СПОСОБ И АППАРАТ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОСТАВА ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА
METHOD AND APPARATUS FOR IDENTIFYING CONTENT PROPERTY OF FOODSTUFF

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к аппарату и способу идентификации характеристики состава пищевого продукта.
Предпосылки создания изобретения
Традиционный тостер имеет таймер, используемый для установки времени для поджаривания одного или нескольких ломтиков хлеба. Тем не менее оптимальное время поджаривания зависит от нескольких факторов. Например, время поджаривания для желаемой румяности хлеба зависит от типа хлеба (белый хлеб, ржаной хлеб, цельнозерновой хлеб и т.д.) и других факторов, таких как содержание сахара и состояние хлеба (замороженный, черствый и т.д.). Таким образом, тяжело выбрать оптимальное время для поджаривания и подрумянивания хлеба.
Сущность изобретения
Согласно первому аспекту настоящего изобретения предоставлен аппарат для обработки пищевого продукта, при этом аппарат содержит:
элемент для обработки пищевого продукта;
источник света для излучения света, обладающего по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны, при этом источник света дополнительно выполнен с возможностью направления света на поверхность по меньшей мере пищевого продукта; и
детектор, расположенный таким образом, чтобы обнаруживать по меньшей мере часть света, отраженного от поверхности пищевого продукта, и выполненный с возможностью генерирования выходных данных, свидетельствующих об обнаруженной интенсивности;
при этом аппарат выполнен с возможностью определения отношения между сгенерированными выходными данными для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и сгенерированными данными для второго или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны, при этом аппарат дополнительно выполнен с возможностью сравнения отношения с предопределенными данными таким образом, чтобы можно было идентифицировать характеристику состава пищевого продукта; и
при этом аппарат выполнен с возможностью управления элементом для обработки пищевого продукта, используя информацию, связанную с идентифицированной характеристикой состава пищевого продукта.
Для облегчения понимания, термин "свет" используется в настоящем патентном описании в качестве синонима для электромагнитного излучения, которое может включать видимый свет, а также невидимый свет.
В некоторых вариантах осуществления пищевой продукт представляет собой хлебобулочное изделие, такое как хлеб, бублик, крендель, крекеры, печенье или т.п.
Характеристика состава пищевого продукта может представлять собой тип пищевого продукта. В вариантах осуществления, в которых пищевой продукт представляет собой хлебобулочное изделие, примерные типы хлебобулочного изделия могут включать белый хлеб, серый хлеб, ржаной хлеб, цельнозерновой хлеб, бублик, крендель и любой другой подходящий тип хлебобулочного изделия. Тем не менее специалисту в данной области будет очевидно, что предусмотрены другие подходящие характеристики состава, такие как содержание влаги или содержание сахара. Например, содержание влаги может свидетельствовать о состоянии пищевого продукта (замороженное, свежее и т.д.).
В одном варианте осуществления аппарат содержит компонент для идентификации характеристики состава пищевого продукта, при этом компонент выполнен с возможностью определения отношения и сравнения отношения с предопределенными данными таким образом, чтобы можно было идентифицировать характеристику состава пищевого продукта.
В одном варианте осуществления информация, связанная с характеристикой состава пищевого продукта, содержит параметр обработки, при этом обработка пищевого продукта зависит по меньшей мере от параметра обработки. Параметр обработки может представлять собой, например, скорость и/или период времени обработки пищевого продукта. Таким образом, аппарат может быть выполнен с возможностью управления скоростью и/или периодом времени обработки пищевого продукта, например скоростью изменения цветовой характеристики пищевого продукта. Аппарат также может быть выполнен с возможностью завершения или прерывания обработки, такой как изменение цветовой характеристики пищевого продукта. Например, аппарат может быть выполнен с возможностью выключения элемента для обработки пищевого продукта. Если аппарат содержит множество элементов для обработки пищевого продукта, аппарат может управлять несколькими элементами, включенными для обработки пищевого продукта.
В определенном варианте осуществления аппарат содержит контроллер для управления элементом для обработки пищевого продукта.
В некоторых вариантах осуществления аппарат выполнен с возможностью воздействия на изменение цветовой характеристики поверхности пищевого продукта. В частности, аппарат может быть выполнен с возможностью воздействия на изменение цвета поверхности пищевого продукта. Точнее, аппарат может быть выполнен с возможностью подрумянивания пищевого продукта.
В одном варианте осуществления аппарат содержит интерфейс и аппарат выполнен с возможностью облегчения выбора пользователем желаемого результата обработки пищевого продукта с помощью интерфейса. В связи с этим, аппарат выполнен таким образом, чтобы обработка пищевого продукта приводила к выбранному желаемому результату. В частности, аппарат может быть выполнен таким образом, чтобы обработка пищевого продукта управлялась с использованием информации, связанной с характеристикой состава и выбранным желаемым результатом. Например, желаемый результат может свидетельствовать о желаемой румяности поверхности хлеба.
Кроме этого, аппарат может быть дополнительно выполнен с возможностью облегчения выбора пользовательского профиля пользователем с помощью интерфейса. В частности, аппарат может содержать запоминающее устройство для сбора и хранения данных, свидетельствующих о пользовательских профилях. Пользовательский профиль может содержать данные о предпочтениях пользователя, такие как информация, свидетельствующая о желаемой румяности хлеба, связанной по меньшей мере с одним идентифицированным типом хлеба. В одном примере данные о предпочтениях могут дополнительно содержать моменты времени в течение дня, недели, месяца или года, в которые пользователь склонен использовать прибор для поджаривания хлеба для подрумянивания конкретного типа хлеба. Аппарат может быть выполнен таким образом, чтобы при выборе пользователем пользовательского профиля обработка пищевого продукта управлялась с использованием данных о предпочтениях, связанных с выбранным пользовательским профилем. Пользовательский профиль может дополнительно содержать идентификацию пользователя, такую как имя или информацию, свидетельствующую о пользователе, такую как отпечаток пальца.
В определенном варианте осуществления интерфейс реализован с помощью сенсорного экрана.
