CN109447938B - 一种烤箱烤制性能的检测方法及检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烤箱烤制性能的检测方法，对烤箱烤出的食物进行拍照并保存为待检图像；将待检图像转换为RGB数据以形成待检RGB数据库；提取出RGB数据库中食物图像部分的RGB数据，以形成目标体RGB数据库；判断食物图像RGB数据间的差异是否超出阈值，进而判断食物的烤制均匀性；判断食物图像RGB数据与标准数组间的差异是否超出阈值，判断食物的烤制稳定性；食物的烤制均匀性和稳定性均满足要求，则判断烤箱的烤制性能满足要求，否则判断烤箱的烤制性能不满足要求。该烤箱烤制性能的检测方法通过对蒸箱烤出的食物直接进行检测为烤箱的烤制性能评价提供可靠依据，使得对烤箱烤制性能的评价更加直接、准确。
Description
技术领域
本发明涉及一种烤箱烤制性能的检测方法，本发明还涉及一种烤箱烤制性能的检测装置。
背景技术
随着烤箱的普遍使用，人们对烤箱的使用性能提出了越来越高的要求，如烤箱烤制的稳定性以及烤制食物的均匀性都直接影响用户对烤箱的选择和评价。现有的烤箱由于温场均匀性较差，烤箱烤出的食物则存在色差较大的情况，甚至出现食物成熟度差异较大的情况。现有技术中并未出现对烤箱工作性能进行评价的标准，更无从实现对烤箱性能进行区别标识，用户在选购时仅能查看烤箱的各种工作数据，但是并无法直接的获知烤箱使用性能的好坏。
授权公告号为CN205053857U(申请号为CN201520846047.X)的中国实用新型专利《一种电烤箱》，其中公开电烤箱包括感温***、比较***、加热***，通过感温***测量电烤箱的实际温度，进而通过比较***对电烤箱的实际温度与用户的设定温度进行比较，进而对电烤箱温场的温度实现纠正，保持电烤箱内部温场均匀性，提高电烤箱的性能。但是这种烤箱内往往通过点温仪布点进行检测，则对温场均匀性的判断是根据各个布点位置的温度来判断的，布点位置、密度均影响其对温场均匀性的判断。虽然该方案可以一定程度提高温场均匀性，但是对该烤箱烤出食物的品质仍没有确定的把握。由此可见，对烤箱烤制性能的评价，无法仅仅通过对电烤箱内工作部件工作参数的控制实现，而需要以烤箱烤制出的食物的品质作为评价的最终标准。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能对烤箱烤制出的食物的品质进行检测，进而为烤箱的烤制性能评价提供可靠依据的烤箱烤制性能的检测方法及检测装置。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种烤箱烤制性能的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、对烤箱按照设定烤制标准烤出的食物进行拍照并保存为待检图像；
步骤2、将待检图像转换为RGB数据以形成待检RGB数据库；
步骤3、提取出RGB数据库中食物图像部分的RGB数据，以形成目标体RGB数据库；
步骤4、对目标体RGB数据库中的RGB数据进行处理，判断食物图像RGB数据间的差异是否超出阈值，如果超出，则判断食物的烤制均匀性不满足要求；如果未超出则判断食物的烤制均匀性满足要求，进而进行步骤5；
步骤5、判断食物图像RGB数据与标准数组间的差异是否超出阈值，如果超出，则判断食物的烤制稳定性不满足要求；如果未超出，则判断食物的烤制稳定性满足要求；
食物的烤制均匀性和稳定性均满足要求，则判断烤箱的烤制性能满足要求，否则判断烤箱的烤制性能不满足要求。
作为改进，所述步骤4的处理过程为：
步骤4.1、按照设定的RGB值范围区间，计算目标体RGB数据库中的RGB数据落入到各RGB值范围区间内数据量的百分比，计为目标体判定数组[a1％,a2％,a3％,……,aN％]，N为自然数；
步骤4.2、获取目标体判定数组[a1％,a2％,a3％,……,aN％]中最大值ai％对应的RGB值范围区间，对目标体RGB数据库中在该RGB值范围区间内所有RGB值进行平均计算以获取平均RGB值
计算目标体RGB数据库中所有RGB数据与
的均方差σ，如果σ大于设定的均方差阈值，则判断食物的烤制均匀性不满足要求；如果σ小于等于设定的均方差阈值，则判断食物的烤制均匀性满足要求.
