红外烤箱
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求在2019年3月12日提交的美国临时专利申请no.62/817,277和在2020年3月10日提交的美国专利申请no.16/814,414的优先权，上述专利申请的内容通过引用整体结合到本文中。
技术领域
背景技术：
3.许多餐馆提供烤面包和烤英式松饼作为常规的菜单项。许多其它菜单项包括三明治，该三明治包含烘烤的烘焙食物，该烘烤的烘焙食物包括烤面包片、烤果子面包、烤百吉饼或烤英式松饼。
4.烘烤食品具有与烘烤前的相同食品明显不同的风味。烘烤食品也改变了面包制品的颜色及其质地。除了改变风味、颜色和质地之外，烘烤过程通常发出令人愉快的香味。
5.烘烤食品，如切片面包、英式松饼、百吉饼、比萨饼皮和其它烘焙食物，通常是利用从一个或更多个热源传递到烘焙食物中的辐射或传导能量来实现的。烘烤的过程(本文中也称为褐变)是被称为美拉德反应的化学反应的结果。美拉德反应是加热时发生的碳水化合物和蛋白质之间的反应，它产生褐变。
6.据信，当美拉德反应进行得太久或太长时，面包制品中的碳水化合物将完全氧化并形成碳。碳吸收光。因此，烤焦的面包制品的表面呈现黑色。因此，术语“烤焦”被认为是碳水化合物的热诱导氧化，以达到面包制品表面的碳含量足够高以吸收照射到面包制品表面的可见光的程度，因此使面包制品的表面或部分表面在颜色上向普通观察者呈现黑色。
7.所有类型的现有技术烤箱的一个众所周知的问题是它们通常不能在相同的时间量内一致地实现在面包制品表面上的均匀烘烤。由于它们的质量、表面不规则性和温度，面包制品(如英式松饼)尤其难以在短时间段内均匀一致地烘烤，因为英式松饼表面的峰和谷与实现烘烤过程的ir源的距离不同。由于许多餐馆经营者需要并且更喜欢能够尽可能快地烘烤像英式松饼那样的面包制品，所以通过简单地增加输入红外能量来缩短烘烤时间的尝试通常导致更多的面包制品被烤焦而不是被烘烤。能够在相对较短的时间段内始终如一地提供均匀的褐变的烤箱和烘烤像面包和英式松饼那样的食品的方法将是对现有技术的改进。
技术实现要素：
8.烤箱的示例包括被配置为保持食品的支撑件。红外(ir)源相对于支撑件布置。ir源可操作以将ir能量引导到支撑件上的食品。光源相对于支撑件布置。光源可操作以在ir源操作以引导ir能量时，照亮支撑件上的食品。相机操作以捕获支撑件上的食品的数字图像。处理器从相机接收图像。处理器分析从相机接收的连续图像。基于对连续图像的分析，操作ir源以实现食品的预定烘烤水平。处理器操作ir源以在达到预定烘烤水平时终止引导
ir能量的操作。
9.在烤箱的其它示例中，光源操作以照亮支撑件，并且处理器分析来自相机的数字图像以确定支撑件上存在食品。处理器根据从相机接收的连续图像，基于连续图像中的每一个中的至少一个测试光谱中的光量，来确定食品的当前烘烤水平。处理器分析来自相机的数字图像以确定支撑件上的食品的初始颜色，并且处理器确定由处理器分析的至少一个测试光谱的加权值以确定食品的当前烘烤。至少一个测试光谱可以包括绿光测试光谱和红光测试光谱。红光测试光谱的加权值可以随着食品的初始颜色的暗度的增加而增加。该处理器可以进一步基于至少一个测试光谱的亮度补偿因子来确定该食品的当前烘烤水平。处理器可以基于根据由相机获取的食品的初始图像的一部分确定的至少一个测试光谱的参考亮度来计算至少一个亮度补偿因子。初始图像的该部分可以是不包括食品的部分。至少一个亮度补偿因子可以进一步基于根据来自相机的后续图像的相同部分确定的至少一个测试光谱的当前亮度来计算。
10.烤箱的其它示例可包括图像撕裂掩膜。处理器可以将图像撕裂掩膜应用于从相机接收的每个连续图像，并且传递或剔除该图像以用于基于图像撕裂掩膜的应用来确定食品的当前烘烤。烤箱可包括预定静态掩膜。处理器可以将静态掩膜应用于从相机接收的图像以限制所接收的图像的被分析的部分，以确定食品的当前烘烤。烤箱可基于从相机接收的食品的至少一个图像确定动态掩膜。动态掩膜包括至少一个图像中的食品的至少一个计算的边界，并且处理器将动态掩膜应用于从相机接收的图像以限制所接收的图像的被分析的部分，以确定食品的当前烘烤。
11.烤箱的附加示例可包括可操作地连接到支撑件和处理器的排出器。当达到预定烘烤水平时，处理器可以操作该排出器以将面包制品从ir源附近取出。烤箱可包括被配置为环形的ir源，并且相机定位在ir源的中心。相机可以包括广角镜头。该相机可以从ir源的外表面在远离面包制品的方向上凹进。光源可以定位在ir源的中心并且与相机相邻。烤箱可包括强制气源和在相机和ir源之间围绕相机打开的管道，以在相机周围产生强制气流。
