智能准备台与食品可追溯方法
阅读说明：本技术 智能准备台与食品可追溯方法 (Intelligent preparation table and food traceability method ) 是由 J·达克特 L·波特 于 2019-12-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种智能准备台及相关食品可追溯方法,包括结合机器视觉或智能成像系统使用的RFID系统,以便在准备台上或其附近无干扰地获取、维护并更新关于食材和/或配料当前库存水平的信息。本发明的设备及相关方法还可用于收集关于食材和/或配料以及由此产生的食品产品的可追溯性数据。反过来,可追溯性数据可提供给消费者或其他用户,并且还可用于生成各种不同的消费者或用户提醒。(An intelligent preparation station and related food traceability method includes an RFID system used in conjunction with a machine vision or intelligent imaging system to obtain, maintain and update information about the current inventory level of food materials and/or ingredients on or near the preparation station without interference. The apparatus and associated methods of the present invention may also be used to collect traceability data about food materials and/or ingredients and the food products produced therefrom. The traceability data, in turn, can be provided to the consumer or other user, and can also be used to generate a variety of different consumer or user reminders.)
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2018年12月20日提交的第62/782,763号美国临时专利申请的优先权，所述第62/782,763号美国临时专利申请通过本发明的引用，成为本发明的一部分。
背景技术
本发明一般涉及一种用于餐饮服务场所的智能准备(preparation或“prep”)台，以及一种食材、配料和由此准备的食品产品的相关可追溯方法。更具体地，所述智能准备台利用射频识别(RFID)系统，并结合机器视觉或智能成像系统，在智能准备台上无干扰地获取、维护并更新准确信息，同时，对于在准备台上或其附近准备的食品产品，收集后台的食品产品可追溯性数据。
一般而言，射频识别系指利用电磁能刺激响应器(称为RFID“标签”或应答器)进行自我识别，并在某些情况下提供存储在标签中的附加信息和/或数据。RFID标签通常包括通常称为“芯片”的半导体装置，在该芯片上，将形成一条连接天线的存储和工作电路。RFID标签通常用作应答器，提供存储在芯片存储器中的信息，以响应从读取器(也称为询问器)处接收到的射频询问信号。对于无源RFID装置，询问信号的能量也为RFID标签装置操作提供了必要的能量。
RFID标签可以装入或贴在需要跟踪的商品上，例如食材、包装或配料容器。在某些情况下，标签可以用胶粘剂、胶带或其他方法贴在商品的外部，在其他情况下，标签可以插入商品中，如装入包装、放在商品容器内或贴在实际商品或其包装上。RFID标签采用唯一标识号进行生产，通常是由几个字节组成的简单序列号，并附有校验数位。生产时，通常将该标识号纳入RFID标签中。用户不能更改该序列号/标识号，且制造商保证每个序列号仅使用一次。此类只读RFID标签通常永久地贴在需跟踪的商品上，一旦贴上，标签的序列号将与计算机数据库中的主商品相关联。