作为改进，所述步骤5的处理过程为：对应于各RGB值范围区间，对目标体判定数组[a1％,a2％,a3％,……,aN％]与标准数组[A1％,A2％,A3％,……,AM％]进行差运算，进而获取各RGB值范围区间内的差值绝对值数组[B1,B2,B3,……,BK]，M、K均为自然数，将差值绝对值数组[B1,B2,B3,……,BK]内的各数据分别与设定的差值阈值数组[C1,C2,C3,……,CL]中对应RGB值范围区间对应的差值阈值进行比较，L为自然数，如果差值绝对值数组[B1,B2,B3,……,BK]中有一个差值绝对值大于对应RGB值范围区间对应的差值阈值，则判断食物的烤制稳定性不满足要求，如果绝对值数组[B1,B2,B3,……,BK]中所述的绝对值数据均小于对应RGB值范围区间对应的差值阈值，则判定食物的烤制稳定性满足要求。
为了更加准确评价烤箱的烤制性能，对烤出的食物的各个表面进行拍照，并对烤出食物的各个表面进行烤制均匀性和稳定性的判断，如果烤出食物各个表面均符合烤制均匀性的要求，则判断食物的烤制均匀性满足要求，如果烤出食物各个表面的稳定性满足要求，则判断食物的烤制稳定性满足要求。
更精确地，分别对烤箱采用不同温度烤出食物进行检测，如果各温度烤出的食物的烤制均匀性和稳定性均合格，则判断烤箱的烤制性能满足要求，如果有至少一个食物烤制均匀性或者稳定性未合格则判断烤箱的烤制性能不满足要求。
更精确地，分别对烤箱采用同一温度烤出的至少两个食物进行检测，如果各食物的烤制均匀性和稳定性均合格，则判断烤箱的烤制性能满足要求，如果至少一个食物烤制均匀性或稳定性未合格则判断烤箱的烤制性能不满足要求。
为了方便对不同的食物进行测试，在步骤1中，将拍摄的图片的整幅内容作为待检图像，或者选取拍摄的图片的部分区域作为待检图像。
一种烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：包括测试单元以及上位机；
所述测试单元包括用于放置烤出的食物的托盘，用于对托盘内食物进行拍照的相机；
所述上位机包括显示器、输入键、控制器、用于采集相机拍摄图像数据的图像采集器，以及对图像采集器采集的数据进行处理的图像处理器，所述显示器、输入键、图像采集器、图像处理器均与所述控制器通信连接，所述相机与所述图像采集器通讯连接。
为了方便调整相机的位置，所述测试单元还包括有设置在所述托盘上的三自由度的运动机构，所述相机安装在所述三自由度的运动机构上。
简单地，所述运动机构包括沿前后方向设置在托盘两侧的支撑臂、沿左右方向横跨设置在两个支撑臂上的滑动台、沿竖直方向设置在所述滑动台上的立柱，沿上下方向滑动地设置在所述立柱上的滑块，所述滑动台能沿前后方向滑动地连接在两个支撑臂上，所述立柱能沿左右方向滑动地连接在滑动台上，所述相机固定连接在所述滑块上。
为了实现对相机移动的自动控制，所述运动机构还包括驱动机构，所述驱动机构包括用于驱动所述滑动台移动的第一驱动组、用于驱动所述立柱的第二驱动组、用于驱动所述滑块的第三驱动组；
所述测试单元还包括测试控制电路板，所述控制电路板与所述第一驱动组、第二驱动组、第三驱动组电连接，所述相机通过所述控制电路板与上位机中的图像采集器通讯连接，所述控制电路板还与所述上位机中的控制器相连接。
简单地，所述第一驱动组包括与所述控制电路板电连接的第一电机、连接在所述第一电机输出轴上的第一丝杆，所述第一丝杆沿前后方向穿设在滑动台内；