12.一种烘烤方法，示例性地包括将食品相对于红外(ir)源保持在支撑件上。操作ir源以将ir能量引导到支撑件上的食品。照亮在支撑件上的食品。用相机获取支撑件上的食品的数字图像。分析由相机获取的连续图像，以基于由相机获取的数字图像中的每一个中的至少一个测试光谱中的光量来确定食品的当前烘烤水平。确定食品的当前烘烤水平何时达到食品的预定烘烤水平。当达到食品的预定烘烤水平时，操作ir源以终止将ir能量引导到食品。该方法可以包括通过分析来自相机的初始图像来确定食品的初始颜色，以及基于初始颜色确定至少一个测试光谱的加权值，以确定食品的当前烘烤水平。该方法可以进一步包括根据不包括食品的初始图像的部分来确定至少一个测试光谱的参考亮度，根据来自相机的后续图像的相同部分来确定至少一个测试光谱的当前亮度，根据参考亮度和当前亮度计算至少一个测试光谱的亮度补偿因子，以及进一步使用至少一个测试光谱的亮度补偿因子来计算食品的当前烘烤水平。
附图说明
13.图1是烤箱的示例性实施例的系统图。
14.图2示例性地描绘了烘烤熟度水平。
15.图3是烘烤方法的示例性实施例的流程图。
16.图4描绘了水平配置的烤箱的示例性实施例。
17.图5是水平配置的烤箱的系统图。
18.图6描绘了成角度配置的烤箱的示例性实施例。
19.图7是沿图6的线7-7截取的截面图。
具体实施方式
20.图1描绘了烤箱10的示例性实施例。烤箱10使用至少一个红外(ir)源12，如图1中示例性地描绘的两个ir源12。ir源可以示例性地采用导电线圈的形式，当通电时，该导电线圈被认为加热并发射ir能量。将认识到，存在可以在其它实施例中使用的其它ir能量源，包括但不限于一个或更多个ir发射led，例如ir发射led的阵列布置。ir源12被布置成将ir激发14引导到食品16。在图1中所描绘的实施例中，并且如本文将进一步详细解释的，ir源12可以被配置和/或操作为烘烤ir源12a和加热源12b，ir源12示例性地为ir发射源。在标题为“infrared toaster(红外烤箱)”的申请人的共同未决美国专利申请公开no.2019/0387926中提供了烤箱及其部件和操作的附加公开和描述，该专利申请通过引用整体结合在本文中。基于本公开，将认识到其中公开的特征与本文公开的特征的组合。
21.图1的烤箱10示例性地呈现了用于烘烤食品16的单侧的实施例，烘烤表面18被布置成接近烘烤ir源12a。在这个实施例中，加热源12b向烘烤系统提供附加的热能以在操作期间升高烘烤系统的总体温度。一旦食品16在烤箱10内被翻转，这种实施例可以通过对食品16执行第二烘烤循环来烘烤食品16的第二侧。在其它实施例中，两个烘烤ir源12a可以被布置在烤箱10内，以同时烘烤食品16的两个表面。尽管在其它实施例中可以实现热处理、示例性的烹饪、烧烤、焙烤或烘焙，但是食品示例性地是期望被烘烤的面包制品。面包制品可包括但不限于切片面包、英式松饼、百吉饼、比萨饼和扁面包、面包卷或果子面包。在另外的实施例中，可以烘烤完整或部分完整的三明治或三明治部分(例如，半个开口的三明治)。在进一步的实施例中，该烤箱可以操作以熔化放置在面包制品上的奶酪。
22.在实施例中，烘烤ir源12a被配置有如本文描述的一个或更多个传感器，该一个或更多个传感器指向要由ir源烘烤的烘烤表面。烘烤ir源12a被布置成靠近烘烤表面并且以通常更高的热能输出操作。这与可以是加热ir源但可以不包括相关联的传感器或者至少如关于烘烤ir源12a所描述的烘烤传感器的加热源12b进行比较。此外，加热ir源12b可以不指向烘烤表面并且还可以以通常较低的热能输出操作。在示例中，烘烤ir源12a被配置为通过辐射热传递示例性地将ir能量引导到食品16的表面，而加热源12b可以被配置为通过辐射、传导和/或对流热传递来加热食品16和烤箱的整个内部。
23.在示例中，烘烤ir源12a可以包括朝向食品16的烘烤表面18暴露的电阻线圈，该电阻线圈产生ir激发并且将ir激发引导到烘烤表面18处。加热源12b也可以包括电阻丝，但是食品可以与电阻丝隔离。在示例中，玻璃层和不锈钢层可以被插入在电阻丝和食品之间。这有助于分散来自加热源12b的电阻丝的热量，以增加烤箱内部的温度，并增加食品的温度，但是只提供有限的食品烘烤或不提供食品烘烤。
24.如前所述，烘烤设备的挑战是快速向食品16提供一定量的能量以实现食品外部的期望的烘烤水平或烘烤量，而不在窄的质量范围内过度烘烤或烘烤不足。此外，期望提供一
种用于烘烤的装置和方法，其中一致地实现特定水平的烘烤。在又一示例性实施例中，期望提供一种用于烘烤的装置和方法，其中在一系列食品类型上一致地实现这种特定的烘烤水平。尽管食品，更具体地说是烘焙食物，在各种物理性质上不同，烘焙食物不同的物理性质的示例包括表面积(a)、厚度(t)和初始颜色(c)。
