WO2023222408A1 - Operation of a domestic microwave device having an ir camera - Google Patents

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WO2023222408A1
WO2023222408A1 PCT/EP2023/061910 EP2023061910W WO2023222408A1 WO 2023222408 A1 WO2023222408 A1 WO 2023222408A1 EP 2023061910 W EP2023061910 W EP 2023061910W WO 2023222408 A1 WO2023222408 A1 WO 2023222408A1
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WO
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quantile
value
condition
microwaves
food
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/061910
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German (de)
French (fr)
Inventor
Sebastian Sterz
Matthias Vogt
Markus Kuchler
Christian Böttcher
Original Assignee
BSH Hausgeräte GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/6447Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors
    • H05B6/645Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors using temperature sensors
    • H05B6/6455Method of operation or details of the microwave heating apparatus related to the use of detectors or sensors using temperature sensors the sensors being infrared detectors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/64Heating using microwaves
    • H05B6/66Circuits
    • H05B6/68Circuits for monitoring or control
    • H05B6/687Circuits for monitoring or control for cooking

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a household microwave appliance, which has a cooking chamber exposed to microwaves and at least one digital infrared (IR) camera, wherein microwaves are irradiated into the cooking chamber during a treatment process, using the IR camera to produce at least one image is recorded in the cooking chamber, the pixels of which correspond to a respective temperature value.
  • the invention also relates to a household microwave appliance which has at least one microwave generator for generating microwaves, a cooking chamber which can be acted upon by the microwaves, at least one digital IR camera and a data processing device, the data processing device being set up to carry out the method.
  • the invention is particularly advantageously applicable to ovens with a microwave function and also independent household microwave ovens.
  • microwave devices Previous methods for regulating the supply of microwave energy so that food to be cooked is heated gently and evenly use average or maximum measured surface temperatures of the food to be cooked.
  • a typical property of microwave devices is the occurrence of local areas of high field strength (so-called "hot spots") in the food to be cooked, which are caused by the field distribution (mode pattern) that occurs in the cooking chamber, which practically represents a cavity resonator.
  • mode pattern field distribution
  • turntables can be used, which, figuratively speaking, move the food through the field distribution.
  • the microwave radiation can be fed into the cooking chamber using rotary antennas, with the field distribution then being figuratively moved by the stationary food being cooked.
  • EP 0 781 072 A1 describes the creation of a two-dimensional temperature image from the movement of a turntable in a microwave oven and the termination of the preparation if a medium target temperature is reached.
  • US 6,586,714 B discloses how the field of view of an infrared sensor in a microwave oven is changed in order to end a cooking process - in particular when a preset final temperature is reached.
  • US 6,590,192 B discloses a stopping criterion for a heating process.
  • EP 3285 548 B1 discloses a defrosting process in a microwave device, which is carried out step by step based on the achieved percentile temperatures of the defrosting material, which are determined by an IR camera.
  • EP 1 076475 B1 is dedicated to solving the problem of how, in the case of large detection areas, it can be decided whether a detection area shows no food, only partially cooked food or completely cooked food. Heating is discussed in particular up to the point of boiling, in which the heating output is reduced as soon as part of the food is boiling. A defrosting process is also considered.
  • DE 10 2018221 329 A1 discloses a method for operating a household cooking appliance, comprising at least one food treatment device for treating food located in the cooking space with several parameter configurations, wherein the food to be cooked can be treated differently locally by at least two parameter configurations, and at least one directed into a cooking space Sensor for determining measured value distributions of a surface property of the food to be cooked, wherein in the method the at least one food treatment device is operated for a predetermined period of time with one of the parameter configurations in order to treat the food to be cooked, following the expiration of a period of time by means of the at least one sensor a measured value distribution ⁇ V > a surface property of the food to be cooked is determined, a quality value is determined from the measured value distribution ⁇ V> and, if the quality value does not meet a predetermined quality criterion, the food treatment device is operated following another of the parameter configurations, the quality value being derived from a comparison of two different scalar variables calculated from the same measured value distribution ⁇ V> (x,
  • DE 10 2019 201 332 A1 discloses a household cooking appliance.
  • This has a cooking space heating device which is set up for localized heating of a cooking space and which can be operated with at least two configurations which generate different energy distributions in the cooking space, a temperature detection device which is set up for contactless detection of a heat distribution in the cooking space, a data processing device which is used for Distinguishing a non-food area from at least one area of the cooking space occupied by food from the detected heat distribution is set up and a control device which is used to set a current configuration of the cooking space heating device with a view to increasing an energy output into the recognized food to be cooked and for controlling the cooking space heating device , the temperature detection device and the data processing device is set up, wherein the data processing device is set up to distinguish the non-cooked food area from the cooked food in the detected heat distribution based on a temperature difference between the non-cooked food area and the cooked food.
  • WO 2020/094573 A1 discloses a method in which a food treatment device is operated for a period of time with a parameter configuration in order to treat food, after which a measured value distribution of a surface property of the food is determined by means of a sensor after the expiration of the time period, from a comparison of the p- th measured value distribution calculates a change pattern with a measured value distribution, and a respective evaluation value is calculated for all change patterns stored so far in the course of this method, which represents a difference between a deviation of a target distribution from the measured value distribution and a deviation of the target distribution from a prediction pattern, the prediction pattern being an overlay the measured value distribution with the associated change pattern, and the parameter configuration is set whose evaluation value meets at least one predetermined criterion. It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and, in particular, to provide an improved possibility of heating items to be treated, in particular items to be cooked, using microwaves.
  • the object is achieved by a method for operating a household microwave appliance which has a cooking chamber exposed to microwaves and at least one digital IR camera, wherein
  • At least one image is taken from the cooking chamber using the IR camera, the pixels of which correspond to a respective temperature value
  • the power of the microwaves radiated into the cooking space is adjusted.
  • This method has the advantage that an empirical quantile represents a particularly suitable measure for the uniformity of a surface temperature of the material to be treated by microwaves.
  • This advantageously supports the strategy of achieving uniformity in the item to be treated, in particular the item to be cooked, by heat conduction within the item to be treated. It is particularly advantageous to apply heating energy from microwaves to the food to be cooked until a temperature distribution has been achieved that just does not cause drying out/damage to the food to be treated and then to adapt the heating energy to this condition so that hot zones and colder zones through heat conduction within the material to be treated. This means that the entire material to be treated can be heated gently and evenly with little loss of time. This is particularly advantageous for sensitive food, which can suffer irreversible damage if overheated, such as bursting.
  • the quantile evaluation can also significantly increase the stability of the method against interference or outliers.
  • the household microwave appliance can be a stand-alone microwave appliance or a microwave combination appliance, for example a microwave appliance with additional oven functionality through radiant heaters or an oven with additional microwave functionality.
  • the microwaves are generated using at least one microwave generator, for example using at least one magnetron or a semiconductor-based microwave generator.
  • the household microwave oven is equipped with a rotary antenna, a mode stirrer ("stirrer”) and/or a turntable for the targeted variation of a field distribution of the microwaves in the cooking chamber relative to a material to be treated. If there are several introduction points or ports, the field distribution can also be achieved by changing an amplitude, frequency and/or phase difference of the microwaves emitted via these introduction points.
  • the digital IR camera creates an image point or pixel-based thermal image of the cooking space.
  • the measured values assigned to the individual pixels (hereinafter referred to as “pixel temperature values” without limiting generality) correspond to or correlate with a surface temperature of a local area in the cooking space corresponding to the pixel.
  • the material to be treated can be food to be cooked, but is not limited to this and can also be, for example, a water bath, etc. If the material to be treated is food to be cooked, the treatment process can also be referred to as a cooking process. In the following, the invention will be further described without restricting the generality using the food to be cooked as the food to be treated.
  • the fact that the evaluated pixel temperature values belong to a surface of the food to be cooked means, in particular, that only pixel temperature values that measure a surface temperature of the food to be cooked are used for the method.
  • an image section can be selected so that it only captures image points that belong to a food surface.
  • accessory supports, parts of the cooking chamber wall and/or parts of the cooking utensils that are not covered by food are masked out in particular.
  • Food recognition is generally known and is described in more detail, for example, in DE 10 2018 221 329 A1 and in DE 10 2019 201 332 A1.
  • a quantile condition is understood to mean a distribution of the pixel temperature values, which corresponds to a p-quantile T q (p) with a predetermined quantile value.
  • a p-quantile or simply just a quantile is understood to mean in particular a temperature T q (p), which divides the pixel temperature values of the set of pixels belonging to the surface of the food to be cooked in such a way that a proportion of p is smaller than the quantile and thus vice versa a proportion of 1-p is equal to or greater than the quantile, where a predetermined number ("p-value") is between 0 and 1.
  • a quantile condition Q corresponds to a distribution of the pixel temperature values in which both the p-value p and the quantile value are in the form of the (quantile) temperature T q
  • That the pixel temperature values meet the first quantile condition QT q (pi) T q
  • the type of quantile is fundamentally not limited. However, it has turned out that the method with percentiles can be implemented particularly advantageously.
  • the set of pixel temperature values of the surface of the food to be cooked can be divided into 99 percentiles, where p can take the values 0.01, 0.02, ..., 1, alternatively 100 percentiles if the value 1 is also to be permitted for p .
  • Heat from hot zones of the food is then transferred to surrounding, cooler areas of the food to be cooked through heat conduction, causing the temperature in the hot zones to drop.
  • the second quantile condition occurs after a sufficient drop in temperature in the hot zones, more microwave energy is supplied again until the first quantile condition is reached again, etc.
  • This process can be repeated until a certain termination criterion is met. This means that the entire food can be heated gently and evenly with little loss of time.
  • This embodiment can also be viewed as a hysteresis-like exposure to microwave energy in the manner of a two-point controller.
  • the microwave energy - especially after the first quantile condition has been reached - not only needs to be switched gradually between two values, but can also, for example, depend on the distance between the measured quantile T q and the predetermined quantile value T q
  • Q2 can be set, for example depending on the difference
  • the microwave energy can then be used, for example, in several steps, adjusted continuously or quasi-continuously. In one example, for example, the microwave energy could be (quasi-)continuously reduced from a higher power level 2 to a lower power level 1 as the measured quantile approaches the first quantile condition, etc.
  • Reducing the power of the microwaves irradiated into the cooking space can therefore include stopping the emission of the microwaves into the cooking space, or alternatively reducing it to an absolute or percentage value greater than zero.
  • the state that the pixel temperature values have "dropped" to the second quantile condition means in particular that at least the proportion P2 of the set of pixel temperature values has fallen below the predetermined quantile value T q 102 of the second quantile condition.
  • the pixel temperature values or their distribution have fallen to the second quantile condition if at least 80% of the pixel temperature values have fallen below 50 °C.
  • Qi of the first quantile condition Qi is greater than a predetermined quantile value T q 102 of the second quantile condition Q2 and/or a p-value pi of the first quantile condition Qi is smaller than a p-value P2 of the second quantile condition Q2, the first quantile is greater than the second Quantile (i.e. T q
  • the first relationship can also be written as T q
  • QI T q 102 + TH can be expressed with TH a "hysteresis temperature".
  • the hysteresis temperature TH indicates the cooling of the food, after which the energy supply is resumed or increased from above.
  • the power of the microwaves irradiated into the cooking space is increased to a value that is lower than the value of the power set before the first quantile condition was reached for the first time.
  • the throttled power supply advantageously offers more time for the optimization process, particularly when using controlled methods - for example as described in WO 2020/094573 A1 - and thus a better overall result of the cooking process.
  • microwaves can be radiated into the cooking space at a first power level
  • the power supply can be stopped after the first quantile condition has been met for the first time and can be resumed after the second quantile condition has been met, but with a second, lower power level.
  • the microwaves can be radiated into the cooking chamber at the second, lower power level, each time the second quantile condition is met. But it is also possible to vary the power levels even further.
  • This embodiment can also be expressed in such a way that the power of the microwaves radiated into the cooking space after the first quantile condition is reached for the first time is lower than the value of the power set before the first quantile condition is reached for the first time.
  • the power of the microwaves irradiated into the cooking space can be set back to the original value that was present before the first quantile condition was reached for the first time.
  • the power of the microwaves radiated into the cooking space is adjusted, in particular regulated, so that the pixel temperature values be kept at the first quantile condition, which then corresponds to a target temperature distribution.
  • the first quantile condition then corresponds to one State in which the power input through microwaves into the food to be cooked and the release of heat from the hot zones through heat conduction, evaporative cooling and heat radiation are balanced.
  • This has the advantage that food can be heated particularly quickly and gently.
  • This configuration is particularly advantageous in connection with one or more semiconductor-based microwave generators, which, in contrast to typical magnetrons, can have their power output regulated as desired. With semiconductor-based microwave generators, for example, power outputs are possible that can precisely balance the release of heat and the power consumption at approx. 100 W, depending on the food being cooked.
  • a cooking process is ended when a difference AT q between a further measured (“third") quantile T q (pa) and yet another measured (“fourth”) quantile T q (P4), whose p -Value p4 is smaller than a p-value pa of the third quantile, reaches or falls below a predetermined value.