所述第二驱动组包括与所述控制电路板电连接的第二电机、连接在所述第二电机输出轴上的第二丝杆，所述第二丝杆沿左右方向穿设在立柱的下端内；
所述第三驱动组包括与所述控制电路板电连接的第三电机、连接在所述第三电机输出轴上的第三丝杆，所述第三丝杆沿上下方向穿设在滑块内。
为了针对不同的食材和烤制标准采用不同的参数进行测试，所述输入键包括食材属性选择键、食物烤制标准选择键。
方便地，所述输入键和所述显示器一体设置为触摸屏。
优选地，所述托盘的下方设置有底座。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的烤箱烤制性能的检测方法通过自身RGB值的对比以及与标准数组的对比，分别判断食物烤制的均匀性、稳定性是否满足要求，而食物烤制的均匀性、稳定性又能直接反应烤箱的烤制性能，进而实现对烤箱烤制性能的直接评价。如此，通过对蒸箱烤出的食物直接进行检测为烤箱的烤制性能评价提供可靠依据，使得对烤箱烤制性能的评价更加直接、准确。而本发明中的烤箱烤制性能的检测装置则为完成该检测方法提供了硬件和软件的支持。
附图说明
图1为本发明实施例中烤箱烤制性能的检测方法的流程图。
图2为本发明实施例中烤箱烤制性能的检测装置的结构框图。
图3为本发明实施例中烤箱烤制性能的检测装置的示意图。
图3为图2的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1所示，本实施例中，通过烤箱烤制性能的检测装置实现对烤箱烤制出食物进行拍照，并对拍出的食物图像进行采集、处理，进而通过烤箱烤制性能的检测方法实现对烤箱烤制性能进行评价。
烤箱烤制性能检测装置，包括测试单元1以及上位机2。
其中测试单元1包括底座11、托盘12、三自由度的运动机构13、相机14和控制电路板15。上位机2包括显示器21、输入键22、控制器23、用于采集相机14拍摄图像数据的图像采集器24，以及对图像采集器24采集的数据进行处理的图像处理器25，显示器21、输入键22、图像采集器24、图像处理器25均与控制器23通信连接。为了操作方便输入键22和显示器21一体设置为触摸屏。为了针对不同的食材和烤制标准采用不同的参数进行测试，输入键22包括食材属性选择键、食物烤制标准选择键。如通过输入键22可以键入待检测的食物为烤箱烤出的面包、蛋糕等，通过输入键22可以键入待检测食物烤制的标准为烤色较深或者烤色较浅，对应于选择键选择的内容，在利用烤箱烤制性能的检测方法进行检测时会采用不同的标准数据组以便进行对比。
其中三自由度的运动机构13包括两个支撑臂131、滑动台132、立柱133、滑块134和驱动机构，托盘12设置在底座11的上方，两个支撑臂131分别沿前后方向设置在托盘12的两侧。滑动台132沿左右方向横跨设置在两个支撑臂131上，并能相对于两个支撑臂131沿前后方向滑动。立柱133沿竖直方向设置在滑动台132上，并且能相对于滑动台132沿左右方向滑动。滑块134沿上下方向滑动地设置在立柱133上的，相机14则固定连接在滑块134上。本实施例中，滑动结构均可以采用滑动凸块和滑槽的配合结构。