本发明的智能准备台和相关方法利用RFID技术和机器视觉或智能成像系统的组合，特别适用于快餐店内准备的食品产品。因此，本说明书明确提及了智能准备台和相关方法。然而，本领域普通技术人员将认识到，本发明的各个方面也同样适合于其他类似的应用场合及设备。例如，还可以设想，本发明的智能准备台和方法可以部署在其他餐饮服务场所，如吧台、流动厨房、酒店、施食处、快餐车等。此外，本发明的可追溯系统考虑到食材从其产生到最终送达消费者、捐赠中心或处理场所的可追溯性，为用户和消费者提供更大的透明度，使其了解其所消费的食品产品及其生产的社会和环境影响。
从关于食品产品、食材和配料可追溯性的背景来看，对从厨房到消费者的食品可追溯性的需求变得越发明显。似乎每天都有新的食品召回。环境、社会经济和道德问题也日益增多，人们也越来越关注每天发生的食物浪费的数量。例如，据报道，仅美国人每天浪费的食物数量就多达15万吨，每年浪费的食物的种植面积相当于3000多万英亩农田，或约占全美所有收割农田的7.5％。
此外，今天的消费者越来越关注食品产品的透明度，以及所述食材及其生产的社会和环境影响。虽然文献已经记载了餐饮服务业对可追溯性的需求，但是实际并未实现从产生或准备到消费者或食品产品最终处置全过程的食品追溯。之所以缺乏可行的解决办法，存在几个方面的原因。
首先，普通餐饮服务从业人员的技能水平和可利用时间相对有限，从而降低了使用复杂食品可追溯系统的可能性，这些系统要求的环节多，培训范围也很广泛。其次，可用于厨房及其他食品准备场所的食品可追溯技术存在一定的局限性，并且这种技术通常由手动流程组成，需要认真手动记录信息、使用色点，最后要将信息转录成数字记录，不仅耗时，而且成本高昂，容易出现人为错误。
此外，在快餐店，尤其需要有一种方法能够自动关联准备台上的食材和配料，最终用于创建食品制成品的可追溯信息，以便向消费者提供可追溯信息，用于管理食材和/或配料的库存，提醒用户或消费者食品产品的保质期，此外还具有各种其他好处。例如，可追溯方法最好包括捕捉与用于生产食品产品的食材或配料相关的独特食材信息、批次/序列号、相关“最后食用”日期或保质期信息、产品重量等。反过来，这类信息可用于最终食品产品的下游可追溯性，以管理食品产品和配料的库存，计算最终食品产品的保质期或其他相关日期，向消费者发出提醒，向消费者提供产品和产品采购信息等。
因此，长久以来，本领域就存在对智能准备台设备及相关食品可追溯方法的需求，在快餐店内或其他合适的餐饮环境中均可部署该智能准备台设备及相关食品可追溯方法，使准备台上的食材和配料与整个食品产品的可追溯信息相关联，以便于使用和隐蔽操作。长久以来，本领域还存在对智能准备台及相关可追溯方法的需求，当食材或配料出现在准备台上或不在准备台上时，可以提醒用户，并帮助用户管理食材和配料的库存水平，计算相关的食品产品日期，如“最佳食用”日期、保质期等。
长久以来，本领域进一步存在对可追溯方法的需求，该方法能够为用户或消费者提供各种提醒，允许用户或消费者按需访问关于食品产品的可追溯性、采购及其他有用的信息。具体而言，可追溯信息可以包括但不限于独特食材信息、批号/序列号、相关日期信息、食材或配料体积或重量、采购信息(例如供应商名称或原产国)或适合消费者需求或偏好的任何其他信息。具备从食品产地到最终目的地进行食品追溯的能力，使食品生产链中的政府、公司和个人能够提高其所生产的食材的整体质量和安全性，减少饥饿和食物浪费，并提高整体效率和食品生产过程中所使用的宝贵资源的可持续性。
发明内容
以下为简化后的发明内容，旨在从某些方面提出对所公开创新的基本理解。此发明内容并非广泛概述，其用意并非鉴定主要/关键要素或划定其范围。其唯一目的是提出一些简化形式的概念，作为稍后即将给出的更详细说明的前奏。
本文公开并请求保护的主题一方面包括一台智能准备台设备，该设备将RFID系统与机器视觉或智能成像系统相结合，在准备台上的食材及其他配料以及由此生产的食品产品的当前库存水平上，无干扰地获取、维护并更新(必要时)实时信息，通过餐饮服务从业人员的极少量工作，就可以收集到后台的可追溯性数据。具体而言，可追溯性数据可以包括但不限于独特食材信息、批号/序列号、重量、产品描述以及关于智能准备台设备上的食材和配料以及由此生产的食品产品的相关日期信息。
在本发明的另一实施例中，用于食品可追溯性的智能准备台设备包括至少一种食材或配料，其中包含支持RFID的智能标签，该智能标签包括该食材或配料的唯一标识符、起始重量和容器尺寸。通常，智能标签可包含可追溯信息，如食材或配料名称、全球贸易项目代码(GTIN)、序列号、供应商名称、原产国、准备日期、“最佳食用”日期或保质期，以及快速响应矩阵(QR)码或其他条形码、二维码等，消费者或其他用户可以用它们访问可追溯性信息或其他有用信息。所述智能准备台设备还包括从支持RFID的智能标签读取可追溯性信息的RFID读取器；以及智能成像系统，该系统捕捉并处理食材和/或配料的图像，以供RFID读取器读取。因此，RFID读取器与机器视觉或智能成像系统协同工作，从智能准备台设备上的食材和/或配料的支持RFID的智能标签收集可追溯性数据。
