts auf dem berührungsempfindlichen Bildschirm erfolgen. Alternativ kann das aufgenommene Bild bildlich in Teilbereiche unterteilt werden, und ein Nutzer kann diejenigen Teilbereiche auswählen, auf denen das Gargut gezeigt ist, insbe- sondere auf denen das Gargut überwiegend gezeigt ist, insbesondere auf denen nur das Gargut gezeigt ist. Das Haushalts-Gargerät kann folgend nur die nutzerseitig ausgewähl- ten Segmente zur Durchführung des Verfahrens nutzen.
Das Veränderungsmuster < E(Sq) > ist eine Funktion der im p-ten Iterationsschritt aufge- nommenen Messwertverteilung < Vp > und der im vorherigen, (p-1 )-ten Iterationsschritt aufgenommenen Messwertverteilung < Vp-i >, was auch als < E > = f (< Vp >, < Vp-i >) ausgedrückt werden kann, wobei die Messwertverteilungen < Vp > und < Vp-i > wiederum auf den jeweiligen Parameterkonfigurationen Sq beruhen, die gleich oder unterschiedlich sein können. Der Vergleich kann insbesondere eine allgemeine Differenz sein.
Für den Fall, dass die Oberflächeneigenschaft eine Temperatur ist, bildet das Verände- rungsmuster < E(Sq) > den Temperaturhub ab, der sich bei einer bestimmten Parameter- konfigurationen Sq ergibt und kann bestimmt werden, indem die Temperaturverteilungen zu den Iterationsschritten (p-1 ) und p miteinander verglichen werden.
Zudem wird für alle bisher im Laufe dieses Verfahrens gespeicherten Veränderungsmus- ter {< E(Sq) >} ein jeweiliger Bewertungswert Bq berechnet, der einen Unterschied zwi- schen einer Abweichung einer Zielverteilung < Z > zu der Messwertverteilung < Vp > und einer Abweichung der Zielverteilung < Z > zu einem Prädiktionsmuster < V'p > darstellt, wobei das Prädiktionsmuster < V'p > eine Überlagerung der Messwertverteilung < Vp > mit dem zugehörigen Veränderungsmuster < E(Sq) > darstellt. Das Prädiktionsmuster < V'p > entspricht der Messwertverteilung, die entstünde, wenn das Veränderungsmuster
< E(Sq) > auf < Vp > angewandt würde.
Der Bewertungswert Bq wiederum gibt an, wie stark ein Anwenden des zugehörigen Ver- änderungsmusters < E(Sq) > bezogen auf die aktuelle Messwertverteilung < Vp > diese Messwertverteilung < Vp > wahrscheinlich an die Zielverteilung < Z > annähert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass auf einfache Weise eine Auswirkung einer Einstellung der zur Verfügung stehenden Parameterkonfigurationen Sq auf den nächsten Iterationsschritt abschätzbar ist.
Dass diejenige Parameterkonfiguration Sq eingestellt wird, deren Bewertungswert Bq min- destens ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, umfasst, dass sich genau ein solcher Bewer- tungswert Bq ergibt, nämlich derjenige Bewertungswert Bq, dessen Anwendung im nächs- ten Iterationsschritt wahrscheinlich die beste Annäherung an die Zielverteilung < Z > er- reicht.
Schritt g) wird für den Fall ausgeführt, dass die p-te Messwertverteilung < Vp > besser an die Zielverteilung < Z > angepasst ist als die vorherige, (p-1 )-te Messwertverteilung < Vp- 1 >, also eine Verbesserung der Ist-Verteilung < V > auf das Erreichen der Zielverteilung
< Z > hin bewirkt hat. Unter einer "ausreichend geringen Abweichung" kann in einer Wei- terbildung eine Abweichung verstanden werden, bei der sich für den Qualitätswert Qp eine ausreichend geringere Abweichung zu der Zielverteilung < Z > ergibt als für den (p-1 )-ten Qualitätswert Qp-i. Schritt h) wird dann für den Fall ausgeführt, dass für den Qualitätswert Qp eine nicht ausreichend geringere Abweichung zu der Ziel-Verteilung < Z > ergibt als für den Qualitätswert Qp-i.
Schritt h) wird dann also für den Fall ausgeführt, dass die p-te Messwertverteilung < Vp > schlechter an die Zielverteilung < Z > angepasst ist als die vorherige Messwertverteilung
< Vp-i >, also eine Verschlechterung der Ist-Verteilung bewirkt hat, obwohl für die zugrun- deliegende Parameterkonfigurationen Sq gemäß ihrem Bewertungswert Bq das wahr- scheinlich beste Ergebnis aller bisher eingestellten Parameterkonfigurationen Sq zu erwar- ten war. Als Ausweg aus dieser Situation wird nun eine neue Parameterkonfigurationen Sq+i ausgewählt und eingestellt, die zuvor noch nicht verwendet worden ist. Der Vorrat an Parameterkonfigurationen {Sq} zur Durchführung des Verfahrens wird also sukzessive und bedarfsorientiert erweitert. Ob die neue Parameterkonfigurationen Sq+i eine bessere Messwertverteilung < Vp+i > ergibt als zuvor die Messwertverteilung < Vp >, ist aber nicht bekannt.
Unter einer "ausreichend geringen Abweichung" kann in einer anderen Weiterbildung auch eine Abweichung verstanden werden, bei der sich für den Qualitätswert Qp eine aus- reichend geringere Abweichung zu der Zielverteilung < Z > ergibt als für den (p-1 )-ten Qualitätswert Qp-i oder bei der die Verbesserung der p-ten Messwertverteilung < Vp > ge- genüber der vorhergegangenen Messwertverteilung < Vp-i > ein vorgegebenes Mindest- maß erreicht oder überschreitet. Dies kann so ausgedrückt werden, dass Qp > a Qp-i mit a > 1 gelten muss, falls ein größeres Q eine bessere Übereinstimmung bedeutet. Der vor- gegebene Faktor a kann auch als "Verbesserungs-Mindestmaß" bezeichnet werden. Falls ein kleineres Q eine bessere Übereinstimmung bedeutet, kann die Bedingung als
Qp < a Qp-i mit a < 1 formuliert werden.
Schritt h) wird dann für den Fall ausgeführt, dass sich die Verbesserung der p-ten Mess- wertverteilung < Vp > gegenüber der vorhergegangenen Messwertverteilung < Vp-i > nicht ausreichend stark gewesen ist. Eine neue Parameterkonfigurationen Sq+i wird in diesem Fall also auch dann ausgewählt oder eingestellt, wenn Qp > a Qp-i mit a > 1 gilt, obwohl Qp > Qp-i erfüllt sein kann.