Интерфейс дополнительно может быть выполнен с возможностью сообщения пользователю по меньшей мере идентифицированной характеристики состава пищевого продукта. Например, идентифицированная характеристика состава пищевого продукта может сообщаться непосредственно или опосредованно с помощью звукового сигнала или визуального сигнала. Например, информация, свидетельствующая о характеристике состава, может отображаться на дисплее. В связи с этим, интерфейс может быть реализован с использованием сенсорного дисплея.
Помимо информации, свидетельствующей об идентифицированной характеристике состава, интерфейс может быть выполнен с возможностью сообщения прогресса обработки пищевого продукта, такой как изменения цветовой характеристики.
В одном варианте осуществления интерфейс содержит сетевой интерфейс, выполненный с возможностью обеспечения сообщения информации по сети связи, такой как локальная сеть, ячеистая сеть, Интернет или одноранговая сеть.
Например, информация, свидетельствующая об идентифицированной характеристике состава и/или прогрессе обработки пищевого продукта, может быть передана в портативное устройство, например беспроводным образом. Кроме этого, аппарат может быть выполнен с возможностью получения введенных данных, свидетельствующих о желаемом результате, из портативного устройства. В определенном варианте осуществления портативное устройство представляет собой мобильное устройство, такое как мобильный телефон или планшет.
Определенное отношение может представлять собой соотношение, разность, сочетание вышеупомянутого или любое другое подходящее отношение, такое как полиномиальное, логарифмическое или экспоненциальное отношение. В частности, в одном варианте осуществления отношение представляет собой приведенную разность, которая может быть определена как разность информации для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и другого или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны, деленная на сумму информации для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и для другого или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны.
В некоторых вариантах осуществления предопределенные данные содержат множество предопределенных отношений, при этом каждое предопределенное отношение связано с по меньшей мере одной характеристикой состава пищевого продукта, такой как тип хлебобулочного изделия. Таким образом, путем сравнения определенного отношения с предопределенными данными, можно идентифицировать по меньшей мере одну характеристику состава пищевого продукта, такую как тип хлебобулочного изделия.
В конкретном варианте осуществления аппарат дополнительно может быть выполнен с возможностью сравнения информации для по меньшей мере одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны с предопределенными данными. В этом случае предопределенные данные также содержат предопределенные величины, свидетельствующие об интенсивности отраженного излучения по меньшей мере одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны. Каждая предопределенная величина связана с характеристикой состава пищевого продукта, такой как тип пищевого продукта. Это может быть особенно преимущественным, если определенное отношение связано с более чем одной характеристикой состава. Например, определенное отношение может быть связано с двумя типами хлебобулочного изделия. Путем сравнения дополнительной переменной с предопределенными данными можно однозначно идентифицировать тип хлебобулочного изделия.
Аппарат может представлять собой подходящий нагревательный аппарат, такой как электрический прибор или газовый прибор. Например, аппарат может представлять собой прибор для поджаривания хлеба для хлебобулочного изделия, солнечную печь или прибор для поджаривания кофейных зерен.
Элемент для обработки пищевого продукта может содержать источник тепла, выполненный с возможностью воздействия на изменение цветовой характеристики поверхности пищевого продукта. Например, источник может содержать нагревательный элемент. В качестве альтернативы источник может быть предоставлен, например, в форме полости духовки.
В одном варианте осуществления источник света содержит по меньшей мере два компонентных источника света, расположенных таким образом, чтобы излучать свет, обладающий соответствующими длинами волны или диапазонами длины волны. Например, источник света может содержать по меньшей мере два светоизлучающих диода ("LED"), которые излучают свет, обладающий соответствующими длинами волны или диапазонами длины волны. Источник света может быть выполнен таким образом, чтобы пищевой продукт последовательно освещался светом, образованным первым компонентным источником света, и светом, образованным вторым компонентным источником света. В качестве альтернативы по меньшей мере два компонентных источника света могут быть выполнены с возможностью одновременного освещения пищевого продукта. Детектор может содержать по меньшей мере один соответствующий детекторный элемент для каждого компонентного источника света.
В альтернативном варианте осуществления источник света представляет собой широкополосный источник света, такой как единственный широкополосный источник света, выполненный с возможностью излучения света, обладающего по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны.
Аппарат может содержать по меньшей мере один фильтр, выполненный с возможностью фильтрации света таким образом, чтобы детектор последовательно обнаруживал свет, обладающий соответствующими диапазонами длины волны или длинами волны. В одном конкретном примере аппарат содержит по меньшей мере два фильтра, выполненные с возможностью фильтрации света для предоставления света, обладающего соответствующей длиной волны или диапазонами длины волны.
Первая длина волны или первый диапазон длины волны могут быть выбраны таким образом, чтобы интенсивность света, отраженного от пищевого продукта и обладающего первой длиной волны или первым диапазоном длины волны, зависела от цветовой характеристики. Например, первый диапазон длины волны может включать диапазон, равный 450 нм - 500 нм, 500 нм - 550 нм, 550 нм - 600 нм, 650 нм - 700 нм, 750 нм - 800 нм или еще выше, и первая длина волны может представлять собой длину волны в пределах любого из этих диапазонов. В конкретном примере, диапазон длины волны может быть выбран на основании полной ширины при половине от максимальной интенсивности света, излученного источником света.
Вторая длина волны или второй диапазон длины волны обычно выбраны таким образом, чтобы интенсивность отраженной части света, обладающего второй длиной волны или вторым диапазоном длины волны, меньше зависела от цветовой характеристики, чем отраженный свет, обладающий первой длиной волны или первым диапазоном длины волны. В одном конкретном примере, интенсивность отраженного света, обладающего второй длиной волны или вторым диапазоном длины волны, в основном не зависит от изменения цветовой характеристики.
Второй диапазон длины волны может находиться в пределах любого подходящего диапазона длины волны, включая, например, видимый, ближний инфракрасный или инфракрасный диапазон. Например, второй диапазон длины волны может включать диапазон, равный 800 нм - 1800 нм, 800 нм - 1400 нм, 850 нм - 1150 нм или 850 нм - 950 нм, и вторая длина волны может представлять собой длину волны в пределах любого из этих диапазонов. Например, второй диапазон длины волны может находиться в пределах приблизительно от 750 нм до 1400 нм.