在本发明的替代实施例中，公开了一种食品可追溯方法。一般而言，该方法包括将标有智能标签的食材或配料放置在智能准备台上或其附近，并确定食材或配料先前是否在智能准备台上或智能准备台附近。通过捕捉食材智能标签的图像、读取食材或配料上的RFID标签以及查找食材或配料的库存即可确定。然后，本发明的方法还可以用来确定食材或配料是否有现货或缺货。如果食材储存容器是空的，或者如果配料缺货，则该设备将捕捉可追溯性数据并返回到流程起始点。还可以设想，本发明的智能准备台设备可与用户的库存管理系统进行通信，并生成订单发送至食材/配料供应商，以补充缺货的食材或配料。
另一方面，如果食材或配料容器不是空的，则可以在监控状态下更新库存。例如，如上所述，本发明的设备可与用户的库存管理系统进行通信，并可自动更新用户的库存，按重量、体积或任何其他合适的度量反映智能准备台上最近使用或消耗的食材或配料的数量(因为其不再是可用库存的一部分)。通过这种方式，用户能够对可供使用的食材和配料的实时库存进行维护，避免停机时间(通常与制造食品产品所必需的食材和/或配料用完和必须补充食材和/或配料相关)。
本发明的智能准备台设备及相关方法还能够检测准备台上是否存在必需的食材或配料，和/或所述食材或配料是否超过保质期或“最佳食用”日期。例如，如果食材或配料超过了保质期，则设备会提醒用户，从而确保食品产品在一段时间内始终以相同的方式生产，并且食品产品不包括过期或变质的食材或配料，从而提高整体安全性。
一旦食品产品顺利生产出来，本发明的方法就会继续确定是否应该清理智能准备台。如果没到清理智能准备台的时间，例如由于还有食品产品需要制造，则该方法继续捕捉和分析由智能成像系统生成的图像，并检查是否有空的食材或配料容器。另一方面，如果到了清理智能准备台的时间，则该方法将继续检查智能准备台上所有食材、配料和最终食品产品的生存能力，例如更新库存管理系统。然后，该方法继续处理智能制备台上需要储存、捐赠或适当处置的每个食材和配料，例如如果超过保质期或“最佳食用”日期。最后，智能准备台上的每个食材、配料和最终食品产品的可追溯性信息将予以捕捉和保留，库存水平可能会更新。
为实现上述及相关目的，本文结合以下说明书和附图，对所公开的创新的某些说明性方面予以描述。然而，这些方面仅反映出可采用本文公开的原则的各种方式中的一些方式，并且旨在包含所有这些方面及其等效方面。当结合附图考虑时，从以下详细描述中可以看出其它优势和新颖特征。
附图说明
图1示出了根据所公开的体系结构所述的智能准备台的潜在实施例的正面透视图。
图2示出了根据所公开的体系结构所述的支持RFID的标签的一个示例的透视图，该标签上包含快速响应矩阵(QR)码。
图3示出了根据所公开的体系结构所述的用于维护食品可追溯准备系统的方法的一个潜在实施例的流程图。
图4示出了根据所公开的体系结构所述的库存清单的透视图。
具体实施方式
现参照附图对本发明进行说明，其中，相似的附图标记始终用于指代相似的要素。在以下说明书中，为了解释说明起见，阐述了许多具体细节，以就此提出深入理解。但是显而易见的是，没有这些具体细节，也可以实现本发明。在其它实例中，以框图形式示出了众所周知的结构和设备，以便于对其进行描述。
在一个实施例中，本发明公开了一种智能准备台设备，该设备包括与机器视觉或智能成像系统相结合的RFID系统，用于以低调的方式获取、维护并更新关于准备台设备上或其附近的食材和/或配料的信息，以及通过餐饮服务从业人员的极少量工作，收集后台的可追溯性数据。因此，所述智能准备台设备可捕捉关于智能准备台设备上的食材和配料的信息，包括但不限于独特食材信息、批号/序列号、重量、相关日期信息等。
首先参照图纸，图1示出了智能准备台设备100的一个潜在实施例的正面透视图。一般而言，智能准备台设备100包括RFID读取器102和智能成像系统104。所述智能准备台设备100可以是本领域已知的任何合适的准备台，用于储存和/或收集配料和食材106，并利用它们在餐饮服务环境(例如快餐店或其他类型的餐厅)中准备或制造食品产品。此外，在不影响本发明整体概念的情况下，智能准备台设备100可以具有本领域已知的任何合适的大小、形状和/或配置。本领域的普通技术人员将会认识到，图1所示的智能准备台设备100的形状、大小和配置仅作说明之用，并且智能准备台设备100的许多其他形状和大小也在本公开的范围之内。尽管智能准备台设备100的尺寸(即长、宽、高)是良好性能的重要设计参数，但是智能准备台设备100可以采用确保使用期间最佳性能和/或适合用户需要或偏好的任何形状、大小或配置。
