DE60013400T2

DE60013400T2 - Verfahren und vorrichtung zur positionierung von zitzenbechern an einem milchtier

Info

Publication number: DE60013400T2
Application number: DE60013400T
Authority: DE
Inventors: Mats Nilsson
Original assignee: DeLaval Holding AB
Current assignee: DeLaval Holding AB
Priority date: 1999-01-15
Filing date: 2000-01-13
Publication date: 2005-02-17
Anticipated expiration: 2020-01-14
Also published as: AU2336000A; WO2000041559A1; IL144163A0; EP1143788A1; SE9900110D0; DK1143788T3; CA2356865C; SE513749C2; CA2356865A1; ATE274795T1; JP2002534103A; IL144163A; US6595157B1; SE9900110L; DE60013400D1; EP1143788B1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Positionierung tierbezogener Einrichtungen, z.B. Zitzenbecher, in Bezug auf einen definierten Teil eines Tieres, z.B. eines Milchtieres, entsprechend dem Oberbegriff von Anspruch 1, und insbesondere auf ein Verfahren zum Ingangsetzen einer automatischen Positioniervorrichtung, um eine dem Tier zugeordnete Bewegungssequenz zu verwenden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Steuervorrichtung.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Heutige automatische Melksysteme umfassen eine automatische Positioniervorrichtung, wie etwa einen Roboterarm, mit einer Identifiziervorrichtung. Die Positioniervorrichtung verwendet normalerweise eine vorbestimmte Bewegungssequenz, um die Zitzen an einem Euter eines Milchtieres zu lokalisieren und zu identifizieren. Das Euter eines Milchtieres, wie etwa einer Kuh, kann unterschiedliche Formen haben und die Zitzen können unterschiedlich am Euter angeordnet sein. Trotz dieser Verschiedenheiten wird normalerweise eine einzige Bewegungssequenz verwendet, was dazu führt, daß die Zitzen einiger Tiere nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitlimits gefunden werden können. Solche Tiere müssen dann zurückgewiesen werden, da sie nicht unter Zuhilfenahme dieses Systems gemolken werden können.
Weiterhin tritt im Laufe der Zeit eine Verschiebung der Position der Zitzen auf, insbesondere im Fall eines jungen Tieres, bei dem das Euter mit dem Heranwachsen größer wird, was wiederum zu größeren Abständen zwischen den Zitzen führt. Treten wesentliche Änderungen auf, kann es sein, daß das Tier vom System zurückgewiesen wird.
Im Falle eines erwachsenen Tieres ist herausgefunden worden, daß bei jedem Besuch des Melkroboters eine schwankende Milchausbeute auftritt. Aufgrund der Tatsache, daß die Milchausbeute variiert, variiert auch die Zitzenposition des Milchtieres aufgrund der größeren oder geringeren Spannung des Euters, wie sie durch die schwankende darin befindliche Milchmenge entsteht.
Weiterhin steigt in der Periode zwischen dem Kalben die Ausbeute während der ersten Monate an und fällt danach wieder ab. Auch das führt zu Änderungen im Abstand zwischen den Zitzen.
In der WO 96/20 587 ist ein Verfahren zum regelmäßigen Überprüfen der Position der Zitzen zum Positionieren der Zitzenbecher an Milchtieren offenbart, wobei das Problem angegangen wird, dass sich die Zitzen bei einem nachfolgenden Besuch nicht an der selben Position befinden. Die nötige Anpassung an die Position wird als neue Position für den nächsten Besuch aufgezeichnet.
Das Positionieren der Zitzenbecher an den Zitzen erfolgt eingangs manuell, um eine erste Position der Zitzen zu erhalten. Während der Überprüfung werden nur die Anpassungen von der Ausgangsposition gespeichert.
Diese Art, ein neues Tier in ein automatisches Melksystem zu integrieren, ist zeitaufwändig, insbesondere wenn das Melksystem bei einer Tierherde eingeführt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Steuervorrichtung zur Positionierung von Zitzenbechern an einem Milchtier vorzusehen, das die Probleme des Standes der Technik überwindet.
Dieses Ziel wird erreicht durch ein Verfahren zur Positionierung von mindestens einer tierbezogenen Einrichtung in Bezug auf mindestens einen definierten Teil eines Tieres, wobei das Tier einen definierten Raum einnimmt, der mit einer automatischen Positioniervorrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

– Erfassen einer Identität des Tieres,
– Bestimmen einer Klasse aus einer Mehrzahl von Klassen, zu der das Tier entsprechend der Identität des Tieres gehört, wobei das Tier vorher auf der Grundlage der individuellen Position jedes definierten Teiles einer Klasse zugeordnet worden ist,
– In-Gang-Setzen der automatischen Positioniervorrichtung, um eine der Klasse zugeordnete Sequenz von Positionierbewegungen zu verwenden, und
– Positionieren der tierbezogenen Einrichtung unter Verwendung der Bewegungssequenz,

