超音波烹调装置及超音波烹调方法与流程

1.本发明涉及一种超音波烹调装置及超音波烹调方法，尤其涉及一种利用定点聚热功能对食材加热的超音波烹调装置及超音波烹调方法。

背景技术：

2.舒肥料理为近年兴起的烹饪技术，其利用低温真空加热方式保留食材原味，避免过度高温烹调而导致营养流失。传统舒肥技术以加热棒作为烹调热源，食材密封在塑料袋内并抽气形成真空状态，再以水作为介质持续加热使食材熟成。受限于介质传递速度与食材厚度尺寸，传统舒肥技术需耗费较长时间才能受热完毕，故普及率低且费用昂贵。
3.因此，有必要设计一种新型的超音波烹调装置及超音波烹调方法，以克服上述缺陷。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种超音波烹调装置及超音波烹调方法，能够有效提高加热速率。
5.为达到上述目的，本发明提供了一种超音波烹调装置，其特征在于，包含：
6.承载台，用来容置食材；超音波侦测器，位于该承载台上方，该超音波侦测器用来扫描该承载台以取得关联于该食材的多张侦测影像；超音波加热器，位于该承载台上方，该超音波加热器提供定点聚热功能：以及运算处理器，电连接该超音波侦测器与该超音波加热器，该运算处理器依据该多张侦测影像驱动该超音波加热器对该食材执行该定点聚热功能。
7.较佳的，该运算处理器分析该多张侦测影像以取得该食材在不同断面的声阻抗差异，并根据该声阻抗差异计算出该食材在各断面的组织密度。
8.较佳的，该运算处理器以影像解析技术取得该多张侦测影像内各区域的灰阶值与轮廓，以判断该食材在各断面的组成物质。
9.较佳的，该运算处理器堆栈该多张侦测影像以形成对应于该食材的立体模型，并在该立体模型的坐标位置设定对应的聚焦能量参数。
10.较佳的，该运算处理器驱动该超音波加热器在该食材的该坐标位置以对应的该聚焦能量参数执行该定点聚热功能。
11.较佳的，该运算处理器依照该立体模型的该聚焦能量参数调整该超音波加热器施加于该食材的该坐标位置的输出功率。
12.较佳的，该运算处理器具有储存功能，用来储存多种食材类别在不同组成物质所需的聚焦能量表。
13.较佳的，还包含操作界面，该操作界面电连接该运算处理器，该操作界面用来输入操作指令，该运算处理器根据该操作指令所提供的预选食材类别，该运算处理器驱动该超音波加热器以对应到该预选食材类别的该聚焦能量表执行该定点聚热功能。
14.较佳的，该运算处理器将该食材划分为多个断面，该运算处理器驱动该超音波加热器沿着特定方向分别对该多个断面执行该定点聚热功能。
15.较佳的，还包含：热成像器，电连接于该运算处理器，该热成像器用来取得该食材的热成像信息。
16.较佳的，该运算处理器利用该热成像信息调整该超音波加热器施加在该食材的加热方向和/或加热强度。
17.较佳的，该超音波侦测器和该超音波加热器分别以可替换方式设置在该承载台的固定件上。
18.较佳的，该超音波侦测器和该超音波加热器同时设置在该承载台的移动机构，该运算处理器驱动该移动机构以使该超音波侦测器和该超音波加热器的其中之一朝向该承载台上的该食材。
19.较佳的，还包括导热介质，该承载台容置该导热介质，该超音波加热器加热该导热介质以使该食材保持于恒温状态。
20.本发明提供了一种超音波烹调方法，其特征在于，该方法包含：利用超音波侦测器扫描并建立食材的立体模型；分析该立体模型以取得该食材各部位的组织构造及密度；根据该食材选出相应的聚焦能量表；计算出超音波加热器执行定点聚热功能所需的输出功率；以及启动该定点聚热功能以针对该食材进行加热。
21.较佳的，该方法还包含：驱动该超音波探测器扫描该食材得到多张侦测影像；堆栈该多张侦测影像以形成对应于该食材的该立体模型，其中该食材的该多张侦测影像为该立体模型的不同断面；将每一张侦测影像划分成多个区域；利用影像解析技术取得该多张侦测影像在各个区域的灰阶值与轮廓；分析该不同断面的各区域的声阻抗差异；判断该立体模型在该不同断面的该各区域的该组织构造及该密度；以及根据该密度对应于聚焦能量参数。