Im nächsten Iterationsschritt wird nun aus dem vergrößerten Vorrat an Parameterkonfigu- rationen {Sq} wieder eine bestehende Parameterkonfigurationen Sq anhand des Bewer- tungswerts Bq ausgewählt, außer es wird erneut die zuletzt hinzugefügte ("neueste") Pa- rameterkonfigurationen Sq ausgewählt, obwohl keine Verbesserung zu beobachten war.
Es ist eine Ausgestaltung, dass in Schritt h) so lange neue Parameterkonfigurationen Sq+i eingestellt werden, bis bei der neuesten Parameterkonfiguration Sq eine (insbesondere ausreichend starke) Verbesserung der Messwertverteilung < V > eintritt. Es ist bei dem vorliegenden Verfahren also möglich, dass das Ergebnis der Gargutbehandlung zumin- dest für einen Iterationsschritt praktisch gleichbleibt oder sich sogar verschlechtern kann.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Messwertverteilung < Vp > eine segmentweise Mess- wertverteilung dahingehend ist, dass sie verschiedene Teilbereiche mit jeweiligen einheit- liehen Messwerten aufweist. Beispielsweise kann das von einer Kamera aufgenommene Bild in Bildsegmente einer bestimmten Kantenlänge oder bestimmten Zahl von Bildpunk- ten unterteilt werden. Der durch ein Segment dargestellte Wert ist ein für dieses Segment konstanter Messwert und kann z.B. durch Mittelwertbildung der in dem jeweiligen Seg- ment enthaltenen Bildpunktwerte oder Pixelwerte bestimmt werden. In einem Extremfall entsprechen die Segmente einzelnen Bildpunkten, d.h., dass die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Messwertverteilung des Garguts eine bildpunktweise Temperatur- Verteilung ist. Es ist eine Ausgestaltung, dass die (Ist-) Messwertverteilung < Vp >, die Zielverteilung < Z > und das Veränderungsmuster < E(Sq) > segmentartige Verteilungen mit jeweils k Segmenten sind.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Verfahren beendet wird, falls mindestens ein vorge- gebenes Abbruchkriterium erfüllt ist. Das Abbruchkriterium kann insbesondere von der zuletzt aufgenommenen Messwertverteilung < Vp > abhängig sein.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Verfahren beendet wird, falls der Qualitätswerts Qp ein vorgegebenes Kriterium erreicht und/oder das Gargut einen vorgegebenen Zielwert (Vziei) erreicht. So lässt sich eine besonders zuverlässige Annäherung des fertig behandel- ten Garguts an einen gewünschten Endzustand erreicht werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Kriterium des Qualitätswerts Qp das Erreichen eines Zielqualitätswerts Qziei umfasst. Unter der Voraussetzung, dass eine Messwertverteilung < Vp > umso besser an die Zielverteilung < Z > angenähert ist, je kleiner Qp ist, kann das Abbruchkriterium z.B. erfüllt sein, wenn Qp < Qziei gilt. Dieses Kriterium lässt sich also vor- teilhafterweise verwenden, wenn das Verfahren abgebrochen werden soll, wenn die Messwertverteilung < Vp > ausreichend nahe an die Zielverteilung < Z > angenähert ist.
Falls das Kriterium umfasst, dass das Gargut einen vorgegebenen Zielwert Vziei erreicht, kann dieser Zielwert mit der Messwertverteilung < Vp > verglichen werden, braucht es aber nicht. So kann das Kriterium z.B. auch ein Erreichen einer nutzer- oder programm- seitig vorgegebenen Gardauer, Kerntemperatur usw. umfassen.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Gargut den vorgegebenen Zielwert Vziei erreicht hat, wenn max (< Vp >) > VZiei oder min (< Vp >) > VZiei erfüllt ist. So lassen sich verschiedene gewünschte Endzustände des Garguts besonders zuverlässig erreichen. Das Kriterium max (< Vp >) > Vziei gibt beispielsweise an, dass das Verfahren beendet werden soll, wenn auch nur ein Segment den Zielwert Vziei erreicht hat. So kann vorteilhafterweise ein zu starkes oder zu langes Behandeln des Garguts verhindert werden. Das Kriterium min (< Vp >) > Vziei gibt an, dass das Verfahren beendet werden soll, wenn alle Segmente den Zielwert Vziei erreicht haben. So kann vorteilhafterweise ein nicht durchgehendes Be- handeln des Garguts verhindert werden
Es ist eine Ausgestaltung, dass das Veränderungsmuster < E(Sq) > segmentweise als Differenz zwischen der p-ten Messwertverteilung < Vp > und der (p-1 )-ten Verteilung < Vp- 1 > berechnet wird, insbesondere gemäß
< E(S,) > = < Vp > - < Vp-! > bzw. in Bezug auf das i-te Segment gemäß
E (S ?) i = Vp,i - v(p-l),i berechnet wird. Das Veränderungsmuster < E(Sq) > stellt den Effekt einer Behandlung des Garguts bei Einstellung der Parameterkonfiguration Sq dar. Das Veränderungsmuster < E(Sq) > kann auch als Veränderungsverteilung bezeichnet werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Bewertungswert Bq = B(Sq) gemäß
Figure imgf000017_0001
bzw. für i = 1 , ..., k Segmente
Figure imgf000017_0002
berechnet wird, wobei das Prädiktionsmuster < V'p > beispielsweise gemäß < V 'p > = < Vp > + < E(Sq ) > berechnet werden kann und der Exponentialfaktor d vorgegeben ist. < E(Sq) >, < V'p > und
< Vp > können im Folgenden Absoluttemperaturen als Komponenten aufweisen und sind dann insbesondere keine - z.B. normierten - Relativverteilungen.
< Z* > bezeichnet die Zielverteilung, die, bezogen auf die aktuelle Messwertverteilung
< Vp > und auf den daraus abgeleiteten Durchschnittswert D der k Komponenten von
< Vp > mit
Figure imgf000018_0001
als momentane Zielzustand unter Betrachtung von Temperaturwerten angestrebt wird ("Ziel-Messwertverteilung"). D ist insbesondere eine Temperaturangabe in °C. Während die Zielverteilung < Z > ist dimensionslos ist, wird < Z* > in °C geführt.
