專利名稱：自動烹調(diào)機及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及烹調(diào)機械的領(lǐng)域，具體地說，涉及一種自動烹調(diào)機及其控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
烹調(diào)技法尤其是中式烹調(diào)的技法變化繁多，其中主要烹調(diào)技法包括炒、爆、煎、炸、燒、蒸、溜、煮等，各種烹調(diào)技法的實質(zhì)是采用各種加熱方式使不同的被烹調(diào)物經(jīng)過不同搭配以及各種預(yù)期火候狀態(tài)后，烹調(diào)得到千變?nèi)f化的具有不同口味特點和風(fēng)味效果的各種菜式；從口味上有甜、酸、苦、辣、咸之分別，從風(fēng)味上說有香、脆、酥、嫩之效果。
迄今為止，烹調(diào)仍然主要是一種經(jīng)驗和手工為主的技藝，中國烹調(diào)技法尤其是這樣，烹調(diào)技法之所以具有如此大的經(jīng)驗特性和難度，關(guān)鍵在于烹調(diào)的技法尤其是中國烹調(diào)技法，除了用料搭配具有特別的文化歷史特色外，在其中起到擔(dān)綱統(tǒng)率作用的還是各種烹調(diào)技法尤其是中國烹調(diào)技法對烹調(diào)火候獨到的掌握與利用；因為，靜態(tài)的用料搭配是很容易學(xué)到的，也很容易實現(xiàn)自動化，而動態(tài)的根據(jù)相應(yīng)的火候時機投料、翻動、移出、冷卻等卻是非常難以掌握的技術(shù)，也難以總結(jié)，因此到目前為止，市場上還沒有出現(xiàn)一種真正自動化的烹調(diào)機尤其是中式自動烹調(diào)機即全過程無須人手操作、自動實現(xiàn)各種主要烹調(diào)技法尤其是中式烹調(diào)技法、出品達(dá)到烹調(diào)技法要求、且品質(zhì)穩(wěn)定的裝置。
本發(fā)明人對“火候”進行了長期細(xì)致的琢摸分析，發(fā)現(xiàn)“火候“概念主要包括如下兩大相關(guān)難點其一是加熱強度與過程加熱強度與過程是烹調(diào)火候概念的關(guān)鍵內(nèi)容之一粗淺地講，加熱強度是加熱溫度/熱量與加熱時間的乘積效應(yīng)，加熱過程是溫度/熱量變化的速度或加速度以及階段；在原、輔料相同的情況下，加熱強度與過程恰到好處對于菜肴和其它烹調(diào)食品的質(zhì)量起決定作用。加熱強度與過程不當(dāng)，“過火”或“欠火”，則不是老就是生。可以肯定地說，加熱強度與過程是決定投料時機、實現(xiàn)多種烹調(diào)方法和不同風(fēng)味的首要條件，加熱強度與過程拿不準(zhǔn)，投料時機不對，各種烹調(diào)技法無法實現(xiàn)，風(fēng)味效果也無法達(dá)到，因而失去各種技法和風(fēng)味的特色。加熱強度與過程，是廚師火候火功的第一技術(shù)，也是最難掌握的技術(shù)，是衡量廚師技術(shù)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)，也是自動烹調(diào)能否成功的關(guān)鍵。因此，若要實現(xiàn)自動烹調(diào)，首先需要解決的就是如何使自動烹調(diào)機能自動控制火候中的加熱強度與過程。
其二是火候時機與操作在控制火候中的加熱強度與過程的基礎(chǔ)上，響應(yīng)加熱強度與過程創(chuàng)造的時機進行各種烹調(diào)基本操作，即所謂的火候時機與操作的概念；火候時機與操作是實現(xiàn)主要烹調(diào)技法的另一關(guān)鍵方面，須使自動烹調(diào)機能夠按照烹調(diào)技法和所烹調(diào)品種的要求進行各種烹調(diào)基本操作，例如按照烹調(diào)技法和所烹調(diào)品種的要求在正確的加熱強度與過程創(chuàng)造的時機條件下按照正確順序進行物料自動投放、以類似廚師通常使用的翻拌、小翻、大翻和劃散等烹調(diào)基本翻動方式自動對被烹調(diào)物進行翻動，以及在烹調(diào)過程中按照烹調(diào)技法的要求自動盛出和再投放被烹調(diào)物料等。
當(dāng)然，要做好各種菜肴的烹調(diào)，還有許多問題要解決，但就一臺烹調(diào)機而言，其主要須解決的問題就是以上的兩大方面，上述兩大問題解決好了，其他形形色色問題均能迎刃而解。根據(jù)上述深入分析得到的觀點，我們研究下述的現(xiàn)有技術(shù)在制造全自動的烹調(diào)機問題上，有人曾提出在鍋底或鍋外壁安裝溫度傳感器。例如中國國家知識產(chǎn)權(quán)局公告的第99224470.6號、名稱為“微電腦控制炒鍋”的實用新型專利，提出在鍋體外壁上安裝溫度傳感器。但由于熱阻的存在、各物體的導(dǎo)熱系數(shù)不同及傳熱過程滯后等原因，鍋內(nèi)被烹調(diào)物和傳熱介質(zhì)的溫度與鍋外壁的溫度不同，而且它們之間的因果變化關(guān)系也不一定是線性的。安裝在鍋體外壁上的溫度傳感器只能測量鍋外壁的溫度，并不能準(zhǔn)確及時測量鍋內(nèi)被烹調(diào)物的溫度。因而不能準(zhǔn)確及時測定被烹調(diào)物的火候狀態(tài)。一個典型的例子就是蒸，被蒸物品的溫度與變化與鍋外壁的溫度和變化相差甚遠(yuǎn)?；鸷蚩刂频目刂茖ο笫清亙?nèi)被烹調(diào)物，而不是鍋外壁。只有同時直接精確測量鍋內(nèi)被烹調(diào)物的溫度才能達(dá)到準(zhǔn)確及時判斷和控制火候的目的。