22.较佳的，该方法还包含：依照该不同断面的该各区域的该聚焦能量参数调整该超音波加热器在该食材的该立体模型的每一个坐标位置的该输出功率；以及沿着特定方向分别对该不同断面的该各区域执行该执行定点聚热功能。
23.与现有技术相比，本发明实施例提供的一种超音波烹调装置及超音波烹调方法，超音波烹调装置包括承载台，用来容置食材；超音波侦测器，位于承载台上方，超音波侦测器用来扫描承载台以取得关联于食材的多张侦测影像；超音波加热器，位于承载台上方，超音波加热器提供定点聚热功能：以及运算处理器，电连接超音波侦测器与超音波加热器，运算处理器依据多张侦测影像驱动超音波加热器对食材执行定点聚热功能。超音波烹调装置可依据食材的外观及厚度精准定点聚热，透过导热介质传递超音波不仅能有效减少加热时间、还可使食材内外部位都能快速均匀受热以保留原始风味。再者，超音波烹调装置聚焦在食材内部的指定部位定点加热，无论食材是否以塑料袋密封包装，超音波烹调装置皆不会对塑料袋进行加热，可有效避免塑化剂释出而导致使用者发生病变。
附图说明
24.图1为本发明第一实施例的超音波烹调装置的示意图。
25.图2为本发明第二实施例的超音波烹调装置的示意图。
26.图3为本发明实施例的超音波烹调装置的功能方块图。
27.图4为本发明实施例的超音波烹调装置所取得侦测影像的示意图。
28.图5为本发明实施例的超音波烹调装置的操作流程示意图。
具体实施方式
29.本说明书的技术用语参照本技术领域的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释以本说明书之说明或定义为准。本发明的各个实施例分别具有一或多个技术特征。在可能实施的前提下，本技术领域具有通常知识者可选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地将这些实施例中部分或全部的技术特征加以组合。
30.请参阅图1至图4，图1为本发明第一实施例的超音波烹调装置10的示意图，图2为本发明第二实施例的超音波烹调装置10’的示意图，图3为本发明实施例的超音波烹调装置10的功能方块图，图4为本发明实施例的超音波烹调装置10所取得侦测影像i的示意图。超音波烹调装置10可包含承载台12、超音波侦测器14、超音波加热器16、运算处理器18、记忆模块20、操作界面22以及热成像器24；亦可视设计需求增设其它侦测或加热配件，故实际不限于此。超音波烹调装置10和10’包含的承载台12用来容置食材；超音波侦测器14位于承载台12上方，超音波侦测器14用来扫描承载台12以取得关联于食材f的多张侦测影像i；超音波加热器16位于承载台12上方，超音波加热器16提供定点聚热功能：运算处理器18电连接超音波侦测器14与超音波加热器16，运算处理器18依据多张侦测影像i驱动超音波加热器16对食材f执行定点聚热功能。第一实施例中，与第二实施例具有相同编号的组件具有相同的结构与功能，故此不再重复说明。
31.第一实施例中，超音波烹调装置10可在承载台12设置固定件26，超音波侦测器14和超音波加热器16分别以可替换方式设置在固定件26上，例如使用螺钉、卡榫、夹扣等零组件进行固定；使用者可视应用需求，在固定件26上手动拆装超音波侦测器14与超音波加热器16。第二实施例中，超音波烹调装置10’在承载台12设置承载台12设置移动机构28，超音波侦测器14和超音波加热器16同时设置在移动机构28上；超音波烹调装置10’可分析用户输入的控制指令、或是分析超音波侦测器14的侦测结果，决定是否驱动移动机构28调整超音波侦测器14与超音波加热器16面向承载台12的角度。