  • This difference AT q T q (pa) - T q (P4) is a measure of how closely the temperatures of hot and cold zones on the surface of the food to be cooked have already converged. The smaller the difference AT q is, the greater the uniformity of the temperatures in the food. So pa > P4 applies.
  • the quantile values of T q (pa) and T q (P4) are not specified as with a quantile condition, but are determined each time from an IR image, that is, measured or calculated.
  • the cooking process is ended when the difference AT q between the third quantile and the fourth quantile measured at the time the first quantile condition Qi is reached has fallen to a predetermined percentage value, for example to 50% of the value at the time of first reaching the first quantile condition Qi.
  • a predetermined percentage value for example to 50% of the value at the time of first reaching the first quantile condition Qi.
  • any other suitable time can also be selected for the initial or reference difference.
  • the cooking process is ended when a period of time has been reached or exceeded since the first quantile condition was first reached (i.e. since the end of the initial heating process). This is advantageous in order to avoid the possibility that the method remains in a state in which the other termination criteria are never reached or fulfilled ("infinite loop") and/or a user becomes impatient.
  • At least one process value is set depending on the item to be treated with microwaves, for example depending on a type of item to be cooked, a type of preparation and/or a cooking result.
  • Such at least one method value can, for example, be the p-values pi, p2, pa and/or p4 and/or the quantile values T q
  • program selection can also take place using image recognition.
  • a warming function is also implemented. If, for example, the user forgets to remove the food after the cooking process described above has ended, the quantile value Ti
  • QI can be noticeably reduced, for example from 90°C to 60°C. This means that the food is not “cooked to ruin” even if it is kept warm for a longer period of time.
  • the above method is particularly suitable in conjunction with an optimized control of the microwave distribution as described in WO 2020/094573 A1.
  • a system expansion of WO 2020/094573 A1 with additional application of the present method offers a significant expansion of the areas of application. Even standing alone, that is, without a stepper motor, which is a necessary requirement in WO 2020/094573 A1, The quality of the food preparation can be significantly improved. This allows costs to be reduced and the system to be simplified.
  • the task is also solved by a household microwave oven that is set up to carry out the method described above.
  • the household microwave oven can be designed analogously to the method and vice versa, and has the same advantages.
  • the household microwave appliance has at least one microwave generator for generating microwaves, a cooking chamber that can be acted upon by the microwaves, at least one digital IR camera and a data processing device.
  • the data processing device is in particular set up, for example programmed, to carry out the method as described above.
  • the microwave generator is a magnetron. It is a further development that the microwave generator is a semiconductor-based microwave generator.
  • Fig. 1 shows a sketch of a household microwave oven as a sectional view in side view
  • Fig.2 shows a possible sequence of the method according to the invention.
  • Fig. 3 shows a plot of various values occurring during the process against the duration of a cooking process.
  • Fig.1 shows a household microwave oven 1 as an example in the form of an oven with microwave functionality.
  • the microwave oven 1 has a cooking space 2 for accommodating food G, which can be closed by a front door 3.
  • the cooking chamber 2 can be acted upon by microwaves, which are generated by a microwave generator 4, through a wave guide 5 to an outlet opening provided with a rotary antenna 6 and radiated there into the cooking chamber 2.
  • the microwave generator 4 can be controlled, for example, by a control device 7.
  • the food G to be cooked is shown here as an example as white sausages floating in a water bath (container S filled with water W).
  • the household microwave oven 1 also has a digital IR camera 8, which can also be controlled by the control device 7.
  • the IR camera 8 is set up to record a pixel-like image from the cooking space 2 including the food G to be cooked.
  • the number of pixels whose values correspond to respective local temperatures (“pixel temperatures”) is advantageously in the range of several hundred or thousand pixels, so that the image shows a high-resolution heat distribution.
  • the image can be evaluated in the control device 7, for example by identifying pixels associated with the food G to be cooked in the image and subsequently only these pixels are used to carry out the present method, but, for example, no pixels that represent a food carrier R like a Show the baking tray or a wire rack or a wall of the cooking space 2.
  • the control device 7 can serve in particular as a data processing device that is set up to carry out the method according to the invention.
  • Fig. 2 shows a possible sequence of the method according to the invention, which is explained in more detail below by way of example with reference to the household microwave oven 1.
  • Fig. 3 shows a plot of a temperature in °C (left ordinate) and a power level P in arbitrary units (right ordinate) against a duration t of a cooking process in s.
  • step S1 the process is started with the food G to be cooked in the cooking chamber 2.
  • step S2 the user can make a program selection, for example with regard to a type of food to be cooked (here: sausage), a type of preparation (for example, warm it up in a water bath ready for consumption).
  • the control device 7 selects suitable operating parameters such as the first quantile value T q
  • suitable operating parameters such as the first quantile value T q
  • percentiles are used as quantiles purely as examples.
  • the food G chosen here as an example represents Munich white sausages that have been placed in warm tap water W in a microwave-transparent and uncovered container S in the cooking chamber 2.
  • White sausages are very sensitive and react very quickly to overheating by - irreversibly - bursting open - and should still have the highest possible consumption temperature.
  • the power level P is set here to a high power level 2, e.g. to 640 W, in order to achieve a quick initial warm-up.
  • the control device 7 therefore calculates the temperature T q at which 99% of the pixel temperature values assigned to the food G and the water W are below this temperature T q .
  • This temperature corresponds to T q the calculated (not predetermined) quantile of the amount of pixel temperature values assigned to the food G and the water W with a p-value of 0.99 (0.99 quantile).
  • step S4 has a non-negligibly short time duration, it can be implemented at the same time as a waiting step, for example with a waiting period of 1 s to 5 s. Alternatively, step S4 may be followed by a dedicated waiting step (not shown).
  • step S5 it is checked whether the newly measured or calculated quantile T q (0.99) determined by the control device 7 from each of the IR images has reached or exceeded the first quantile condition Q1, i.e. whether the measured quantile T q ( 0.99) > T q
  • step S6 the microwave radiation is stopped or paused, as shown, or alternatively just reduced.
  • the food G cools down and the warmer zones lose energy to the cooler zones through heat conduction.
  • step S7 analogous to step S4, a thermal image is again recorded and evaluated using the IR camera 8.
  • step S8 It is then checked in step S8 whether an abort criterion for ending the cooking process has been reached. If this is the case (“Y”), the cooking process is ended in step S9.
  • step S8 if the termination criterion in step S8 has not yet been reached ("N"), a check is made in step S10 as to whether the measured or calculated quantile T q (0.99) corresponds to the value T q
  • Q2 72 °C has dropped. If this is not the case (“N”), the process branches back to step S7.
  • the entire course of the measured quantile T q (0.99) is shown in Fig. 3 as the top curve, the course of the power levels P as a dotted line.
  • This quantile T q (0.10) corresponds to the maximum temperature of the coldest 10% of the pixel temperature values.
  • T q (0.99) is a "third” quantile, which corresponds purely by way of example to the "first" quantile T q (pi) of the first quantile condition Q1.
  • the difference AT q tends to decrease as the cooking process progresses, because due to the heat conduction within the food G, areas that cannot be heated or only poorly heated by microwave radiation are also heated. Often there is no mode pattern in the cooking chamber 2 for certain zones of the food G to be cooked, which could heat them up. These cold zones can hardly or not be heated by microwave radiation, but can be heated effectively via heat conduction from neighboring hot zones.
  • the hot zones can be heated cyclically, for example, by the uncontrolled rotation of a turntable or a rotary antenna. The heating can alternatively or additionally be carried out by controlled processes - for example as described in WO 2020/094573 A1.
  • one or more termination criteria are defined, which include a maximum operating time of the cooking process and / or a maximum or minimum number of resumptions of the heating cycle S6 / S11.
  • a cooking process can be limited to a maximum of ten minutes and/or include no less than two waiting cycles that were ended with step S11. Falling below a difference AT q can also be used as a termination criterion.
  • the termination criteria can be part of the program selection made in step S2 and can be adapted to the individual application.
  • parameter sets and/or presets can be, for example:
  • "robust" food such as a soup or stew can be heated. Irreversible damage to the food is not to be expected here.
  • the main aim is to prevent local overheating from drying out or causing it to boil Splashes occur that contaminate the cooking chamber 2.
  • a parameter set adapted for this could be:
  • a numerical statement can also include exactly the number specified as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded. Reference symbol list

Abstract

The invention relates to a method (S1-S11) for operating a domestic microwave device (1) that has a cooking chamber (2), which is acted on by means of microwaves, and at least one digital IR camera (8), wherein, during a treatment process, microwaves are irradiated into the cooking chamber (2) (S3, S11), at least one image of the cooking chamber (2) is recorded by means of the IR camera (8), the pixels of the image corresponding to a respective temperature value, and, when the pixel temperature values of a quantity of pixels that belong to a surface of the product being cooked have reached a specified first quantile condition (S5), the power (P) of the microwaves irradiated into the cooking chamber (2) is adjusted (S6). The invention also relates to a domestic microwave device (1) that has at least one microwave generator (4) for generating microwaves, a cooking chamber (2) which can be acted on by means of the microwaves, at least one digital IR camera (8) and a data-processing device (7) which is configured to carry out the method (S1-S11).

Description

Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts mit IR-Kamera Operating a household microwave oven with an IR camera
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts, das einen mittels Mikrowellen beaufschlagten Garraum und mindestens eine digitale Infrarot (IR)-Kamera aufweist, wobei während eines Behandlungsvorgangs Mikrowellen in den Garraum eingestrahlt werden, mittels der IR-Kamera mindestens ein Bild aus dem Garraum aufgenommen wird, dessen Bildpunkte einem jeweiligen Temperaturwert entsprechen. Die Erfindung betrifft auch ein Haushalts-Mikrowellengerät, das mindestens einen Mikrowellengenerator zum Erzeugen von Mikrowellen, einen mittels der Mikrowellen beaufschlagbaren Garraum, mindestens eine digitale IR-Kamera und eine Datenverarbeitungseinrichtung aufweist, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, das Verfahren durchzuführen. Die Erfindung ist insbesondere vorteilhaft anwendbar auf Backöfen mit Mikrowellenfunktion und auch eigenständige Haushalts-Mikrowellengargeräte. The invention relates to a method for operating a household microwave appliance, which has a cooking chamber exposed to microwaves and at least one digital infrared (IR) camera, wherein microwaves are irradiated into the cooking chamber during a treatment process, using the IR camera to produce at least one image is recorded in the cooking chamber, the pixels of which correspond to a respective temperature value. The invention also relates to a household microwave appliance which has at least one microwave generator for generating microwaves, a cooking chamber which can be acted upon by the microwaves, at least one digital IR camera and a data processing device, the data processing device being set up to carry out the method. The invention is particularly advantageously applicable to ovens with a microwave function and also independent household microwave ovens.
Bisherige Verfahren, um eine Zufuhr von Mikrowellenenergie zu regeln, damit eine schonende und gleichmäßige Erwärmung von Gargut erfolgt, nutzen zur Regelung durchschnittliche oder maximal gemessene Oberflächentemperaturen des Garguts. Eine typische Eigenschaft von Mikrowellengeräten ist das Auftreten von lokalen Bereichen hoher Feldstärke (sog. "Hot-Spots") im Gargut, welche durch die sich einstellende Feldverteilung (Modenbild) im Garraum, der praktisch einen Hohlraumresonator darstellt, verursacht werden. Um ein Überhitzen an einzelnen Stellen des Garguts zu verhindern und eine möglichst homogene Temperaturverteilung zu erreichen, können Drehteller verwendet werden, die das Gargut bildlich gesprochen durch die Feldverteilung bewegen. Zum gleichen Zweck kann die Einspeisung der Mikrowellenstrahlung in den Garraum durch Drehantennen erfolgen, wobei die Feldverteilung dann bildlich gesprochen durch das stationäre Gargut bewegt wird. Durch diese Bewegungen (Drehteller und/oder Drehantenne) wird die Impedanz des Garraums geändert, was bei einem Magnetron als Mikrowellenquelle durch das sog. "Load-Pulling" eine Veränderung der Arbeitsfrequenzen und damit eine Veränderung des entstehenden Modenbildes zur Folge hat. Oftmals sind diese Hilfsmittel aber nicht ausreichend, um Hot-Spots hinreichend zu vermeiden. So können einzelne Hot-Spots am Gargut auftreten, an denen ggf. bereits eine Austrocknung oder ein Verbrennen des Garguts stattfindet, und gleichzeitig auch kühle Gargutbereiche vorhanden sein, die noch keine Verzehrtemperatur erreicht haben. Dann kann es vorkommen, dass die Zufuhr von Mikrowellenenergie bereits beendet wird, ohne dass das Gargut in einen genussfähigen Zustand gebracht wurde. Previous methods for regulating the supply of microwave energy so that food to be cooked is heated gently and evenly use average or maximum measured surface temperatures of the food to be cooked. A typical property of microwave devices is the occurrence of local areas of high field strength (so-called "hot spots") in the food to be cooked, which are caused by the field distribution (mode pattern) that occurs in the cooking chamber, which practically represents a cavity resonator. In order to prevent overheating in individual parts of the food and to achieve the most homogeneous possible temperature distribution, turntables can be used, which, figuratively speaking, move the food through the field distribution. For the same purpose, the microwave radiation can be fed into the cooking chamber using rotary antennas, with the field distribution then being figuratively moved by the stationary food being cooked. These movements (turntable and/or rotary antenna) change the impedance of the cooking chamber, which in the case of a magnetron as a microwave source results in a change in the working frequencies due to so-called "load pulling" and thus a change in the resulting mode pattern. However, these tools are often not sufficient to adequately avoid hot spots. This means that individual hot spots can occur on the food to be cooked, where the food may already dry out or burn, and at the same time there may also be cool areas of the food to be cooked which have not yet reached consumption temperature. It can then happen that the supply of microwave energy is stopped without the food being cooked being brought into an edible state.