上述第98232677.7號專利提出用光電控制卡控制加料器工作電機和炒鍋工作電機，驅(qū)動加料器按菜肴烹制程序時間依次將各配份菜、料包袋打開并將內(nèi)中的菜、料等分送至鍋內(nèi)，并驅(qū)動炒鍋沿鍋面軸勻速旋轉(zhuǎn)，使鍋內(nèi)菜料得以被充分翻炒和均勻受熱。中國國家知識產(chǎn)權(quán)局公告的第98109123.7號、名稱為“自動飯菜機”的發(fā)明專利，提出把電磁離合器、電磁閥、電飯鍋、電機、總電源等開關(guān)接入程序控制器中，按照烹調(diào)需要編制程序，用琴鍵傳遞指令以控制整個烹調(diào)過程。根據(jù)上述我們對于“火候”概念的深入分析可以發(fā)現(xiàn)，這些控制方式所存在根本性的缺陷，都在于沒有找到準(zhǔn)確檢測被烹調(diào)物火候狀態(tài)的方法和精確有效控制火力的手段，物料投入和翻動等機構(gòu)的動作方式和動作時機只能是按照主觀靜態(tài)設(shè)定的程序進行，沒有動態(tài)地反映正確控制的核心因素——被烹調(diào)物的火候狀態(tài)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的控制系統(tǒng)顯然無法實現(xiàn)各種烹調(diào)技法對控制對象——被烹調(diào)物的火候狀態(tài)進行動態(tài)精確控制的要求。

發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種能夠根據(jù)不同菜肴的要求，動態(tài)地設(shè)定加熱強度與過程和協(xié)調(diào)控制各種操作系統(tǒng)，并能根據(jù)設(shè)定的加熱強度與過程，動態(tài)地掌握好烹調(diào)火候時機進行相應(yīng)操作的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)及相應(yīng)的自動烹調(diào)機。
為此，本發(fā)明的技術(shù)解決方案包括一種自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括測量烹調(diào)火候的各種理/化參變量的傳感器、處理器以及執(zhí)行機構(gòu)，所述的處理器根據(jù)自身或外來輸入的烹調(diào)控制程序，對傳感器的測量數(shù)據(jù)進行處理后，指令所述的執(zhí)行機構(gòu)進行各種烹調(diào)操作。
所述的控制系統(tǒng)包括火候控制分系統(tǒng)、投料控制分系統(tǒng)、物料翻動控制分系統(tǒng)；所述的控制系統(tǒng)還包括對所述的各控制分系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制的中央?yún)f(xié)控模塊，該中央?yún)f(xié)控模塊與所述的各控制分系統(tǒng)構(gòu)成集成式控制系統(tǒng)或/和相對獨立的協(xié)調(diào)控制分系統(tǒng)。
所述的中央?yún)f(xié)控模塊、中央?yún)f(xié)控模塊與所述的控制分系統(tǒng)之間、所述的各控制分系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器、處理器以及相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)之間包括單環(huán)或/和多環(huán)、開環(huán)和/或閉環(huán)和/或半開環(huán)和/或半閉環(huán)的控制連接關(guān)系。
所述的傳感器與所述的處理器包括從屬于或/和相對地從屬于各控制分系統(tǒng)的分傳感器、分處理器和從屬于或/和相對地從屬于中央?yún)f(xié)控模塊的中央傳感器、中央處理器。
所述的火候控制分系統(tǒng)包括測量傳熱介質(zhì)和/或被烹調(diào)物料和/或其執(zhí)行機構(gòu)以及烹調(diào)爐具的各種理/化參變量的火候系統(tǒng)傳感器、火候處理器、加熱強度調(diào)節(jié)器；火候處理器根據(jù)所屬傳感器的測量數(shù)值進行處理后向加熱強度調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)指令；同時，其他的控制分系統(tǒng)在中央?yún)f(xié)控模塊的協(xié)調(diào)控制下完成各自相應(yīng)的配合操作。
所述的控制系統(tǒng)還具有直接的前饋分系統(tǒng)，該前饋分系統(tǒng)是由包括環(huán)境參/變量傳感器、初始物料參/變量傳感器以及相關(guān)機件的參/變量傳感器在內(nèi)的前饋傳感器與前饋預(yù)處理器相互連接組成，且該前饋預(yù)處理器也連接到所述的分系統(tǒng)輸入/輸出端口；所述的前饋預(yù)處理器根據(jù)各前饋傳感器輸入的參/變量的類型/性質(zhì)，將各種即時參/變量的測量值或處理值輸出到有關(guān)各控制分系統(tǒng)，對有關(guān)各控制分系統(tǒng)進行操作初始化。
所述的中央?yún)f(xié)控模塊具有接入局域網(wǎng)或國際互聯(lián)網(wǎng)的通信端口或/和本地人機對話所需的端口界面，這種為本地人機對話的端口界面包括有線或/和無線數(shù)據(jù)顯示器屏和輸入鍵盤。
所述的執(zhí)行機構(gòu)包括調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器；所述的調(diào)節(jié)器包括電氣式、電磁式、機電一體式、機械傳動式、液壓式的調(diào)節(jié)器，所述的執(zhí)行器包括燃?xì)?電/磁/光/波各種加熱原理的灶具、具有光電識別和機動開啟的投料盒、柔性翻動和盛運鏟具、風(fēng)/水冷卻機類機構(gòu)；在所述的執(zhí)行機構(gòu)中還設(shè)有監(jiān)測執(zhí)行過程的反饋傳感器。