25.图2提供了在烘焙食物的各种示例上的不同烘烤熟度水平的一个示例。图2中提供的示例被布置成相同类型的焙烤物品以水平行定向，而垂直行各自表示在每种类型的焙烤食物上实现的烘烤水平。虽然图2提供了五个不同烘烤水平的示例，但是应该认识到，更多或更少的水平可以用于不同的实施例，并且水平之间的范围可以更宽以包括更多的烘烤和更少的烘烤。
26.返回参考图1，烤箱10包括本文将进一步详细描述的特征，由此可以密切地监控食品16的烘烤过程，并且控制烤箱10的部件的操作以快速地将食品烘烤到期望的烘烤水平，并且结束烘烤过程以便不超过期望的烘烤水平。
27.烤箱10包括至少一个传感器，该至少一个传感器示例性地是相机20，该相机20相对于食品16定向并且指向食品的烘烤表面18。虽然图1中以概括的形式示出了相机20，但是本文将更详细地公开这种相机装置的更具体的示例性实施例，并且将认识到烤箱10的实施例可以包括相机20内的除了本文的示例中提供的那些特征之外的其他特征。相机20示例性地获取正在烘烤的食品的表面的数字图像捕获，并且将这些数字图像捕获提供给处理器22以用于分析并得到ir源12的控制。
28.图1描绘了布置在烘烤ir源12a的中心并且指向食品16的烘烤表面18的位置中的相机20。示例性地，烘烤ir源12a是环形形状的，其中相机20定位在烘烤ir源12a的内部。如将在本文进一步详细描述的，期望保护相机20免受来自ir源12的热量，因此，相机20从烘烤ir源12a的加热元件24凹进。然而，如将在本文解释的，期望相机20的视场25较宽，使得由相机20捕获的数字图像包括烘烤表面的至少大部分。因此，存在对相机20可以相对于烘烤ir源12a凹进的距离的限制。在一些实施例中，数字图像可以捕获延伸超过食品的周边的视场，而在其他实施例中，数字图像可以捕获仅包括烘烤表面的一部分的视场。
29.为了进行食品烘烤的精确分析，将补充光投射到烘烤表面18上。该补充光由一个或更多个光源26提供。光源26示例性地是led光源，该led光源布置成靠近相机20，例如在烘烤ir源12a的中心。在其它实施例中，光源26可以位于其它位置，例如在烤箱10的侧面；然而，已经发现，增加光源26朝向烘烤表面18的法线的相对角度改进了光源26对烘烤表面18的照明。光源26可以操作以发射可见光谱光、ir光谱光、uv光谱光或者在根据本文描述的特定实施例的这些范围内的特定波长或波长的组合。示例性和非限制性实施例可以投射可见光的绿色光谱波长、可见光的红色光谱波长、光的ir光谱波长或光(例如，白光)的所有可见光谱波长。
30.如前所述，期望保护相机20免受烘烤ir源12a的加热元件24产生的过多的热量。另外，发明人已经认识到，光源26的温度可以改变所产生的光的强度，从而导致检测误差，如将在本文中进一步详细讨论的。另外，期望限制光源26整体暴露于过多的热量。空气源引导空气流围绕并经过光源26和相机20，该空气源可以是鼓风机28，但也可以是本领域普通技术人员所认识到的其它空气移动源。
31.在食品16的方向上流过相机20的空气也在相机20的镜头周围产生空气隔离，该空
气隔离保护相机20免于聚集可能使相机20捕获的图像蒙上云雾或模糊的油脂、冷凝物、食品颗粒、灰尘或其它污染物。然而，这种空气流也可能具有在该空气流的位置局部冷却食品16的负面影响。因此，在相机20和光源26周围配置的空气室30使得空气能够相对于相机和光源26循环。这冷却了相机20和光源26，并且加热了被引导经过相机20朝向食品16的空气。空气室30还将一部分循环空气排出空气室30，远离食品16。
32.食品支撑件32将食品16支撑在ir源12之间。食品支撑件32的实施例可以采用如将在本文进一步详细描述的多种形式，并且可以以这种形式操作以便于相对于烤箱10装载和排出食品16。食品支撑件32将烤箱10内的食品16保持在至少相对于相机20和烘烤热源12a的预定位置。食品支撑件32可以是但不限于炉条、门、平台或传送带。如将在本文进一步详细描述的，排出器34可以进一步由处理器22操作，以便于食品的机械排出，以便快速结束烘烤过程。
33.处理器22通信地连接到计算机可读介质(crm)36，该计算机可读介质36示例性地是非暂时性的，并且在该计算机可读介质36上存储了计算机程序或软件形式的计算机可读代码，该计算机程序或软件在由处理器22执行这样的计算机可读代码时使处理器以执行如本文进一步详细描述的功能和动作的方式操作。将认识到，处理器22示例性地并入到多种已知控制器电路、集成电路、微控制器或相关联电路中的任一者中。处理器22可以是包括集成存储器的中央处理单元(cpu)的一部分，但是在实施例中，crm 36可以是单独的部件或者通信地连接到处理器22。处理器22访问以存储在crm 36上作为集成存储器或外部存储器的计算机可读代码的形式的软件或固件。处理器22执行作为指令集的计算机可读代码，以执行如本文所述的功能，包括如将描述的接收输入、计算和输出。处理器22接收由相机20捕获的数字图像，并且使用如本文进一步详细描述的图像处理技术来监控烘烤过程，并且以实现食品16的期望的烘烤水平的方式向烤箱10的部件提供操作命令。