Somit kann die Ziel-Messwertverteilung < Z* > komponentenweise für alle Z* gemäß
Z*i = D * Zi definiert werden, was auch als < Z* > = D < Z > geschrieben werden kann. Der Expo- nentialfaktor d gibt an, wie stark Abweichungen von der Zielverteilung < Z > berücksichtigt werden sollen. Für d > 1 bevorzugt der Bewertungswert Bq Erwärmungsmuster < E(Sq) >, die große Unterschiede der Ist-Messwertverteilung < Vp > zum der Zielverteilung < Z > ausgleichen.
Abhängig vom zu behandelnden Gargut kann eine individuelle Wahl von d vorteilhaft sein. Insbesondere kann so eine Unterscheidung von schnell zu erwärmenden Gargut mit ge- ringer Wärmekapazität (z.B. Popcorn) oder Gargut mit höherer Wärmekapazität und ent- sprechend trägerem Ansprechverhalten (z.B. ein größeres Bratenstück) vorgenommen werden. Das Prädiktionsmuster < V'p > kann aber auch auf andere Weise berechnet werden, z.B. durch gewichtete Addition des Veränderungsmusters < E(Sq) > mit der Messwertvertei- lung < Vp >.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Qualitätswert Qp gemäß
Figure imgf000019_0001
berechnet wird.
Im Fall von Z, = 1 für alle i, also einer gleichmäßigen Zielverteilung < Z >, entspricht Qp der Standardabweichung. Qp kann daher auch als "modifizierte Standardabweichung" be- zeichnet werden und gilt als Maß dafür, wie ähnlich die Ist-Messwertverteilung < Vp > der Ziel-Messwertverteilung < Z* > = D < Z > ist.
Ebenso kann eine normierte modifizierte Standardabweichung Qp,norm eingeführt werden. Diese weist insbesondere den Vorteil auf, dass sie die Ähnlichkeit der Ist- Messwertverteilung < Vp > zur Ziel-Messwertverteilung < Z* > = D < Z > unabhängig von Absoluttemperaturen angibt und stets im Wertebereich von 0 bis 1 liegt.
Hierzu werden alle k Komponenten von < Vp > auf den Maximalwert Vmax = max {Vp } hin normiert, wodurch < Vp norm > komponentenweise bestimmt wird:
Figure imgf000019_0002
Analog zu Qp kann Qp norm gemäß:
Figure imgf000019_0003
definiert werden. Im Folgenden werden Qp-n0rm und Qp gleichbedeutend verwendet. All- gemein kann das Verfahren gleichbedeutend mit normierten Werten oder Größen und mit nicht-normierten Werten oder Größen durchgeführt werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushalts-Gargerät, das zum Durchführen des Verfahrens wie oben beschrieben ausgestaltet ist. Das Haushalts-Gargerät kann analog zu dem Verfahren ausgebildet sein und weist die gleichen Vorteile auf.
Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung zum Be- handeln von in dem Garraum befindlichem Gargut mit mehreren Parameterkonfiguratio- nen, wobei durch mindestens zwei Parameterkonfigurationen das Gargut lokal unter- schiedlich behandelbar ist, und mindestens einen in den Garraum gerichteten Sensor zum Bestimmen von Verteilungen < V > einer Oberflächeneigenschaft des Garguts, und eine Datenverarbeitungseinrichtung zum Durchführen des Verfahrens aufweist.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbei- spiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird.
Fig.1 zeigt eine vereinfachte Skizze eines Haushalts-Gargeräts, das zum Durchfüh- ren des oben beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist; und
Fig.2 zeigt verschiedene Ablaufschritte des oben beschriebenen Verfahrens.
Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Skizze eines Haushalts-Gargeräts in Form eines Mikrowellengeräts 1 , das zum Ablauf des in Fig.2 näher beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Das Mikrowellengerät 1 weist einen Garraum 2 mit einer vor- derseitigen Beschickungsöffnung 3, die mittels einer Tür 4 verschließbar ist, auf. In dem Garraum 2 ist auf einem Gargutträger 5 Gargut G angeordnet.
Das Haushalts-Gargerät 1 weist ferner mindestens eine Gargutbehandlungseinheit in Form einer Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung 6 auf. Die Mikrowellen-Erzeugungs- einrichtung 6 kann z.B. einen invertergesteuerten Mikrowellengenerator, eine dreh- und/oder höhenverstellbare Drehantenne 7 und/oder einen dreh- und/oder höhenverstell- baren Wobbler (o. Abb.) aufweisen. Zusätzlich kann das Mikrowellengerät 1 Infrarot- Strahlungsheizkörpern aufweisen (o. Abb.), z.B. einen Unterhitze-Heizkörper, einen Oberhitze-Heizkörper und/oder einen Grillheizkörper.
Die Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung 6 wird mittels einer Steuereinheit 8 angesteuert. Insbesondere kann die Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung 6 auf mindestens zwei Para- meterkonfigurationen Sq mit unterschiedlichen Feldverteilungen in dem Garraum 2 einge- stellt werden. Unterschiedliche Parameterkonfigurationen können z.B. unterschiedlichen Drehwinkeln der Drehantenne 7 entsprechen. Der Drehwinkel entspricht somit einem feldvariierenden Einstell- oder Betriebsparameter des Mikrowellengeräts 1 mit mindestens zwei Einstellwerten in Form von Drehwinkelwerten.
Die Steuereinheit 8 ist zudem mit einem optischen Sensor in Form einer Wärmebildkame- ra 9 verbunden. Die Wärmebildkamera 9 ist so angeordnet, dass sie in den Garraum 2 gerichtet ist und ein bildpunktartiges Wärmebild des Garguts G aufnehmen kann. Dadurch kann die Wärmebildkamera 9 zum Aufnehmen oder Bestimmen einer Temperatu rvertei- lung < V > an der Oberfläche des Garguts G verwendet werden.
Die Steuereinheit 8 kann zudem dazu eingerichtet sein, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen und kann dazu auch als Auswerteeinrichtung dienen. Alternativ kann die Auswertung auf einer geräteexternen Instanz wie einem Netzwerkrechner oder der sog. "Cloud" ablaufen (o. Abb.).
Fig.2 zeigt verschiedene Ablaufschritte des oben beschriebenen Verfahrens, die z.B. in dem in Fig.1 beschriebenen Mikrowellengerät 1 ablaufen können. Dieses Verfahren ist als ein Iterationsverfahren ausgebildet, wobei die Zahl der Iterationen durch den Schritt- oder Iterationsindex p angegeben wird.