所述的烹調(diào)控制程序采用有關(guān)烹調(diào)火候控制過程的精確數(shù)?？刂坪瘮?shù)模型和/或經(jīng)驗規(guī)則的模糊函數(shù)模型對傳感器的測量數(shù)據(jù)進行處理。
相應(yīng)地，本發(fā)明的技術(shù)解決方案還包括一種自動烹調(diào)機，所述的自動烹調(diào)機上裝設(shè)有如上所述的控制系統(tǒng)，這些烹調(diào)器具包括中式燃?xì)馀胝{(diào)器具、電磁爐、電熱爐、微波爐、電烤箱等。
本發(fā)明采用了所述的專門針對烹調(diào)機“火候”設(shè)計的傳感器、處理器以及執(zhí)行機構(gòu)，所述的處理器根據(jù)自身或外來輸入的烹調(diào)控制程序，對傳感器測得的測量數(shù)據(jù)進行處理后，指令所述的執(zhí)行機構(gòu)進行各種烹調(diào)操作這些理/化參變量的傳感器分布設(shè)在自動烹調(diào)機的鍋體內(nèi)外，直接接觸或遠(yuǎn)距測量傳熱介質(zhì)包括爐具、鍋體、湯料等，烹調(diào)物料、執(zhí)行機構(gòu)、環(huán)境的各種有關(guān)烹調(diào)火候的狀態(tài)的各種理/化參變量、有關(guān)火候的環(huán)境參/變量、初始物料參/變量，以及與準(zhǔn)確控制調(diào)節(jié)相關(guān)的機件及其調(diào)節(jié)運動的參/變量，這些傳感器組合可以向火候有關(guān)的處理器提供以“火候”狀態(tài)為主的數(shù)值，提供“火候”控制調(diào)節(jié)的動態(tài)數(shù)值，從而為準(zhǔn)確精密地實現(xiàn)火候控制提供了多環(huán)節(jié)的互相修正的動態(tài)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)；本發(fā)明的控制系統(tǒng)抓住主要矛盾，采用了所述的火候控制分系統(tǒng)，首先測量傳熱介質(zhì)如鍋體、湯料等，以及被烹調(diào)物料、執(zhí)行機構(gòu)以及烹調(diào)爐具的各種理/化參變量，將這些測量數(shù)據(jù)交火候處理器處理，在中央?yún)f(xié)控模塊的協(xié)調(diào)下，火候控制分系統(tǒng)的處理器向爐具加熱強度調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)指令進行爐具火力的調(diào)節(jié)，基本實現(xiàn)加熱強度與過程這樣主要的火候控制環(huán)節(jié)；本發(fā)明的其他控制分系統(tǒng)如投料控制分系統(tǒng)、物料翻動控制分系統(tǒng)、進一步還可擴展包括盛運控制分系統(tǒng)、冷卻控制分系統(tǒng)、自動洗滌控制分系統(tǒng)，這些系統(tǒng)等都在中央?yún)f(xié)控模塊的協(xié)調(diào)控制下，完成各自相應(yīng)的配合操作，從而實現(xiàn)按火候時機進行相關(guān)配合的控制與操作；本發(fā)明的上述控制系統(tǒng)這種以火候控制分系統(tǒng)為主，通過中央?yún)f(xié)控模塊來協(xié)調(diào)控制其他輔助控制分系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，加上測量、監(jiān)測所述的執(zhí)行機構(gòu)以及烹調(diào)爐具的各種理/化參變量的傳感器與相關(guān)處理器所構(gòu)成的起補償修正作用的開/閉環(huán)、半開、半閉環(huán)控制，即可指揮電氣式、電磁式、機電一體式、機械傳動式、液壓式的調(diào)節(jié)器，來調(diào)節(jié)包括燃?xì)?電/磁/光/波各種能源形式的灶具以及具有光電識別和機動開啟的投料盒、柔性翻動和盛運鏟具、風(fēng)/水冷卻機類機構(gòu)等，共同協(xié)調(diào)、精確地實現(xiàn)火候控制的大目標(biāo)，概括地說，本發(fā)明的上述控制系統(tǒng)能一舉解決下述復(fù)雜、關(guān)鍵性的問題a.可以自動準(zhǔn)確動態(tài)地測定火候狀態(tài)——被烹調(diào)物料、傳熱介質(zhì)包括鍋體與湯料等在烹調(diào)過程中某個時刻的經(jīng)過外部環(huán)境等初始條件校正的物理、化學(xué)狀態(tài)；b.可以根據(jù)準(zhǔn)確測定的火候狀態(tài)數(shù)據(jù)，通過自動控制火力和其它烹調(diào)條件達(dá)到控制被烹調(diào)物火候狀態(tài)的目的；c.可以在烹調(diào)技法和所烹調(diào)品種所要求的特定的火候狀態(tài)下自動投放特定的原、輔料和半成品及自動翻動和自動盛出、冷卻被烹調(diào)物和自動進行其他烹調(diào)操作。
本發(fā)明的控制系統(tǒng)在保證控制的精度前提下，盡量節(jié)約控制硬件與軟件的資源占用，采取在各控制分系統(tǒng)內(nèi)部，使傳感器、分處理器相對獨立又可一定程度共享，傳感器、分處理器以及相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)之間實行開環(huán)與閉環(huán)，半開、半閉環(huán)控制并舉的控制方式，力爭控制系統(tǒng)的高效與經(jīng)濟；考慮到一道精美的烹調(diào)菜肴，是多因素的切換操作的產(chǎn)物，這些因素簡單地說就有配方、投料、溫度火候、過程、翻動、盛運、冷卻等幾大類，而擴展開來或細(xì)分下去，可謂不勝其煩，因此，各種菜肴的控制過程基本不可能總結(jié)為一些精確數(shù)學(xué)模型式的控制函數(shù)，其中大量地存在的必然是經(jīng)驗規(guī)則的模糊函數(shù)，因此，本發(fā