Детектор дополнительно может быть выполнен с возможностью обнаружения фонового света, когда источник света не излучает свет, обладающий по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны, и предоставляет информацию, свидетельствующую об интенсивности фонового света, для принимающей части. Фоновый свет может представлять собой, например, рассеянный свет от нагревательного элемента, рассеянный комнатный свет или свет от любого другого источника. В одном варианте осуществления определитель дополнительно может быть выполнен с возможностью корректировки информации и/или определенного отношения, используя информацию, свидетельствующую об интенсивности фонового света.
В одном варианте осуществления детектор расположен таким образом, чтобы обнаруживать свет, отраженный исключительно от поверхности пищевого продукта. Детектор обычно содержит один детекторный элемент, но в качестве альтернативы также может содержать более одного детекторного элемента, например два детекторных элемента, расположенных таким образом, чтобы обнаруживать части света, отраженного от поверхности пищевого продукта. Например, детектор может содержать детекторный элемент для каждого компонентного источника света.
Аппарат также может быть выполнен с возможностью определения наличия или отсутствия пищевого продукта. Например, если пищевой продукт отсутствует, аппарат может получать информацию, свидетельствующую об интенсивности света, отраженного от поверхности аппарата. Дополнительно, если определено, что пищевой продукт отсутствует, аппарат может быть выполнен с возможностью выключения элемента для обработки пищевого продукта и/или генерирования предупреждающего сигнала.
В одном варианте осуществления аппарат может быть выполнен с возможностью выключения элемента для обработки пищевого продукта и/или генерирования предупреждающего сигнала, если детектор не обнаружил отраженный свет. Это может свидетельствовать о неисправности компонента аппарата.
Согласно второму аспекту настоящего изобретения предоставлено устройство для идентификации характеристики состава пищевого продукта, при этом устройство содержит:
источник света для излучения света, обладающего по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны; и
детектор, выполненный с возможностью генерирования выходных данных, свидетельствующих об обнаруженной интенсивности;
при этом, если свет от источника света направлен на поверхность по меньшей мере пищевого продукта, по меньшей мере часть света, отраженного от поверхности пищевого продукта, обнаружена детектором и детектор создает выходные данные, свидетельствующие об обнаруженной интенсивности, устройство выполнено с возможностью определения отношения между сгенерированными выходными данными для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и сгенерированными выходными данными для другого или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны, и
при этом устройство дополнительно выполнено с возможностью сравнения отношения с предопределенными данными таким образом, чтобы можно было идентифицировать характеристику состава пищевого продукта.
В одном варианте осуществления информация, связанная с идентифицированной характеристикой состава пищевого продукта, используется для управления элементом, выполненным с возможностью обработки пищевого продукта, таким как нагревательный элемент.
В одном варианте осуществления устройство представляет собой портативное устройство.
Согласно третьему аспекту изобретения предоставлен способ идентификации характеристики состава пищевого продукта, при этом способ включает следующие этапы:
предоставление пищевого продукта, имеющего поверхность;
освещение поверхности пищевого продукта светом, обладающим по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны;
обнаружение по меньшей мере части отраженного света и создание информации, свидетельствующей об интенсивности обнаруженного отраженного света, для по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны;
определение отношения между информацией для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и информацией для другого или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны;
сравнение определенного отношения с предопределенными данными таким образом, чтобы можно было идентифицировать характеристику состава пищевого продукта;
обработку пищевого продукта; и
управление обработкой пищевого продукта, используя по меньшей мере информацию, связанную с идентифицированной характеристикой состава пищевого продукта.
Этап обработки пищевого продукта может включать воздействие на изменение цветовой характеристики поверхности пищевого продукта. Например, воздействие на изменение цветовой характеристики может включать воздействие источника тепла на поверхность пищевого продукта.
В одном варианте осуществления информация, связанная с характеристикой состава, содержит параметр обработки.
Этап управления обработкой пищевого продукта может включать управление параметром обработки, влияющим на обработку пищевого продукта. Примерные параметры обработки могут включать скорость обработки пищевого продукта и длительность обработки пищевого продукта. В качестве дополнения или альтернативы, если источник тепла содержит множество нагревательных элементов, этап управления обработкой пищевого продукта может включать управление несколькими нагревательными элементами, включенными для воздействия на изменение цветовой характеристики поверхности пищевого продукта.
Определение отношения может включать определение скорости, разности, сочетание вышеупомянутого или любого другого подходящего отношения, такого как логарифмическое или экспоненциальное отношение. В одном конкретном варианте осуществления отношение представляет собой приведенную разность, которая может быть определена как разность информации для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и другого или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны, деленная на сумму информации для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и для другого или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны.
В одном варианте осуществления способ может включать этап сравнения информации для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны с предопределенными данными. Таким образом, можно однозначно идентифицировать характеристику состава.
Характеристика состава пищевого продукта может быть идентифицирована перед воздействием на обработку пищевого продукта. Обработка может включать воздействие на изменение цвета поверхности поверхности пищевого продукта, которое может включать воздействие источника тепла на поверхность пищевого продукта. Источник может содержать, например, нагревательный элемент.
В качестве альтернативы характеристика состава пищевого продукта может быть идентифицирована по меньшей мере частично в ходе этапа воздействия на обработку пищевого продукта.
Способ может включать облегчение выбора пользователем желаемого результата обработки пищевого продукта, и этап воздействия на обработку могут осуществлять таким образом, чтобы обработка пищевого продукта приводила к желаемому результату. Дополнительно, этап управления обработкой может включать использование по меньшей мере информации, связанной с идентифицированным типом состава пищевого продукта и выбранным желаемым результатом.
Способ может дополнительно включать этап облегчения выбора пользователем пользовательского профиля.
В связи с этим способ может включать сбор и хранение данных, свидетельствующих о пользовательских профилях, при этом каждый пользовательский профиль может содержать желаемый результат, связанный с характеристикой состава пищевого продукта. Способ могут выполнять таким образом, чтобы при выборе пользователем пользовательского профиля этап управления обработкой осуществлялся автоматически, используя информацию, связанную с выбранным пользовательским профилем.