Nach Einbringen des Garguts G in den Garraum 2 wird das Verfahren gestartet und dazu zunächst ein Initial- oder Anfangsschritt SO durchgeführt. Diesem Anfangsschritt SO kann ein Iterationsindex p = 0 zugeordnet sein.
In einem ersten Teilschritt SO-1 des Anfangsschritt SO wird eine Zieltemperatur Tziei für das Gargut G eingestellt. Folgend wird in einem Teilschritt SO-2 eine erste Parameterkonfiguration Sq = Si für die Drehantenne 7 eingestellt und dann das Gargut G für eine vorgegebene Zeitdauer At (z.B zwischen 2 s und 15 s) mittels von der Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung 6 abgegebe- nen Mikrowellen behandelt. Die Zahl der bisher im Rahmen des Verfahrens eingestellten Parameterkonfigurationen Sq wird mit dem Index q bezeichnet. Anfänglich gilt also q = 1. Die erste Parameterkonfiguration Si kann vorgegeben sein oder zufällig oder pseudozu- fällig gewählt werden.
Nach Ablauf der Zeitdauer At wird in einem dritten Teilschritt SO-3 mittels der Wärmeka- mera eine anfängliche Temperaturverteilung < Vp=o > des Garguts G bestimmt.
Die Temperaturverteilung < Vp > des Garguts G ist eine segmentweise Temperaturvertei- lung dahingehend, dass sie verschiedene Teilbereiche mit jeweiligen einheitlichen Tem- peraturwerten aufweist. Beispielsweise kann das von der Wärmebildkamera aufgenom- mene Bild in Bildsegmente einer bestimmten Kantenlänge oder bestimmten Zahl von Bildpunkten unterteilt werden. Der durch ein Segment dargestellte Wert ist ein für dieses Segment konstanter Temperaturwert und kann z.B. durch Mittelwertbildung der in dem jeweiligen Segment enthaltenen Bildpunktwerte oder Pixelwerte bestimmt werden. In ei- nem Extremfall entsprechen die Segmente einzelnen Bildpunkten, d.h., dass die zur Durchführung des Verfahrens verwendete Temperaturverteilung des Garguts eine bild- punktweise Temperaturverteilung ist. Im Folgenden sei beispielhaft angenommen, dass die Temperaturverteilung < Vp > des Garguts G in k Segmente nr;, mit i = 1 , ..., k unterteilt ist, d.h., dass < Vp > = < Vp;i; ...; Vp;k > gilt.
In einem Verfahrensschritt S1 wird die Mikrowelleneinrichtung für die vorgegebene Zeit dauer At mit einer q-ten Parameterkonfiguration Sq mit q < p betrieben, um in dem Gar- raum befindliches Gargut G mit Mikrowellen zu behandeln. Wird Schritt S1 das erste Mal nach dem Anfangsschritt SO durchlaufen bzw. schließt sich Schritt S1 unmittelbar an den Anfangsschritt SO an, gilt p = q = 1. Da die Parameterkonfiguration Sq aus einer Gruppe von maximal p Parameterkonfigurationen auswählbar ist, liegt also dann, wenn Schritt S1 das erste Mal durchlaufen wird, zunächst nur die in Schritt SO-2 eingestellte Parameter- konfiguration Si vor. In einem Schritt S2 wird nach Ablauf der Zeitdauer At mittels der Wärmekamera eine p-te Temperaturverteilung < Vp > des Garguts G bestimmt. Die Bestimmung der Temperatur- Verteilung kann ein Mitteln von den jeweiligen Segment Vp;i zugeordneten Temperatur- messwerten von Einzelbildpunkten umfassen, falls die Segmente Vp;i mehr als einen Bild- punkt umfassen.
In einem vereinfachten Beispiel mit k = 4 Segmenten kann die Temperaturverteilung < Vp > im Iterationsschritt p folgendermaßen aussehen:
Figure imgf000023_0001
wobei die einzelnen Temperaturwerte Vp in Grad Celsius angegeben sind. .
In einem Schritt S3 wird abgefragt, ob die in Schritt S2 gemessene Temperaturverteilung < Vp > den Ziel-Temperaturwert Tziei erreicht oder überschritten hat. Falls ja ("J"), wird das Verfahren in einem Schritt S4 beendet. Die Bedingung oder Abfrage in Schritt S3 kann allgemein als < Vp > > TZiei geschrieben werden und in einem Beispiel als
max {Vp } > Tziei ausgestaltet sein, d.h., dass das Verfahren beendet wird, wenn mindestens ein Segment Vp,i der Temperaturverteilung < Vp > die Zieltemperatur überschritten hat. Alternativ kann das Verfahren z.B. beendet werden, wenn eine bestimmte Zahl von Segmenten Vp , ein bestimmter Prozentsatz der Segmente Vp oder alle Segmente Vp den Ziel-Temperatur- wert T ziel erreicht oder überschritten haben. Die letztere Bedingung kann auch als min {Vp } > Tziei bezeichnet werden.
Falls bei der in Schritt S3 durch geführten Abfrage die Bedingung nicht erfüllt ist ("N"), wird zu Schritt S5 verzweigt.
In Schritt S5 wird die zuvor gemessene p-te Temperaturverteilung < Vp > mit der zuvor gemessenen Temperaturverteilung < Vp-i > verglichen bzw. verknüpft und daraus ein für die aktuell eingestellte Parameterkonfiguration Sq spezifisches Veränderungsmuster
< E(Sq) > berechnet, und dieses Veränderungsmuster < E(Sq) > dann abgespeichert. Dies kann insbesondere so durchgeführt werden, dass die Temperaturverteilungen < Vp-i > und
< Vp > segmentweise verglichen werden, also entsprechende Segmente der beiden Tem- peraturverteilungen < Vp-i > und < Vp > mit gleichem Index i miteinander verknüpft werden.
Speziell kann das Veränderungsmuster < E(Sq) > als Differenz der beiden Temperaturver- teilungen < Vp-i > und < Vp > berechnet werden, d.h., dass < E(Sq) > = < Vp > - < Vp-i > bestimmt wird. Das Veränderungsmuster < E(Sq) > ist daher ebenfalls in k Segmente E, (Sq) unterteilt. Dabei werden insbesondere Segmente nr;, und Vp-i;i mit gleichem Index i voneinander abgezogen, d.h., dass für alle Segmente E, (Sq) die Verknüpfung
Ei (S,) = Vp - Vp-! berechnet wird. Das Veränderungsmuster < E(Sq) > entspricht einer segmentweisen Ver- teilung der Temperaturdifferenzen zwischen den beiden zeitlich aufeinanderfolgenden Temperaturverteilungen < Vp-i > und < Vp > und damit inhaltlich einem durch diese einge- stellte Parameterkonfiguration Sq bewirkten Effekt auf das Gargut G.