)明的控制系統(tǒng)在所述的烹調(diào)控制程序中準(zhǔn)備和預(yù)留了這樣的空間與結(jié)構(gòu)；進一步，本發(fā)明的控制系統(tǒng)通過中央?yún)f(xié)控模塊設(shè)有接入局域網(wǎng)或國際互聯(lián)網(wǎng)的通信端口、有線或/和無線本地人機對話的端口界面，這種開放式的烹調(diào)程序數(shù)據(jù)庫，能調(diào)動區(qū)域以外的稀有、高級的烹調(diào)人才的經(jīng)驗與智慧為我所用，尤其適應(yīng)大的賓館、飯店提高烹調(diào)檔次的需求，同時能大大擴展本發(fā)明的烹調(diào)器具的功能，更好面對未來的產(chǎn)業(yè)的挑戰(zhàn)；綜上所述，本發(fā)明的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，真正能夠解決根據(jù)不同菜肴的要求，全自動地進行準(zhǔn)確、精密的烹調(diào)操作這樣的世紀(jì)難題，真正為把人類從繁瑣、高強度的烹調(diào)勞動中解放出來開辟新的途徑。
以下結(jié)合中式燃?xì)庾詣优胝{(diào)機的具體實施例與附圖做更為詳細(xì)的說明。

圖1是裝設(shè)有本發(fā)明控制系統(tǒng)的自動烹調(diào)機正視示意圖。
圖2是上述自動烹調(diào)機的燃?xì)庾詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)的剖視示意圖。
圖3是上述自動烹調(diào)機的燃?xì)庾詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)另一實施例的剖視示意圖。
圖4是本發(fā)明所采用的烹調(diào)原、輔套料和半成品等物料包裝的側(cè)視示意圖。
圖5是圖4的俯視圖。
圖6是本發(fā)明物料自動投放系統(tǒng)的側(cè)視示意圖。
圖7是圖6的正視圖。
圖8是本發(fā)明所采用的烹調(diào)原、輔套料和半成品等物料包裝的另一實施例的側(cè)視示意圖。
圖9是圖8的俯視圖。
圖10是本發(fā)明物料自動投放系統(tǒng)另一實施例的側(cè)視示意圖。
圖11是圖10的俯視圖。
圖12是上述自動烹調(diào)機的翻動和盛出裝置的正視示意圖。
圖13是圖12的側(cè)視圖。
圖14是上述自動烹調(diào)機的翻動和盛出裝置另一實施例的正視示意圖。
圖15是圖14的側(cè)視圖。
圖16是上述自動烹調(diào)機的翻動和盛出裝置在鍋體之間移動時，其移動至某一位置時的俯視示意圖。
圖17為本發(fā)明的控制系統(tǒng)實施例的基本構(gòu)成的示意框圖。
圖18為本發(fā)明控制系統(tǒng)實施例中各控制分系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實施方式如圖17所示一種自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)包括測量烹調(diào)機各有關(guān)火候的客體001的各種理/化參變量的傳感器100、處理器800以及執(zhí)行機構(gòu)900，所述的處理器800根據(jù)自身或外來輸入的烹調(diào)控制程序(U箭頭所示)，對傳感器100的測量數(shù)據(jù)進行處理后，指令所述的執(zhí)行機構(gòu)900對各種有關(guān)火候的客體001進行各種烹調(diào)操作。
上述的烹調(diào)控制程序包括有關(guān)烹調(diào)火候控制過程的精確數(shù)?？刂坪瘮?shù)以及烹調(diào)的經(jīng)驗規(guī)則的模糊函數(shù)。
所述的控制系統(tǒng)(參見后述的各控制分系統(tǒng))內(nèi)部的傳感器100、處理器800以及相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)800之間對烹調(diào)機各有關(guān)火候的客體001形成開環(huán)式控制連接和/或閉環(huán)式、半開/半閉環(huán)控制連接關(guān)系。
如圖18所示該自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)具體分析包括火候控制分系統(tǒng)010、投料控制分系統(tǒng)020、物料翻動控制分系統(tǒng)030、其他控制分系統(tǒng)(未一一表現(xiàn)出來)；所述的控制系統(tǒng)還包括對所述的各控制分系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制的中央?yún)f(xié)控模塊040，該中央?yún)f(xié)控模塊040與所述的各分系統(tǒng)010、020、030集成為一體化控制系統(tǒng)或/和相對獨立的協(xié)調(diào)控制分系統(tǒng)(由中央處理器840發(fā)出的虛線箭頭表示)。
所述的傳感器100包括從屬于火候控制分系統(tǒng)010的火候系統(tǒng)傳感器110和從屬于其他各控制分系統(tǒng)020、030的分傳感器120、130(控制系統(tǒng)及環(huán)路可在火候控制分系統(tǒng)基礎(chǔ)上進一步擴展)，所述的處理器800包括從屬于各控制分系統(tǒng)010、020、030的分處理器810、820、830，及其各自的分執(zhí)行機構(gòu)910、920、930，從屬于中央?yún)f(xié)控模塊的中央傳感器140、中央處理器840、中央執(zhí)行機構(gòu)940；在中央處理器840的協(xié)調(diào)控制下，各分傳感器110、120、130以及分處理器810、820、830可以被其他分系統(tǒng)共享。