34.处理器还可以通信地连接到模型或算法38的源，该源可以存储在非暂时性计算机可读介质上，并且这样的模型可以定义用于待烘烤的特定类型的食品或特定请求的烘烤操作的参数或算法。本文提供了可以在操作过程期间使用的等式的示例，这样的等式可以存储在非暂时性计算机可读介质上。模型38可以包括各种烘烤水平模型，这些烘烤水平模型可以被表示为来自食品的反射光的确定量的曲线，该曲线表示不同的烘烤水平。模型38可以在本地被存储在处理器和烤箱10中，或者可以被存储在远程位置处，而通信连接可以跨局域网或广域网。如将在本文进一步详细解释的，处理器22在接收到输入或检测到特定条件时可从存储在模型38的源上的信息中选择。将认识到这也可以被存储在crm 36上。
35.烤箱10可以包括用户接口40，烤箱10通过该用户接口40接收一个或更多个用户输入以控制烘烤操作。在示例性实施例中，用户接口40可以是物理按钮或者可以是触摸使能的图形显示器。在另外的实施例中，用户接口可以呈现在例如通过wi-fi或蓝牙通信协议通信地连接到烤箱10的个人计算设备上。可以接收的输入的示例包括1侧或2侧烘烤；食品的标识和期望的烘烤水平。
36.在另外的实施例中，烤箱10的处理器22可以通信地连接到厨房管理系统(kitchen management system,kms)42，该厨房管理系统42可以示例性地是本地实现或远程实现的计算机系统，该计算机系统操作以管理顾客订单、订单完成状态、监控库存水平与厨房中设备的操作、和/或向厨房中的设备提供操作指令。在示例性实施例中，处理器22和kms 42之间
的通信连接可以使kms能够向处理器22提供操作指令，例如，待烘烤的食品的类型、待烘烤的食品的侧面、以及待达到的烘烤水平，而不需要来自用户或工作人员的进一步输入。虽然没有描绘，但是食品分配器(例如烘焙食物分配器)，可以可操作地连接到烤箱10，并且通信地连接到kms，并且设备之间的协调操作可以导致烤箱10自动装载适当的烘焙食物，并且操作烤箱10以实现该烘焙食物的期望的烘烤水平。
37.图3是描绘烘烤食品的方法100的示例性实施例的流程图，并且将在本文例如参考上面关于图1所描述的烤箱10以及烘焙食物的食品的示例性实施例来进一步详细描述。方法100开始于在102处将面包接收到烤箱中。另外，该烤箱接收该面包的期望的烘烤水平。例如当烤箱被配置为在每个烘烤操作中提供相同的烘烤水平时，这可以是预设烘烤水平。或者，期望的烘烤水平可以由用户输入或者从如上所述的kms接收。在更进一步的示例性实施例中，可以识别所接收的面包片，并且面包的特定标识(例如，白面包、小麦面包、黑麦面包、百吉饼、英式松饼或果子面包)可以具有预设的关联烘烤水平。烘烤水平可以被定义为如本文进一步详细描述的所确定的光量的一个或更多个曲线或函数。
38.在104处，烤箱用红光照亮烘烤室。该系统确定食品是否已经装入烤箱。发明人已经发现，红色光谱光对于确定烘烤室是否为空或者是否已经接收烘焙食物以进行烘烤是有益的，因为红光在食品类型、形状和初始颜色的宽范围内提供食品与烤箱的内部之间的对比。如果尚未接收到烘焙食物的标识，则系统可以在106处确定烘焙食物的初始颜色。在这样做时，在106处照亮面包，并且捕获被照亮面包的图像，并且在106处确定面包的初始颜色。在一些实施例中，这种照明可以用白光或者可以使用可见光谱的子集以用于照明目的。在一个实施例中，红光照明可以用于可获得的面包的不同初始颜色之间的对比。在一些实施例中，光的红色光谱可以对于浅色面包和深色面包两者都是有用的，并且也有助于系统区分烤箱中面包的存在和空烤箱。
39.当用于评估烘烤进展和烘烤水平时，基于食品的初始颜色，不同的光谱可以是优选的或者产生优选的结果。在示例中，绿色光谱光、蓝色光谱光和红色光谱光中的一个或更多个的组合可以用于烘烤分析。在另一示例中，可以使用绿色光谱光和红色光谱光的分析。在108处，确定测试光谱中的每一个的加权值。在示例中，加权可以是食品的所确定的初始颜色的函数。食品初始颜色可以基于食品初始颜色的预期范围来标准化。可以将所确定的食品的初始颜色与与不同加权值相关联的一个或更多个阈值进行比较。在另一个示例中，光测试光谱中的每一个的权重值均是由函数确定的。将认识到，0.0的权重可能具有在确定中没有使用的测试光谱的效果。还将认识到，加权可以具有仅使用单个测试光谱进行确定的效果。通常，已经确定红光测试光谱对于确定具有较暗初始颜色的食品(例如深色黑麦)的烘烤是有利的，而绿光测试光谱对于确定具有较浅初始颜色的食品(例如白面包)的烘烤是有利的。