Способ может дополнительно включать этап обнаружения фонового света, когда поверхность пищевого продукта не освещается светом, обладающим по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны, и этап получения информации, свидетельствующей об интенсивности фонового света. Дополнительно, способ может включать этап корректировки информации для по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и/или определенного отношения, используя предоставленную информацию, свидетельствующую об интенсивности фонового света.
Краткое описание графических материалов
Настоящее изобретение будет описано далее исключительно в качестве примера со ссылкой на прилагаемые графические материалы, на которых:
на фиг. 1 показана структурная блок-схема компонентов аппарата согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;
на фиг. 2 показана схема, на которой сравнивается определенное отношение для семи образцов каждого из отдельных типов хлебобулочного изделия;
на фиг. 3 изображен способ согласно вариантам осуществления настоящего изобретения.
Описание варианта осуществления изобретения
В общей форме, варианты осуществления настоящего изобретения относятся к аппарату для обработки пищевого продукта. Аппарат содержит элемент для обработки пищевого продукта. Аппарат выполнен с возможностью идентификации характеристики состава пищевого продукта и управления обработкой пищевого продукта, используя информацию, связанную с идентифицированной характеристикой состава пищевого продукта.
Оптимальная обработка пищевого продукта зависит от нескольких факторов, таких как тип пищевого продукта или любая другая подходящая характеристика состава пищевого продукта, такая как содержание влаги или содержание сахара. Таким образом, желательно идентифицировать по меньшей мере одну характеристику состава пищевого продукта для того, чтобы улучшить обработку пищевого продукта.
В некоторых вариантах осуществления обработка пищевого продукта приводит к изменению цветовой характеристики по меньшей мере поверхности пищевого продукта. Например, если пищевой продукт представляет собой хлебобулочное изделие, изменение цветовой характеристики может представлять собой изменение румяности ("подрумянивание") поверхности хлебобулочного изделия. Подрумянивание поверхности хлебобулочного изделия зависит от нескольких характеристик состава хлебобулочного изделия. Такие характеристики состава могут включать тип хлебобулочного изделия, содержание влаги, которое может свидетельствовать о состоянии хлебобулочного изделия (замороженное, свежее, черствое и т.д.), содержание сахара в хлебобулочном изделии и любую другую подходящую характеристику состава, которая влияет на подрумянивание хлебобулочного изделия.
Далее рассмотрим конкретный вариант осуществления изобретения, изображенный на фиг. 1, где показан аппарат 100 для воздействия на изменение цветовой характеристики поверхности пищевого продукта. В частности, аппарат 100 представляет собой прибор 100 для поджаривания хлеба, содержащий нагревательный элемент 102, который приводит к изменению цветовой характеристики поверхности хлебобулочного изделия. В этом случае цветовая характеристика относится к румяности хлеба 104. В общем, подрумянивание вызвано такими процессами как реакция Майяра или карамелизация. Специалисту в данной области будет очевидно, что аппарат может представлять собой любой подходящий аппарат, выполненный с возможностью обработки пищевого продукта, т.е. воздействия на изменение цветовой характеристики поверхности пищевого продукта. Например, аппарат может представлять собой электрический или газовый прибор. В частности, бытовой прибор может быть выполнен с возможностью поджаривания хлебобулочных изделий или обжаривания кофейных зерен или т.п.
Прибор 100 для поджаривания хлеба содержит компонент 200 для идентификации характеристики состава пищевого продукта, такого как хлеб 104, который может быть размещен внутри полости прибора 100 для поджаривания хлеба. В этом конкретном варианте осуществления характеристика состава пищевого продукта представляет собой тип хлеба 104. Примерные типы хлеба могут включать, например, белый хлеб, серый хлеб, ржаной хлеб, цельнозерновой хлеб, бараночное изделие или любой другой подходящий тип хлеба. В данном конкретном примере компонент 200 реализован с помощью процессора.
В этом примере компонент 200 встроен в прибор 100 для поджаривания хлеба. Тем не менее специалисту в данной области будет очевидно, что компонент 200 может быть реализован в качестве отдельного устройства, например в форме портативного устройства.
Прибор 100 для поджаривания хлеба выполнен таким образом, чтобы изменение румяности поверхности хлеба 104 управлялось с использованием информации из компонента 200, связанной с типом хлеба 104. В этом конкретном варианте осуществления информация свидетельствует о типе хлеба 104. Тем не менее информация, связанная с типом хлеба 104, может представлять собой параметр обработки, влияющий на подрумянивание хлеба 104.
В этом варианте осуществления идентифицированный тип хлеба 104 относится к начальному состоянию хлеба 104 перед воздействием на хлеб 104 нагревательного элемента 102, что вызывает процесс подрумянивания.
Прибор 100 для поджаривания хлеба дополнительно содержит два светоизлучающих диода (LED) 106 и 107, которые излучают свет 108, 109, обладающий двумя соответствующими диапазонами длины волны. LED 106, 107 выполнены с возможностью направления света 108, 109 в область на поверхности хлеба 104 таким образом, чтобы детектор 112 (который включает фотодиод) мог обнаруживать отраженную часть света 114. В этом и других примерах LED 106, 107 направляют свет 108, 109 в одну и ту же область на поверхности хлеба 104. Область имеет достаточный размер для того, чтобы локальные изменения поверхности хлеба 104, такие как зерна, изюмины, форма поверхности, дефекты поверхности или т.п. по существу не влияли на обнаружение отраженной части света 114 детектором 112. Подходящее участок может иметь диаметр, равный приблизительно 2 см полной ширины при половине максимума интенсивности. Кроме этого, область, обнаруженная детектором, по существу идентична участку, освещенному LED 106, 107. Специалисту в данной области будет очевидно, что источник света может представлять собой любой подходящий источник света, который излучает свет, обладающий по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны. Например, источник света может представлять собой широкополосный источник света. Свет от широкополосного источника света может быть направлен сквозь фильтр перед отражением поверхностью пищевого продукта.