所述的中央?yún)f(xié)控模塊040、中央?yún)f(xié)控模塊040與所述的控制分系統(tǒng)010、020、030之間、所述的各控制分系統(tǒng)010、020、030內(nèi)部的傳感器110、120、130與處理器810、820、830以及相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)910、920、930之間主要是多環(huán)、閉環(huán)式控制連接關(guān)系，在保證控制精度前提下，上述系統(tǒng)內(nèi)某些部件之間也具有開環(huán)式、半開或/和半閉控制連接。
所述的控制系統(tǒng)還具有直接的前饋分系統(tǒng)050，該前饋分系統(tǒng)050是由包括監(jiān)測環(huán)境V的參/變量傳感器、初始物料參/變量傳感器以及相關(guān)機件的參/變量傳感器在內(nèi)的前饋傳感器150與前饋預(yù)處理器850相互連接組成，該前饋預(yù)處理器850也連接到所述的分系統(tǒng)處理器810、820、830、840的輸入端口；所述的前饋預(yù)處理器850根據(jù)各前饋傳感器150輸入的參/變量的類型/性質(zhì)，將各種即時參/變量的測量值或處理值輸出到有關(guān)各控制分系統(tǒng)010、020、030、040，對有關(guān)各控制分系統(tǒng)010、020、030、040進行操作初始化。
所述的中央?yún)f(xié)控模塊040具有接入局域網(wǎng)或國際互聯(lián)網(wǎng)的通信端口841或/和本地人機對話所需的端口界面842，這種為本地人機對話的端口界面842包括有線或/和無線數(shù)據(jù)顯示器屏601和輸入鍵盤604(參見圖1)。
所述的執(zhí)行機構(gòu)910、920、930、940包括調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器；所述的調(diào)節(jié)器包括電氣式、電磁式、機電一體式、機械傳動式、液壓式的調(diào)節(jié)器，所述的執(zhí)行器包括燃?xì)?電/磁/光/波各種加熱原理的灶具、具有光電識別和機動開啟的投料盒、柔性翻動和盛運鏟具、風(fēng)/水冷卻機類機構(gòu)(未全部示出)等等；在所述的執(zhí)行機構(gòu)910、920、930、940中還設(shè)有監(jiān)測執(zhí)行過程的反饋傳感器(未示出)；本發(fā)明的控制系統(tǒng)及其環(huán)路在類似結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上還可進一步擴展。
進一步，裝設(shè)有本發(fā)明的控制系統(tǒng)的自動烹調(diào)機的實施例如下如圖1所示的帶有本發(fā)明控制系統(tǒng)的自動烹調(diào)機由鍋體、傳感器系統(tǒng)、燃?xì)饣螂?、電磁加熱自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、物料自動投放系統(tǒng)、被烹調(diào)物自動翻動系統(tǒng)和自動盛出系統(tǒng)、以及計算機或其他控制系統(tǒng)組成。
傳感器102、101為非接觸式傳感器，傳感器102安裝在物料投放裝置的支架上，傳感器101安裝在鍋蓋內(nèi)，分別在鍋蓋打開和合上時測量鍋內(nèi)被烹調(diào)物的溫度或其它參數(shù)，為計算機提供反饋數(shù)據(jù)。傳感器105為接觸式傳感器，安裝在翻動盛出裝置鏟狀物的鏟口，直接測量鍋內(nèi)被烹調(diào)物的溫度等參數(shù)，為計算機提供反饋數(shù)據(jù)。傳感器107為計算機提供燃?xì)饬髁亢蛪毫Φ确答仈?shù)據(jù)。傳感器106為計算機提供火焰溫度等反饋數(shù)據(jù)并監(jiān)控火焰的燃、滅狀態(tài)。傳感器103安裝在物料投放口，為計算機提供物料初始溫度等前饋數(shù)據(jù)。傳感器104為計算機提供環(huán)境溫度等前饋數(shù)據(jù)。傳感器108為計算機提供燃?xì)鈿庠吹牧髁亢蛪毫Φ惹梆仈?shù)據(jù)。當(dāng)然，還可以采用其它形式的傳感器和傳感器系統(tǒng)作為上述裝置的變換形式，放置在不同位置，來達(dá)到準(zhǔn)確測量被烹調(diào)物的火候狀態(tài)的目的。這些變換形式都落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
燃?xì)饣螂姟㈦姶偶訜嶙詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)可以是如圖2所示的流量調(diào)節(jié)式的燃?xì)庾詣诱{(diào)節(jié)裝置。燃?xì)鈴倪M氣口206進入，經(jīng)孔道207、閥心210上的節(jié)流口、孔道209，從出氣口216流出。由計算機控制下的電機205通過齒輪213和214驅(qū)動軸212沿軸向旋進旋出，借助推桿211推動閥心210作軸向移動，改變閥心節(jié)流口過流斷面積的大小，達(dá)到調(diào)節(jié)流量的目的。閥心210在彈簧217的推力作用下，始終緊靠在推桿211上。傳感器215測量軸212的直線位移和角位移，傳感器208則測量出口燃?xì)饬髁?，為計算機提供反饋數(shù)據(jù)以精確控制燃?xì)饬髁俊?br> 燃?xì)饣螂?、電磁加熱自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)也可以是如圖3所示的壓力調(diào)節(jié)式的燃?xì)庾詣诱{(diào)節(jié)裝置。