EP 0 781 072 A1 beschreibt das Erstellen eines zweidimensionalen Temperaturbildes aus der Bewegung eines Drehtellers in einem Mikrowellengerät heraus und das Beenden der Zubereitung, falls eine mittlere Zieltemperatur erreicht wird. EP 0 781 072 A1 describes the creation of a two-dimensional temperature image from the movement of a turntable in a microwave oven and the termination of the preparation if a medium target temperature is reached.
US 6 586 714 B offenbart, wie das Sichtfeld eines Infrarotsensors in einem Mikrowellengerät verändert wird, um einen Garprozess - insbesondere beim Erreichen einer voreingestellten Endtemperatur- zu beenden. US 6,586,714 B discloses how the field of view of an infrared sensor in a microwave oven is changed in order to end a cooking process - in particular when a preset final temperature is reached.
US 6 590 192 B offenbart ein Stopp-Kriterium für einen Erwärmungsprozess. US 6,590,192 B discloses a stopping criterion for a heating process.
EP 3285 548 B1 offenbart einen Auftauvorgang in einem Mikrowellengerät, der schrittweise anhand von erreichten Perzentil-Temperaturen des Auftauguts durchgeführt wird, welche von einer IR-Kamera ermittelt werden. EP 3285 548 B1 discloses a defrosting process in a microwave device, which is carried out step by step based on the achieved percentile temperatures of the defrosting material, which are determined by an IR camera.
EP 1 076475 B1 widmet sich der Problemlösung, wie bei großen Erfassungsbereichen entschieden werden kann, ob ein Erfassungsbereich kein Gargut, nur teilweise Gargut oder vollständig Gargut zeigt. Es wird auf das Erwärmen insbesondere bis zum Kochen eingegangen, bei dem eine Erhitzungsleistung vermindert wird, sobald ein Teil des Garguts kocht. Ebenfalls betrachtet wird ein Auftauvorgang. EP 1 076475 B1 is dedicated to solving the problem of how, in the case of large detection areas, it can be decided whether a detection area shows no food, only partially cooked food or completely cooked food. Heating is discussed in particular up to the point of boiling, in which the heating output is reduced as soon as part of the food is boiling. A defrosting process is also considered.
DE 10 2018221 329 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts-Gargeräts, aufweisend 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 einen Garraum gerichteten Sensor zum Bestimmen von Messwertverteilungen einer Oberflächeneigenschaft des Garguts, wobei bei dem Verfahren die mindestens eine Gargutbehandlungseinrichtung für eine vorgegebene Zeitdauer mit einer der Parameterkonfigurationen betrieben wird, um das Gargut zu behandeln, anschließend an den Ablauf einer Zeitdauer mittels des mindestens einen Sensors eine Messwertverteilung < V > einer Oberflächeneigenschaft des Garguts bestimmt wird, aus der Messwertverteilung < V > ein Qualitätswert bestimmt wird und, falls der Qualitätswert ein vorgegebenes Qualitätskriterium nicht erfüllt, die Gargutbehandlungseinrichtung folgend einer anderen der Parameterkonfigurationen betrieben wird, wobei der Qualitätswert aus einem Vergleich zweier unterschiedlicher, aus der gleichen Messwertverteilung < V > berechneten skalaren Größen (x, x) bestimmt wird DE 10 2018221 329 A1 discloses a method for operating a household cooking appliance, comprising at least one food treatment device for treating food located in the cooking space with several parameter configurations, wherein the food to be cooked can be treated differently locally by at least two parameter configurations, and at least one directed into a cooking space Sensor for determining measured value distributions of a surface property of the food to be cooked, wherein in the method the at least one food treatment device is operated for a predetermined period of time with one of the parameter configurations in order to treat the food to be cooked, following the expiration of a period of time by means of the at least one sensor a measured value distribution <V > a surface property of the food to be cooked is determined, a quality value is determined from the measured value distribution <V> and, if the quality value does not meet a predetermined quality criterion, the food treatment device is operated following another of the parameter configurations, the quality value being derived from a comparison of two different scalar variables calculated from the same measured value distribution <V> (x, x) is determined
DE 10 2019 201 332 A1 offenbart ein Haushalts-Gargerät. Dieses weist eine Garraumerwärmungseinrichtung, die zum lokalisierten Erwärmen eines Garraums eingerichtet ist und die mit mindestens zwei Konfigurationen betreibbar ist, welche unterschiedliche Energieverteilungen in dem Garraum erzeugen, eine Temperaturerfassungseinrichtung, die zum kontaktlosen Erfassen einer Wärmeverteilung in dem Garraum eingerichtet ist, eine Datenverarbeitungseinrichtung, die zum Unterscheiden eines Nicht-Gargut-Bereichs von mindestens einem mit Gargut belegten Bereichs des Garraums aus der erfassten Wärmeverteilung eingerichtet ist und eine Steuereinrichtung, die zum Einstellen einer aktuellen Konfiguration der Garraumerwärmungseinrichtung im Hinblick auf eine Erhöhung einer Energieabgabe in das erkannte Gargut und zum Steuern der Garraumerwärmungseinrichtung, der Temperaturerfassungseinrichtung und der Datenverarbeitungseinrichtung eingerichtet ist, auf, wobei die Datenverarbeitungseinrichtung dazu eingerichtet ist, den Nicht-Gargut-Bereich von dem Gargut in der erfassten Wärmeverteilung anhand eines Temperaturunterschieds zwischen dem Nicht-Gargut-Bereich und dem Gargut zu unterscheiden. DE 10 2019 201 332 A1 discloses a household cooking appliance. This has a cooking space heating device which is set up for localized heating of a cooking space and which can be operated with at least two configurations which generate different energy distributions in the cooking space, a temperature detection device which is set up for contactless detection of a heat distribution in the cooking space, a data processing device which is used for Distinguishing a non-food area from at least one area of the cooking space occupied by food from the detected heat distribution is set up and a control device which is used to set a current configuration of the cooking space heating device with a view to increasing an energy output into the recognized food to be cooked and for controlling the cooking space heating device , the temperature detection device and the data processing device is set up, wherein the data processing device is set up to distinguish the non-cooked food area from the cooked food in the detected heat distribution based on a temperature difference between the non-cooked food area and the cooked food.
WO 2020/094573 A1 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Gargutbehandlungseinrichtung für eine Zeitdauer mit einer Parameterkonfiguration betrieben wird, um Gargut zu behandeln, anschließend an den Ablauf der Zeitdauer mittels eines Sensors eine Messwertverteilung einer Oberflächeneigenschaft des Garguts bestimmt, aus einem Vergleich der p-ten Messwertverteilung mit einer Messwertverteilung ein Veränderungsmuster berechnet, und für alle bisher im Laufe dieses Verfahrens gespeicherten Veränderungsmuster ein jeweiliger Bewertungswert berechnet, der einen Unterschied zwischen einer Abweichung einer Zielverteilung zu der Messwertverteilung und einer Abweichung der Zielverteilung zu einem Prädiktionsmuster darstellt, wobei das Prädiktionsmuster eine Überlagerung der Messwertverteilung mit dem zugehörigen Veränderungsmuster darstellt, und diejenige Parameterkonfiguration eingestellt wird, deren Bewertungswert mindestens ein vorgegebenes Kriterium erfüllt. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit bereitzustellen, Behandlungsgut, insbesondere Gargut, mittels Mikrowellen zu erwärmen. WO 2020/094573 A1 discloses a method in which a food treatment device is operated for a period of time with a parameter configuration in order to treat food, after which a measured value distribution of a surface property of the food is determined by means of a sensor after the expiration of the time period, from a comparison of the p- th measured value distribution calculates a change pattern with a measured value distribution, and a respective evaluation value is calculated for all change patterns stored so far in the course of this method, which represents a difference between a deviation of a target distribution from the measured value distribution and a deviation of the target distribution from a prediction pattern, the prediction pattern being an overlay the measured value distribution with the associated change pattern, and the parameter configuration is set whose evaluation value meets at least one predetermined criterion. It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and, in particular, to provide an improved possibility of heating items to be treated, in particular items to be cooked, using microwaves.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. This task is solved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments can be found in particular in the dependent claims.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben eines Haushalts- Mikrowellengeräts, das einen mittels Mikrowellen beaufschlagten Garraum und mindestens eine digitale IR-Kamera aufweist, wobei The object is achieved by a method for operating a household microwave appliance which has a cooking chamber exposed to microwaves and at least one digital IR camera, wherein
- während eines Behandlungsvorgangs Mikrowellen in den Garraum eingestrahlt werden, - microwaves are radiated into the cooking chamber during a treatment process,
- mittels der IR-Kamera mindestens ein Bild aus dem Garraum aufgenommen wird, dessen Bildpunkte einem jeweiligen Temperaturwert entsprechen, - at least one image is taken from the cooking chamber using the IR camera, the pixels of which correspond to a respective temperature value,
- dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte einer Menge von Bildpunkten, die zu einer Gargutoberfläche gehören, eine vorgegebene ("erste") Quantilbedingung erreicht haben, die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen angepasst wird. - when the pixel temperature values of a set of pixels that belong to a food surface have reached a predetermined ("first") quantile condition, the power of the microwaves radiated into the cooking space is adjusted.
Dieses Verfahren weist den Vorteil auf, dass ein empirisches Quantil ein besonders geeignetes Maß für eine Gleichmäßigkeit einer Oberflächentemperatur von durch Mikrowellen beaufschlagtem Behandlungsgut darstellt. Dies unterstützt vorteilhafterweise die Strategie, eine Vergleichmäßigung in dem Behandlungsgut, insbesondere Gargut, durch Wärmeleitung innerhalb des Behandlungsguts zu erzielen. Es ist dabei besonders vorteilhaft, das Gargut so lange mit Heizenergie aus Mikrowellen zu beaufschlagen, bis eine Temperaturverteilung erreicht wurde, die gerade noch keine Austrocknung/Schädigung des Behandlungsguts bewirkt und dann die Heizenergie an diesen Zustand so anzupassen, dass sich heiße Zonen und kältere Zonen durch Wärmeleitung innerhalb des Behandlungsguts angleichen. So kann das gesamte Behandlungsgut schonend und gleichmäßig mit geringem Zeitverlust erwärmt werden. Dies ist besonders vorteilhaft für empfindliches Gargut, welches bei Überhitzung irreversible Schäden davontragen kann, z.B. aufplatzt. Durch die Quantilauswertung lässt sich ferner die Stabilität des Verfahrens gegenüber Störungen oder Ausreißern deutlich erhöhen. This method has the advantage that an empirical quantile represents a particularly suitable measure for the uniformity of a surface temperature of the material to be treated by microwaves. This advantageously supports the strategy of achieving uniformity in the item to be treated, in particular the item to be cooked, by heat conduction within the item to be treated. It is particularly advantageous to apply heating energy from microwaves to the food to be cooked until a temperature distribution has been achieved that just does not cause drying out/damage to the food to be treated and then to adapt the heating energy to this condition so that hot zones and colder zones through heat conduction within the material to be treated. This means that the entire material to be treated can be heated gently and evenly with little loss of time. This is particularly advantageous for sensitive food, which can suffer irreversible damage if overheated, such as bursting. The quantile evaluation can also significantly increase the stability of the method against interference or outliers.
Das Haushalts-Mikrowellengerät kann ein eigenständiges Mikrowellengerät oder ein Mikrowellen-Kombinationsgerät sein, beispielsweise ein Mikrowellengerät mit zusätzlicher Ofenfunktionalität durch Wärmestrahlungs-Heizkörper oder ein Backofen mit zusätzlicher Mikrowellenfunktionalität. The household microwave appliance can be a stand-alone microwave appliance or a microwave combination appliance, for example a microwave appliance with additional oven functionality through radiant heaters or an oven with additional microwave functionality.
Die Mikrowellen werden mittels mindestens eines Mikrowellengenerators erzeugt, beispielsweise mittels mindestens eines Magnetrons oder eines halbleiterbasierten Mikrowellengenerators. The microwaves are generated using at least one microwave generator, for example using at least one magnetron or a semiconductor-based microwave generator.