Bezogen auf das obige Beispiel kann z.B. dann, wenn
Figure imgf000024_0001
gilt, ergibt sich dann ein Veränderungsmuster Eq = < E(Sq) > gemäß
Figure imgf000024_0002
Das Veränderungsmuster < E(Sq) > kann außer als Temperaturdifferenz z.B. auch als Temperaturerhöhung pro Zeiteinheit angeben werden. Die physikalische Einheit kann in diesem Fall z.B. als °C/s angegeben werden.
In einem Schritt S6 wird für alle bisher gespeicherten Veränderungsmuster < E(S) > =
{< E(Sq) >} ein jeweiliger Bewertungswert B(Sq) berechnet. Beim ersten Durchlaufen des Schritts S5 ist nur das Veränderungsmuster < E(Si) > vorhanden, so dass dann auch nur ein Bewertungswert B(Si) berechnet wird.
Der Bewertungswert B(Sq) beruht hier auf einer jeweiligen Verknüpfung der Temperatur- Verteilung < Vp > und eines Prädiktionsmusters < V'p > mit einem Zielmuster < Z > für das Gargut G. Dabei entspricht das Prädiktionsmusters < V'p > einer segmentartigen Tempe- raturverteilung, die einer für den nächsten Iterationsschritt approximierten oder angenä- herten Temperaturverteilung entspricht, falls die Parameterkonfiguration Sq angewandt würde.
Das Prädiktionsmusters < V'p > kann für ein bestimmtes Veränderungsmuster < E(Sq) > z.B. segmentweise gemäß
< V 'p > = < Vp > + < E(sq) > berechnet werden. In dem obigen Beispiel würde sich dabei
< V ' > = i46 541
p Us 47J ergeben.
Der Bewertungswert B(Sq) stellt eine Güte oder ein Maß für eine wahrscheinliche Abwei- chung des Prädiktionsmusters < V'p > zu einem Zielmuster < Z > für das Gargut G dar. Der "beste" Berechnungswert B(Sq) gibt an, dass dann, wenn die Mikrowelleneinrichtung auf die dazu gehörige Parameterkonfiguration Sq eingestellt wird, das Zielmuster < Z > voraussichtlich besser angenähert wird als mit anderen bereits eingestellten oder auspro- bierten Parameterkonfigurationen Sq. Der Bewertungswert Bq = B(Sq) kann auch als "Prä- diktionsgüte" bezeichnet werden.
Speziell kann der Bewertungswert B(Sq) gemäß
Figure imgf000025_0001
berechnet werden, was in segmentbezogener Darstellung der Berechnung
Figure imgf000026_0001
mit k der Zahl der Segmente i entspricht. In diesem Fall wird die Zielverteilung < Z > umso besser angenähert, je größer der Wert von Bq ist.
Der Wert des Exponenten d ist ein voreingestellter Wert, der bestimmt, wie stark Abwei- chungen von der Zielverteilung < Z > berücksichtigt werden. Für d > 1 folgt, dass der Be- wertungswert B solche Veränderungsmuster < E(Sq) > bevorzugt, die große Unterschiede der aktuellen Temperaturverteilung < Vp > zu der Zielverteilung < Z > ausgleichen.
In dem obigen Beispiel würde sich für den Fall, dass als (normierte) Zielverteilung < Z > eine gleichmäßige Temperaturverteilung mit Tziei = 80 °C gewünscht wird, d.h., dass
Figure imgf000026_0002
gilt, so dass bei d = 1 und einem Durchschnittswert D von 0 (< Vp >) mit
Figure imgf000026_0003
46 46
< Z* > = °C
46 46 folgt und sich daraus ein Bewertungswert
B(Sq) =
(11*46-451 - |1 * 46— 461) +
(|1 * 46-48| - |1 * 46— 54|) +
(|1 * 46-46| - |1 * 46— 48|) +
(|1 * 46-45| - |1* 46-47|) =
(1 - 0) + (2 - 8) + (0 - 2) + (1 - 1) =
Figure imgf000027_0001
ergibt.
Zum Vergleich wird nun der Bewertungswert Bj eines weiteren, älteren Erwärmungsmus- ters < Ej > mit j < q bestimmt:
Figure imgf000027_0002
B(Sj) =
(|1 *46-45| - |1*46-48|) +
(|1 * 46— 481 - |1 * 46— 49|) +
(| 1 * 46— 461 - |1 * 46— 471) +
(|1 * 46-45| - |1* 46-47|) =
(1 - 2) + (2 - 3) + (0 - 1) + (1 - 1)
= 1- 1 — 1 + 0 = —3
In der Folge würde das Veränderungsmuster < Ej > X < E (Sj) > ausgewählt werden, da B(Sj) > B(Sq) gilt. Der Vergleich der Muster < V’p (Eq) >, welches durch Anwenden von < Eq > X < E(Sq) > entsteht und < V’p (Ej) >, welches durch Anwenden von < E(Sj) > ent- steht, zeigt, dass das Ergebnis < V’p (Ej) > gleichmäßiger ist:
Figure imgf000027_0003
ln einer Variante des Verfahrens kann anstelle von
Figure imgf000027_0004
ein Durchschnittswert D‘ verwendet werden, der die zu erwartende Erwärmung bei An- wenden eines Veränderungsmusters < E(Sq) > bereits mitberücksichtigt, was sich in der Form
Figure imgf000028_0001
darstellen lässt. D und D' können in °C angegeben werden.
In noch einer Variante kann die durchschnittliche Erwärmung eines Veränderungsmusters < E(Sq) > ebenfalls mitberücksichtigt werden, insbesondere im Vergleich zur durchschnitt- lichen Erwärmung der Gesamtheit aller Veränderungsmuster.
Es ist eine Weiterbildung, Veränderungsmuster auszuschließen, die nicht einen gewissen Mindestschwellwert in ihrer durchschnittlichen Erwärmung aufweisen. So kann eine feh- lerhafte Steuerung des Verfahrens verhindert werden, da im Grenzfall < E(Sq) > = < 0 > mit
Vp,i = V 'P i und für Bq Sί=i (\Z*ΐ - vP,i \ d - \z*i - V 'v,i \ d) somit Bq = 0. gilt.