燃?xì)鈴倪M氣口223進入，經(jīng)閥心229上徑向孔224、軸向小孔226進入閥心下端的敏感腔225，并對閥心產(chǎn)生向上的推力。當(dāng)沒有燃?xì)膺M入，或燃?xì)鈩傞_始進入，壓力較低時，向上的推力不足以克服彈簧230的作用力，閥心處于最下端位置，將進氣口223和出氣口227隔斷，閥口關(guān)閉。隨著燃?xì)獠粩嗔魅?，進口氣壓不斷增高，腔225的氣壓也隨之不斷增高，當(dāng)腔225內(nèi)的氣壓增高到大于彈簧230的作用力時，閥心229被頂起，并停止在某一平衡位置上。此時進氣口223、出氣口227接通，燃?xì)鈴某鰵饪?27流出。而腔225的氣壓不再升高，與此時的彈簧230力相平衡。由計算機或其他控制系統(tǒng)控制下的電機218通過齒輪220、221及驅(qū)動軸222沿軸向旋進旋出，改變彈簧230的預(yù)緊力，因而調(diào)節(jié)頂起閥心的氣壓力。傳感器219測量軸222的直線位移和角位移，傳感器228則測量出口燃?xì)鈮毫?，為計算機提供反饋數(shù)據(jù)以精確控制燃?xì)鈮毫Α?br> 請參閱圖4、圖5所示，其為烹調(diào)物料的一種包裝形式。原、輔料和半成品按照投放次序分別裝在塑料盒303的不同格313內(nèi)。塑料盒上部以塑料膜311熱壓封口，熱壓膜前部為舌狀310，向盒外伸出，上有一條狀突起309。與之相配合的投放裝置如圖6、圖7所示。使用時將塑料盒的熱壓膜封口面向下，將塑料盒的盒口邊緣形成的長條形凸起312沿槽302推入，使其可沿槽滑動。將舌狀310插入轉(zhuǎn)動軸305上的狹長開口315，使彈簧壓片316卡住條狀突起309。條碼掃描器304自動掃描包裝上的識別條碼314，并將信息傳遞給計算機，計算機根據(jù)識別信息從存儲器或網(wǎng)絡(luò)調(diào)出相應(yīng)烹調(diào)軟件。投放物料時，計算機或其他控制系統(tǒng)控制電機317帶動轉(zhuǎn)動軸305轉(zhuǎn)動，使熱壓膜311與塑料盒體303分離，盒體向前滑動，盒內(nèi)物料落入盒下方的鍋內(nèi)。計算機控制轉(zhuǎn)軸305在適當(dāng)位置停止轉(zhuǎn)動，熱壓膜311與盒體303的分離在格313之間的邊緣處停止，使得只有本次需投放的物料被投入鍋內(nèi)?？砂惭b位移、角位移及其它傳感器協(xié)助計算機進行精確控制。
又請參閱圖8、圖9所示，其為烹調(diào)物料另一種包裝形式。原、輔料和半成品按照投放次序分別裝在塑料盒303的不同格內(nèi)。塑料盒上部以推拉式盒蓋318封口，盒蓋前部為舌狀319，向盒外伸出，上有長孔320。與之相配合的物料自動投放系統(tǒng)如圖10、圖11所示。使用時將塑料盒的盒蓋面向下，將塑料盒的盒口邊緣形成的長條形凸起312沿槽302推入，將軟鋼線321上的掛鉤322鉤住長孔320。條碼掃描器304自動掃描包裝上的識別條碼314，并將信息傳遞給計算機，計算機根據(jù)識別信息從存儲器或網(wǎng)絡(luò)調(diào)出相應(yīng)烹調(diào)軟件。投放物料時，計算機控制電機317帶動轉(zhuǎn)動軸305轉(zhuǎn)動，使收放線輪324卷拉軟鋼線321，阻擋323使盒體303不能向前運動，推拉式盒蓋318向前滑動，與塑料盒盒體303分離，盒內(nèi)物料通過盒后部開口落入盒下方的鍋內(nèi)。計算機或其他控制系統(tǒng)控制轉(zhuǎn)軸305在適當(dāng)位置停止轉(zhuǎn)動，盒蓋318后邊緣停在格之間的邊緣處，使得只有本次需投放的物料被投入鍋內(nèi)。可安裝位移、角位移及其它傳感器協(xié)助計算機進行精確控制。
圖12、圖13所示為一種翻動和盛出裝置。翻動/盛出本體420為一鏟狀物，一面為鏟口，另三面為斜面或曲面，其底部為曲面形，與鍋底形狀相似，固定在轉(zhuǎn)軸421和434上。電機436通過齒輪437、鏈條438和齒輪435驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸421、434連同鏟狀物420一起轉(zhuǎn)動。電機432驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸431、418轉(zhuǎn)動，帶動連接體419、433和鏟狀物420一起轉(zhuǎn)動。電機424通過齒輪425、422、427、鏈條423和絲杠416、429驅(qū)動轉(zhuǎn)動軸431、418連同連接體419、433和鏟狀物420一起沿支架417、430上下移動。支架橫梁426沿一對滑槽式導(dǎo)軌415、428的滑槽(未標(biāo)號)移動，而可將整個翻動盛出裝置移至鍋外和移回。計算機或其他控制系統(tǒng)根據(jù)烹調(diào)技法的需要控制上述裝置以運動組合的方式運動，即可實現(xiàn)翻拌、小翻、大翻、撥動等烹調(diào)翻動動作及盛起、移出、移入和再倒入等動作?？砂惭b位移、角位移及其它傳感器協(xié)助計算機進行精確控制。