Es ist eine Weiterbildung, dass das Haushalts-Mikrowellengerät zur gezielten Variation einer Feldverteilung der Mikrowellen in dem Garraum relativ zu einem Behandlungsgut mit einer Drehantenne, einem Modenrührer ("Stirrer") und/oder einem Drehteller ausgerüstet ist. Die Feldverteilung kann bei mehreren Einleitungspunkten oder Ports auch durch eine Veränderung eines Amplituden-, Frequenz- und/oder Phasen-Unterschieds der über diese Einleitungspunkte eingestrahlten Mikrowellen erreicht werden. It is a further development that the household microwave oven is equipped with a rotary antenna, a mode stirrer ("stirrer") and/or a turntable for the targeted variation of a field distribution of the microwaves in the cooking chamber relative to a material to be treated. If there are several introduction points or ports, the field distribution can also be achieved by changing an amplitude, frequency and/or phase difference of the microwaves emitted via these introduction points.
Die digitale IR-Kamera erzeugt ein bildpunkt- bzw. pixel-basiertes Wärmebild des Garraums. Die den einzelnen Bildpunkten zugeordneten Messwerte (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "Bildpunkt-Temperaturwerte" bezeichnet) entsprechen oder korrelieren mit einer Oberflächentemperatur eines dem Bildpunkt entsprechenden lokalen Bereichs in dem Garraum. The digital IR camera creates an image point or pixel-based thermal image of the cooking space. The measured values assigned to the individual pixels (hereinafter referred to as “pixel temperature values” without limiting generality) correspond to or correlate with a surface temperature of a local area in the cooking space corresponding to the pixel.
Wenn während eines Behandlungsvorgangs Mikrowellen in den Garraum eingestrahlt werden, wird in dem Garraum befindliches Behandlungsgut mit den Mikrowellen beaufschlagt und dadurch erwärmt. Das Behandlungsgut kann Gargut sein, ist aber nicht darauf beschränkt und kann z.B. auch ein Wasserbad usw. sein. Ist das Behandlungsgut Gargut, kann der Behandlungsvorgang auch als Garvorgang bezeichnet werden. Im Folgenden wird die Erfindung ohne Beschränkung der Allgemeinheit anhand von Gargut als dem Behandlungsgut weiter beschrieben. Dass die ausgewerteten Bildpunkt-Temperaturwerte zu einer Gargutoberfläche gehören, umfasst insbesondere, dass nur Bildpunkt-Temperaturwerte für das Verfahren verwendet werden, die eine Oberflächentemperatur von Gargut messen. Dazu kann beispielsweise ein Bildausschnitt so gewählt werden, dass er ausschließlich Bildpunkte erfasst, welche zu einer Gargutoberfläche gehören. Zubehörträger, Teile der Garraumbewandung und/oder nicht von Gargut bedeckte Teile des Gargeschirrs werden hingegen insbesondere ausmaskiert. Eine Garguterkennung ist grundsätzlich bekannt und beispielsweise in DE 10 2018 221 329 A1 und in DE 10 2019 201 332 A1 genauer beschrieben. If microwaves are irradiated into the cooking chamber during a treatment process, the items to be treated in the cooking chamber are exposed to the microwaves and thereby heated. The material to be treated can be food to be cooked, but is not limited to this and can also be, for example, a water bath, etc. If the material to be treated is food to be cooked, the treatment process can also be referred to as a cooking process. In the following, the invention will be further described without restricting the generality using the food to be cooked as the food to be treated. The fact that the evaluated pixel temperature values belong to a surface of the food to be cooked means, in particular, that only pixel temperature values that measure a surface temperature of the food to be cooked are used for the method. For this purpose, for example, an image section can be selected so that it only captures image points that belong to a food surface. However, accessory supports, parts of the cooking chamber wall and/or parts of the cooking utensils that are not covered by food are masked out in particular. Food recognition is generally known and is described in more detail, for example, in DE 10 2018 221 329 A1 and in DE 10 2019 201 332 A1.
Unter einer Quantilbedingung wird eine Verteilung der Bildpunkt-Temperaturwerte verstanden, welche einem p-Quantil Tq (p) mit einem vorgegebenen Quantilwert entspricht. A quantile condition is understood to mean a distribution of the pixel temperature values, which corresponds to a p-quantile T q (p) with a predetermined quantile value.
Unter einem p-Quantil oder einfach nur Quantil wird vorliegend insbesondere eine Temperatur Tq (p) verstanden, welche die Bildpunkt-Temperaturwerte der zu der Gargutoberfläche gehörigen Menge von Bildpunkten so teilt, dass ein Anteil von p kleiner als das Quantil ist und damit umgekehrt ein Anteil von 1-p gleich oder größer als das Quantil ist, wobei eine vorgegebene Zahl ("p-Wert") zwischen 0 und 1 ist. Beispielsweise ist das Quantil Tq (p = 0,8) derjenige Temperaturwert, bei dem 80 % der Bildpunkt-Temperaturwerte kleiner als Tq (p = 0,8) sind und 20 % der Bildpunkt-Temperaturwerte gleich oder größer als Tq (p = 0,8) sind. In the present case, a p-quantile or simply just a quantile is understood to mean in particular a temperature T q (p), which divides the pixel temperature values of the set of pixels belonging to the surface of the food to be cooked in such a way that a proportion of p is smaller than the quantile and thus vice versa a proportion of 1-p is equal to or greater than the quantile, where a predetermined number ("p-value") is between 0 and 1. For example, the quantile T q (p = 0.8) is the temperature value at which 80% of the pixel temperature values are less than T q (p = 0.8) and 20% of the pixel temperature values are equal to or greater than T q ( p = 0.8).
Eine Quantilbedingung Q entspricht einer Verteilung der Bildpunkt-Temperaturwerte, bei der sowohl der p-Wert p als auch der Quantilwert in Form der (Quantil-)Temperatur Tq | Q selbst vorgegeben sind. Lautet z.B. die Quantilbedingung Q: Tq (p) = Tq | Q °C, ist diese Bedingung erfüllt, wenn p Bildpunkt-Temperaturwerte niedriger sind als Tq | Q °C. Beispielsweise kann die Quantilbedingung als Tq (0,8) = 60 °C vorgegeben worden sein, also auf diejenige Verteilung der Bildpunkt-Temperaturwerte, bei den 80 % der Bildpunkt- Temperaturwerte unter 60 °C liegen und 20 % der Bildpunkt-Temperaturwerte 60 °C erreicht oder überschritten haben. A quantile condition Q corresponds to a distribution of the pixel temperature values in which both the p-value p and the quantile value are in the form of the (quantile) temperature T q | Q are given themselves. For example, the quantile condition Q is: T q (p) = T q | Q °C, this condition is satisfied if p pixel temperature values are lower than T q | Q °C. For example, the quantile condition may have been specified as T q (0.8) = 60 °C, i.e. to the distribution of the pixel temperature values in which 80% of the pixel temperature values are below 60 °C and 20% of the pixel temperature values are 60 °C have been reached or exceeded.
Dass die Bildpunkt-Temperaturwerte die erste Quantilbedingung Q Tq (pi) = Tq | Qi mit pi dem zugehörigen vorgegebenen p-Wert und Tq | Qi dem zugehörigen vorgegebenen Quantilwert "erreicht" haben, bedeutet insbesondere, dass mindestens der Anteil (1 -pi) der Menge der Bildpunkt-Temperaturwerte den Quantilwert Tq | Qi erreicht oder überschritten hat. That the pixel temperature values meet the first quantile condition QT q (pi) = T q | Qi with pi the corresponding predetermined p-value and T q | Qi have "reached" the associated predetermined quantile value, means in particular that at least the proportion (1 -pi) of the set of pixel temperature values the quantile value T q | Qi has reached or exceeded.
Die Art des Quantils ist grundsätzlich nicht beschränkt. Jedoch hat es sich herausgestellt, dass das Verfahren mit Perzentilen besonders vorteilhaft umsetzbar ist. Dabei lässt sich die Menge der Bildpunkt-Temperaturwerte der Gargutoberfläche durch 99 Perzentilen einteilen, wobei p die Werte 0,01 , 0,02, ..., 1 annehmen kann, alternativ 100 Perzentilen, wenn auch der Wert 1 für p zugelassen werden soll. The type of quantile is fundamentally not limited. However, it has turned out that the method with percentiles can be implemented particularly advantageously. The set of pixel temperature values of the surface of the food to be cooked can be divided into 99 percentiles, where p can take the values 0.01, 0.02, ..., 1, alternatively 100 percentiles if the value 1 is also to be permitted for p .
Es ist eine Ausgestaltung, dass dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte die erste Quantilbedingung erreicht haben, die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen reduziert wird, und dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte auf eine vorgegebene zweite Quantilbedingung abgefallen sind bzw. die erste Quantilbedingung nicht mehr erfüllt ist, die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen wieder erhöht wird. Dies ergibt den Vorteil, dass sich so - speziell auch mit Magnetrons - eine einfach umsetzbare Vergleichmäßigung der Garguttemperatur durch Wärmeleitung im Gargut selbst erzielen lässt. Das Gargut wird so lange mit Mikrowellen-Heizenergie beaufschlagt, bis eine Temperaturverteilung erreicht wird, die gerade noch keine Austrocknung und/oder Schädigung des Garguts bewirkt (abgebildet durch die erste Quantilbedingung) und die Mikrowellenleistung dann verringert oder sogar ganz ausgeschaltet wird. Folgend wird Wärme aus heißen Zonen des Garguts durch Wärmeleitung an umgebende, kühlere Gargutbereiche weitergeleitet, wodurch die Temperatur in den heißen Zonen sinkt. Mit Eintritt der zweiten Quantilbedingung nach einer ausreichenden Temperaturabsenkung in den heißen Zonen wird wieder bzw. wieder mehr Mikrowellenenergie zugeführt, bis die erste Quantilbedingung erneut erreicht ist, usw. Dieser Vorgang kann so lange wiederholt werden, bis ein bestimmtes Abbruchkriterium erfüllt ist. Dadurch kann das gesamte Gargut schonend und gleichmäßig mit geringem Zeitverlust erwärmt werden. Diese Ausgestaltung kann auch als eine hystereseartige Beaufschlagung mit Mikrowellenenergie nach Art eines Zwei-Punkt-Reglers angesehen werden. Allgemein braucht die Mikrowellenenergie - insbesondere nach erstem Erreichen der ersten Quantilbedingung - nicht nur stufenweise zwischen zwei Werten umgeschaltet zu werden, sondern kann z.B. auch abhängig von dem Abstand des gemessenen Quantils Tq zu dem vorgegebenen Quantilwert Tq | QI und/oder Tq | Q2 eingestellt werden, also z.B. in Abhängigkeit von der Differenz |Tq | QI - Tq| oder |T.| Q2 - Tq|. Die Mikrowellenenergie kann dann z.B. in mehreren Schritten, kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich angepasst werden. In einem Beispiel könnte beispielsweise die Mikrowellenenergie (quasi-)kontinuierlich von einer höheren Leistungsstufe 2 auf eine niedrigere Leistungsstufe 1 reduziert werden, je näher sich das gemessene Quantil an die erste Quantilbedingung annähert, usw. It is an embodiment that when the pixel temperature values have reached the first quantile condition, the power of the microwaves irradiated into the cooking space is reduced, and then when the pixel temperature values have fallen to a predetermined second quantile condition or the first quantile condition is no longer met, the power of the microwaves radiated into the cooking space is increased again. This has the advantage that - especially with magnetrons - an easy-to-implement equalization of the food temperature can be achieved through heat conduction in the food itself. The food to be cooked is subjected to microwave heating energy until a temperature distribution is reached that just does not cause drying out and/or damage to the food to be cooked (represented by the first quantile condition) and the microwave power is then reduced or even switched off completely. Heat from hot zones of the food is then transferred to surrounding, cooler areas of the food to be cooked through heat conduction, causing the temperature in the hot zones to drop. When the second quantile condition occurs after a sufficient drop in temperature in the hot zones, more microwave energy is supplied again until the first quantile condition is reached again, etc. This process can be repeated until a certain termination criterion is met. This means that the entire food can be heated gently and evenly with little loss of time. This embodiment can also be viewed as a hysteresis-like exposure to microwave energy in the manner of a two-point controller. In general, the microwave energy - especially after the first quantile condition has been reached - not only needs to be switched gradually between two values, but can also, for example, depend on the distance between the measured quantile T q and the predetermined quantile value T q | QI and/or T q | Q2 can be set, for example depending on the difference |T q | QI - T q | or |T.| Q2 - T q |. The microwave energy can then be used, for example, in several steps, adjusted continuously or quasi-continuously. In one example, for example, the microwave energy could be (quasi-)continuously reduced from a higher power level 2 to a lower power level 1 as the measured quantile approaches the first quantile condition, etc.
Dass die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen reduziert wird, kann folglich umfassen, dass die Abgabe der Mikrowellen in den Garraum gestoppt wird, alternativ auf einen absoluten oder prozentualen Wert größer null verringert wird. Reducing the power of the microwaves irradiated into the cooking space can therefore include stopping the emission of the microwaves into the cooking space, or alternatively reducing it to an absolute or percentage value greater than zero.