驱动机构和控制电路板15的配合能够实现相机14移动的自动控制，本实施例中的驱动机构包括用于驱动滑动台132移动的第一驱动组、用于驱动立柱133的第二驱动组、用于驱动滑块134的第三驱动组。第一驱动组包括与控制电路板15电连接的第一电机135、连接在第一电机135输出轴上的第一丝杆136，第一丝杆136沿前后方向穿设在滑动台132内。第二驱动组包括与控制电路板15电连接的第二电机137、连接在第二电机137输出轴上的第二丝杆138，第二丝杆138沿左右方向穿设在立柱133的下端内。第三驱动组包括与控制电路板15电连接的第三电机139、连接在第三电机139输出轴上的第三丝杆130，第三丝杆130沿上下方向穿设在滑块134内。相机14的数据输出端通过控制电路板15与上位机2中的图像采集器24通讯连接，控制电路板15还与上位机2中的控制器23通讯连接。
为了方便进行检测工作，对烤箱要进行烤制的食物进行标准化制作，如将固定质量的面块做成圆形的烤制食材。对于新开发的机器，可以通过多次烤制，将人为选择出的多个优质烤制质量的食物进行图像处理，进而获取标准数据组以及各种检测阈值。而在后期的检测工作中，其烤箱烤制性能的检测方法如下所述。在进行检测前，先将烤箱烤出的待检食物放置在托盘12的中心，以供相机14进行拍照，托盘12选取与食物颜色色差较大颜色托盘12，方便下述的图像处理。
烤箱烤制性能的检测方法，包括以下步骤：
步骤1、在上位机2上通过按键选择待检食物的烤制参数，该烤制参数与烤箱对食物进行烤制的条件相匹配，进而控制器23能够调取待检食物对应的标准数据组以供后续对比使用。
控制器23向控制电路板15发送启动命令，控制电路板15控制驱动机构进行工作，驱动机构将相机14驱动至位于待检食物的上方的合适距离位置。到达位置后，控制电路板15控制相机14启动工作以对托盘12上的待检食物进行拍照，图像采集器24通过控制电路板15与相机14进行通讯连接，进而获取相机14拍摄的图片，将拍摄的图片的整幅内容保存为待检图像，或者选取拍摄的图片的部分区域保存为待检图像；
步骤2、图像采集器24将待检图像转换为RGB数据以形成待检RGB数据库进而传送至控制器23，控制器23将待检RGB数据库存储在存储器中以便调取使用；
步骤3、图像处理器25通过控制器23调取RGB数据库内的数据，进而通过图像提取算法提取出RGB数据库中食物图像部分的RGB数据，进而存储在存储器中以形成目标体RGB数据库；
本实施例中，采用的图像提取算法为：
使用Otsu算法对待检图像进行分割；
将分割后的图像进行方向投影实现的感兴趣区域(ROI)的初定，即提取出食物部分图像；
对ROI的RGB数据进行归一化；
对归一化后的RGB数据求取梯度值，进而生成梯度直方图(HOG)；
基于HOG，使用SVM算法进行判别分类以排除托盘12上的杂物，提取出食物图像部分的RGB数据；
步骤4、按照设定的RGB值范围区间，计算目标体RGB数据库中的RGB数据落入到各RGB值范围区间内数据量的百分比，计为目标体判定数组[a1％,a2％,a3％,……,aN％]，N为自然数；
获取目标体判定数组[a1％,a2％,a3％,……,aN％]中最大值ai％对应的RGB值范围区间，对目标体RGB数据库中在该RGB值范围区间内所有RGB值进行平均计算以获取平均RGB值
计算目标体RGB数据库中所有RGB数据与
的均方差σ，如果σ大于设定的均方差阈值，则判断食物的烤制均匀性不满足要求；如果σ小于等于设定的均方差阈值，则判断食物的烤制均匀性满足要求.