40.如本文将进一步详细描述的，烘烤确定可以部分地基于以下等式来计算，其中参数wg、wb和wr是应用于绿色、蓝色和红色测试光谱中的每一个的相应权重。
41.等式1：r
dn
＝(wg(rb
bg-[cb
bg
*bf
nbg
])+wb(rb
bb-[cb
bb
*bf
nbb
])+wr(rb
br-[cb
br
*bf
nbr
]))*mc
[0042]
其中：
[0043]
mc＝掩膜补偿因子；
[0044]
bf
nbg
＝非面包绿的亮度因子；
[0045]
bf
nbb
＝非面包蓝的亮度因子；
[0046]
bf
nbr
＝非面包红的亮度因子；
[0047]
rb
nbr
＝非面包红的参考亮度；
[0048]
rb
br
＝面包红的参考亮度；
[0049]
rb
bg
＝面包绿的参考亮度；
[0050]
rb
bb
＝面包蓝的参考亮度；
[0051]
cb
br
＝面包红的当前亮度；
[0052]
cb
bg
＝面包绿的当前亮度；
[0053]
cb
bb
＝面包蓝的当前亮度；
[0054]rdn
＝原始熟度值。
[0055]
返回到110，在面包被识别之后，在110处，可以用白光将面包照亮。白光用于在烘烤过程期间评估烘烤水平。将认识到，在其中白光(或相同光谱)用于照亮食品以在106处确定食品的初始颜色的实施例中，106和110可以被有效地组合。这对于其他示例也是正确的，其中相同的光谱用于照亮食品以用于初始颜色确定以及监控烘烤进展。如上所述，将认识到，在其它实施例中，可使用照明光波长的替代颜色或组合或单独的一个或更多个颜色，包含但不限于使用绿色光谱波长的光的照明。尽管在本文的示例中描述了在红色、绿色和/或蓝色波长中的测试光谱。应当认识到，在其它实施例中，可以使用其它选定的测试波长光谱，包括但不限于黄色、橙色、紫色、红外或uv光谱。在示例中，可以利用这些测试波长光谱和不同的所识别的烘焙食物的组合来分析特定识别的烘焙食物以用于烘烤，或者可以利用这样的不同组合来分析具有特定性质的烘焙食物。如前所述，可以基于烘焙食物的识别或烘焙食物的性质的识别，利用各种测试光谱的加权来调整特定测试光谱波长的使用。
[0056]
在112处，激活热源。如上所述，热源可以示例性地为线圈，该线圈在接收电激发时被加热到发光温度，在该温度下线圈向保持在烤箱中的面包发射ir辐射。如前所述，在该烤箱的实施例中，该烤箱可以被配置为烘烤所接收面包的单侧，并且在该面包的与该面包烘烤侧相对的一侧上的热源可以用于提高该烤箱的环境温度，同时不进行操作以在该面包的与烘烤侧相对的一侧上实现特定的烘烤水平。
[0057]
该方法进入烘烤水平评估子过程114，该子过程114重复执行直到确定该面包已经被烘烤到期望的烘烤水平。该子过程114开始于116，用相机获取面包的数字图像。116处的数字图像的获取可进一步包括ir滤波。ir滤波可以用相机的ir镜头物理地执行，或者可以在相机的图像获取过程中数字地执行。在任何一种情况下，在116处获取的数字图像是其中在没有从热源发射ir激发的情况下在烤箱内描绘所接收的面包的数字图像。例如通过白光来自110的烘烤表面的照明也有助于获取该图像，并且补充光使来自热源发射的光的效果饱和。
[0058]
在118处，获取图像掩膜。在示例中，静态或默认图像掩膜可以在本地存储到烤箱的处理器。静态图像掩膜可以是用于所有食品的相同掩膜，或者可以针对不同类型的食品(例如，英式松饼、百吉饼、面包片、果子面包)存储不同的静态掩膜。如果已知食品的标识，则可以选择和使用对应的静态掩膜。在又一示例中，可以根据在116处获取的图像创建动态图像掩膜。在示例中，这种动态图像掩膜可以通过如上所述修改静态图像掩膜来创建。一旦
创建了动态图像掩膜，在示例中，该动态图像掩膜可以在整个烘烤确定过程中使用，而在其他示例中，动态掩膜可以在成像过程的后续循环期间迭代地更新。图像掩膜可以示例性地排除不是食品的一部分的数字图像的所有部分，并且该图像掩膜限制被评估以确定面包的烘烤水平的数字图像数据的部分。
[0059]
在示例中，根据上述等式1计算的熟度值可以关于静态掩膜来创建，该静态掩膜确定在确定熟度值时评估的数字图像数据的部分/区域。因此，如果使用动态掩膜，其结果为使用数字图像数据的不同区域，则可能需要掩膜补偿因子mc来维持准确的确定。可以基于来自数字图像的光谱测量首先利用静态掩膜然后利用动态掩膜来计算掩膜补偿因子：