1
2
Первый диапазон длины волны обычно выбран таким образом, чтобы интенсивность отраженной части света 114, связанная с первым диапазоном длины волны, изменялась в зависимости от румяности хлеба 104. В этом конкретном примере LED 106 излучает свет 108 с длиной волны сигнала λ=525 нм, которая соответствует зеленому свету. Второй диапазон длины волны обычно выбран таким образом, чтобы интенсивность отраженной части света 114, связанная со вторым диапазоном длины волны, не изменялась существенным образом в зависимости от румяности хлеба 104, в сравнении с первым диапазоном длины волны. Интенсивность, связанная со вторым диапазоном длины волны, предоставляет эталонное значение, которое не изменяется существенным образом в зависимости от румяности хлеба 104. В этом конкретном примере LED 107 излучает свет 109 с эталонной длиной волны λ=940 нм, которая соответствует свету ближней инфракрасной области спектра.
1
2
1
2
Часть света 114, отраженная от поверхности хлеба 104, обнаруживается детектором 112. Специалисту в данной области будет очевидно, что детектор аппарата согласно вариантам осуществления настоящего изобретения может содержать один или несколько детекторных элементов. Детектор 112 содержит фотодиод, генерирующий количественные величины для обнаруженного отраженного света 114, обладающего длинами волны λ и λ, при этом сгенерированные величины свидетельствуют об интенсивности отраженной части света 114. В этом примере фотодиод детектора 112 обладает максимальной чувствительностью при 850 нм и обладает приблизительно 60% чувствительностью при длинах волны λ=525 нм и λ=940 нм.
Сгенерированные величины затем передаются в компонент 200. Специалисту в данной области будет очевидно, что величины для по меньшей мере двух длин волны могут иметь форму любой подходящей информации, которая свидетельствует об интенсивности отраженной части света 114.
1
2
1
2
1
2
1
2
Компонент 200 дополнительно выполнен с возможностью определения отношения между соответствующими величинами из детектора 112, которые связаны с длинами волны λ и λ. В этом примере компонент 200 определяет отношение между величинами, связанными с длинами волны λ и λ, путем определения разности величин при длинах волны λ и λ от суммы величин при длинах волны λ и λ. Это отношение также может называться приведенной разностью. Приведенная разность может быть определена с помощью следующего уравнения (1):
1
1
2
2
где ND представляет собой приведенную разность, Iпредставляет собой величину при длине волны λ, которая свидетельствует об интенсивности отраженной части света, и I представляет собой величину при длине волны λ, которая свидетельствует об интенсивности отраженной части света. Приведенная разность предоставляет относительное изменение отношения, которое обычно менее восприимчиво к отклонениям источников света, например, LED или рассеянного света.
Такие отклонения могут быть вызваны, например, колебаниями напряжения или другими причинами, такими как постепенное уменьшение излучения света по мере того, как LED приближается к окончанию своего срока службы. Специалисту в данной области будет очевидно, что могут быть определены другие отношения между двумя величинами, такие как разность, соотношение, сочетание соотношения и разности, полиномиальное, логарифмическое или экспоненциальное отношение или любое другое подходящее отношение.
Пример определенных приведенных разностей для другого типа хлебобулочного изделия, определенных с использованием компонента 200, изображен на фиг. 2. В частности, на фиг. 2 показана схема, на которой определенная приведенная разность изображена в сравнении с временем для четырех разных типов хлеба 104, т.е. белого хлеба, хлеба из нескольких видов злаков, серого хлеба и ржаного хлеба.
Как показано на фиг. 2, приведенные разности для всех четырех типов хлебобулочных изделий являются относительно постоянными для обнаружения в течение от 0 до 20 секунд. Приведенная разность 254 для хлеба из нескольких видов злаков и приведенная разность 256 для цельнозернового хлеба являются относительно одинаковыми в пределах диапазона от приблизительно -0,01 до 0,07. В качестве сравнения приведенная разность 258 для белого хлеба находится в диапазоне от 0,13 до 0,15, а приведенная разность для ржаного хлеба находится в диапазоне от -0,24 до -0,3.
Для идентификации типа хлеба 104 компонент 200 выполнен с возможностью сравнения определенной приведенной разности с предопределенными данными, которые могут храниться, например, в запоминающем устройстве (не изображено). Предопределенные данные содержат множество предопределенных отношений, т.е. приведенных разностей, где каждая из приведенных разностей связана с по меньшей мере одним конкретным типом хлеба. Например, предопределенная приведенная разность для ржаного хлеба может находиться в диапазоне от -0,2 до -0,4.
Предопределенная приведенная разность, равная приблизительно 0,14, может быть связана с белым хлебом, а приведенная разность, равная приблизительно 0,03, может быть связана с хлебом из нескольких видов злаков, а также с цельнозерновым хлебом.
В этом случае сравнение определенной приведенной разности с предопределенными приведенными разностями может дать в результате более одного типа хлеба. Таким образом, дополнительная переменная может быть необходима для однозначной идентификации типа хлебобулочного изделия.
1
2
В связи с этим компонент 200 сравнивает по меньшей мере одну из величин I и I с предопределенными данными. Кроме этого, предопределенные данные также содержат множество величин, свидетельствующих об интенсивности отраженной части света для соответствующей длины волны, связанной с типом пищевого продукта. Например, предопределенные данные могут содержать множество типов пищевых продуктов, связанных с соответствующим диапазоном приведенной разности и диапазоном величины для по меньшей мере одного из двух длин волны или диапазонов длины волны. Тем не менее специалисту в данной области будет очевидно, что когда сравнение определенного отношения и предопределенных данных дает в результате более одного типа хлеба, то компонент может быть выполнен с возможностью выбора одного из них без определения дополнительной переменной.
1
2
Как изображено на фиг. 2, хлеб из нескольких видов злаков и цельнозерновой хлеб имеют по существу одинаковые определенные приведенные разности. Таким образом, для этих двух типов хлеба может быть выполнено дополнительное сравнение с использованием величин I и I. Путем дополнительного сравнения величин интенсивности можно однозначно идентифицировать тип хлеба.
Компонент 200 может быть реализован с помощью процессора, который также может быть предоставлен в форме подходящей интегральной микросхемы.
