СПОСОБ И АППАРАТ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ О РАЗМЕРЕ ПИЩЕВЫХ ИНГРЕДИЕНТОВ
METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING INFORMATION ON SIZE OF FOOD INGREDIENTS

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящая технология относится к области приготовления пищи, в частности, к способу определения информации о размерепищевых ингредиентов посредством радиочастоты. Данная технология относится также к аппарату, устройству для приготовления пищи и к машиночитаемому носителю информации для осуществления данного способа.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящее время управление приготовлением пищи в домашних условиях в значительной степени основано на опыте пользователя по установке различных параметров приготовления пищи, таких как время приготовления и мощность нагрева. Некоторые известные приборы для приготовления пищи определяют параметры процесса приготовления пищи, используя информацию, введенную пользователем, такую как тип пищевого продукта или размер пищевого продукта на основании «усредненной» модели пищевого продукта. В обоих случаях это часто приводит к неоптимальному результату из-за ошибок во введенных пользователем данных или из-за значительного расхождения между реальным пищевым продуктом и «усредненной» моделью пищевого продукта, используемой кухонным прибором.
DE102012011165A1 раскрывает устройство с радиопередатчиком для передачи электромагнитных волн и с радиоприемником для обнаружения электромагнитных волн. Блоком оценки обнаруживается ослабление электромагнитных волн. Характеристики объекта определяют исходя из обнаруженного ослабления. Характеристики объекта выбирают исходя из присутствия объекта в заранее заданной пространственной области, фазового состояния, материального состава, температуры или скорости объекта.
US2013/027060A1 раскрывает устройство оценки калорийности для измерения содержания калорий продукта питания. Устройство содержит антенну передатчика, выполненную с возможностью передачи сверхширокополосных сигналов к по меньшей мере части продукта питания. Эти сверхширокополосные сигналы обнаруживают и анализируют, чтобы определить толщину продукта питания.
JP2905017B2 раскрывает устройство для уменьшения неравномерности размораживания продукта питания и для автоматического размораживания упомянутого продукта питания с использованием размораживающего поддона. Устройство содержит светоизлучающий блок для облучения инфракрасным излучением и фотодатчик для приема инфракрасного излучения. Светоизлучающий блок и фотодатчик выполнены с возможностью обнаружения толщины продукта питания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего раскрытия состоит в том, чтобы решить или облегчить по меньшей мере одну из вышеуказанных проблем.
Задача настоящего изобретения решена посредством объекта изобретения по независимым пунктам формулы изобретения, причем дополнительные варианты осуществления включены в зависимые пункты формулы изобретения.
Первый аспект настоящего раскрытия относится к способу определения информации о размере пищевых ингредиентов. Способ содержит приложение к пищевым ингредиентам электрического поля, имеющего заданную радиочастоту, причем это электрическое поле генерируют источником, расположенным в непосредственной близости к пищевым ингредиентам, измерение отношения между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, сгенерированного упомянутым источником и приложенного к пищевым ингредиентам, и определение средней толщины пищевых ингредиентов вдоль направления электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, на основании упомянутого отношения. Кроме того, способ также содержит измерение отношения между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, для множества расстояний между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами; идентификацию относительно скачкообразного изменения в амплитуде измеренных отношений; выявление соответствующего расстояния между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами, по отношению к которым произошло это относительно скачкообразное изменение, и определение среднего диаметра пищевых ингредиентов в плоскости, перпендикулярной направлению электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, на основании соответствующего расстояния и угла расходимости электрического поля, облучающего с упомянутого определенного расстояния.
Посредством определения средней толщины пищевых ингредиентов без необходимости того, чтобы пользователь вводил информацию о размерепищевых ингредиентов вручную, этот способ приводит к более удобному, более правильному и точному способу определения средней толщины пищевых ингредиентов. Поскольку такая определенная средняя толщина пищевых ингредиентов находится ближе к реальной толщине пищевых ингредиентов, чем определенная посредством вышеупомянутых решений уровня техники, то основанный на информации о размерепищевых ингредиентов процесс приготовления пищевых ингредиентов может быть установлен более точно.