Auch bei der zweiten Quantilbedingung Q2: Tq (P2) = Tq 102 sind, analog zu der ersten Quantilbedingung Qi, dessen Quantilwert Tq 102 selbst und dessen p-Wert P2 vorgegeben. With the second quantile condition Q2: T q (P2) = T q 102, analogous to the first quantile condition Qi, its quantile value T q 102 itself and its p-value P2 are given.
Der Zustand, dass die Bildpunkt-Temperaturwerte auf die zweite Quantilbedingung "abgefallen" sind, bedeutet insbesondere, dass mindestens der Anteil P2 der Menge der Bildpunkt-Temperaturwerte den vorgegebenen Quantilwert Tq 102 der zweiten Quantilbedingung unterschritten hat. Ist beispielsweise Tq |Q2 = 50 °C bei P2 = 0,8 vorgegeben, sind die Bildpunkt-Temperaturwerte bzw. deren Verteilung auf die zweite Quantilbedingung abgefallen, wenn mindestens 80 % der Bildpunkt-Temperaturwerte 50 °C unterschritten haben. The state that the pixel temperature values have "dropped" to the second quantile condition means in particular that at least the proportion P2 of the set of pixel temperature values has fallen below the predetermined quantile value T q 102 of the second quantile condition. For example, T q | Q2 = 50 °C with P2 = 0.8, the pixel temperature values or their distribution have fallen to the second quantile condition if at least 80% of the pixel temperature values have fallen below 50 °C.
Es ist eine Ausgestaltung, dass ein vorgegebener Quantilwert Tq | Qi der ersten Quantilbedingung Qi größer ist als ein vorgegebener Quantilwert Tq 102 der zweiten Quantilbedingung Q2 und/oder ein p-Wert pi der ersten Quantilbedingung Qi kleiner ist als ein p-Wert P2 der zweiten Quantilbedingung Q2 das erste Quantil größer ist als das zweite Quantil (also Tq | QI > Tq | Q2 gilt) und/oder ein p-Wert des ersten Quantils kleiner ist als ein p-Wert des zweiten Quantils (also pi < P2 gilt). Die erste Beziehung kann auch als Tq | QI = Tq 102 + TH mit TH einer "Hysteresetemperatur" ausgedrückt werden. Die Hysteresetemperatur TH gibt die Abkühlung des Garguts an, nach deren Erreichen von oben kommend die Energiezufuhr wieder aufgenommen oder erhöht wird. It is an embodiment that a predetermined quantile value T q | Qi of the first quantile condition Qi is greater than a predetermined quantile value T q 102 of the second quantile condition Q2 and/or a p-value pi of the first quantile condition Qi is smaller than a p-value P2 of the second quantile condition Q2, the first quantile is greater than the second Quantile (i.e. T q | QI > T q | Q2 applies) and/or a p-value of the first quantile is smaller than a p-value of the second quantile (i.e. pi < P2 applies). The first relationship can also be written as T q | QI = T q 102 + TH can be expressed with TH a "hysteresis temperature". The hysteresis temperature TH indicates the cooling of the food, after which the energy supply is resumed or increased from above.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Quantilwert Tq |Qi der ersten Quantilbedingung Qi größer ist als der Quantilwert Tq 102 der zweiten Quantilbedingung Q2 und die p-Werte der beiden Quantilbedingung Qi und Q2 gleich sind, also pi = P2 gilt. Dies lässt sich vorteilhafterweise besonders einfach umsetzen. Es ist eine Ausgestaltung, dass dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte auf die zweite Quantilbedingung abgefallen sind, die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen auf einen Wert erhöht wird, der geringer ist als der Wert der vor erstmaligem Erreichen der ersten Quantilbedingung eingestellten Leistung. Dadurch wird vorteilhafterweise auf einfache Weise eine schnelle Aufheizung bis zum Erreichen der ersten Quantilbedingung mit einem folgenden schonenden Aufheizen nach den Heizpausen kombiniert. Weiterhin bietet die gedrosselte Leistungszufuhr vorteilhafterweise insbesondere auch beim Einsatz von gesteuerten Verfahren - z.B. wie in WO 2020/094573 A1 beschrieben - mehr Zeit für den Optimierungsvorgang und damit ein besseres Gesamtergebnis des Garvorgangs. It is an embodiment that the quantile value T q | Qi of the first quantile condition Qi is greater than the quantile value T q 102 of the second quantile condition Q2 and the p-values of the two quantile conditions Qi and Q2 are the same, so pi = P2 applies. This can advantageously be implemented particularly easily. It is an embodiment that when the pixel temperature values have fallen to the second quantile condition, the power of the microwaves irradiated into the cooking space is increased to a value that is lower than the value of the power set before the first quantile condition was reached for the first time. This advantageously combines rapid heating until the first quantile condition is reached with subsequent gentle heating after the heating breaks in a simple manner. Furthermore, the throttled power supply advantageously offers more time for the optimization process, particularly when using controlled methods - for example as described in WO 2020/094573 A1 - and thus a better overall result of the cooking process.
Beispielsweise können nach Beginn eines Garvorgangs Mikrowellen mit einer ersten Leistungsstufe in den Garraum eingestrahlt werden, die Leistungszufuhr nach erstmaligem Erfüllen der ersten Quantilbedingung gestoppt werden und nach folgendem Erfüllen der zweiten Quantilbedingung wieder aufgenommen werden, allerdings mit einer zweiten, niedrigeren Leistungsstufe. In allen folgenden Aus- und Einschaltzyklen können die Mikrowellen mit jeweiligem Erfüllen der zweiten Quantilbedingung mit der zweiten, niedrigeren Leistungsstufe in den Garraum eingestrahlt werden. Es ist aber auch möglich, die Leistungsstufen noch weiter zu variieren. Diese Ausgestaltung kann auch so ausgedrückt werden, dass die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen nach erstmaligem Erreichen der ersten Quantilbedingung geringer ist als der Wert der vor erstmaligem Erreichen der ersten Quantilbedingung eingestellten Leistung. For example, after the start of a cooking process, microwaves can be radiated into the cooking space at a first power level, the power supply can be stopped after the first quantile condition has been met for the first time and can be resumed after the second quantile condition has been met, but with a second, lower power level. In all subsequent off and on cycles, the microwaves can be radiated into the cooking chamber at the second, lower power level, each time the second quantile condition is met. But it is also possible to vary the power levels even further. This embodiment can also be expressed in such a way that the power of the microwaves radiated into the cooking space after the first quantile condition is reached for the first time is lower than the value of the power set before the first quantile condition is reached for the first time.
Es ist jedoch auch eine Weiterbildung, dass kann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte auf die zweite Quantilbedingung abgefallen sind, die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen wieder auf den ursprünglichen Wert eingestellt wird, der vor erstmaligem Erreichen der ersten Quantilbedingung vorlag. However, it is also a further development that, when the pixel temperature values have fallen to the second quantile condition, the power of the microwaves irradiated into the cooking space can be set back to the original value that was present before the first quantile condition was reached for the first time.
Es ist eine Ausgestaltung, dass dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte die erste Quantilbedingung (und insbesondere in dieser Ausgestaltung einzige vorgegebene Quantilbedingung) erreicht haben, die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen so angepasst, insbesondere eingeregelt, wird, dass die Bildpunkt-Temperaturwerte auf der ersten Quantilbedingung gehalten werden, welche dann einer Soll- Temperaturverteilung entspricht. Die erste Quantilbedingung entspricht dann also einem Zustand, bei dem sich die Leistungszufuhr durch Mikrowellen in das Gargut und die Abgabe von Wärme aus den heißen Zonen durch Wärmeleitung, Verdunstungskälte und Wärmeabstrahlung die Waage hält. So wird der Vorteil erreicht, dass eine besonders schnelle und schonende Garguterwärmung vorgenommen werden kann. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit einem oder mehreren halbleiterbasierten Mikrowellengeneratoren, welche im Gegensatz zu typischen Magnetrons in ihrer Leistungsabgabe beliebig reguliert werden können. Mit halbleiterbasierten Mikrowellengeneratoren sind beispielsweise Leistungsabgaben möglich, welche die Abgabe von Wärme und die Leistungsaufnahme mit ca. 100 W abhängig vom Gargut exakt equilibrieren können. It is an embodiment that when the pixel temperature values have reached the first quantile condition (and in particular in this embodiment the only predetermined quantile condition), the power of the microwaves radiated into the cooking space is adjusted, in particular regulated, so that the pixel temperature values be kept at the first quantile condition, which then corresponds to a target temperature distribution. The first quantile condition then corresponds to one State in which the power input through microwaves into the food to be cooked and the release of heat from the hot zones through heat conduction, evaporative cooling and heat radiation are balanced. This has the advantage that food can be heated particularly quickly and gently. This configuration is particularly advantageous in connection with one or more semiconductor-based microwave generators, which, in contrast to typical magnetrons, can have their power output regulated as desired. With semiconductor-based microwave generators, for example, power outputs are possible that can precisely balance the release of heat and the power consumption at approx. 100 W, depending on the food being cooked.
Es ist eine Ausgestaltung, dass ein Garvorgang beendet wird, wenn eine Differenz ATq zwischen einem weiteren gemessenen ("dritten") Quantil Tq (pa) und noch einem weiteren gemessenen ("vierten") Quantil Tq (P4), dessen p-Wert p4 kleiner ist als ein p-Wert pa des dritten Quantils, einen vorgegebenen Wert erreicht oder unterschreitet. Diese Differenz ATq = Tq (pa) - Tq (P4) ist ein Maß dafür, wie gut sich die Temperaturen heißer und kalter Zonen an der Gargutoberfläche bereits angenähert haben. Je geringer die Differenz ATq ist, desto größer ist die Vergleichmäßigung der Temperaturen im Gargut. Es gilt also pa > P4. Die Quantilwerte von Tq (pa) und Tq (P4) werden also nicht wie bei einer Quantilbedingung vorgegeben, sondern werden jedes Mal aus einem IR-Bild bestimmt, d.h., gemessen bzw. berechnet. It is an embodiment that a cooking process is ended when a difference AT q between a further measured ("third") quantile T q (pa) and yet another measured ("fourth") quantile T q (P4), whose p -Value p4 is smaller than a p-value pa of the third quantile, reaches or falls below a predetermined value. This difference AT q = T q (pa) - T q (P4) is a measure of how closely the temperatures of hot and cold zones on the surface of the food to be cooked have already converged. The smaller the difference AT q is, the greater the uniformity of the temperatures in the food. So pa > P4 applies. The quantile values of T q (pa) and T q (P4) are not specified as with a quantile condition, but are determined each time from an IR image, that is, measured or calculated.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das dritte Quantil dem vorgegebenen Quantilwert der ersten Quantilbedingung entspricht, also Tq (pa) = Tq | Qi gilt. It is an embodiment that the third quantile corresponds to the predetermined quantile value of the first quantile condition, i.e. T q (pa) = T q | Qi applies.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Garvorgang beendet wird, wenn die zum Zeitpunkt des ersten Erreichens der ersten Quantilbedingung Qi gemessene Differenz ATq zwischen dem dritten Quantil und dem vierten Quantil auf einen vorgegebenen Prozentwert abgefallen ist, z.B. auf 50 % des Werts zum Zeitpunkt des ersten Erreichens der ersten Quantilbedingung Qi. Jedoch kann grundsätzlich auch jeder andere geeignete Zeitpunkt für die Anfangs- oder Referenz-Differenz gewählt werden. Es ist eine Ausgestaltung, dass der Garvorgang beendet wird, wenn die Differenz ATq = zwischen dem dritten Quantil Tq (pa) und dem vierten Quantil Tq (P4) einen vorgegebenen Absolutwert erreicht oder unterschreitet, z.B. X °C. It is an embodiment that the cooking process is ended when the difference AT q between the third quantile and the fourth quantile measured at the time the first quantile condition Qi is reached has fallen to a predetermined percentage value, for example to 50% of the value at the time of first reaching the first quantile condition Qi. However, in principle any other suitable time can also be selected for the initial or reference difference. It is an embodiment that the cooking process is ended when the difference AT q = between the third quantile T q (pa) and the fourth quantile T q (P4) reaches or falls below a predetermined absolute value, for example X °C.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Garvorgang beendet wird, wenn eine Zeitdauer seit einem ersten Erreichen der ersten Quantilbedingung (also seit Ende des initialen Aufheizvorgangs) erreicht oder überschritten wird. Dies ist vorteilhaft, um zu vermeiden, dass das Verfahren möglicherweise in einem Zustand verbleibt, bei dem die anderen Abbruchkriterien niemals erreicht bzw. erfüllt werden ("Endlosschleife") und/oder ein Nutzer ungeduldig würde. It is a further development that the cooking process is ended when a period of time has been reached or exceeded since the first quantile condition was first reached (i.e. since the end of the initial heating process). This is advantageous in order to avoid the possibility that the method remains in a state in which the other termination criteria are never reached or fulfilled ("infinite loop") and/or a user becomes impatient.
Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Verfahrenswert anhängig von dem mit Mikrowellen beaufschlagten Behandlungsgut eingestellt wird, z.B. anhängig von einer Art des Garguts, von einer Zubereitungsart und/oder von einem Garergebnis. Solch mindestens ein Verfahrenswert kann beispielsweise die p-Werte pi, p2, pa und/oder p4 und/oder die Quantilwerte Tq | Qi und/oder Tq | Q2 bzw. die Hysteresetemperatur TH umfassen. Dadurch wiederum können vorteilhafterweise unterschiedliche Erwärmungsstrategien, die an das jeweilige Gargut angepasst sind, durchgeführt werden. It is an embodiment that at least one process value is set depending on the item to be treated with microwaves, for example depending on a type of item to be cooked, a type of preparation and/or a cooking result. Such at least one method value can, for example, be the p-values pi, p2, pa and/or p4 and/or the quantile values T q | Qi and/or T q | Q2 or the hysteresis temperature TH include. This in turn advantageously allows different heating strategies that are adapted to the respective food to be cooked to be carried out.
Falls das Haushalts-Mikrowellengerät zusätzlich über eine optische Kamera verfügt, kann die Programmauswahl auch mittels Bilderkennung stattfinden. If the household microwave oven also has an optical camera, program selection can also take place using image recognition.
Es ist eine Weiterbildung, dass zusätzlich eine Warmhaltefunktion realisiert wird. Falls der Nutzer beispielsweise vergisst, das Gargut nach Beendigung des oben beschriebenen Garvorgangs zu entnehmen, kann nach einer vorgegebenen Wartezeit der Quantilwert Ti | QI merklich verringert werden, beispielsweise von 90°C auf 60°C. So wird das Gargut auch bei längerer Warmhaltezeit nicht "kaputtgekocht". It is a further development that a warming function is also implemented. If, for example, the user forgets to remove the food after the cooking process described above has ended, the quantile value Ti | QI can be noticeably reduced, for example from 90°C to 60°C. This means that the food is not “cooked to ruin” even if it is kept warm for a longer period of time.
Das obige Verfahren ist besonders geeignet in Zusammenspiel mit einer optimierten Steuerung der Mikrowellenverteilung wie in WO 2020/094573 A1 beschrieben. Eine Systemerweiterung der WO 2020/094573 A1 bei ergänzender Anwendung des vorliegenden Verfahrens bietet eine deutliche Verbreiterung der Einsatzgebiete. Auch alleinstehend, d. h., ohne Schrittmotor, der eine notwendige Voraussetzung in WO 2020/094573 A1 ist, kann die Qualität der Gargutzubereitung deutlich verbessert werden. Dies ermöglicht eine Kostenreduktion und Vereinfachung des Systems. The above method is particularly suitable in conjunction with an optimized control of the microwave distribution as described in WO 2020/094573 A1. A system expansion of WO 2020/094573 A1 with additional application of the present method offers a significant expansion of the areas of application. Even standing alone, that is, without a stepper motor, which is a necessary requirement in WO 2020/094573 A1, The quality of the food preparation can be significantly improved. This allows costs to be reduced and the system to be simplified.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Haushalts-Mikrowellengerät, das zum Durchführen des oben beschriebenen Verfahrens eingerichtet ist. Das Haushalts-Mikrowellengerät kann analog zu dem Verfahren ausgebildet werden, und umgekehrt, und weist die gleichen Vorteile auf. The task is also solved by a household microwave oven that is set up to carry out the method described above. The household microwave oven can be designed analogously to the method and vice versa, and has the same advantages.
So ist es eine Ausgestaltung, dass das Haushalts-Mikrowellengerät mindestens einen Mikrowellengenerator zum Erzeugen von Mikrowellen, einen mittels der Mikrowellen beaufschlagbaren Garraum, mindestens eine digitale IR-Kamera und eine Datenverarbeitungseinrichtung aufweist. Die Datenverarbeitungseinrichtung ist insbesondere dazu eingerichtet, z.B. programmiert, das Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen. So it is an embodiment that the household microwave appliance has at least one microwave generator for generating microwaves, a cooking chamber that can be acted upon by the microwaves, at least one digital IR camera and a data processing device. The data processing device is in particular set up, for example programmed, to carry out the method as described above.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Mikrowellengenerator ein Magnetron ist. Es ist eine Weiterbildung, dass der Mikrowellengenerator ein halbleiterbasierter Mikrowellengenerator ist. It is a further development that the microwave generator is a magnetron. It is a further development that the microwave generator is a semiconductor-based microwave generator.
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 Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. The characteristics, features and advantages of this invention described above and the manner in which they are achieved will be more clearly and clearly understood in connection with the following schematic description of an exemplary embodiment, which will be explained in more detail in connection with the drawings.
Fig.1 zeigt skizzenhaft als Schnittdarstellung in Seitenansicht ein Haushalts- Mikrowellengerät; Fig. 1 shows a sketch of a household microwave oven as a sectional view in side view;
Fig.2 zeigt einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens; und Fig.2 shows a possible sequence of the method according to the invention; and
Fig.3 zeigt eine Auftragung verschiedener während des Verfahrens auftretender Werte gegen die Dauer eines Garablaufs. Fig. 3 shows a plot of various values occurring during the process against the duration of a cooking process.
Fig.1 zeigt ein Haushalts-Mikrowellengerät 1 beispielhaft in Form eines Backofens mit Mikrowellenfunktionalität. Das Mikrowellengerät 1 weist einen Garraum 2 zur Unterbringung von Gargut G auf, der durch eine frontseitige Tür 3 verschließbar ist. Der Garraum 2 ist mittels Mikrowellen beaufschlagbar, die von einem Mikrowellengenerator 4 erzeugt, durch eine Wellenführung 5 zu einer mit einer Drehantenne 6 versehenen Austrittsöffnung geleitet und dort in den Garraum 2 eingestrahlt werden. Der Mikrowellengenerator 4 ist beispielsweise durch eine Steuereinrichtung 7 ansteuerbar. Das Gargut G ist hier beispielhaft als in einem Wasserbad (mit Wasser W gefüllter Behälter S) schwimmende Weißwürste dargestellt. Fig.1 shows a household microwave oven 1 as an example in the form of an oven with microwave functionality. The microwave oven 1 has a cooking space 2 for accommodating food G, which can be closed by a front door 3. The cooking chamber 2 can be acted upon by microwaves, which are generated by a microwave generator 4, through a wave guide 5 to an outlet opening provided with a rotary antenna 6 and radiated there into the cooking chamber 2. The microwave generator 4 can be controlled, for example, by a control device 7. The food G to be cooked is shown here as an example as white sausages floating in a water bath (container S filled with water W).
Das Haushalts-Mikrowellengerät 1 weist ferner eine digitale IR-Kamera 8 auf, die ebenfalls durch die Steuereinrichtung 7 ansteuerbar ist. Die IR-Kamera 8 ist dazu eingerichtet, ein bildpunktartiges Bild aus dem Garraum 2 einschließlich des Garguts G aufzunehmen. Die Zahl der Bildpunkte, deren Werte jeweiligen lokalen Temperaturen ("Bildpunkt- Temperaturen") entsprechen, liegt vorteilhafterweise im Bereich mehrerer Hundert oder Tausend Bildpunkte, so dass das Bild eine hochaufgelöste Wärmeverteilung zeigt. The household microwave oven 1 also has a digital IR camera 8, which can also be controlled by the control device 7. The IR camera 8 is set up to record a pixel-like image from the cooking space 2 including the food G to be cooked. The number of pixels whose values correspond to respective local temperatures (“pixel temperatures”) is advantageously in the range of several hundred or thousand pixels, so that the image shows a high-resolution heat distribution.
Das Bild kann in der Steuereinrichtung 7 ausgewertet werden, beispielsweise auch dadurch, dass in dem Bild zu dem Gargut G zugehörige Bildpunkte identifiziert werden und folgend zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens nur diese Bildpunkte weiterverwendet werden, aber z.B. keine Bildpunkte, die einen Gargutträger R wie ein Backblech oder ein Gitterrost oder eine Wandung des Garraums 2 zeigen. The image can be evaluated in the control device 7, for example by identifying pixels associated with the food G to be cooked in the image and subsequently only these pixels are used to carry out the present method, but, for example, no pixels that represent a food carrier R like a Show the baking tray or a wire rack or a wall of the cooking space 2.
Die Steuereinrichtung 7 kann insbesondere als eine Datenverarbeitungseinrichtung dienen, die dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. The control device 7 can serve in particular as a data processing device that is set up to carry out the method according to the invention.
Fig.2 zeigt einen möglichen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens, das im Folgenden beispielhaft unter Bezug auf das Haushalts-Mikrowellengerät 1 genauer erläutert wird. Fig.3 zeigt eine Auftragung einer Temperatur in °C (linke Ordinate) und einer Leistungsstufe P in beliebigen Einheiten (rechte Ordinate) gegen eine Dauer t eines Garvorgangs in s. Fig. 2 shows a possible sequence of the method according to the invention, which is explained in more detail below by way of example with reference to the household microwave oven 1. Fig. 3 shows a plot of a temperature in °C (left ordinate) and a power level P in arbitrary units (right ordinate) against a duration t of a cooking process in s.
In Schritt S1 wird das Verfahren mit dem Gargut G in dem Garraum 2 gestartet. In step S1, the process is started with the food G to be cooked in the cooking chamber 2.
Der Nutzer kann in Schritt S2 eine Programmauswahl treffen, z.B. bezüglich einer Art des Garguts (hier: Wurst), einer Art der Zubereitung (z.B. genussfertig im Wasserbad erwärmen). Die Steuereinrichtung 7 wählt dann anhand des Programms geeignete Betriebsparameter wie den ersten Quantilwert Tq | Qi und den p-Wert pi der ersten Quantilbedingung Qi, die Hysteresetemperatur TH und Leistungsstufe(n) P aus. Im Folgenden werden rein beispielhaft Perzentile als Quantile verwendet. In step S2, the user can make a program selection, for example with regard to a type of food to be cooked (here: sausage), a type of preparation (for example, warm it up in a water bath ready for consumption). The control device 7 then selects suitable operating parameters such as the first quantile value T q | based on the program Qi and the p-value pi of the first quantile condition Qi, the hysteresis temperature TH and power level(s) P. In the following, percentiles are used as quantiles purely as examples.
Das hier beispielhaft gewählte Gargut G stellt Münchener Weißwürste dar, die in warmem Leitungswasser W in einem mikrowellentransparenten und nicht abgedeckten Gefäß S im Garraum 2 platziert worden sind. Weißwürste sind sehr empfindlich und reagieren auf Überhitzung sehr schnell durch - irreversibles - Aufplatzen - und sollen dennoch eine möglichst hohe Verzehrtemperatur aufweisen. In diesem Fall haben sich eine erste Quantilbedingung Qi: Tq (0,99) = 80 °C und eine Hysteresetemperatur TH = 8 °C bzw. eine zweite Quantilbedingung Q2: Tq (0,99) = 72 °C als besonders vorteilhaft erwiesen. Da die Weißwürste in Wasser schwimmen, wird dessen Oberfläche mit erfasst. Mit Tq | Qi = 80 °C wird sichergestellt, dass auch keine kleinen, punktuellen Überhitzungen an den Weißwürsten auftreten, da an dieser Stelle sonst mit einem Aufplatzen schon deutlich unterhalb der Siedetemperatur von Wasser gerechnet werden müsste. Es ist vorteilhaft, nicht den maximalen gemessenen Temperaturwert - also Tq (pi = 1) - zu verwenden, da eine Regelung mit pi = 0,99 robuster gegenüber Messfehlern oder nicht relevanten Punkten mit Überhitzung (z.B. gegenüber einzelnen, kochenden Tropfen auf dem Geschirr oder nicht zu 100% ausmaskierte Bereiche des Gargutträgers R, usw.) ist. The food G chosen here as an example represents Munich white sausages that have been placed in warm tap water W in a microwave-transparent and uncovered container S in the cooking chamber 2. White sausages are very sensitive and react very quickly to overheating by - irreversibly - bursting open - and should still have the highest possible consumption temperature. In this case, a first quantile condition Qi: Tq (0.99) = 80 °C and a hysteresis temperature TH = 8 °C or a second quantile condition Q2: T q (0.99) = 72 °C have proven to be particularly advantageous . Since the white sausages swim in water, the surface is also recorded. With T q | Qi = 80 °C ensures that no small, selective overheating of the white sausages occurs, as otherwise a bursting would have to be expected at this point well below the boiling temperature of water. It is advantageous not to use the maximum measured temperature value - i.e. T q (pi = 1) - since a control with pi = 0.99 is more robust against measurement errors or irrelevant points of overheating (e.g. against individual, boiling drops on the dishes or areas of the food carrier R that are not 100% masked out, etc.).