32.承载台12可具有容置槽体、或外突凸台、或承载平面等结构，用来摆放食材f。超音波侦测器14可通过固定件26或移动机构28置于承载台12上方，用来扫描承载台12以取得关联于食材f的多张侦测影像i。超音波加热器16可通过固定件26或移动机构28置于承载台12上方，用以提供定点聚热功能。记忆模块20可储存多种食材类别的不同组成物质所需的聚焦能量表，例如牛肉或猪肉的瘦肉区与肥肉区、以及鱼肉或虾蟹的肉质区与甲壳/皮质区各有不同的聚焦能量参数。记忆模块20可为运算处理器18的内建单元、或是独立于运算处理器18的内存。
33.操作界面22可能是键盘、鼠标或触控屏幕。用户可利用操作界面22输入操作指令，例如执行超音波侦测功能、超音波加热功能、或选择食材类别等。热成像器24用来取得食材f的热成像信息，以此判断是否需停止或继续加热。运算处理器18可电连接超音波侦测器14、超音波加热器16、记忆模块20、操作界面22与热成像器24。运算处理器18可分析操作界
面22收到的操作指令，取得预选食材类别并从记忆模块20出对应的聚焦能量表，再驱动超音波加热器16依据多张侦测影像i对食材f执行定点聚热功能；此外，还能分析热成像信息以相应调整超音波加热器16施加在食材f的加热方向和/或加热强度。
34.请参阅图4与图5，图5为本发明实施例的超音波烹调装置10的操作流程示意图。首先，执行步骤s100与步骤s102，利用超音波侦测器14进行扫描以建立食材f的立体模型，再分析立体模型的细部结构以取得其组织构造及各部位密度。接着，执行步骤s104，确认食材f的类别与组成物质，并从记忆模块20内挑选出相应搭配的聚焦能量表。再接下来，执行步骤s106，分析食材f的可能热扩散效应与超音波加热器16的聚焦特性计算出定点聚热功能的输出功率。最后，执行步骤s108，启动定点聚热功能并配合食材f的立体模型进行加热。
35.关于步骤s100至步骤s104，运算处理器18可先驱动超音波侦测器14沿着z轴方向移动以扫描食材f在x-y平面的多张侦测影像i，然后堆栈多张侦测影像i形成对应于食材f的立体模型；食材f的多张侦测影像i即视为立体模型的不同断面。运算处理器18可将每一张侦测影像i划分成多个区域，并利用影像解析技术取得多张侦测影像i在各区域的灰阶值与轮廓，分析不同断面的各区域的声阻抗差异，从而判断立体模型在各断面的各区域的组成物质、组织密度和形状；不同组织密度需通过相应的聚焦能量参数才能熟成食材，因此食材f的立体模型的不同坐标位置会分别设有对应的聚焦能量参数。
36.关于步骤s106与步骤s108，运算处理器18可依照所有断面的各区域的聚焦能量参数调整超音波加热器166在食材f的立体模型的每一个坐标位置的输出功率，从而驱动超音波加热器16以适合的聚焦能量参数对食材f执行定点聚热功能。特别一提的是，由于食材f在其立体模型划分出多个断面，故运算处理器18会驱动超音波加热器16依序沿着食材f的各断面执行定点聚热功能；或者，可藉由调整超音波加热器16的聚焦位置来产生距离更深的向下热扩散，即超音波加热器16可停留在某个角度，仅调整聚焦位置就能轮流对几个断面的上下相邻区域执行定点聚热功能，故可有效加快加热速度。除此之外，运算处理器18较佳沿着特定方向d分别对多个断面的各行或各排区域执行定点聚热功能，例如由左至右分别加热第一层断面的第一行区域到最后一行区域，再接着加热第二层断面的第一行区域到最后一行区域；实际加热方向应视系统需求而定。
37.在其它的可能实施变化中，食材f放在承载台12的槽体，且槽体内可不放置导热介质；超音波加热器16可以直接对食材f的不同断面执行定点聚热功能。或者，承载台12亦可进一步在槽体内容置导热介质，例如水，超音波加热器16完成对食材f的加热后，可选择性加热导热介质以使食材f保持于恒温状态。