Второй аспект настоящего раскрытия относится к аппарату, выполненному с возможностью определения информации о размерепищевых ингредиентов. Аппарат содержит первый блок, второй блок и третий блок. Первый блок выполнен с возможностью приложения к пищевым ингредиентам электрического поля, имеющего заданную радиочастоту, причем электрическое поле сгенерировано источником, расположенным в непосредственной близости к пищевым ингредиентам. Второй блок выполнен с возможностью измерения отношения между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, сгенерированного упомянутым источником и приложенного к пищевым ингредиентам. Третий блок выполнен с возможностью определения средней толщины пищевых ингредиентов вдоль направления электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, на основании этого отношения. Аппарат дополнительно содержит четвертый блок, пятый блок, шестой блок и седьмой блок. Четвертый блок выполнен с возможностью измерения отношения между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, для множества расстояний между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами. Пятый блок выполнен с возможностью идентификации относительно скачкообразного изменения в амплитуде отношений, измеренных посредством упомянутого четвертого блока. Шестой блок выполнен с возможностью выявления соответствующего расстояния между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами, по отношению к которым произошло упомянутое относительно скачкообразное изменение. Седьмой блок выполнен с возможностью определения среднего диаметра пищевых ингредиентов в плоскости, перпендикулярной направлению электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, на основании упомянутого соответствующего расстояния и угла расходимости электрического поля, облучающего с соответствующего расстояния.
Этот аппарат реализует функциональные блоки для выполнения вышеупомянутого способа по настоящему изобретению.
Третий аспект настоящего изобретения относится к устройству для приготовления пищи. Устройство для приготовления пищи содержит аппарат, выполненный с возможностью определения информации о размерепищевых ингредиентов, как описано выше.
Четвертый аспект настоящего изобретения относится к машиночитаемому носителю информации, который хранит машинные инструкции. Будучи исполняемыми на аппарате, эти инструкции заставляют аппарат осуществлять этапы способа как это описано выше.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Теперь будет описана технология посредством основанных на вариантах осуществления примеров и со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых
фиг. 1 показывает структурную схему способа в соответствии с вариантом осуществления;
фиг. 2 представляет собой приведенную в качестве примера диаграмму, иллюстрирующую соотношение между толщиной пищевых ингредиентов и отражательной способностью этих пищевых ингредиентов по отношению к радиочастоте;
фиг. 3 схематично иллюстрирует блок-схему аппарата, выполненного с возможностью определения информации о размере пищевых ингредиентов в соответствии с вариантом осуществления; и
фиг. 4 иллюстрирует источник, генерирующий электрическое поле в направлении пищевых ингредиентов, которое используется для измерения информации о размере пищевых ингредиентов;
фиг. 5 представляет собой взятую в качестве примера диаграмму, иллюстрирующую соотношение между расстоянием от источника электрического поля до пищевых ингредиентов и отражательной способностью этих пищевых ингредиентов по отношению к радиочастоте;
фиг. 6 схематично иллюстрирует блок-схему аппарата, выполненного с возможностью определения информации о размере пищевых ингредиентов в соответствии с вариантом осуществления;
фиг. 7 схематично иллюстрирует блок-схему аппарата, выполненного с возможностью определения информации о размере пищевых ингредиентов в соответствии с вариантом осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Далее со ссылками на сопроводительные чертежи будут более полно описаны варианты осуществления. Однако эти варианты осуществления могут быть реализованы во многих других формах, и их не следует рассматривать как ограничивающие объем приложенных пунктов формулы изобретения. Элементы чертежей не обязательно выполнены в масштабе относительно друг друга. По всем иллюстрациям одни и те же ссылочные позиции относятся к одинаковым элементам.
Используемая здесь терминология имеет целью лишь описание конкретных вариантов осуществления и не предназначена для ограничения. Предполагается, что в том смысле, как использовано в настоящем документе, использование одного элемента не исключает множества таких элементов, если контекст определенным образом не указывает на иное. Далее, следует понимать, что использованные в тексте термины «содержит», «содержащий», «включает в себя»" и/или «включающий в себя» уточняют присутствие определенных признаков, целочисленных количеств, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не препятствуют присутствию или дополнению одного или более других признаков, целочисленных количеств, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп.
Если не определено иное, все использованные здесь термины (включая техническую и научную терминологию) имеют то же самое значение, что и в общепринятом понимании. Далее, следует понимать, что использованные здесь термины следует интерпретировать как имеющие значение, которое согласуется с их значением в контексте этого описания и соответствующей области техники, и не должны интерпретироваться в идеализированном или в чрезмерно формальном смысле, если это не определено в настоящем документе явным образом.