Путем сравнения определенной приведенной разности с предопределенными данными в некоторых случаях можно определить не только общий тип хлеба, но и разные торговые марки хлебобулочных изделий.
На основании сравнения определенного отношения с предопределенными данными компонент 106 генерирует информацию, свидетельствующую о типе хлеба 104.
Как также изображено на фиг. 1, прибор 100 для поджаривания хлеба содержит контроллер 120 для управления нагревательным элементом 102. В этом варианте осуществления контроллер 120 встроен в прибор 100 для поджаривания хлеба. Например, контроллер 120 может быть реализован с помощью процессора. В частности, как контроллер 120, так и компонент 200 могут быть реализованы с помощью одного и того же процессора. Специалисту в данной области будет очевидно, что контроллер 120 может быть интегрирован в компонент 200 или может быть в виде отдельного устройства. Контроллер 120 выполнен с возможностью управления нагревательным элементом 102, используя по меньшей мере информацию, свидетельствующую о типе хлеба 104, которая сгенерирована компонентом 200. Таким образом, изменение румяности регулируется с помощью по меньшей мере информации, свидетельствующей о типе хлеба 104. Дополнительно, контроллер 120 может управлять нагревательным элементом 102, используя охарактеризованную румяность хлеба 104. Детали для характеризации цветовой характеристики пищевого продукта раскрыты в международной патентной заявке № PCT/AU 2013/000809, включенной в настоящую заявку посредством ссылки.
В этом примере контроллер 120 использует информацию, свидетельствующую о типе хлеба 104, для управления скоростью изменения румяности хлеба 104, а также длительность периода, в течение которого хлеб 104 подвергается воздействию тепла от нагревательного элемента 102. Например, контроллер 120 может использовать информацию, свидетельствующую о типе хлеба, для определения длительности и скорости для подрумянивания хлеба до тех пор, пока он не достигнет предопределенной румяности. Специалисту в данной области будет очевидно, что контроллер 120 дополнительно может быть выполнен с возможностью завершения или прерывания работы нагревательного элемента 102, например, когда была достигнута желаемая румяность хлеба 104 или в целях безопасности. Как упоминалось в разделе "Предпосылки", оптимальное время поджаривания для достижения желаемой румяности хлеба зависит от нескольких факторов, таких как тип хлеба. Таким образом, разные типы хлеба могут требовать разных длительностей и/или коэффициентов воздействия нагревательного элемента 102 для достижения желаемой степени румяности.
Например, информация, свидетельствующая об идентифицированном типе хлеба, может использоваться для определения длительности периода, в течение которого хлеб 104 подвергается воздействию нагревательного элемента 102, и/или коэффициента тепла, излученного нагревательным элементом 102.
В этом конкретном примере прибор 100 для поджаривания хлеба дополнительно содержит интерфейс (не изображен), выполненный с возможностью обеспечения связи с пользователем.
В частности, интерфейс выполнен с возможностью облегчения выбора пользователем желаемой румяности хлеба 104. Соответственно, контроллер 120 прибора 100 для поджаривания хлеба управляет нагревательным элементом 102, используя информацию, свидетельствующую об идентифицированном типе хлеба 104, и информацию, свидетельствующую о выбранной желаемой румяности хлеба 104. Прибор 100 для поджаривания хлеба выполнен таким образом, чтобы процесс подрумянивания поверхности хлеба 104 давал в результате по существу выбранную желаемую румяность. Интерфейс может быть предоставлен в виде сенсорного экрана.
Кроме этого, интерфейс может быть выполнен с возможностью облегчения выбора пользовательского профиля. В связи с этим аппарат содержит запоминающее устройство, выполненное с возможностью хранения данных, свидетельствующих об пользовательских профилях. Каждый пользовательский профиль может содержать данные о предпочтениях пользователя, такие как информация, свидетельствующая о желаемой румяности, связанной с конкретным типом хлеба. Информация может быть дополнительно связана с моментами времени, в которые пользователь, связанный с пользовательским профилем, склонен использовать прибор для поджаривания хлеба для подрумянивания конкретного типа хлеба. Аппарат может быть выполнен таким образом, чтобы при выборе пользовательского профиля аппарат автоматически воздействовал на подрумянивание хлеба согласно данным о предпочтениях пользователя. Данные о предпочтениях пользователя могут дополнительно использоваться для распознания схемы для конкретного пользователя за определенный период времени. Таким образом будущее поведение пользователя можно прогнозировать посредством эвристических алгоритмов или другим образом.
Со ссылкой на интерфейс аппарата 100 интерфейс может содержать сетевой интерфейс, выполненный с возможностью обеспечения сообщения информации по сети связи, такой как локальная сеть, ячеистая сеть, Интернет или одноранговая сеть.
Например, сетевой интерфейс прибора 100 для поджаривания хлеба может быть выполнен с возможностью передачи информации на удаленное портативное устройство и/или из него. В частности, информация, свидетельствующая об идентифицированной характеристике состава, может быть передана на удаленное портативное устройство. Кроме этого, аппарат может быть выполнен с возможностью получения информации из удаленного портативного устройства по сетевому интерфейсу, свидетельствующей о выборе желаемой румяности или для управления функционированием аппарата. Портативное устройство может представлять собой, например, мобильный телефон, планшет и т.п.
В альтернативном варианте осуществления сетевой интерфейс может быть выполнен с возможностью обеспечения связи между прибором 100 для поджаривания хлеба и другим прибором. Например, информация, свидетельствующая об идентифицированном типе хлеба, может использоваться для получения информации, свидетельствующей о пищевом продукте, который можно комбинировать с хлебом и хранится в холодильнике, таком как подходящая глазурь или напиток. Информация, полученная из холодильника, может быть впоследствии передана пользователю. В дальнейшем примере прибор 100 для поджаривания хлеба может быть выполнен с возможностью включения дополнительного прибора, такого как кофеварка. Включение дополнительного прибора может осуществляться автоматически или в ответ на данные, введенные пользователем посредством интерфейса. В еще одном примере (не изображен) сетевой интерфейс может быть выполнен с возможностью обеспечения передачи подходящей информации между прибором 100 для поджаривания хлеба и третьей стороной, такой как производители хлеба, производители приборов, статистические институты и т.п. Подходящая информация может включать в себя, например, данные о предпочтениях пользователя, такие как предпочтительный тип хлеба, желаемая румяность хлеба и предпочтительное количество поджаренного хлеба.