38.本发明中，超音波烹调装置10与10’利用诊断型超音波探头作为超音波侦测器14，例如弧形超音波探头、线性超音波探头或扇形超音波探头，沿着z轴的深度变化扫描复数张x-y平面侦测影像i。由于超音波侦测讯号通过食材f的各种组成物质会分别具有多种声阻抗差异，不同组成物质在侦测影像i会呈现不同的灰阶影像，故能取得食材f的各断面的任一部位的组织密度。因此，食材f的不同断面的多个部位可视为立体模型的不同坐标位置，每一个部位的组织密度具有对应的聚焦能量参数，故可堆栈多张平面侦测影像i形成食材f的立体模型，并且相应集合所有坐标位置的聚焦能量参数来形成食材的f聚焦能量表，即产生符合食材f特性的聚焦能量点状矩阵。
39.仍须一提的是，不同组织密度及组成比例会提供不同的热传导系数，例如肌肉组
成比例高于脂肪组成比例的部位较容易聚焦传导能量，脂肪组成比例高于肌肉组成比例的部位则难以聚焦传导能量；肌红蛋白多寡与肉品脂肪含量亦会影响加热难易度，例如食材的肌红蛋白多表示其含氧量较高故较难加热，而脂肪含量较高的食材亦需较高的受热熔点。因此多种食材类别所需要的聚焦能量表及其点状矩阵可预先储存在记忆模块。
40.超音波烹调装置10与10’可根据食材类别及其组成物质判断所需的热传导能量，并计算食材f的各部位能达到均匀受热的相对能量来决定输出功率。超音波烹调装置10与10’接着会利用环状排列的聚焦型探头作为超音波加热器16，聚焦型探头可在特定深度聚集能量，故超音波加热器16能依食材f的立体模型在不同坐标位置的聚焦能量参数为基准相应调整其输出功率与焦斑范围。举例来说，超音波烹调装置10与10’可以3x3平面矩阵为每次的加热单位，超音波加热器完成首个加热单位的定点聚热后，再沿着特定方向移动到下一个加热单位进行定点聚热。
41.加热单位的矩阵大小和疏密程度会依据食材类别及其组成物质的热传导难易度而相应变化。若是食材f的热传导较为困难，超音波加热器16可提供较高的加热功率与较广的焦斑范围，达到拉长热扩散效应的慧尾效果。焦斑范围指超音波加热器16施加在食材f的聚热斑点尺寸；一般而言，聚热斑点尺寸与加热功率为正比。除此之外，相邻加热单位之间的最大距离可设计成焦斑范围的圆心直径，最小距离则会设计为焦斑范围的圆心半径；实际应用不限于此。
42.综上所述，本发明提供一种超音波烹调装置及超音波烹调方法，利用超音波侦测器扫描并建立食材的立体模型；分析立体模型以取得食材各部位的组织构造及密度；根据食材选出相应的聚焦能量表；计算出超音波加热器执行定点聚热功能所需的输出功率；以及启动定点聚热功能以针对食材进行加热。超音波烹调装置可依据食材的外观及厚度精准定点聚热，透过导热介质传递超音波不仅能有效减少加热时间、还可使食材内外部位都能快速均匀受热以保留原始风味。再者，超音波烹调装置聚焦在食材内部的指定部位定点加热，无论食材是否以塑料袋密封包装，超音波烹调装置皆不会对塑料袋进行加热，可有效避免塑化剂释出而导致使用者发生病变。
43.虽然结合附图对本发明进行了说明，但是附图中公开的实施方式旨在对本发明优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本发明的一种限制。为了清楚描述所需的部件，示意性附图中的比例并不表示实际部件的比例关系。
44.本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

技术特征：

1.一种超音波烹调装置，其特征在于，包含：承载台，用来容置食材；超音波侦测器，位于该承载台上方，该超音波侦测器用来扫描该承载台以取得关联于该食材的多张侦测影像；超音波加热器，位于该承载台上方，该超音波加热器提供定点聚热功能：以及运算处理器，电连接该超音波侦测器与该超音波加热器，该运算处理器依据该多张侦测影像驱动该超音波加热器对该食材执行该定点聚热功能。2.如权利要求1所述的超音波烹调装置，其特征在于，该运算处理器分析该多张侦测影像以取得该食材在不同断面的声阻抗差异，并根据该声阻抗差异计算出该食材在各断面的组织密度。3.