Ниже настоящая технология описана со ссылками на иллюстрации блок-схем и/или структурных схем способов, аппаратов (систем) и/или компьютерной программы в соответствии с настоящими вариантами осуществления. Следует понимать, что блоки в блок-схемах и/или структурных схемах и комбинации блоков в этих блок-схемах и/или структурных схемах могут быть реализованы инструкциями компьютерной программы. Эти инструкции компьютерной программы могут быть предоставлены в процессор, контроллер или блок управления компьютера общего назначения, специализированного компьютера и/или в другое программируемое устройство обработки данных для получения машины, так чтобы инструкции, которые выполняются посредством процессора компьютера и/или другого программируемого устройства обработки данных, создали средство для реализации функций/действий, указанных в блок-схемах и/или блоках структурных схем или блоках.
Соответственно, настоящая технология может быть реализована в аппаратных средствах и/или в программном обеспечении (включая встроенное программное обеспечение, резидентное программное обеспечение, микрокоды и т.д.). Кроме того, настоящая технология может принимать форму компьютерной программы, используемой вычислительной машиной или машиночитаемого носителя информации, содержащего используемую вычислительной машиной или машиночитаемую управляющую программу, встроенную в этот носитель для использования системой выполнения инструкций или совместно с ней. В контексте данного документа используемый вычислительной машиной или машиночитаемый носитель информации может быть любым носителем, который может содержать, хранить программы или быть выполненным с возможностью передавать эти программы для использования системой, аппаратом или устройством осуществления инструкций или совместно с ними.
Далее будут описаны варианты осуществления со ссылками на чертежи.
Фиг. 1 показывает структурную схему способа 100 определения информации о размере и площади пищевых ингредиентов.
Способ 100 включает в себя этап приложения 110 к пищевым ингредиентам электрического поля, имеющего заданную радиочастоту. Это электрическое поле сгенерировано источником, расположенным в непосредственной близости к пищевым ингредиентам. Вообще говоря, эта заданная радиочастота находится в диапазоне от 1 МГц до 50 ГГц. Предпочтительно, эта заданная радиочастота имеет такие частоту и мощность, что соответствующее сгенерированное источником электрическое поле может пройти сквозь пищевые ингредиенты. Источник, генерирующий электрическое поле, например, представляет собой направленную антенну, которая испускает радиочастотные сигналы, так чтобы приложить это электрическое поле к пищевым ингредиентам. Информация о размере содержит среднюю толщину пищевых ингредиентов. Для того чтобы точно определить среднюю толщину, необходимо поместить источник, генерирующий электрическое поле, как можно ближе к поверхности пищевого продукта. Как правило, расстояние между источником, генерирующим электрическое поле, и пищевыми ингредиентами является таким, чтобы пищевой ингредиент мог рассматриваться как имеющий бесконечный размер в направлении, перпендикулярном распространению приложенного поля, и, таким образом, бóльшая часть испущенной радиочастотной энергии может рассматриваться как излученная в пищевой ингредиент.
11
Способ включает в себя также второй этап измерения 120 отношения R1 между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, сгенерированного источником и приложенного к пищевым ингредиентам. Это отношение, например, количественно определяется посредством параметра рассеяния, такого как S, но не ограничиваясь этим. В этом случае энергия радиочастотного электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, например, представлена амплитудой электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов. Предпочтительно, чтобы энергия электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, сопоставлялась с тем же источником, генерирующим электрическое поле, и этими пищевыми ингредиентами. Аналогично, энергия радиочастотного электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, представлена амплитудой электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам.
11
11
11
Способ также содержит первый этап определения 130 средней толщины d пищевых ингредиентов вдоль направления электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, на основании отношения R1. Как показано на фиг. 2, для данной радиочастоты существует функциональное соотношение между средней толщиной d пищевых ингредиентов и отношением R1 пищевых ингредиентов, то есть, S. Иначе говоря, в том случае, когда источник, генерирующий радиочастоту, находится в непосредственной близости к пищевым ингредиентам, параметр S пищевых ингредиентов и средняя толщина пищевых ингредиентов для данной радиочастоты связаны данным отношением. Следовательно, как только измерено отношение S, может быть определена средняя толщина.
Посредством определения средней толщины пищевых ингредиентов без какого-либо ручного ввода со стороны пользователя, такого как ручной ввод информации о размерепищевых ингредиентов, этот способ приводит к более удобному, более правильному и точному способу определения средней толщины пищевого продукта. Поскольку такая определенная средняя толщина пищевых ингредиентов находится ближе к действительной толщине пищевых ингредиентов, чем определенная посредством вышеупомянутых решений уровня техники, то основанный на информации о размерепищевых ингредиентов процесс приготовления пищевых ингредиентов может быть установлен более точно.