圖14、圖15所示為另一種翻動和盛出裝置。上曲面物444和下曲面物443合上時組成一個類橢球面容器，頂部和底部的形狀與鍋底相似，固定在轉(zhuǎn)軸421和434上。電機436通過齒輪437、鏈條438和齒輪435驅(qū)動轉(zhuǎn)軸421、434和類橢球面物一起轉(zhuǎn)動。電機432驅(qū)動轉(zhuǎn)軸431、418轉(zhuǎn)動，帶動連接體419、433和類橢球面物一起轉(zhuǎn)動。電機424通過齒輪425、422、427、鏈條423和絲杠416、429驅(qū)動轉(zhuǎn)軸431、418連同連接體419、433和類橢球面物一起沿支架417、430上下移動。，支架橫梁426沿一對滑槽式導(dǎo)軌415、428的滑槽(未標(biāo)號)移動，而可將整個翻動盛出裝置移至鍋外和移回。當(dāng)連接體419、433保持垂直狀態(tài)而類橢球面物保持水平狀態(tài)沿支架417、430上升至突出物440與半月狀物439接觸時，半月狀物439被壓迫回縮，通過連桿機構(gòu)441使齒條442向前伸出，與上、下曲面物連接轉(zhuǎn)軸445上的齒輪447嚙合，使軸445轉(zhuǎn)動90°，上曲面物444打開，連接體419、433繼續(xù)上升至突出物440與半月狀物439脫離接觸時，彈簧446使半月狀物439復(fù)位，齒條442回縮，與齒輪447脫離，此時軸445上的扇形突出物448已轉(zhuǎn)動90°至449所示位置，棘輪450轉(zhuǎn)動至451所示位置，卡住扇形突出物448的邊緣使其不能回轉(zhuǎn)，上曲面物保持打開狀態(tài)。當(dāng)連接體419、433下降時，同樣的動作重復(fù)反向進行，上曲面物合上，棘輪453轉(zhuǎn)動至452所示位置，使上曲面物保持閉合狀態(tài)。當(dāng)不需要上曲面物開合時，可在上升下降前將連接體419、433偏離垂直位置一定角度，使突出物440與半月狀物439在上升下降過程中不接觸，即可保持上升下降之前的開或合狀態(tài)。計算機或其他控制系統(tǒng)根據(jù)烹調(diào)技法的需要控制上述裝置以運動組合的方式運動，即可實現(xiàn)各種烹調(diào)技法所需的翻動動作及盛起、移出、移入和再倒入等動作?？砂惭b位移、角位移及其它傳感器協(xié)助計算機進行精確控制。
請參閱圖16所示，翻動和盛出裝置安裝在滑槽式導(dǎo)軌403上，電機401驅(qū)動軟鋼線402拉動固定在翻動盛出裝置支架橫梁426上的三角架454，帶動翻動盛出裝置沿導(dǎo)軌橫向運動，從而實現(xiàn)其移出鍋外、移回鍋內(nèi)、從一個鍋移到另一個鍋的動作。有多個鍋的情況也可采用同樣方式設(shè)置。
仍請參閱圖1所示，在使用本發(fā)明進行烹調(diào)時，用戶是先將從市場購入的物料包裝盒303熱壓膜311向下插入滑槽302，將舌部插入轉(zhuǎn)軸305的狹長開口內(nèi)。然后條碼掃描器304掃描包裝盒303上的識別條碼314，將識別信息傳遞給控制計算機，計算機從存儲裝置或網(wǎng)絡(luò)調(diào)用相應(yīng)烹調(diào)軟件。烹調(diào)開始時，計算機發(fā)出信號，打開電磁閥204，燃?xì)鈴倪M氣管202通過電磁閥204進入燃?xì)庾詣诱{(diào)節(jié)系統(tǒng)203，計算機根據(jù)傳感器104和108提供的前饋數(shù)據(jù)，控制電機205轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)燃?xì)饬髁?。燃?xì)鈴某鰵夤?01流入燃燒座501，自動打火裝置502點燃火焰。之后計算機根據(jù)傳感器103、104和108提供的前饋數(shù)據(jù)和傳感器101、102、105、106和107提供的反饋數(shù)據(jù)控制燃?xì)饬髁亢透飨到y(tǒng)的工作。需要投料時，電機帶動轉(zhuǎn)軸305旋轉(zhuǎn)，卷拉熱壓膜311使其與包裝盒303分離，物料從開口處落入鍋702。可加熱保溫的容器308內(nèi)有三格，分別儲有油、水和湯。三聯(lián)電磁閥307分別控制油、水和湯三格的開和關(guān)。油、水、湯可通過三聯(lián)管道306分別注入鍋內(nèi)。槽302與鍋蓋701安裝在轉(zhuǎn)軸301上。如圖所示，投料時，物料自動投放系統(tǒng)是處于下方位置，而鍋蓋位于其上方位置。需要蓋上鍋蓋時，電機414驅(qū)動軸301旋轉(zhuǎn)，使鍋蓋轉(zhuǎn)向下方。電機404通過鏈條413、齒輪406、絲杠407驅(qū)動軸301沿支架408向下運動，將物料自動投放系統(tǒng)送到最適宜的投料位置或蓋上鍋蓋，當(dāng)投料完成或需打開鍋蓋時，軸301向上運動，讓出空間給翻動盛出裝置進行工作。鏟狀物412如上所述，在計算機或其他控制系統(tǒng)的控制下，通過繞軸411旋轉(zhuǎn)，與連接體410一起繞軸409旋轉(zhuǎn)和沿支架405上下運動的組合運動實現(xiàn)烹調(diào)技法所需的翻動和盛出動作。需將翻動盛出裝置移到鍋外或移回時。電機401通過軟鋼線402驅(qū)動支架405沿滑槽導(dǎo)軌403運動。603是計算機控制系統(tǒng)面板，602是光盤驅(qū)動器，604是輸入鍵盤，601是顯示器。703為抽油煙機。
權(quán)利要求
1.一種自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括測量烹調(diào)火候的各種理/化參變量的傳感器、處理器以及執(zhí)行機構(gòu)，所述的處理器根據(jù)自身或外來輸入的烹調(diào)控制程序，對傳感器的測量數(shù)據(jù)進行處理后，指令所述的執(zhí)行機構(gòu)進行各種烹調(diào)操作。
2.如權(quán)利要求1所述的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)包括火候控制分系統(tǒng)、投料控制分系統(tǒng)、物料翻動控制分系統(tǒng)；所述的控制系統(tǒng)還包括對所述的各控制分系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制的中央?yún)f(xié)控模塊，該中央?yún)f(xié)控模塊與所述的各控制分系統(tǒng)構(gòu)成集成式控制系統(tǒng)或/和相對獨立的協(xié)調(diào)控制分系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的中央?yún)f(xié)控模塊、中央?yún)f(xié)控模塊與所述的控制分系統(tǒng)之間、所述的各控制分系統(tǒng)內(nèi)部的傳感器、處理器以及相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)之間包括單環(huán)或/和多環(huán)、開環(huán)和/或閉環(huán)和/或半開環(huán)和/或半閉環(huán)的控制連接關(guān)系。