步骤5、对应于各RGB值范围区间，对目标体判定数组[a1％,a2％,a3％,……,aN％]与标准数组[A1％,A2％,A3％,……,AM％]进行差运算，进而获取各RGB值范围区间内的差值绝对值数组[B1,B2,B3,……,BK]，M、K均为自然数，将差值绝对值数组[B1,B2,B3,……,BK]内的各数据分别与设定的差值阈值数组[C1,C2,C3,……,CL]中对应RGB值范围区间对应的差值阈值进行比较，L为自然数，如果差值绝对值数组[B1,B2,B3,……,BK]中有一个差值绝对值大于对应RGB值范围区间对应的差值阈值，则判断食物的烤制稳定性不满足要求，如果绝对值数组[B1,B2,B3,……,BK]中所述的绝对值数据均小于对应RGB值范围区间对应的差值阈值，则判定食物的烤制稳定性满足要求。
食物的烤制均匀性和稳定性均满足要求，则判断烤箱的烤制性能满足要求，否则判断烤箱的烤制性能不满足要求。
为了更加准确评价烤箱的烤制性能，可以采用以下方法：
对烤出的食物的各个表面进行拍照，并对烤出食物的各个表面进行烤制均匀性和稳定性的判断，如果烤出食物各个表面均符合烤制均匀性的要求，则判断食物的烤制均匀性满足要求，如果烤出食物各个表面的稳定性满足要求，则判断食物的烤制稳定性满足要求。
或者分别对烤箱采用不同温度烤出食物进行检测，如果各温度烤出的食物的烤制均匀性和稳定性均合格，则判断烤箱的烤制性能满足要求，如果有至少一个食物烤制均匀性或者稳定性未合格则判断烤箱的烤制性能不满足要求。
再或者分别对烤箱采用同一温度烤出的至少两个食物进行检测，如果各食物的烤制均匀性和稳定性均合格，则判断烤箱的烤制性能满足要求，如果至少一个食物烤制均匀性或稳定性未合格则判断烤箱的烤制性能不满足要求。
获取烤箱的烤制性能后，则可以通过显示器显示结果。同时，为了扩展该烤箱烤制性能的检测方法的应用范围，也可以通过阈值限定来对烤箱的烤制性能进行分级。
Claims (12)
1.一种烤箱烤制性能的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1、对烤箱按照设定烤制标准烤出的食物进行拍照并保存为待检图像；
步骤2、将待检图像转换为RGB数据以形成待检RGB数据库；
步骤3、提取出RGB数据库中食物图像部分的RGB数据，以形成目标体RGB数据库；
步骤4、对目标体RGB数据库中的RGB数据进行处理，判断食物图像RGB数据间的差异是否超出阈值，如果超出，则判断食物的烤制均匀性不满足要求；如果未超出则判断食物的烤制均匀性满足要求，进而进行步骤5；
步骤5、判断食物图像RGB数据与标准数组间的差异是否超出阈值，如果超出，则判断食物的烤制稳定性不满足要求；如果未超出，则判断食物的烤制稳定性满足要求；
食物的烤制均匀性和稳定性均满足要求，则判断烤箱的烤制性能满足要求，否则判断烤箱的烤制性能不满足要求；
对烤出的食物的各个表面进行拍照，并对烤出食物的各个表面进行烤制均匀性和稳定性的判断，如果烤出食物各个表面均符合烤制均匀性的要求，则判断食物的烤制均匀性满足要求，如果烤出食物各个表面的稳定性满足要求，则判断食物的烤制稳定性满足要求；或者
分别对烤箱采用不同温度烤出食物进行检测，如果各温度烤出的食物的烤制均匀性和稳定性均合格，则判断烤箱的烤制性能满足要求，如果有至少一个食物烤制均匀性或者稳定性未合格则判断烤箱的烤制性能不满足要求；或者
分别对烤箱采用同一温度烤出的至少两个食物进行检测，如果各食物的烤制均匀性和稳定性均合格，则判断烤箱的烤制性能满足要求，如果至少一个食物烤制均匀性或稳定性未合格则判断烤箱的烤制性能不满足要求。
2.根据权利要求1所述的烤箱烤制性能的检测方法，其特征在于：所述步骤4的处理过程为：
步骤4.1、按照设定的RGB值范围区间，计算目标体RGB数据库中的RGB数据落入到各RGB值范围区间内数据量的百分比，计为目标体判定数组[ 
,
,
,……,
]，N为自然数；
步骤4.2、获取目标体判定数组[
,
,
,……,
]中最大值
对应的RGB值范围区间，对目标体RGB数据库中在该RGB值范围区间内所有RGB值进行平均计算以获取平均RGB值
，计算目标体RGB数据库中所有RGB数据与
的均方差
，如果
大于设定的均方差阈值，则判断食物的烤制均匀性不满足要求；如果
小于等于设定的均方差阈值，则判断食物的烤制均匀性满足要求。
3.根据权利要求2所述的烤箱烤制性能的检测方法，其特征在于：所述步骤5的处理过程为：对应于各RGB值范围区间，对目标体判定数组[
,
,
,……,
]与标准数组[
,
,
,……,
]进行差运算，进而获取各RGB值范围区间内的差值绝对值数组[
,
,
,……,
]，M、K均为自然数，将差值绝对值数组[
,
,