In Schritt S3 wird die Energiezufuhr durch Einstrahlung der Mikrowellen gestartet und damit auch der Garvorgang als solcher. Dies entspricht dem Zeitpunkt t = 0 s in Fig.3. Die Leistungsstufe P ist hier auf eine hohe Leistungsstufe 2 eingestellt, z.B. auf 640 W, um eine schnelle anfängliche Erwärmung zu erreichen. In step S3, the energy supply is started by irradiation of the microwaves and thus also the cooking process as such. This corresponds to the time t = 0 s in Fig.3. The power level P is set here to a high power level 2, e.g. to 640 W, in order to achieve a quick initial warm-up.
In Schritt S4 wird mittels der IR-Kamera 8 ein Wärmebild aufgenommen, und die Steuereinrichtung 7 wertet die Bildpunkt-Temperaturwerte empirisch durch Perzentilbildung bei dem p-Wert pi = 0,99 aus. Die Steuereinrichtung 7 berechnet also diejenige Temperatur Tq, bei der 99 % der dem Gargut G und dem Wasser W zugeordneten Bildpunkt- Temperaturwerte unter dieser Temperatur Tq liegen. Diese Temperatur entspricht Tq dem berechneten (nicht vorgegebenen) Quantil der Menge der dem Gargut G und dem Wasser W zugeordneten Bildpunkt-Temperaturwerte zum p-Wert 0,99 (0,99-Quantil). Falls Schritt S4 eine nicht vernachlässigbar geringe Zeitdauer aufweist, kann er gleichzeitig als Warteschritt implementiert sein, z.B. mit einer Wartedauer von 1 s bis 5 s. Alternativ mag Schritt S4 ein dedizierter Warteschritt nachgeschaltet sein (o. Abb.). In step S4, a thermal image is recorded using the IR camera 8, and the control device 7 evaluates the pixel temperature values empirically by forming percentiles at the p-value pi = 0.99. The control device 7 therefore calculates the temperature T q at which 99% of the pixel temperature values assigned to the food G and the water W are below this temperature T q . This temperature corresponds to T q the calculated (not predetermined) quantile of the amount of pixel temperature values assigned to the food G and the water W with a p-value of 0.99 (0.99 quantile). If step S4 has a non-negligibly short time duration, it can be implemented at the same time as a waiting step, for example with a waiting period of 1 s to 5 s. Alternatively, step S4 may be followed by a dedicated waiting step (not shown).
In Schritt S5 wird überprüft, ob das mittels der Steuereinrichtung 7 aus jedem der IR- Bilder bestimmte neu gemessene bzw. berechnete Quantil Tq (0,99) die erste Quantilbedingung Q1 erreicht oder überschritten hat, also, ob das gemessene Quantil Tq (0,99) > Tq | QI = 80 °C gilt. Ist dies nicht der Fall ("N"), wird zu Schritt S4 zurückverzweigt. Ist dies jedoch der Fall, und liegen 99 % (oder weniger) der Bildpunkt-Temperaturwerte unter 80 °C bzw. 1 % (oder mehr) der Bildpunkt-Temperaturwerte über 80 °C, wird zu Schritt S6 verzweigt. Dies ist hier bei t = 109 s der Fall. In step S5 it is checked whether the newly measured or calculated quantile T q (0.99) determined by the control device 7 from each of the IR images has reached or exceeded the first quantile condition Q1, i.e. whether the measured quantile T q ( 0.99) > T q | QI = 80 °C applies. If this is not the case (“N”), the process branches back to step S4. However, if this is the case and 99% (or less) of the pixel temperature values are below 80 ° C or 1% (or more) of the pixel temperature values are above 80 ° C, the process branches to step S6. This is the case here at t = 109 s.
In Schritt S6 wird die Mikrowelleneinstrahlung, wie gezeigt, gestoppt bzw. pausiert oder alternativ nur verringert. Folglich kühlt das Gargut G aus und die wärmeren Zonen verlieren durch Wärmeleitung Energie an die kühleren Zonen. In step S6, the microwave radiation is stopped or paused, as shown, or alternatively just reduced. As a result, the food G cools down and the warmer zones lose energy to the cooler zones through heat conduction.
Folgend wird in Schritt S7 analog zu Schritt S4 erneut mittels der IR-Kamera 8 ein Wärmebild aufgenommen und ausgewertet. Subsequently, in step S7, analogous to step S4, a thermal image is again recorded and evaluated using the IR camera 8.
Danach wird in Schritt S8 überprüft, ob ein Abbruchkriterium zum Beenden des Garvorgangs erreicht ist. Ist dies der Fall ("J"), wird in Schritt S9 der Garvorgang beendet. It is then checked in step S8 whether an abort criterion for ending the cooking process has been reached. If this is the case (“Y”), the cooking process is ended in step S9.
Ist das Abbruchkriterium in Schritt S8 jedoch noch nicht erreicht ("N"), wird in Schritt S10 überprüft, ob das gemessene bzw. berechnete Quantil Tq (0,99) auf den Wert Tq | Q2 = 80 °C - TH = 80 °C - 8 °C = 72 °C bzw. auf die zweite Quantilbedingung Tq (0,99) = Tq | Q2 = 72 °C abgefallen ist. Ist dies nicht der Fall ("N"), wird zu Schritt S7 zurückverzweigt. However, if the termination criterion in step S8 has not yet been reached ("N"), a check is made in step S10 as to whether the measured or calculated quantile T q (0.99) corresponds to the value T q | Q2 = 80 °C - TH = 80 °C - 8 °C = 72 °C or to the second quantile condition T q (0.99) = T q | Q2 = 72 °C has dropped. If this is not the case (“N”), the process branches back to step S7.
Ist dies jedoch der Fall ("J"), wie hier nach t = 126 s, wird die Einstrahlung mit Mikrowellen in Schritt S11 wieder aufgenommen bzw. wieder erhöht. Im vorliegenden Fall allerdings in einer Leistungsstufe P = 1 , bei der eine geringere Mikrowellenleistung in den Garraum 2 eingestrahlt wird als bei der initialen Leistungsstufe P = 2, z.B. von 360 W. However, if this is the case ("J"), as here after t = 126 s, the microwave irradiation is resumed or increased again in step S11. In the present case, however, in a power level P = 1, at which a lower microwave power is irradiated into the cooking chamber 2 than at the initial power level P = 2, for example 360 W.
Folgend wird zu Schritt S4 übergegangen. Beim erneuten Erreichen der ersten Quantilbedingung Qi: Tq (0,99) = 80 °C nach 166 s erfolgt eine weitere Phase ohne Energiezufuhr, usw. Dieser Ablauf wird so lange iterativ fortgeführt, bis das Abbruchkriterium in Schritt S8 erfüllt ist. Der gesamte Verlauf des gemessenen Quantils Tq (0,99) ist in Fig.3 als die oberste Kurve eingezeichnet, der Verlauf der Leistungsstufen P als gepunktete Linie. The next step is to step S4. When the first quantile condition Qi: T q (0.99) = 80 °C is reached again after 166 s, another phase occurs without energy supply, etc. This process is continued iteratively until the termination criterion in step S8 is met. The entire course of the measured quantile T q (0.99) is shown in Fig. 3 as the top curve, the course of the power levels P as a dotted line.
Ebenfalls ist in Fig.3 beispielhaft der Verlauf eines "vierten" Quantils Tq (p = 0,10) eingezeichnet, welche der gemessenen bzw. berechneten Temperatur entspricht, unter der 10 % der Bildpunkt-Temperaturwerte liegen. Dieses Quantil Tq (0,10) entspricht also der Maximaltemperatur der kältesten 10 % der Bildpunkt-Temperaturwerte. Daraus abgeleitet lässt sich die Differenz ATq = Tq (0,99) - Tq (0,10) bilden, was dem Temperaturunterschied zwischen den Teilmengen der 1 % heißesten und 10 % kältesten Messpunkten bildet. Tq (0,99) ist ein "drittes" Quantil, das rein beispielhaft dem "ersten" Quantil Tq (pi) der ersten Quantilbedingung Q1 entspricht. Es könnte alternativ ein anderes drittes Quantil Tq (ps) gewählt werden, z.B. mit pa = 0,90 oder 0,95. The course of a "fourth" quantile T q (p = 0.10) is also shown as an example in FIG. 3, which corresponds to the measured or calculated temperature below which 10% of the pixel temperature values lie. This quantile T q (0.10) corresponds to the maximum temperature of the coldest 10% of the pixel temperature values. Derived from this, the difference AT q = T q (0.99) - T q (0.10) can be formed, which is the temperature difference between the subsets of the 1% hottest and 10% coldest measuring points. T q (0.99) is a "third" quantile, which corresponds purely by way of example to the "first" quantile T q (pi) of the first quantile condition Q1. Alternatively, another third quantile T q (ps) could be chosen, for example with pa = 0.90 or 0.95.
Die Differenz ATq verringert sich im Fortschritt des Garvorgangs tendenziell immer weiter, weil aufgrund der Wärmeleitung innerhalb des Garguts G auch Bereiche erwärmt werden, die nicht oder nur schlecht durch Mikrowellenstrahlung erhitzt werden können. Oftmals existiert für bestimmte Zonen des Garguts G kein Modenbild im Garraum 2, welches diese erhitzen könnte. Diese kalten Zonen können also nur kaum oder sogar nicht durch Mikrowellenstrahlung erwärmt werden, jedoch effektiv über die Wärmeleitung benachbarter heißer Zonen. Die heißen Zonen können beispielsweise durch die ungesteuerte Drehung eines Drehtellers oder einer Drehantenne zyklisch erwärmt werden. Die Erwärmung kann alternativ oder zusätzlich durch gesteuerte Verfahren - z.B. wie in WO 2020/094573 A1 beschrieben - durchgeführt werden. The difference AT q tends to decrease as the cooking process progresses, because due to the heat conduction within the food G, areas that cannot be heated or only poorly heated by microwave radiation are also heated. Often there is no mode pattern in the cooking chamber 2 for certain zones of the food G to be cooked, which could heat them up. These cold zones can hardly or not be heated by microwave radiation, but can be heated effectively via heat conduction from neighboring hot zones. The hot zones can be heated cyclically, for example, by the uncontrolled rotation of a turntable or a rotary antenna. The heating can alternatively or additionally be carried out by controlled processes - for example as described in WO 2020/094573 A1.
Hieraus lassen sich Abbruchkriterien, die eine Beendigung des Garvorgangs anzeigen, aus der Beziehung zwischen Tq (ps) und Tq (P4) mit ps > P4 formulieren. Diese Abbruchkriterien stellen dar, wie gut sich die Temperaturen heißer und kalter Zonen bereits angenähert haben. Typische Werte sind z.B. ps = 0,90, 0,95 oder 0,99 und p4 = 0,05, 0,10 oder 0,20. From this, termination criteria that indicate completion of the cooking process can be formulated from the relationship between T q (ps) and T q (P4) with ps > P4. These termination criteria represent how closely the temperatures of hot and cold zones have already converged. Typical values are, for example, ps = 0.90, 0.95 or 0.99 and p4 = 0.05, 0.10 or 0.20.
Beispielsweise kann ein Abbruchkriterium lauten, dass sich die aktuelle Differenz ATq im Vergleich zu der Differenz ATq beim ersten Erreichen der ersten Quantilbedingung Tq (0,99) = 80 °C bei t = 109 s um einen bestimmten Prozentsatz verringert hat, z.B. um die Hälfte. In Fig.3 entspricht das einer Beendigung des Vorgangs nach ca. 300 Sekunden, da dann die Differenz ATq erstmals 10°C erreicht oder unterschreitet, was der Hälfte des Werts ATq zum Zeitpunkt t = 109 s entspricht. For example, a termination criterion can be that the current difference AT q has reduced by a certain percentage compared to the difference AT q when the first quantile condition T q (0.99) = 80 ° C is reached for the first time at t = 109 s, e.g around the Half. In Fig. 3, this corresponds to the process ending after approximately 300 seconds, since the difference AT q then reaches or falls below 10 ° C for the first time, which corresponds to half of the value AT q at time t = 109 s.
Ein anderes Abbruchkriterium kann lauten, dass die Differenz ATq einen vorgegebenen Wert erreicht oder unterschreitet, z.B. von 9 °C. Dies ist in Fig.3 nach t = 410 Sekunden der Fall. Another termination criterion can be that the difference AT q reaches or falls below a predetermined value, for example 9 °C. This is the case in Fig.3 after t = 410 seconds.
Allgemein und damit auch nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt, könnenIn general and therefore not limited to the exemplary embodiment shown, can
- insbesondere auch zusätzlich zu den obigen Abbruchkriterien - ein oder mehrere Abbruchkriterien definiert werden, die eine maximale Betriebsdauer des Garvorgangs und/oder eine maximale oder minimale Anzahl von Wiederaufnahmen des Heizzyklus S6 / S11 umfassen. So kann ein Garvorgang beispielsweise auf maximal zehn Minuten begrenzt werden und/oder nicht weniger als zwei Wartezyklen, die mit Schritt S11 beendet wurden, umfassen. Das Unterschreiten einer Differenz ATq kann zusätzlich als Abbruchkriterium verwendet werden. - in particular in addition to the above termination criteria - one or more termination criteria are defined, which include a maximum operating time of the cooking process and / or a maximum or minimum number of resumptions of the heating cycle S6 / S11. For example, a cooking process can be limited to a maximum of ten minutes and/or include no less than two waiting cycles that were ended with step S11. Falling below a difference AT q can also be used as a termination criterion.