[0060]
等式2：
[0061]
其中：
[0062]
smar＝静态掩膜平均红色值；
[0063]
smag＝静态掩膜平均绿色值；
[0064]
smab＝静态掩膜平均蓝色值；
[0065]
dmar＝动态掩膜平均红色值；
[0066]
dmag＝动态掩膜平均绿色值；
[0067]
dmab＝动态屏蔽平均蓝色值。
[0068]
在124处，根据从烘烤表面反射的并且在来自相机的数字图像中捕获的光的量来确定食品的表面的当前烘烤水平。图像掩膜将分析集中到所获取的数字图像的部分，该部分产生与烘烤水平确定相关的最多信息。如前所述，不是数字图像中返回的所有光谱都可以被使用，并且一些光谱与其他光谱相比可以被更多或更少地加权。另外，使用126处的图像撕裂掩膜评估所获取的数字图像，该图像撕裂掩膜阻挡所获取的数字图像中的属于面包的部分，并将该图像的非面包部分与先前图像进行比较，以便确定该图像是否表示由于烤箱中面包的移动或相机的图像获取错误而引起的图像之间的不连续性。图像撕裂掩膜评估返回指令，该指令指示是在过程114的循环中剔除所获取的数字图像，还是在过程114中使用该图像。
[0069]
如果要使用该图像，则例如根据上述等式1使用在测试光谱处的光量的加权确定来计算原始熟度值。进一步查看等式1，从初始数字图像中获取面包在每个测试光谱rb
bx
处的参考亮度。这些参考亮度用于原始熟度值的每次迭代计算。对于由在126处的图像撕裂掩膜评估所接受的每个随后获取的数字图像，从所获取的图像中获取面包在每个测试频谱cb
bx
处的当前亮度。如本文将进一步详细解释的，烤箱内的温度，特别是烤箱内的光源的温度可以改变从光源输出的光强度。这在用等式1计算的原始熟度值中被校正，其中包括用于测试光谱中的每个的光源的亮度校正因子bf
nbx
。
[0070]
在示例中，原始熟度值可以用作在124处根据等式1从在一个或更多个测试光谱、或加权测试光谱处确定的光量确定的食品的当前烘烤水平。在其他示例中，该原始熟度值可以示例性地通过应用以下形式的函数而被转换为当前烘烤水平：
[0071]
等式3：f
dn
＝fn([r
dn
])
[0072]
用于确定最终熟度值的函数可以示例性地是与原始熟度值成线性的、指数的或对数的，并且将原始熟度值置于与烘烤水平模型或定义相同的尺度上。
[0073]
在128处，将转换的烘烤水平与所接收的期望烘烤水平值进行比较，并且确定是否完成烘烤。如果烘烤过程完成并且达到了期望的烘烤水平值，则在130处，该烤箱操作以从该烤箱排出该面包，以快速结束该烘烤操作，从而不会过多地拍摄期望的烘烤水平或者烤焦该烘烤的面包。
[0074]
如果还没有达到期望的烘烤水平，则子过程114通过获取新的数字图像116和重复如此描述的评估步骤来重复。在示例性实施例中，每250毫秒执行子过程114的一个循环，尽管将认识到，在替代实施例中，数字图像获取与评估之间的循环可以更长或更短，同时保持在本公开的范围内。子过程114因此重复，直到确定已经达到该面包的期望的烘烤水平，并且该面包从该烤箱排出。
[0075]
可选地，在132处，通过将当前数字图像与先前获取的数字图像进行比较并且评估两个图像之间的像素值的变化，计算动态边界掩膜以评估由于烘烤操作引起的烘烤表面的表面区域的任何变化。如前所述，一些实施例可以使用标准化静态图像掩膜，可以计算在整个烘烤过程中使用的动态掩膜，或者可以在烘烤过程期间更新图像掩膜。如果面包的区域已经收缩，则这些收缩部分将表现为图像内变化大的区域，该图像内变化大的区域超过由于在任何两个随后获取的图像之间烘烤而引起的任何异常变化量。在118处，将由于面包收缩而引起的变化区域添加到更新的动态掩膜中，以提供说明面包收缩的这种可能性的动态掩膜。
[0076]
将认识到，方法100的实施例可包括比上文呈现和描述的步骤更多或更少的步骤。除了如上所述的方法特征之外，如将在本文中进一步详细描述的，可以在方法100内实现附加的控制过程，以进一步细化和/或控制过程的结果。
[0077]
在示例性实施例中，该过程包括初始化和在启动热源与获取第一数字图像时之间的加热停留时间。在示例性实施例中，在获取面包的初始参考图像之前使用四秒到五秒之间的停留时间用于烘烤评估。在实施例中，一个或更多个尺度或关系可以用于相对于当前烘烤水平评估所确定的返回光。在示例性实施例中，两个或更多个尺度或关系可以用于表示烘烤水平的范围。在一个实施例中，每个烘烤水平具有定义返回光和烘烤水平的单独功能，而在其他实施例中，一个功能可以表示两个或更多个烘烤水平(例如轻度和中度烘烤水平)之间的进展，而至少一个其他功能用于表示朝向一个或更多个其他烘烤水平(例如深色烘烤水平)的进展。