,……,
]内的各数据分别与设定的差值阈值数组[
,
,
,……,
] 中对应RGB值范围区间对应的差值阈值进行比较，L为自然数，如果差值绝对值数组[
,
,
,……,
]中有一个差值绝对值大于对应RGB值范围区间对应的差值阈值，则判断食物的烤制稳定性不满足要求，如果绝对值数组[
,
,
,……,
]中所述的绝对值数据均小于对应RGB值范围区间对应的差值阈值，则判定食物的烤制稳定性满足要求。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的烤箱烤制性能的检测方法，其特征在于：在步骤1中，将拍摄的图片的整幅内容作为待检图像，或者选取拍摄的图片的部分区域作为待检图像。
5.一种能实现如权利要求1至4任一权利要求所述烤箱烤制性能的检测方法的烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：包括测试单元以及上位机；
所述测试单元包括用于放置烤出的食物的托盘，用于对托盘内食物进行拍照的相机；
所述上位机包括显示器、输入键、控制器、用于采集相机拍摄图像数据的图像采集器，以及对图像采集器采集的数据进行处理的图像处理器，所述显示器、输入键、图像采集器、图像处理器均与所述控制器通信连接，所述相机与所述图像采集器通讯连接。
6.根据权利要求5所述的烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：所述测试单元还包括有设置在所述托盘上的三自由度的运动机构，所述相机安装在所述三自由度的运动机构上。
7.根据权利要求6所述的烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：所述运动机构包括沿前后方向设置在托盘两侧的支撑臂、沿左右方向横跨设置在两个支撑臂上的滑动台、沿竖直方向设置在所述滑动台上的立柱，沿上下方向滑动地设置在所述立柱上的滑块，所述滑动台能沿前后方向滑动地连接在两个支撑臂上，所述立柱能沿左右方向滑动地连接在滑动台上，所述相机固定连接在所述滑块上。
8.根据权利要求7所述的烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：所述运动机构还包括驱动机构，所述驱动机构包括用于驱动所述滑动台移动的第一驱动组、用于驱动所述立柱的第二驱动组、用于驱动所述滑块的第三驱动组；
所述测试单元还包括测试控制电路板，所述控制电路板与所述第一驱动组、第二驱动组、第三驱动组电连接，所述相机通过所述控制电路板与上位机中的图像采集器通讯连接，所述控制电路板还与所述上位机中的控制器通讯连接。
9.根据权利要求8所述的烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：所述第一驱动组包括与所述控制电路板电连接的第一电机、连接在所述第一电机输出轴上的第一丝杆，所述第一丝杆沿前后方向穿设在滑动台内；
所述第二驱动组包括与所述控制电路板电连接的第二电机、连接在所述第二电机输出轴上的第二丝杆，所述第二丝杆沿左右方向穿设在立柱的下端内；
所述第三驱动组包括与所述控制电路板电连接的第三电机、连接在所述第三电机输出轴上的第三丝杆，所述第三丝杆沿上下方向穿设在滑块内。
10.根据权利要求5所述的烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：所述输入键包括食材属性选择键、食物烤制标准选择键。
11.根据权利要求5所述的烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：所述输入键和所述显示器一体设置为触摸屏。
12.根据权利要求5所述的烤箱烤制性能检测装置，其特征在于：所述托盘的下方设置有底座。
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Denomination of invention: A testing method and device for the baking performance of an oven Effective date of registration: 20231102 Granted publication date: 20220125 Pledgee: Bank of China Limited Ningbo Hangzhou Bay New Area sub branch Pledgor: NINGBO FOTILE KITCHEN WARE Co.,Ltd. Registration number: Y2023980063518 |