Прибор 100 для поджаривания хлеба может дополнительно содержать дисплей, который может отображать подходящую информацию, включая информацию, свидетельствующую об идентифицированном типе хлеба, выбранной желаемой румяности, и информацию, свидетельствующую о прогрессе изменения румяности хлеба 104. В качестве альтернативы подходящая информация может отображаться на дисплее портативного устройства. В связи с этим интерфейс прибора 100 для поджаривания хлеба выполнен с возможностью не только получения данных, но и отправки данных на портативное устройство.
В конкретном варианте осуществления прибор 100 для поджаривания хлеба содержит сенсорный дисплей, который сочетает интерфейс и дисплей. В этом варианте осуществления сенсорный дисплей при эксплуатации может отображать шкалу. Шкала представляет множество видов желаемой румяности, при этом позиция на шкале свидетельствует о желаемой румяности хлеба. Таким образом, путем нажатия на область на отображенной шкале пользователь может выбрать желаемую румяность хлеба.
В ходе процесса подрумянивания хлеба 104 сенсорный дисплей может отображать информацию, свидетельствующую о прогрессе процесса подрумянивания, например, посредством шкалы, которая отображалась для выбора желаемой румяности. На основании выбранной желаемой румяности шкала может быть модифицирована таким образом, чтобы выбранная желаемая румяность была связана со 100% шкалы.
Специалисту в данной области будет очевидно, что информация может отображаться в любой подходящей форме, например посредством множества LED, расположенных таким образом, чтобы образовывать шкалу прогресса.
Со ссылкой на фиг. 2, на которой изображена приведенная разность в сравнении с временем, показано, что процесс подрумянивания обычно является нелинейным процессом. Другими словами, в течение первого периода румяность поверхности хлеба не изменяется существенным образом. В течение второго периода румяность поверхности хлеба изменяется относительно быстрым образом. В одном варианте осуществления настоящего изобретения дисплей прибора для поджаривания хлеба выполнен с возможностью отображения информации, свидетельствующий о процессе подрумянивания, по существу линейным образом. С этой целью определенное отношение модифицируется с помощью поправочного коэффициента. В частности, в течение первого периода дисплей отображает информацию, свидетельствующую о линейном прогрессе, безотносительно фактического процесса подрумянивания, а в течение второго периода дисплей отображает информацию, свидетельствующую о фактическом процессе подрумянивания. Таким образом, даже в течение первого периода, в ходе которого румяность поверхности хлеба не изменяется существенным образом, дисплей отображает процесс подрумянивания.
Компонент 200 прибора 100 для поджаривания хлеба может дополнительно содержать память для хранения желательных результатов подрумянивания для соответствующих типов хлебобулочных изделий. Желательные результаты могут быть связаны с предварительно заданной оптимальной румяностью для соответствующих типов хлебобулочных изделий. В этом случае пользователь может один раз коснуться сенсорного экрана, и аппарат 100 для поджаривания хлеба автоматически идентифицирует тип хлеба 104, находящегося внутри полости прибора 100 для поджаривания хлеба. Используя информацию, свидетельствующую об идентифицированном типе хлеба 104, прибор 100 для поджаривания хлеба впоследствии будет управлять нагревательным элементом 102 таким образом, чтобы по завершении процесса поджаривания хлеб 104 имел предварительно заданную оптимальную румяность для идентифицированного типа хлеба. В качестве альтернативы этот полностью автоматический процесс может быть инициирован путем помещения хлеба 104 в прибор 100 для поджаривания хлеба.
В качестве дополнения или альтернативы память может содержать множество желательных результатов, свидетельствующих о румяности хлеба, которые могут быть выбраны одним или несколькими пользователями. Таким образом, прибор 100 для поджаривания хлеба предоставляет пользовательские настройки, которые могут быть выбраны с помощью интерфейса таким образом, чтобы прибор 100 для поджаривания хлеба автоматически влиял на изменение румяности, в результате чего получается желаемая румяность для индивидуального пользователя для соответствующего типа хлеба.
Как также изображено на фиг. 1, детектор 112 может дополнительно обнаруживать фоновый свет, когда светоизлучающие диоды 106, 107 не излучают свет, обладающий соответствующими диапазонами длины волны. В этом случае фотодиод детектора 112 дополнительно генерирует величину, свидетельствующую об интенсивности фонового света. Фоновый свет может представлять собой, например, рассеянный свет от нагревательного элемента, рассеянный комнатный свет или свет от любых других источников, отраженный от поверхности хлеба, отраженный от других частей тостера или непосредственно освещающий детектор 412.
Компонент 200 может корректировать определенную приведенную разность путем вычитания обнаруженного фонового света. Это может быть выполнено с помощью следующего уравнения (2):
1
1
2
2
0
где ND представляет собой приведенную разность, I представляет собой величину при длине волны λ, которая свидетельствует об интенсивности отраженной части света, I представляет собой величину при длине волны λ, которая свидетельствует об интенсивности отраженной части света, и I представляет собой величину, свидетельствующую об интенсивности фонового света.
Специалисту в данной области будет очевидно, что предусмотрены другие подходящие конструкции аппарата 100. Например, два LED 106 и 107 могут одновременно излучать свет на поверхность хлеба 104, и по меньшей мере часть отраженного света 114 может быть обнаружена путем последовательного отфильтровывания света перед тем, как его обнаружит единственный детектор 112.
В качестве альтернативы детектор 112 аппарата 100 может содержать более одного детекторного элемента, например, более одного фотодиода. Например, аппарат может содержать детекторный элемент для каждого светоизлучающего диода. Кроме этого, аппарат может содержать дополнительный детекторный элемент для обнаружения фонового света. В случае наличия более одного детекторного элемента детекторные элементы могут быть направлены в по существу одинаковом направлении для уменьшения эффектов фокусировки на точку с переменным расстоянием до образца.