[0078]
如前所述，来自热源的热量可能影响由光源产生的光的强度。光强度的这些变化可以在图像处理中被记录为附加烘烤或减慢烘烤。在示例性实施例中，附加的相机可以被添加到烤箱上，并且指向光源或烤箱的中间部分，例如，光源和加热元件之间的壁上的隔热体或其它结构。来自该相机或光传感器的读数提供来自光源的光输出强度的读数或测量值。光强度的测量值可以用作补偿因子，以便确保烘烤水平的一致评估，而不管光源的输出光强度的波动。对于每个光源/测试光谱，该亮度补偿因子bf
nbx
示例性地被计算为：
[0079]
等式4：
[0080]
在亮度补偿因子的计算中，初始数字图像用于计算每个测试光谱处的参考亮度rb
nbx
。这是通过使用已知不包括食品的初始数字图像的一个或更多个部分来示例性地完成的。在示例中，该部分可以包括在评估食品的烘烤水平时以其他方式被图像掩膜遮蔽的区
域。亮度补偿因子是当前数字图像的参考亮度与获得的当前亮度cb
nbx
的比率。针对每个测试光谱并且使用与初始数字图像中所使用的相同的当前数字图像的一个或更多个部分来计算当前亮度。在如上所述的使用亮度补偿因子的示例中，补偿因子还可以调整熟度值确定，以在光源中的一个的操作中的错误的情况下维持准确度，例如光源中的一个烧坏或故障不能正常操作。
[0081]
如上所述，烤箱10的一些示例可以包括加热源12b，该加热源12b被布置为向烘烤系统提供附加的热能，同时提供很少的或不提供食品本身的烘烤。在示例中，热源12b可包括电阻丝。电阻丝的电阻以及因此通过电阻丝的电流可以随着电阻丝的温度而改变。因此，可以使用安培计或其它电流传感器来确定热源12b的温度，且热源12b操作到设定点温度或在设定温度范围内操作。此外，对下加热器温度的控制可以基于以下等式：
[0082]
等式5：
[0083]
其中：
[0084]
t
lh
＝下加热器温度；
[0085]
tt
lh
＝下加热器目标温度；
[0086]
ti＝以秒计的空闲时间；
[0087]
t
t
＝自上次测量以来的时间。
[0088]
在该方法的另一示例性实施例中，一个或更多个备用过程提供烘烤完成的附加计算，并且结果可能表明该面包有烤焦或烘烤过度的风险，因此导致该面包从该烤箱中的过载排出。一个这样的备用过程是“向前推进”算法，其比较在后续评估循环之间的熟度水平的变化。在示例性实施例中，(例如，在五个先前评估循环上的)熟度水平变化的移动平均值必须保持是正的，以便烘烤过程继续。从概念上讲，预期烘烤过程会加速直到饱和点(例如，烤焦)，在该点处熟度水平的变化速率将稳定或变为负值。因此，只要烘烤过程遵循预期的对数模式，就允许烘烤过程继续。
[0089]
在另一示例性实施例中，潜热模型用于执行烘烤水平的替代计算，该替代计算独立于由相机获取的数字图像。因此，在相机的图像获取错误、图像处理错误、或者图像获取所需的相机和/或光源故障的情况下，潜热模型备用方法可以提供对烘烤操作的控制。在另外的实施例中，在一个或更多个错误阻止基于上述数字图像获取的控制的情况下，烤箱可以以潜热控制模式操作。在潜热控制中，系统能量可以示例性地由以下等式表示：
[0090]
等式6：
[0091]
其中，t
t
＝以秒计的烘烤时间。
[0092]
在潜热模型控制中，根据烤箱中存储的潜热调整烘烤时间。这是通过基于假定的烘烤系统冷却曲线跟踪多少能量已经从加热循环输入到烘烤系统中以及多少能量已经损失来计算的。在这样的实施例中，基于期望的烘烤水平和已经在烘烤系统中的热量以及在烘烤操作期间正在进行的输入到烤箱中的热能来计算预期烘烤时间。如果超过该预期烘烤时间、或者超过预定阈值百分比、或者基于期望的烘烤水平的阈值百分比，则该系统可以忽略该烘烤过程并且排出该面包以防止该面包被过度烘烤或烤焦。潜热控制在申请人的标题为“latent heat toaster control(潜热烤箱控制)”的未决美国专利申请no.16/556,826中进行了更详细的描述，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
[0093]
图4描绘了水平定向的烤箱10的示例性实施例。图5也示出了水平定向的烤箱10的示意图。将认识到，这些图与图1之间的相同附图标记用于指示相同部件且并入如本文先前提供的那些部件的描述。将认识到，除了如本技术中提供的其它公开内容之外，另外的实施例可以将如上关于图1描述的那些特征与如本文关于图4和图5描述的特征组合，以得出在本公开的范围内的实施例。
[0094]
图4和图5中所描绘的烤箱10示例性地包括至少一个传送带44。如图4所示，烤箱10可以包括两个彼此平行操作的传送带44。这些传送带44可以延伸穿过烤箱10。传送带44可以被操作以将食品(未示出)相对于包含在烤箱10中的上述ir源推进到烤箱10内的预定位置。应该认识到，每个传送带在烤箱10内可以具有至少一个相关的ir源。