Allgemein können die Abbruchkriterien Bestandteil der in Schritt S2 getroffenen Programmauswahl sein und können auf den individuellen Anwendungsfall angepasst sein. In general, the termination criteria can be part of the program selection made in step S2 and can be adapted to the individual application.
Es kann ferner vorteilhaft sein, die Parametersätze als feste Programme für jeweilige Gerichte in einem Datenspeicher des Haushalts-Gargeräts 1 zu hinterlegen, z.B. in der Steuereinrichtung 7, oder einem Nutzer als Voreinstellungen ("Presets") anzubieten. Solche Parametersätze und/oder Presets können beispielsweise lauten: It can also be advantageous to store the parameter sets as fixed programs for respective dishes in a data memory of the household cooking appliance 1, for example in the control device 7, or to offer them to a user as presets. Such parameter sets and/or presets can be, for example:
- "Schonend erwärmen": Q Tq (0,99) = 80 °C, TH = 8 °C, Leistungsstufe P = 2 bis zum ersten Erreichen von Qi, danach Leistungsstufe P = 1 ; - "Gentle heating": QT q (0.99) = 80 °C, TH = 8 °C, power level P = 2 until Qi is reached for the first time, then power level P = 1;
- "Ausgeglichen": Q Tq (0,97) = 85 °C, TH = 5 °C, Leistungsstufe P = 2 bis zum ersten Erreichen von Qi, danach Leistungsstufe P = 1 ; - "Balanced": QT q (0.97) = 85 °C, TH = 5 °C, power level P = 2 until Qi is reached for the first time, then power level P = 1 ;
- "Turbo": Q Tq (0,95) = 90 °C, TH = 10 °C, Leistungsstufe P = 2 bis zum ersten Erreichen von Qi, danach Leistungsstufe P = 2. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. - "Turbo": QT q (0.95) = 90 °C, TH = 10 °C, power level P = 2 until Qi is reached for the first time, then power level P = 2. Of course, the present invention is not limited to the exemplary embodiment shown.
So kann in einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel "robustes“ Gargut wie eine Suppe oder Eintopf erwärmt werden. Hier ist eine irreversible Schädigung des Garguts nicht zu erwarten. Es soll hauptsächlich verhindert werden, dass lokale Überhitzungen doch noch zur Austrocknung führen oder durch ein Aufkochen Spritzer entstehen, die den Garraum 2 verschmutzen. Ein hierfür angepasster Parametersatz könnte lauten: In another exemplary embodiment, not shown, "robust" food such as a soup or stew can be heated. Irreversible damage to the food is not to be expected here. The main aim is to prevent local overheating from drying out or causing it to boil Splashes occur that contaminate the cooking chamber 2. A parameter set adapted for this could be:
Qi: Tq (0,95) = 90°C, TH = 10°C. Qi: T q (0.95) = 90°C, T H = 10°C.
Hier wird das Gargut nach Start des Garvorgangs solange erhitzt, bis 5% der Bildpunkt- Temperaturwerte einen Wert von 90 °C erreicht oder überschritten haben. Versuche haben gezeigt, dass in üblichen Zubereitungsgefäßen Speisen wie Hackfleischsoße, Suppe oder Eintopf mit diesen Werten kurz davor stehen, lokal in einen kochenden Zustand überzugehen. Durch den obigen Parametersatz wird ein maximaler Leistungseintrag sichergestellt. Nun wird die Energiezufuhr abgestellt oder stark reduziert, und das Gargut durchwärmt sich im Folgenden durch Wärmeleitung und kühlt zudem oberflächlich aus. Sobald die zweite Quantilbedingung Q2: Tq (0,95) = 80°C erreicht oder unterschritten wird, startet die Energiezufuhr erneut. Here, after the cooking process has started, the food to be cooked is heated until 5% of the pixel temperature values have reached or exceeded a value of 90 °C. Experiments have shown that in standard preparation vessels, dishes such as minced meat sauce, soup or stew with these values are on the verge of going locally to a boiling state. The above parameter set ensures maximum power input. The energy supply is now switched off or greatly reduced, and the food is then warmed up through heat conduction and also cools down on the surface. As soon as the second quantile condition Q2: T q (0.95) = 80°C is reached or fallen below, the energy supply starts again.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, 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. In general, "a", "an", etc. can be understood to mean a singular or a plural, in particular in the sense of "at least one" or "one or more", etc., as long as this is not explicitly excluded, for example by the expression "exactly a" etc.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist. Bezugszeichenliste A numerical statement can also include exactly the number specified as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded. Reference symbol list
1 Haushalts-Mikrowellengerät 1 household microwave oven
2 Garraum 2 cooking space
3 Tür 3 door
4 Mikrowellengenerator 4 microwave generator
5 Wellenführung 5 wave guide
6 Drehantenne 6 rotary antenna
7 Steuereinrichtung 7 control device
8 IR-Kamera 8 IR camera
G Gargut G Cooked food
P Leistungsstufe P power level
R Gargutträger R Food carrier
S Gefäß S vessel
S1-S11 Verfahrensschritte t Dauer eines Garvorgangs S1-S11 Process steps t Duration of a cooking process
T Temperatur T temperature
Tq Quantil T q quantile
W Wasser W water
ATq Differenz von Quantilen AT q difference of quantiles

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Verfahren (S1-S11) zum Betreiben eines Haushalts-Mikrowellengeräts (1), das einen mittels Mikrowellen beaufschlagten Garraum (2) und mindestens eine digitale IR- Kamera (8) aufweist, wobei 1. Method (S1-S11) for operating a household microwave oven (1), which has a microwave-exposed cooking chamber (2) and at least one digital IR camera (8), whereby
- während eines Behandlungsvorgangs Mikrowellen in den Garraum (2) eingestrahlt werden (S3, S11), - microwaves are irradiated into the cooking space (2) during a treatment process (S3, S11),
- mittels der IR-Kamera (8) mindestens ein Bild aus dem Garraum (2) aufgenommen wird, dessen Bildpunkte einem jeweiligen Temperaturwert entsprechen, und- using the IR camera (8), at least one image is recorded from the cooking chamber (2), the pixels of which correspond to a respective temperature value, and
- dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte einer Menge von Bildpunkten, die zu einer Gargutoberfläche gehören, eine vorgegebene erste Quantilbedingung erreicht haben (S5), die Leistung (P) der in den Garraum (2) eingestrahlten Mikrowellen angepasst wird (S6). - when the pixel temperature values of a set of pixels that belong to a food surface have reached a predetermined first quantile condition (S5), the power (P) of the microwaves radiated into the cooking space (2) is adjusted (S6).
2. Verfahren (S1-S11) nach Anspruch 1 , bei dem 2. Method (S1-S11) according to claim 1, in which
- dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte die erste Quantilbedingung erreicht haben (S5), die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen reduziert wird (S6), und - then when the pixel temperature values have reached the first quantile condition (S5), the power of the microwaves irradiated into the cooking space is reduced (S6), and
- dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte folgend auf eine zweite Quantilbedingung abgefallen sind (S10), die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen wieder erhöht wird (S11). - then, when the pixel temperature values have fallen following a second quantile condition (S10), the power of the microwaves radiated into the cooking space is increased again (S11).
3. Verfahren (S1-S11) nach Anspruch 2, bei dem ein vorgegebener Quantilwert der ersten Quantilbedingung größer ist als ein vorgegebener Quantilwert der zweiten Quantilbedingung und/oder ein p-Wert der ersten Quantilbedingung kleiner ist als ein p- Wert der zweiten Quantilbedingung. 3. Method (S1-S11) according to claim 2, in which a predetermined quantile value of the first quantile condition is greater than a predetermined quantile value of the second quantile condition and / or a p-value of the first quantile condition is smaller than a p-value of the second quantile condition.
4. Verfahren (S1-S11) nach Anspruch 3, bei dem der Quantilwert der ersten Quantilbedingung größer ist als der Quantilwert der zweiten Quantilbedingung und die p-Werte der ersten Quantilbedingung und der zweiten Quantilbedingung gleich sind. 4. Method (S1-S11) according to claim 3, in which the quantile value of the first quantile condition is greater than the quantile value of the second quantile condition and the p-values of the first quantile condition and the second quantile condition are the same.
5. Verfahren (S1-S11) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte auf die zweite Quantilbedingung abgefallen sind (S10), die Leistung (P) der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen wieder erhöht wird (S11), insbesondere auf einen Wert erhöht wird (S11), der geringer ist als der Wert der vor erstmaligem Erreichen der ersten Quantilbedingung eingestellten Leistung (P). 5. Method (S1-S11) according to one of claims 2 to 4, in which when the pixel temperature values have fallen to the second quantile condition (S10), the power (P) of the microwaves irradiated into the cooking space is increased again ( S11), in particular is increased to a value (S11) which is lower than the value of the power (P) set before the first quantile condition was reached for the first time.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem dann, wenn die Bildpunkt-Temperaturwerte die erste Quantilbedingung erfüllen (S5), die Leistung der in den Garraum eingestrahlten Mikrowellen so angepasst wird, dass die Bildpunkt-Temperaturwerte auf der ersten Quantilbedingung gehalten werden. 6. The method according to claim 1, in which, when the pixel temperature values meet the first quantile condition (S5), the power of the microwaves irradiated into the cooking chamber is adjusted so that the pixel temperature values are kept at the first quantile condition.
7. Verfahren (S1-S11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Garvorgang beendet wird (S9), wenn eine Differenz (ATq) zwischen einem gemessenen dritten Quantil und einem gemessenen vierten Quantil, dessen p-Wert kleiner ist als ein p-Wert des dritten Quantils, einen vorgegebenen Wert erreicht oder unterschreitet (S8). 7. Method (S1-S11) according to one of the preceding claims, in which the cooking process is ended (S9) when a difference (AT q ) between a measured third quantile and a measured fourth quantile, the p-value of which is smaller than a p-value of the third quantile, reaches or falls below a predetermined value (S8).
8. Verfahren (S1-S11) nach Anspruch 7, bei dem das dritte Quantil dem vorgegebenen Quantilwert der ersten Quantilbedingung entspricht. 8. Method (S1-S11) according to claim 7, in which the third quantile corresponds to the predetermined quantile value of the first quantile condition.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Garvorgang beendet wird (S9), wenn die zum Zeitpunkt des ersten Erreichens der ersten Quantilbedingung gemessene Differenz (ATq) zwischen dem dritten Quantil und dem vierten Quantil auf einen vorgegebenen Prozentwert abgefallen ist (S8). 9. Method according to one of the preceding claims, in which the cooking process is ended (S9) when the difference (AT q ) between the third quantile and the fourth quantile measured at the time the first quantile condition is reached has fallen to a predetermined percentage value ( S8).
10. Verfahren (S1-S11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Garvorgang beendet wird (S9), wenn die Differenz (ATq) zwischen dem dritten Quantil und dem vierten Quantil einen vorgegebenen Absolutwert erreicht oder unterschreitet (S8). 10. Method (S1-S11) according to one of the preceding claims, in which the cooking process is ended (S9) when the difference (AT q ) between the third quantile and the fourth quantile reaches or falls below a predetermined absolute value (S8).
11. Verfahren (S1-S11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Garvorgang beendet wird (S9), wenn eine Zeitdauer seit einem ersten Erreichen der ersten Quantilbedingung erreicht oder überschritten wird (S8). 11. Method (S1-S11) according to one of the preceding claims, in which the cooking process is ended (S9) when a period of time since the first quantile condition is reached is reached or exceeded (S8).
12. Verfahren (S1-S11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Quanti- len Perzentilen sind. 12. Method (S1-S11) according to one of the preceding claims, in which the quantiles are percentiles.
13. Verfahren (S1-S11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens ein Verfahrenswert abhängig von dem mit Mikrowelle beaufschlagten Behandlungsgut eingestellt wird (S2). 13. Method (S1-S11) according to one of the preceding claims, in which at least one method value is set depending on the material to be treated with microwaves (S2).
14. Haushalts-Mikrowellengerät (1), aufweisend 14. Household microwave oven (1), comprising
- mindestens einen Mikrowellengenerator (4) zum Erzeugen von Mikrowellen,- at least one microwave generator (4) for generating microwaves,
- einen mittels der Mikrowellen beaufschlagbaren Garraum (2), - a cooking space (2) that can be acted upon by microwaves,
- mindestens eine digitale IR-Kamera (8) und - at least one digital IR camera (8) and
- eine Datenverarbeitungseinrichtung (7), die dazu eingerichtet ist, das Verfahren (S1- S11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen. - A data processing device (7) which is set up to carry out the method (S1-S11) according to one of the preceding claims.
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