In einem Schritt S7 wird diejenige Parameterkonfiguration Sq aus der verfügbaren Gruppe der bisher bereits zumindest einmal eingestellten Parameterkonfigurationen {Sq} einge- stellt, welche die Zielverteilung < Z > voraussichtlich am besten annähert. Dies kann ins- besondere diejenige Parameterkonfiguration Sq sein, die dem größten Bewertungswert B(Sq) entspricht.
In einem Schritt S8 wird für die p-te Temperaturverteilung < Vp > ferner ein zugehöriger (p-ter) skalarer Qualitätswert Qp < Vp >, < Z >) berechnet, der eine Abweichung der aktuell gemessenen, p-ten Temperaturverteilung < Vp > mit der Zielverteilung < Z > bemisst oder ein Maß für die Ähnlichkeit der aktuell gemessenen, p-ten Temperaturverteilung < Vp > mit der Zielverteilung < Z > darstellt. Beispielsweise kann der Qualitätswert Qp gemäß
Figure imgf000028_0002
berechnet werden, wobei D den Durchschnittswert aller Segmente Vp entspricht, was z.B. gemäß
Figure imgf000029_0001
berechnet werden kann. Dabei liegt D in einem Wertebereich 0 < D < 1 . Je kleiner Qp ist, umso näher liegt < Vp > an < Z >. Analog kann anstelle von Qp auch Qp,norm verwendet werden.
Im Fall einer gleichmäßigen Ziel-Temperaturverteilung (die z.B. als < Z > = konst. ausge- drückt werden kann), entspricht Qp der Standardabweichung. Qp kann daher in der obigen konkreten Ausgestaltung auch als "modifizierte Standardabweichung" bezeichnet werden.
In diesem Berechnungsschritt wird in einer Variante vorteilhafterweise anstelle der Tem- peraturverteilung < Vp > die auf den maximalen Temperaturwert Vp,max der Segmente Vp normierte Temperaturverteilung < V* p > mit ihren Segmenten V* p = z.B. Vp / Vp,max ver- wendet und dabei auch der Durchschnittswert D aus den normierten Segmenten V* p be- rechnet.
In Schritt S9, welcher auch optional sein kann, wird überprüft, ob Qp < Qziei gilt, d.h., ob der Qualitätswerts Qp einen vorgegebenen Zielwert Qziei erreicht hat, also ob die Zielver- teilung < Z > oder < Z* > ausreichend genau erreicht worden ist. Falls ja ("J"), wird zurück zu Schritt S1 verzweigt.
Hat der Qualitätswert Qp das mindestens eine Kriterium nicht erreicht ("N"), wird zu Schritt S10 verzweigt.
In Schritt S10 wird abgefragt, ob der Qualitätswert Qp besser oder schlechter ist als der für den vorhergehenden (p-1 )-ten Schritt berechnete Qualitätswert Qp-i (< Vp-i >, < Z >), was durch den Ausdruck "Qp c Qp-i?" symbolisiert wird. Falls ja ("J"), wird unter Beibehaltung der aktuellen Parameterkonfiguration Sq zu Schritt S1 zurückverzweigt. Dabei wird der Iterationsindex p um den Wert eins gemäß p := p+1 inkrementiert.
Falls in Schritt S10 der Qualitätswert Qp schlechter ist als der Qualitätswert Qp-i ("N") (also die Übereinstimmung mit der Zielverteilung < Z > für den p-ten Durchlauf schlechter ist als im vorherigen (p-1 )-ten Durchlauf), wird in einem Schritt S1 1 eine neue Parameterkonfigu- ration Sq+i eingestellt und dann zu Schritt S1 zurückverzweigt. Dabei wird der Iterationsin- dex p um Eins gemäß p := p+1 inkrementiert ("iterative Rückverzweigung"). Die neue Pa- rameterkonfiguration Sq+i ist im Rahmen des Verfahrens bisher noch nicht eingestellt worden. Sie kann vorgegeben sein oder zufällig oder pseudozufällig gewählt werden. Dadurch erhöht sich die Zahl der Gruppenmitglieder der Gruppe {Sq} der Parameterkonfi- gurationen Sq um eins.
Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht eine gezielte Steuerung einer Erwärmungs- Verteilung von Gargut bei Verwendung von Mikrowellen- bzw. HF-Strahlung unter Zuhilfe nahme von Daten einer Wärmebildkamera. So kann mit geringem Aufwand eine intelli gente Steuerung eines Mikrowellengargeräts realisiert werden, welche dynamisch und nur auf den aktuellen Moment bezogen ein bestmögliches Garergebnis erzielen kann.
Somit können auch in konventionellen Mikrowellengeräten gezielte Temperaturmuster und Verteilungen eingestellt werden, was bislang als nahezu ausgeschlossen galt - und zwar lediglich unter Zuhilfenahme einer einfachen Thermokamera und eines Schrittmotors für die Drehantenne.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbei- spiel beschränkt.
So können die obigen Verfahrensschritte auch in anderer Reihenfolgen oder ggf. auch parallel durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Reihenfolge der Schritte S5 bis S7 und S8 bis S10 umgekehrt werden, können die Schritte S3 und S4 unmittelbar vor Schritt S8 oder nach durchgeführt werden, usw.
Die Schritte S7 und S8 können auch bereits für den Schritt p = 1 durchgeführt werden, falls ein Qualitätswert Qo vorliegt, z.B. weil er im Rahmen des Anfangsschritts SO berech- net worden ist. Es kann in Schritt S10 zudem gefordert werden, dass die Verbesserung des Qualitäts werts Qp gegenüber dem Qualitätswert Qp-i der vorherigen Iteration ein bestimmtes Min- destmaß a erreichen oder überschreiten muss, beispielsweise in Form der Bedingung Qp < Qp-i a mit a < 1 , z.B. a = 0,995, falls ein kleineres Q eine bessere Übereinstimmung bedeutet. Das Mindestmaß a kann beliebig, aber dann fest gewählt sein oder es kann dynamisch angepasst werden. So kann vorteilhafterweise verhindert werden, dass quasi- statische Zustände eintreten, in denen sich lediglich ein infinitesimaler Garfortschritt ein- stellt. Falls die Bedingung nicht erfüllt ist, wird zu Schritt S1 1 verzweigt. Schritt S10 kann also so ausgebildet werden, dass nur dann direkt zu Schritt S1 zurückverzweigt wird, wenn die Bedingung Qp < Qp-i als auch die Bedingung Qp < Qp-i a mit a < 1 erfüllt sind.