智能准备台设备100通常采用铝或不锈钢或本领域已知的用于餐饮服务环境的任何其他合适的材料制成，并且易于清洁和/或消毒。智能准备台设备100通常还可划分(分段)为各种隔室或部分108，用于容纳或储存各种类型的配料和食材106或由此产生的食品产品。根据特定用户的需要和/或需求以及食品准备过程的整体性质，智能准备台设备100可以采用任何合适数量的隔室或部分108。还可以设想的是，智能准备台100还可以包括加热器(未示出)，用于已准备食材的保温，或者包括空调装置(也未示出)，用于冷藏各种食材和/或配料，以免腐败变质。
所述RFID读取器102可以是本领域已知的任何合适的RFID读取器。如前所述，射频识别是指利用电磁能刺激响应器进行自我识别。RFID读取器通常用作询问器，向RFID标签发送射频询问信号，RFID标签用作应答器，提供存储在芯片存储器中的信息，以响应从读取器处接收到的射频询问信号。对于无源RFID装置，询问信号的能量也为RFID装置操作提供了必要的能量。
RFID标签可以装入或贴在需要跟踪的商品上，例如食材、包装或配料容器。在某些情况下，标签可以用胶粘剂、胶带或其他方法贴在商品的外部，在其他情况下，标签可以插入商品中，如装入包装、放在商品容器内或贴在商品上。RFID标签采用唯一标识号进行生产，通常是由几个字节组成的简单序列号，并附有校验数位。生产时，将该标识号纳入RFID标签中。用户不能更改该序列号/标识号，且制造商保证每个序列号仅使用一次。此类只读RFID标签通常永久地贴在需跟踪的商品上，一旦贴上，标签的序列号将与计算机数据库中的主商品相关联。
优选地，RFID读取器102进一步包括多个片状天线110。片状天线是轮廓相对较低的无线电天线，可安装在平面上，通常由矩形平板或“贴片”构成。然而，如在本领域中已知的，天线110的类型非常多样，并且基于特定用户的需求和/或需要，可以使用任何合适数量或类型的RFID天线或RFID片状天线。通常，RFID读取器102读取或询问支持RFID的智能标签(例如，参见图2中的智能标签200)，并将信息从标签200发送给用户。在智能准备台设备100方面，RFID读取器102优选地从贴在各种食材和/或配料106上的智能标签200获取信息。例如(没有限制)，RFID读取器102可获取关于食材和/或配料的信息，例如采购和可追溯性信息、单个批号、重量、产品描述，相关日期信息，如准备日期、“最佳食用”日期和保质期、供应商或厂商标识信息、订购频率、剩余库存水平，以及智能标签中已经编码的任何其他信息，以满足用户需求和/或偏好。
本发明的RFID读取器102还可与机器视觉或智能成像系统104结合使用。所述智能成像系统104可以是本领域已知的任何合适的成像系统，通常由摄像头等软件和硬件产品组合构成。一般而言，机器视觉或智能成像系统的作用是通过一个或多个摄像头采集物体的图像或一系列图像，然后利用软件程序对图像或一系列图像进行分析，从图像中提取所需信息并进行相关分析。
更具体地，本发明的智能成像系统104捕捉准备台设备100和储存在准备台设备上的食材和配料106(或其缺失)的图像，并借助RFID读取器102对需要读取的图像进行处理和存储。因此，作为示例而非限制条件，在没有用户输入(或用户输入最少)的情况下，成像系统104捕捉可追溯性信息，用于将食材106从其来源运送到智能准备台设备100，然后成像系统将监测库存情况的事件，并将不需要的食材运回仓库，捐赠相同的食材，或发送食材或配料进行适当处置(如果例如已经超过相关保质期)。因此，智能准备台设备100将成像系统104与RFID读取器102集成在一起，将唯一标识符、批号/序列号、相关日期及其他有用信息关联到为消费者准备的个别食材和配料106。必要时，可追溯性信息关联使用户能够在智能准备台设备100上无干扰地获取、维护并更新关于当前库存水平的准确信息，同时在后台收集可追溯性数据。此外，作为示例而非限制条件，用户还可以接收食材或配料106过期、缺货或食材或配料106库存水平耗尽、智能准备台处或附近存在(或缺少)关键食材或配料106的自动提醒，或者本领域已知或需要的任何其他合适的提醒，具体取决于用户的需求和/或需要。