4.如權(quán)利要求3所述的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的傳感器與所述的處理器包括從屬于或/和相對地從屬于各控制分系統(tǒng)的分傳感器、分處理器和從屬于或/和相對地從屬于中央?yún)f(xié)控模塊的中央傳感器、中央處理器。
5.如權(quán)利要求2所述的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的火候控制分系統(tǒng)包括測量傳熱介質(zhì)和/或被烹調(diào)物料和/或其執(zhí)行機構(gòu)以及烹調(diào)爐具的各種理/化參變量的火候系統(tǒng)傳感器、火候處理器、加熱強度調(diào)節(jié)器；火候處理器根據(jù)所屬傳感器的測量數(shù)值進行處理后向加熱強度調(diào)節(jié)器發(fā)出調(diào)節(jié)指令；同時，其他的控制分系統(tǒng)在中央?yún)f(xié)控模塊的協(xié)調(diào)控制下完成各自相應(yīng)的配合操作。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4、5中之一所述的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的控制系統(tǒng)還具有直接的前饋分系統(tǒng)，該前饋分系統(tǒng)是由包括環(huán)境參/變量傳感器、初始物料參/變量傳感器以及相關(guān)機件的參/變量傳感器在內(nèi)的前饋傳感器與前饋預(yù)處理器相互連接組成，且該前饋預(yù)處理器也連接到所述的分系統(tǒng)輸入/輸出端口；所述的前饋預(yù)處理器根據(jù)各前饋傳感器輸入的參/變量的類型/性質(zhì)，將各種即時參/變量的測量值或處理值輸出到有關(guān)各控制分系統(tǒng)，對有關(guān)各控制分系統(tǒng)進行操作初始化。
7.如權(quán)利要求6所述的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的中央?yún)f(xié)控模塊具有接入局域網(wǎng)或國際互聯(lián)網(wǎng)的通信端口或/和本地人機對話所需的端口界面，這種為本地人機對話的端口界面包括有線或/和無線數(shù)據(jù)顯示器屏和輸入鍵盤。
8.如權(quán)利要求7所述的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的執(zhí)行機構(gòu)包括調(diào)節(jié)器與執(zhí)行器；所述的調(diào)節(jié)器包括電氣式、電磁式、機電一體式、機械傳動式、液壓式的調(diào)節(jié)器，所述的執(zhí)行器包括燃?xì)?電/磁/光/波各種加熱原理的灶具、具有光電識別和機動開啟的投料盒、柔性翻動和盛運鏟具、風(fēng)/水冷卻機類機構(gòu)；在所述的執(zhí)行機構(gòu)中還設(shè)有監(jiān)測執(zhí)行過程的反饋傳感器。
9.如權(quán)利要求8所述的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，其特征在于所述的烹調(diào)控制程序采用有關(guān)烹調(diào)火候控制過程的精確數(shù)?？刂坪瘮?shù)模型和/或經(jīng)驗規(guī)則的模糊函數(shù)模型對傳感器的測量數(shù)據(jù)進行處理。
10.一種自動烹調(diào)機，其特征在于所述的自動烹調(diào)機上裝設(shè)有如權(quán)利要求1～9之中任一的控制系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)，特征在于；所述的控制系統(tǒng)包括測量烹調(diào)火候的各種理/化參變量的傳感器、處理器以及執(zhí)行機構(gòu)；且包括火候控制分系統(tǒng)、投料控制分系統(tǒng)、物料翻動控制分系統(tǒng)、對所述的各控制分系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)控制的中央?yún)f(xié)控模塊，該中央?yún)f(xié)控模塊與所述的各控制分系統(tǒng)構(gòu)成集成式控制系統(tǒng)或/和相對獨立的協(xié)調(diào)控制分系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種能夠根據(jù)不同菜肴的要求，動態(tài)地設(shè)定加熱強度與過程和協(xié)調(diào)控制各種操作系統(tǒng)，并能根據(jù)設(shè)定的加熱強度與過程，動態(tài)地掌握好烹調(diào)火候時機進行相應(yīng)操作的自動烹調(diào)機的控制系統(tǒng)及自動烹調(diào)機。
文檔編號A47J27/00GK1494853SQ0314086
公開日2004年5月12日 申請日期2003年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月31日
發(fā)明者劉小勇, 李偉光, 劉水波, 郭雨榮, 黃文波, 張銹娟, 張金, 董海平 申請人:劉小勇