В одном варианте осуществления (не изображен) аппарат 100 для поджаривания хлеба дополнительно содержит датчик для измерения температуры (не изображен). Изменение температуры может влиять на величину, сгенерированную детектором аппарата, из-за влияния на чувствительность детектора или на спектры излучения LED. Путем измерения температуры можно откорректировать сгенерированную величину и/или определенное отношение.
В еще одном варианте осуществления (не изображен) предоставлено устройство для идентификации характеристики состава пищевого продукта, такой как тип хлебобулочного изделия. Это устройство может быть реализовано в виде портативного устройства. Подобно аппарату для поджаривания, устройство содержит источник света для излучения света, обладающего по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны, и детектор для генерирования выходных данных, свидетельствующих об интенсивности света. Когда свет от источника света направлен на поверхность пищевого продукта, такого как ломтик хлеба или печенье, устройство располагается таким образом, чтобы по меньшей мере часть света, отраженного от поверхности пищевого продукта, обнаруживалась детектором. Детектор затем генерирует выходные данные, свидетельствующие об обнаруженной интенсивности. Подобно компоненту прибора для поджаривания хлеба, устройство выполнено с возможностью определения отношения между сгенерированными выходными данными для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и сгенерированными выходными данными для другого или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны. Кроме этого, устройство сравнивает отношение с предопределенными данными таким образом, чтобы можно было идентифицировать характеристику состава пищевого продукта. Информация, связанная с идентифицированной характеристикой состава пищевого продукта, затем может быть использована аппаратом, таким как прибор для поджаривания хлеба. Тем не менее предусмотрено, что информация, связанная с идентифицированной характеристикой состава пищевого продукта, может быть использована альтернативным образом. Например, информация может быть передана пользователю, сохранена в запоминающем устройстве, использована для контроля качества и/или передана в другой прибор, такой как холодильник или кофеварка.
Рассмотрим фиг. 3, на которой изображен способ 300 согласно вариантам осуществления. На первом этапе 302 предоставляют пищевой продукт, обладающий поверхностью. Поверхность пищевого продукта освещается подходящим светом 304, обладающим по меньшей мере двумя длинами волны или диапазонами длины волны. Первый диапазон длины волны может быть связан с зеленым светом, а второй диапазон длины волны может быть связан с инфракрасным светом.
На еще одном этапе 306 обнаруживают по меньшей мере часть отраженного света и генерируют информацию, свидетельствующую об интенсивности отраженной части света. На следующем этапе 310 определяют отношение между информацией для одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны и информацией для другого или еще одного из по меньшей мере двух длин волны или диапазонов длины волны. Отношение может представлять собой, например, приведенную разность, обычно определенную как разность, разделенная на сумму. Тем не менее предусмотрено любое подходящее отношение. На еще одном этапе 312 определяют информацию, связанную с характеристикой состава пищевого продукта, такой как тип пищевого продукта. Например, информация может свидетельствовать о характеристике состава или свидетельствовать о параметре обработки, влияющем на обработку пищевого продукта. Информацию определяют путем сравнения определенного отношения из предыдущего этапа с предопределенными данными. Предопределенные данные обычно содержат предопределенные отношения, такие как приведенные разности, при этом каждое предопределенное отношение связано с одним или несколькими типами пищевого продукта.
Способ 300 дополнительно включает этап 314 обработки пищевого продукта и этап 316 управления обработкой пищевого продукта с использованием по меньшей мере информации, связанной с характеристикой состава пищевого продукта. Например, информация может быть использована для определения длительности обработки пищевого продукта с тем, чтобы контроллер включал элемент для обработки пищевого продукта на определенный период времени. Обработка может представлять собой, например, изменение цветовой характеристики, такое как изменение цвета поверхности пищевого продукта.
В одном варианте осуществления способ 300 может включать дополнительный этап сравнения. В частности, способ 300 может включать этап сравнения информации для по меньшей мере одного из длин волны или диапазонов длины волны, например информации, связанной с зеленым светом, с предопределенными данными. Для этого конкретного варианта осуществления предопределенные данные также содержат величины, свидетельствующие об интенсивности отраженного излучения для по меньшей мере одного из длин волны или диапазонов длины волны. Это может быть особенно предпочтительным, если определенное отношение сравнивают и сопоставляют с предопределенным отношением, связанным с более чем одним типом пищевого продукта. Путем использования дополнительной переменной можно однозначно идентифицировать тип пищевого продукта.
В одном варианте осуществления способ 300 дополнительно включает облегчение выбора пользователем желательного результата, такого как желаемая цветовая характеристика пищевого продукта. Затем выполняют этап обработки пищевого продукта таким образом, чтобы обработка приводила к выбранному желательному результату. В этом случае этап управления обработкой выполняют с использованием информации, свидетельствующей об идентифицированном типе пищевого продукта и о желательном результате.
Предполагается, что модификации и изменения, которые могут быть очевидны специалисту в данной области, находятся в пределах объема настоящего изобретения. Например, способ 300 может осуществляться автоматическим образом. В частности, когда пользователь выбрал желаемую румяность хлеба, этапы идентификации типа хлеба и этап воздействия на изменение румяности будут осуществлены автоматическим образом. Кроме этого, аппарат может определять наличие пищевого продукта. Если пищевой продукт отсутствует, аппарат может быть выполнен с возможностью получения света, отраженного от поверхности аппарата. Если аппарат определил отсутствие пищевого продукта, то аппарат может выключить элемент для обработки пищевого продукта и/или сгенерировать предупреждающий сигнал. Аппарат также может быть выполнен с возможностью выключения элемента для обработки пищевого продукта и/или генерирования предупреждающего сигнала при отсутствии получения отраженного света или при получении света, отраженного от постороннего предмета, не являющегося пищевым продуктом, такого как нож и т.п.
В приведенной ниже формуле изобретения и в предыдущем описании изобретения, если в контексте не указано иначе путем прямого заявления или необходимого подразумеваемого положения, слово "содержать" или его варианты, такие как "содержит" или "содержащий", используются в качестве включающих терминов, т.е. для уточнения наличия заявленных признаков, но не исключая наличия или добавления других признаков в различных вариантах осуществления изобретения.