此外，还可以设想，本发明的智能准备台设备100可与用户的库存管理系统进行通信，例如(而非通过限制)，生成订单，并发送给供应商，以补充缺货食材或配料，或更新库存，以反映在智能准备台设备100上或其附近进行的食品产品制造过程中消耗的食材或配料106。通过这种方式，用户能够对可供使用的食材和配料106的实时库存进行自动维护，减少停机时间(通常与制造食品产品所必需的食材和/或配料用完和必须补充食材和/或配料相关)。本发明的设备及相关方法还能够检测准备台上是否存在必需的食材或配料106，和/或所述食材或配料106是否超过保质期或“最佳食用”日期，并提醒用户，从而确保食品产品在一段时间内始终以相同的方式生产，并且食品产品不包括过期的食材或配料106。还应当注意的是，例如，给定食材或配料106的起始重量和容器大小的成像系统能够进一步分析并确定该食材或配料106的重量变化。还需要注意的是，智能准备台系统可以预先配置有准备台上的食材和/或配料106及其唯一标识符、起始重量和/或容器大小。
图2公开了用于访问食材库存的支持RFID的标签200(或智能标签)的示例。优选地，智能标签200包括食材名称202、GTIN(全球贸易项目代码)代码204、序列号206、准备日期208、保质期210和QR码212。然而，本领域普通技术人员将认识到，图2中描绘的智能标签200仅仅是标签200的一个潜在实施例，并且任何其他有用信息也可载入标签200，以满足用户的需求和/或偏好，而不影响本发明的整体概念。
本文还提供并公开了一种与智能准备台设备100相关的食品可追溯方法。例如，图3示出了食品可追溯性准备系统维护方法的一个潜在实施例的流程图，其中，在300处进入智能准备台流程。在302处，将标有智能标签(例如，图2中的智能标签200)的食材或配料106放置在准备台上或其附近。在304处，确定食材/配料之前不在准备台上，并且食材/配料预定将会被放置在准备台上。通常，通过捕捉食材/配料标签的图像、读取食材/配料上的RFID标签以及查找食材/配料的库存即可确定。如果无法确定，则显示用户提醒。
在310处，对捕捉图像进行分析，如果包含该图像的食材/配料或容器是空的，则在306处捕捉适当的可追溯性数据，然后流程返回到302。另一方面，如果食材/配料容器不是空的，则流程继续进行到308，然后在监控状态下更新库存(例如，参见图4中公开的库存清单400，并且下文有更全面的描述)。接下来，在314处，流程将确定是否到了清理智能准备台的时间。如果没到清理智能准备台的时间，则流程在312处捕捉图像，然后移动到310进行图像分析，检查是否有空的食材/配料容器。如果到了清理掉准备台上所有食材/配料的时间，则流程继续进行316，检查准备台上所有食材/配料的生存能力。通常，如果食材和/或配料的库存量超过保留的最低水平，并且未超过其在准备台上的时间限制或保质期，则认为该食材和/或配料可以生存。
例如，如果已经超过了相关保质期、食材/配料受到污染、变质等，则在318处，准备台上的每个食材经过处理、储存、捐赠或作为废物妥善处置。对于准备台上的每个食材/配料，捕捉并保留可追溯性信息，然后在320处退出流程。重要的是，对于从食材和配料106中产生的食品产品的可追溯性，可以采用类似的流程。
图4公开了库存清单400，其中显示了食材/配料106的当前重量。本领域普通技术人员将认识到，图4仅描绘了库存清单400的一个潜在示例，如在本领域中已知的那样，可以根据用户的需求和/或需要，采用任何合适的库存清单。例如，该库存清单400包括事件402、日期404、全球位置码(GLN)406、GLN扩展408、GTIN 410、产品批号412、产品序列号414、产品数量416、产品重量418和操作员420。产品输出可以在422处的发明人列表400上以及生产日期424、可回收资产编号426和可回收资产编号扩展428上显示和公开。
上述内容包括要求保护的主题的示例。当然，不可能为了描述要求保护的主题而描述组成部分或方法的每一个可设想组合，但是本领域普通技术人员可能会认识到，要求保护的主题可以有很多进一步的组合和排列。因此，要求保护的主题旨在包含所发明要求保护范围的精神和范围内的所有此类改动、修改和变异。此外，因为“包括(comprising)”在使用时被解释为权利要求中的转折语，所以从某种程度上来讲，详细说明书或权利要求书中使用了“包括(includes)”一词，该术语旨在具有包容性，其方式类似于术语“包括(comprising)”。
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