如权利要求1所述的超音波烹调装置，其特征在于，该运算处理器以影像解析技术取得该多张侦测影像内各区域的灰阶值与轮廓，以判断该食材在各断面的组成物质。4.如权利要求3所述的超音波烹调装置，其特征在于，该运算处理器堆栈该多张侦测影像以形成对应于该食材的立体模型，并在该立体模型的坐标位置设定对应的聚焦能量参数。5.如权利要求4所述的超音波烹调装置，其特征在于，该运算处理器驱动该超音波加热器在该食材的该坐标位置以对应的该聚焦能量参数执行该定点聚热功能。6.如权利要求4所述的超音波烹调装置，其特征在于，该运算处理器依照该立体模型的该聚焦能量参数调整该超音波加热器施加于该食材的该坐标位置的输出功率。7.如权利要求1所述的超音波烹调装置，其特征在于，该运算处理器具有储存功能，用来储存多种食材类别在不同组成物质所需的聚焦能量表。8.如权利要求7所述的超音波烹调装置，其特征在于，还包含操作界面，该操作界面电连接该运算处理器，该操作界面用来输入操作指令，该运算处理器根据该操作指令所提供的预选食材类别，该运算处理器驱动该超音波加热器以对应到该预选食材类别的该聚焦能量表执行该定点聚热功能。9.如权利要求1所述的超音波烹调装置，其特征在于，该运算处理器将该食材划分为多个断面，该运算处理器驱动该超音波加热器沿着特定方向分别对该多个断面执行该定点聚热功能。10.如权利要求1所述的超音波烹调装置，其特征在于，还包含：热成像器，电连接于该运算处理器，该热成像器用来取得该食材的热成像信息。11.如权利要求10所述的超音波烹调装置，其特征在于，该运算处理器利用该热成像信息调整该超音波加热器施加在该食材的加热方向和/或加热强度。12.如权利要求1所述的超音波烹调装置，其特征在于，该超音波侦测器和该超音波加热器分别以可替换方式设置在该承载台的固定件上。13.如权利要求1所述的超音波烹调装置，其特征在于，该超音波侦测器和该超音波加热器同时设置在该承载台的移动机构，该运算处理器驱动该移动机构以使该超音波侦测器和该超音波加热器的其中之一朝向该承载台上的该食材。14.如权利要求1所述的超音波烹调装置，其特征在于，还包括导热介质，该承载台容置该导热介质，该超音波加热器加热该导热介质以使该食材保持于恒温状态。
15.一种超音波烹调方法，其特征在于，该方法包含：利用超音波侦测器扫描并建立食材的立体模型；分析该立体模型以取得该食材各部位的组织构造及密度；根据该食材选出相应的聚焦能量表；计算出超音波加热器执行定点聚热功能所需的输出功率；以及启动该定点聚热功能以针对该食材进行加热。16.如权利要求15所述的超音波烹调方法，其特征在于，该方法还包含：驱动该超音波探测器扫描该食材得到多张侦测影像；堆栈该多张侦测影像以形成对应于该食材的该立体模型，其中该食材的该多张侦测影像为该立体模型的不同断面；将每一张侦测影像划分成多个区域；利用影像解析技术取得该多张侦测影像在各个区域的灰阶值与轮廓；分析该不同断面的各区域的声阻抗差异；判断该立体模型在该不同断面的该各区域的该组织构造及该密度；以及根据该密度对应于聚焦能量参数。17.如权利要求16所述的超音波烹调方法，其特征在于，该方法还包含：依照该不同断面的该各区域的该聚焦能量参数调整该超音波加热器在该食材的该立体模型的每一个坐标位置的该输出功率；以及沿着特定方向分别对该不同断面的该各区域执行该执行定点聚热功能。

技术总结

本发明提供一种超音波烹调装置及超音波烹调方法，超音波烹调装置包含有承载台、超音波侦测器、超音波加热器以及运算处理器，承载台用来容置食材；超音波侦测器位于承载台上方，用来扫描承载台以取得关联于食材的多张侦测影像；超音波加热器位于承载台上方，提供定点聚热功能；运算处理器电连接超音波侦测器与超音波加热器，运算处理器依据多张侦测影像驱动超音波加热器对食材执行定点聚热功能，如此，能够有效提高加热速率。能够有效提高加热速率。能够有效提高加热速率。