Предпочтительно, первый этап определения 130 включает в себя вычисление средней толщины d пищевых ингредиентов по следующему уравнению (1):
, (1)
11
где ε представляет собой комплексную диэлектрическую величину, k представляет собой комплексное волновое число, а S представляет собой отношение, измеренное на этапе измерения 120.
11
ε может быть вычислен, например, из параметра рассеяния, такого как S, измеренного в локальной части пищевых ингредиентов. Локальный параметр рассеяния может быть измерен с использованием контактного радиочастотного зонда, такого как коаксиальный зонд с открытым концом. Этот контактный радиочастотный зонд может быть расположен на дне пищевых ингредиентов. В частности, ε может быть вычислен по следующему уравнению:
'
'',
'
''
С
С
Z
f
р
g
0
ε представляет собой комплексную величину с действительной составляющей ε и с мнимой составляющей εε называется диэлектрической проницаемостью, а εназывается коэффициентом потерь. В этом уравнении и  представляют собой характеристические постоянные конденсатора контактного радиочастотного зонда. представляет собой характеристическую постоянную импеданса проводной линии зонда, а представляет собой заданную радиочастоту.
Комплексное волновое число k, соответственно, может быть вычислено по следующему уравнению:
с
f
8
Здесь представляет собой скорость света в вакууме, то есть, 3×10 м/с, а представляет собой заданную радиочастоту.
11
С этой целью данный способ также содержит второй этап измерения 140 отношения R2 между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, для множества расстояний между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами. Например, как показано на фиг. 4, источник электрического поля помещен сверху пищевого продукта. На втором этапе измерения 140 источник электрического поля постепенно поднимают вверх от пищевых ингредиентов. Величина h представляет собой расстояние от источника электрического поля до дна пищевых ингредиентов, а величина d представляет собой среднюю толщину пищевых ингредиентов. Как таковое, расстояние зазора (h-d) между источником электрического поля и пищевым продуктом увеличивается. В процессе движения второй этап измерения 140 выбирает множество расстояний зазора и измеряет отношение R2 между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам в каждом из упомянутого множества расстояний зазора. Это отношение R2 определяется количественно, например, посредством параметра рассеяния, такого как S, но не ограничиваясь этим.
Способ также содержит этап идентификации 150 относительно скачкообразного изменения в амплитуде отношений R2, измеренных на втором этапе измерения 140, а также этап выявления 160 соответствующего расстояния между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами, по отношению к которым произошло это относительно скачкообразное изменение.
11
11
Как показано на фиг. 5, с ростом расстояния зазора между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами отношение R2, то есть, величина S пищевых ингредиентов также увеличивается. Однако увеличения амплитуд величины S являются различными. Как показано, когда расстояние зазора составляет менее 20 мм, увеличение амплитуды является сильным, например, увеличение амплитуды превышает порог. Это так потому, что площадь электрического поля, облучающего поверхность пищевых ингредиентов, с увеличением расстояния зазора возрастает. Когда расстояние зазора составляет более 20 мм, увеличение амплитуды является сглаженным, например, увеличение амплитуды находится ниже порога. Это так потому, что площадь электрического поля перекрыла всю поверхность пищевых ингредиентов, поскольку расстояние зазора достигло 20 мм. В этом случае может быть определено, что относительно скачкообразное изменение в амплитуде измеренных отношений происходит тогда, когда площадь электрического поля, облучающего поверхность пищевых ингредиентов, близка или равна площади поверхности пищевых ингредиентов. В этом примере соответствующее расстояние между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами, по отношению к которым произошло это относительно скачкообразное изменение, составляет 20 мм.
Способ также содержит второй этап определения 170 среднего диаметра D пищевых ингредиентов в плоскости, перпендикулярной направлению электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, на основании соответствующего расстояния (h-d) и угла α расходимости электрического поля, облучающего с определенного расстояния. Например, средний диаметр D пищевых ингредиентов может быть вычислен по нижеприведенному уравнению (2):
D=2 (h-d)
α
tg  (2)
Таким образом, площади поверхности пищевых ингредиентов может быть вычислена на основании среднего диаметра D. Например, если поверхность пищевого продукта предполагается в форме круга, то область А поверхности пищевых ингредиентов составляет А=.