Wird eine abweichende Definition von Qp verwendet, erfordert dies ggf. eine sinnfällige Anpassung. Beispielsweise lautet die Bedingung für einen Qualitätswert Qp, der in der Form definiert ist, dass sein numerischer Funktionswert mit besserer Annäherung an die Zielverteilung < Z > steigt, entsprechend Qp > Qp-i a, wobei a > 1.
In einer weiteren, auch allgemein nutzbaren Abwandlung kann Schritt S10 direkt im An- schluss an Schritt S7 durchgeführt werden (also auf die Schritte S8 und S9 verzichtet werden). Die Qualitätsbewertung Q kann dann prädiktiv in der Form Q =
QP (< Vp > + < E(Sq) >, < Z >) durchgeführt werden, noch bevor die Parameterkonfigurati- on Sq tatsächlich eingestellt wird. Falls der Qualitätswert Qp kleiner ist als der Qualitäts wert Qp-i, wird die Parameterkonfiguration Sq nicht verwendet, sondern eine neue Para- meterkonfiguration Sq+i aufgesucht und dann zu Schritt S1 zurückverzweigt. Dies hat den Vorteil, dass eine Parameterkonfiguration Sq nicht eingestellt wird, da sie das Gesamter- gebnis nicht verbessern würde, obwohl sie basierend auf den Ergebnissen der Bewer- tungsfunktion Bq die Beste der im Moment zur Verfügung stehenden Möglichkeiten dar- stellt.
Auch kann berücksichtigt werden, dass es aufgrund der Veränderlichkeit des Garguts und des Gesamtsystems möglich ist, dass in der Vergangenheit bestimmte Veränderungs- muster < E(Sq) > nicht mehr gültig sind. Es kann dann allgemein vorteilhaft sein, wenn längere Zeit (z.B. ab einer Minute) nicht mehr verwendete Veränderungsmuster < E(Sq) > dynamisch aktualisiert werden bzw. sporadisch auf ihre Gültigkeit hin überprüft werden. Dies kann z.B. durch einen Zwischenschritt geschehen, in dem das Mikrowellengerät 1 auf die zugehörige Parameterkonfiguration Sq eingestellt wird und dann nach Behandeln des Garguts mit dieser Parameterkonfiguration Sq das zugehörige Veränderungsmuster < E(Sq) > berechnet und anstelle des alten Veränderungsmusters < E(Sq) > abgespeichert wird.
Ferner kann die Schrittfolge S3, S4 mit der Schrittfolge S1 , S2 getauscht werden. Es wird dann anstatt auf Schritt S1 auf Schritt S3 zurückverzweigt. Allgemein kann das Verfahren mit normierten oder nicht-normierten Werten und Vertei- lungen durchgeführt werden.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden wer- den, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Tole- ranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste
1 Mikrowellengerät
2 Garraum
3 Beschickungsöffnung
4 Tür
5 Gargutträger
6 Mikrowellen-Erzeugungseinrichtung
7 Drehantenne
8 Steuereinheit
9 Wärmebildkamera
B(Sq) Bewertungswert
< E(Sq) > Veränderungsmuster
G Gargut
P Iterationsschritt
QP Qualitätswert der p-ten Iteration
Qziel Ziel-Qualitätswert
sq Parameterkonfiguration
S1-S11 Verfahrensschritte
T Ziel Zieltemperatur
At Zeitdauer
< V > Temperaturverteilung auf der Oberfläche des Garguts
< Vp > Temperaturverteilung in der p-ten Iteration

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (S1-S11 ) zum Betreiben eines Haushalts-Gargeräts (1 ), aufweisend einen Garraum (2),
mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung (6) zum Behandeln von in dem Garraum (2) befindlichem Gargut (G) mit mehreren Parameterkonfigura- tionen (Sq), wobei durch mindestens zwei Parameterkonfigurationen (Sq) das Gargut (G) lokal unterschiedlich behandelbar ist, und
mindestens einen in den Garraum (2) gerichteten Sensor (9) zum Bestimmen von Messwertverteilungen < V > einer Oberflächeneigenschaft des Garguts (G),
wobei bei dem Verfahren
a) mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung (6) in einem p-ten Iterations- schritt (p) mit p > 1 für eine vorgegebene Zeitdauer (At) mit einer q-ten Para- meterkonfiguration (Sq) mit q < p betrieben wird, um in dem Garraum (2) be- findliches Gargut (G) zu behandeln,
b) anschließend an den Ablauf der Zeitdauer (At) mittels des mindestens einen Sensors (9) eine p-te Messwertverteilung < Vp > einer Oberflächeneigenschaft des Garguts (G) bestimmt wird,
c) aus einem Vergleich der p-ten Messwertverteilung < Vp > mit einer vor Schritt a) aufgenommenen (p-1 )-ten Messwertverteilung < Vp-i > ein Veränderungs- muster < E(Sq) > berechnet und gespeichert wird,
d) für alle bisher im Laufe dieses Verfahrens gespeicherten Veränderungsmuster {< E(Sq) >} ein jeweiliger Bewertungswert Bq berechnet wird, der einen Unter- schied zwischen einer Abweichung einer Zielverteilung < Z > zu der Mess- wertverteilung < Vp > und einer Abweichung der Zielverteilung < Z > zu einem Prädiktionsmuster < V'p > darstellt, wobei das Prädiktionsmuster < V'p > eine Überlagerung der Messwertverteilung < Vp > mit dem zugehörigen Verände- rungsmuster < E(Sq) > darstellt,
e) diejenige Parameterkonfiguration (Sq) eingestellt wird, deren Bewertungswert Bq mindestens ein vorgegebenes Kriterium erfüllt, f) für die p-te Messwertverteilung < Vp > ein Qualitätswert Qp berechnet wird, der eine Abweichung der Verteilung < Vp > zu der Ziel-Messwertverteilung < Z > angibt, und
g) falls sich für den Qualitätswert Qp eine ausreichend geringere Abweichung zu der Ziel-Messwertverteilung < Z > ergibt als für den (p-1 )-ten Qualitätswert Qp- , unter Beibehaltung der aktuellen Parameterkonfiguration (Sq) iterativ zu Schritt a) verzweigt wird, und
h) falls sich für den Qualitätswert Qp eine nicht ausreichend geringere Abwei- chung zu der Ziel-Messwertverteilung < Z > ergibt als für den Qualitätswert Qp- , eine neue Parameterkonfiguration Sq+i eingestellt wird und dann iterativ zu Schritt a) verzweigt wird.