[0095]
图5提供了可以在烤箱10的示例中发现的附加特征的示例。图5中的传送带44仅操作以将食品输送到烤箱10中，传送带44可以包括从传送带44向外延伸的分隔件46，该分隔件46有助于限定间距以将食品保持在其上，并且有助于为放置在其上的食品16提供规则的间距和/或顺序。
[0096]
烤箱10可以包括用于多种目的的安全门48。在第一目的中，安全门阻止用户相对于ir源12进入烘烤区域50。这保护用户，使得当安全门48关闭时，对应的限制开关52被激活，使得ir源12能够被激活和进行加热。当安全门48打开时，限制开关52也打开，并且防止ir源12通电。
[0097]
另外，如图5所示，在食品在传送带44上放错位置的情况下，放错位置的食品16可以与安全门48的外部接合，从而尽管传送带44前进，但是防止了食品16的进一步前进。传送带44的进一步前进将相对于放错位置的食品16使传送带44前进，直到食品16与传送带44和安全门48两者适当对齐，以便在下一次烘烤操作时被接收到烘烤区域50中。
[0098]
在图5所示的示例中，该烘烤区域50进一步由底部加热器或者托盘54限定，该托盘54相对于该ir源12支撑在该烘烤区域50内的食品。当确定在该食品中已经达到期望的烘烤水平时，该底部加热器和/或托盘54枢转或者以其它方式打开以释放烘烤的食品16到从该烤箱10分配的出口斜坡56上。参照图4和图5的以上所描绘和描述的示例可以示例性地具有以下功能优点：将烘烤的食品返回到与食品首先放入烤箱的位置类似的位置，并且与食品装入烤箱10的取向相同(例如，烘烤表面面向上)。
[0099]
图6和图7描绘了烤箱10的又一示例性实施例，其中烤箱10以倾斜的取向布置。图6描绘了该实施例的烤箱10，而图7是沿图6的线7-7的剖视图。与图4和图5所示的实施例一样，可以认识到，这些图中相同的附图标记表示实施例之间相同的部件，同时，为了得到在本公开的范围内的烤箱的其它示例性实施例，关于图6和图7的实施例所述的一些或全部特征可以与上述特征或本文所述的特征组合使用。
[0100]
如图7中最佳示出的，烘烤区域50以及烤箱10的许多操作部件以一定角度布置。在这种实施例中，用户可以将食品直接插入到如由安全门48选择性地阻挡的开口60中。开口60的内部的加热区域50也以一定角度布置，并由烘烤ir源12a和加热ir源12b限定。加热ir源12b也形成底部托盘54。送料架58暴露在烘烤区域50的内部末端，并且用于在烘烤区域50内接收食品，以及帮助相对于烘烤ir源12a和加热ir源12b对准食品，用于一致和重复的烘烤。在完成烘烤操作时，包括加热ir源12b的底部托盘54在烤箱10内部沿箭头62的方向滑动，以将托盘54移开烘烤的食品。烘烤的食品从烘烤区域50落到出口斜坡56上以从烤箱10
分离。
[0101]
本文引用了许多参考文献。所引用的参考文献通过引用整体并入本文。在说明书中的术语的定义与引用参考文献中的术语的定义之间存在不一致的情况下，该术语应当基于说明书中的定义来解释。
[0102]
在以上描述中，为了简洁、清楚和理解，使用了某些术语。不应从中推断出超出现有技术要求的不必要的限制，因为这些术语是用于描述性目的，并且旨在被广泛地解释。本文所描述的不同系统和方法步骤可单独使用或与其它系统和方法组合使用。可以预期，在所附权利要求的范围内，各种等价物、替代物和修改都是可能的。
[0103]
附图中提供的功能框图、操作序列和流程图代表用于执行本公开的新颖方面的示例性架构、环境和方法。尽管为了简化说明，本文所包括的方法可以是功能图、操作序列或流程图的形式，并且可以被描述为一系列动作，但是应当理解和明白，这些方法不受动作的顺序的限制，因为根据这些方法，一些动作可以以与本文所示和所描述的不同的顺序发生和/或与其它动作同时发生。例如，本领域技术人员将理解和明白，方法可被替换地表示为诸如状态图中的一系列相互关联的状态或事件。此外，对于新颖的实现，并非方法中示出的所有动作都是必需的。
[0104]
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的专利范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其它示例具有与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果这些其它示例包括与权利要求的字面语言无实质差异的等同结构元件，则这些其它示例旨在处于权利要求的范围内。