Предпочтительно (это не проиллюстрировано), способ может включать в себя этап нагрева 180 пищевых ингредиентов. Нагрев обусловлен набором параметров нагрева, взятых вместе с набором параметров, обусловленных мощностью нагрева и временем нагрева. Кроме того, способ также содержит этап 190 настройки параметров нагрева на основании информации о размерепищевых ингредиентов. Например, этап 190 настройки использует средние толщины d пищевых ингредиентов и/или область А пищевых ингредиентов в качестве входных данных для установления мощности нагрева и продолжительности нагрева. Например, чем больше толщина и/или шире область А, тем больше временнáя продолжительность процесса приготовления, и/или тем выше мощность нагрева, подводимая к пищевым ингредиентам во время процесса приготовления. Например, мощность нагрева/продолжительность нагрева изменяются линейно (то есть, пропорционально) с информацией о размере, определенной в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 7 схематично показывает блок-схему аппарата 200, выполненного с возможностью определения информации о размерепищевых ингредиентов в соответствии с вариантом осуществления. Аппарат 200 содержит различные блоки для выполнения различных вышеописанных этапов способа в соответствии с изобретением. Эта аппарат 200 может быть либо автономным, либо встроенным в устройство для приготовления пищи. Аппарат 200 содержит первый блок 210, второй блок 220 и третий блок 230. Функции этих отдельных блоков будут описаны со ссылкой на фиг. 7.
Первый блок 210 выполнен с возможностью приложения к пищевым ингредиентам электрического поля, имеющего заданную радиочастоту. Это электрическое поле сгенерировано источником, расположенным в непосредственной близости к пищевым ингредиентам. Второй блок 220 выполнен с возможностью измерения отношения R1 между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, сгенерированного источником и приложенного к пищевым ингредиентам. Третий блок 230 выполнен с возможностью определения средней толщины d пищевых ингредиентов вдоль направления электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, на основании отношения R1.
Кроме того, как показано на фиг. 3, аппарат 200 содержит четвертый блок 240, пятый блок 250, шестой блок 260 и седьмой блок 270.
Четвертый блок 240 выполнен с возможностью измерения отношения R2 между энергией электрического поля, отраженного от пищевых ингредиентов, и энергией электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, для множества расстояний между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами. Пятый блок 250 выполнен с возможностью определения относительно скачкообразного изменения в амплитуде отношений R2, измеренных посредством четвертого блока 240. Шестой блок 260 выполнен с возможностью выявления соответствующего расстояния между источником электрического поля и пищевыми ингредиентами, по отношению к которым произошло относительно скачкообразное изменение. Седьмой блок 270 выполнен с возможностью определения среднего диаметра D пищевых ингредиентов в плоскости, перпендикулярной направлению электрического поля, приложенного к пищевым ингредиентам, на основании соответствующего расстояния (h-d) и угла α расходимости электрического поля, облучающего с соответствующего расстояния. Например, средний диаметр D пищевых ингредиентов может быть вычислен по вышеприведенному уравнению (2).
Как показано на фиг. 6, аппарат 200, предпочтительно, содержит также восьмой блок 280 и девятый блок 290.
Восьмой блок 280 выполнен с возможностью нагрева пищевых ингредиентов. Нагрев обусловлен набором параметров нагрева, взятых среди набора параметров, обусловленных мощностью нагрева и продолжительностью нагрева. Девятый блок 290 выполнен с возможностью настройки параметров нагрева на основании информации о размерепищевых ингредиентов. Например, девятый блок 290 использует среднее значение толщины d пищевых ингредиентов и/или область А пищевых ингредиентов в качестве входных данных, чтобы установить мощность нагрева и продолжительность нагрева. Например, чем больше толщина и/или шире область А, тем больше временнáя продолжительность процесса приготовления, и/или тем выше мощность нагрева, подведенная к пищевым ингредиентам во время процесса приготовления. Нагрев пищевых ингредиентов осуществляется посредством нагревательного элемента, создающего тепловую конвекцию или тепловое излучение.
Настоящее раскрытие относится также к машиночитаемому носителю информации, который хранит инструкции. Будучи исполняемым на аппарате, таком как аппарат 200, эти инструкции заставляют аппарат выполнять различные этапы способа в том виде, как он описан выше.
Наряду с тем, что здесь были проиллюстрированы и описаны варианты осуществления, специалисту в области будет понятно, что в них могут быть внесены изменения и модификации, и их элементы могут быть замещены любыми эквивалентами, не выходя за рамки истинного объема настоящей технологии. Кроме того, может быть внесено множество модификаций с целью приспособления к конкретной ситуации и идеям изобретения, не выходя за рамки его центрального объема. Поэтому предполагается, что настоящие варианты осуществления не ограничены каким-либо конкретным вариантом, раскрытым в качестве наилучшего способа реализации настоящей технологии, но что эти варианты включают в себя все варианты осуществления, находящиеся внутри объема приложенных пунктов формулы изобретения.