2. Verfahren (S1-S11 ) nach Anspruch 1 , bei dem bei dem die Messwertverteilung < Vp > und die Ziel-Messwertverteilung < Z > Temperaturverteilungen sind.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
die mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung eine Mikrowelleneinrich- tung (6) zum Einbringen von Mikrowellen in den Garraum (G) umfasst, wobei durch mindestens zwei Parameterkonfigurationen (Sq) der Mikrowelleneinrich- tung (6) unterschiedliche Feldverteilungen der Mikrowellen in dem Garraum (2) erzeugbar sind,
die Oberflächeneigenschaft eine Oberflächentemperatur des Garguts (G) ist und
der mindestens eine Sensor (9) mindestens einen in den Garraum (2) gerich- teten Infrarotsensor (9) zum Bestimmen von Temperaturverteilungen < V > auf dem Gargut (G) umfasst,
wobei bei dem Verfahren
a) die Mikrowelleneinrichtung (6) in einem p-ten Iterationsschritt mit p > 1 für eine vorgegebene Zeitdauer (At) mit einer q-ten Parameterkonfiguration (Sq) mit q < p betrieben wird, um in dem Garraum (2) befindliches Gargut (G) mit Mikro- wellen zu behandeln,
b) anschließend an den Ablauf der Zeitdauer (At) mittels des mindestens einen Infrarotsensors (9) eine p-te Temperaturverteilung < Vp > des Garguts (G) be- stimmt wird, c) aus einem Vergleich der p-ten Temperaturverteilung < Vp > mit einer vor Schritt a) aufgenommenen (p-1 )-ten Temperaturverteilung < Vp-i > ein Verän- derungsmuster < E(Sq) > berechnet und gespeichert wird,
d) für alle bisher im Laufe dieses Verfahrens gespeicherten Veränderungsmuster {< E(Sq) >} ein jeweiliger Bewertungswert Bq berechnet wird, der einen Unter- schied zwischen einer Abweichung einer Ziel-Temperaturverteilung < Z > zu der Temperaturverteilung < Vp > und einer Abweichung der Ziel- Temperaturverteilung < Z > zu einem Prädiktionsmuster < V'p > darstellt, wo bei das Prädiktionsmuster < V'p > eine Überlagerung der Temperaturverteilung
< Vp > mit dem zugehörigen Veränderungsmuster < E(Sq) > darstellt, e) diejenige Parameterkonfiguration (Sq) eingestellt wird, deren Bewertungswert Bq mindestens ein vorgegebenes Kriterium erfüllt,
f) für die p-te Temperaturverteilung < Vp > ein Qualitätswert Qp berechnet wird, der eine Abweichung der Temperaturverteilung < Vp > zu der Ziel- Temperaturverteilung < Z > angibt, und
g) falls sich für den p-ten Qualitätswert Qp eine ausreichend geringere Abwei- chung zu der Ziel- Temperaturverteilung < Z > ergibt als für den (p-1 )-ten Qua- litätswert Qp-i, unter Beibehaltung der aktuellen Parameterkonfiguration (Sq) iterativ zu Schritt a) verzweigt wird, und
h) falls sich für Qp eine höhere Abweichung zu der Ziel-Temperaturverteilung
< Z > ergibt als für Qp-i, eine neue Parameterkonfiguration (Sq+i) eingestellt wird und dann iterativ zu Schritt a) verzweigt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Messwertver- teilung < Vp >, die Ziel-Messwertverteilung < Z > und das Veränderungsmuster
< E(Sq) > segmentartige Verteilungen mit k Segmenten sind.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verfahren beendet wird, falls
der Qualitätswerts Qp ein vorgegebenes Kriterium erreicht und/oder das Gargut einen vorgegebenen Zielwert (Vziei) erreicht.
6. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das Kriterium des Qualitätswerts Qp das Er- reichen eines Zielqualitätswerts Qziei umfasst.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei dem das Gargut (G) den vor- gegebenen Zielwert (Vziei) erreicht hat, wenn max (< Vp >) > VZiei oder min (< Vp >)
> Vziei erfüllt ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Verände- rungsmuster < E(Sq) > segmentweise als Differenz zwischen der p-ten Messwert- verteilung < Vp > und der (p-1 )-ten Verteilung < Vp-i > berechnet wird, insbesondere gemäß
< E(S,) > = < Vp > - < Vp-! > berechnet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Bewertungs- wert Bq gemäß
Figure imgf000037_0001
mit dem Prädiktionsmuster < V'p > = < Vp > + < E(Sq) > und einem Exponentialfak- tor d berechnet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Qualitätswert Qp gemäß
Figure imgf000037_0002
mit D = 0 (< Vk >) berechnet wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 3 in Kombination mit einem der Ansprüche 4 bis 10, bei dem eine Parameterkonfiguration Sq jeweils einen Wert mindestens eines Be- triebsparameters (Sq) der Mikrowelleneinrichtung (6) aus der Gruppe jeweiliger Drehwinkel mindestens einer drehbaren Antenne (7);
jeweilige Höhenposition mindestens einer drehbaren Antenne (7); räumliche Position mindestens eines Mikrowellenreflektors;
Mikrowellenfrequenz;
relative Phasen zwischen unterschiedlichen MW-Erzeugern;
umfasst.
12. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3 in Kombination mit einem der Ansprüche 4 bis 1 1 , bei dem der mindestens eine Infrarotsensor (9) mindestens eine Wärme- bildkamera umfasst und Schritt b) eine Aufnahme mindestens eines bildpunktarti- gen Wärmebilds umfasst.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zum Bestimmen der Messwertverteilung < Vp > des Garguts (G) die Messwertverteilung < Vp > in einem mittels des mindestens einen Sensors (9) aus dem Garraum (2) aufge- nommenen Bilds isoliert wird.
14. Haushalts-Gargerät (1 ), aufweisend
einen Garraum (2),
mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung (6) zum Behandeln von in dem Garraum (2) befindlichem Gargut (G) mit mehreren Parameterkonfigura- tionen (Sq), wobei durch mindestens zwei Parameterkonfigurationen (Sq) das Gargut (G) lokal unterschiedlich behandelbar ist,
mindestens einen in den Garraum (2) gerichteten Sensor (9) zum Bestimmen von Verteilungen < V > einer Oberflächeneigenschaft des Garguts (G) und eine Datenverarbeitungseinrichtung (10) zum Durchführen des Verfahrens (S1-S11 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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