Das besondere Problem, ein neues Tier in das oben erwähnte System zu integrieren, wird durch ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst.
Das Ziel wird auch erreicht durch eine Steuervorrichtung zur Positionierung einer tierbezogenen Einrichtung in Bezug auf definierte Teiles eines Tieres nach Anspruch 14.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Tiere mit ungewöhnlich geformten Eutern und Zitzen, die auf ungewöhnliche Weise angeordnet sind, ebenfalls in das automatische Melksystem integriert werden können, anstelle daß sie vom System ausgeschlossen werden. Ein ausgeschlossenes Tier muß entweder verkauft oder geschlachtet werden, was für den Besitzer der Tiere sehr teuer ist.
Ein anderer Vorzug besteht darin, daß unter Verwendung einer Mehrzahl von Klassen die Bewegungssequenzen, die an unterschiedliche Euterformen der Tiere angepasst sind, den Prozess zur Positionierung der Zitzenbecher beschleunigen und dadurch den Durchsatz an Tieren im System anheben können.
Ein Vorzug einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß neue Tiere ohne manuelle Hilfe eingegliedert werden können, indem ihnen eine Grundbewegungssequenz zugeordnet wird.
Noch ein weiterer Vorzug bei einer anderen Ausführungsform besteht darin, daß das Verhalten eines Milchtieres berücksichtigt wird, wenn ihm eine Bewegungssequenz zugewiesen wird, so daß z.B. die Tiere nicht von der Positioniervorrichtung gestört werden und/oder die Positioniervorrichtung nicht aufgrund von Tierbewegungen beschädigt wird.
Die Erfindung wird nun genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Flussdiagramm, das die vorliegende Erfindung beschreibt.
2 zeigt eine ebene Ansicht eines Teiles eines Melksystems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt ein Flussdiagramm, das die vorliegende Erfindung zur Positionierung von Zitzenbechern in Bezug auf die Zitzen eines Milchtieres, wie etwa einer Kuh, in einem automatischen Melksystem beschreibt.
Der Durchlauf beginnt in Kasten 101, wo das System Informationen im Hinblick auf die Tieridentität empfängt. Ein Computer verwendet diese Informa tionen, um zu bestimmen, ob das Tier schon vorher in diesem Melksystem gemolken worden ist, wie in Kasten 102 illustriert.
Ist das Tier schon vorher gemolken worden, sind schon vorher in einem Speicher Registrierung und Klassifikation dieses Tieres vorgenommen worden. Nach der vorliegenden Erfindung wird die Klassifikation durch eine Klassifizierungseinrichtung vorgenommen, die das Milchtier einer Klasse aus einer Mehrzahl von Klassen zuweist. Eine solche Mehrzahl von Klassen kann z.B. auf 0 bis 5 Klassen begrenzt sein. In Kasten 103a holt sich das System Informationen im Hinblick darauf, zu welcher Klasse das Tier gehört, z.B. Klasse 3. In diesem Beispiel könnte Klasse 3 bedeuten, daß der Abstand zwischen den vorderen Zitzen sehr viel größer ist als gewöhnlich.
Es ist möglich, die Anzahl von Klassen im System zu erweitern, so daß jedes Tier seine eigene individuelle Klasse hat.
Ist das Tier noch nicht im System registriert, wandert der Durchlauf zum Kasten 103b, wo das System das Tier einer Grundklasse zuordnet, z.B. Klasse 0.
Das System umfasst weiterhin eine automatische Positioniervorrichtung, die in Kasten 104 in Gang gesetzt wird, um eine Sequenz von Positionierbewegungen zu verwenden, die der Klasse des Tieres zugeordnet sind, so daß die Positionen der Zitzen identifiziert werden können. Beide Kästen 103a und 103b sind mit dem Kasten 104 verbunden. Die zugeordnete Bewegungssequenz kann im Hinblick auf die unterschiedlichen Klassen sehr unterschiedlich sein. Eine Grundsequenz für die Grundklasse, in diesem Beispiel Klasse 0, ist sehr viel ausgedehnter als die anderen Bewegungssequenzen, da sie alle anderen Klassen umfassen muß. Der Rest der Klassen ist so ausgestaltet, daß die Bewegungssequenzen je nach der Form der Euter und den Positionen der Zitzen innerhalb des Bereichs dieser bestimmten Klasse optimiert sind.
Nachdem das Tier der Bewegungssequenz der Grundklasse, Klasse 0, unterworfen worden ist, kann es dann auf der Grundlage der Ergebnisse im Hinblick auf Euterform und Zitzenpositionen einer spezifischeren Klasse zugeordnet werden.
In Kasten 105 wird ein Zähler n auf Null (n=0) gesetzt und die Anzahl der Zitzen k für diesen Tiertyp wird dem System entnommen. In Kasten 106 wird n auf n+1 hochgesetzt, was dazu führt, daß die Positioniervorrichtung die Bewegungssequenz ausführt, um die Zitze Nummer 1 (n=1), wie in Kasten 107 dargestellt, zu identifizieren.
Ein Zitzenbecher für Zitze 1 wird positioniert, Kasten 108, und die Position der Zitze wird aufgezeichnet und im Systemspeicher gespeichert, wie in Kasten 109 dargestellt.
In Kasten 110 wird ein Vergleich zwischen der Sequenznummer der momentan bearbeiteten Zitze n und der Gesamtanzahl an Zitzen k durchgeführt, wenn die Nummern nicht gleich sind, springt der Durchlauf über Linie 111 zu einem Punkt 112 zwischen Kasten 105 und 106 zurück.
Die Schritte 106 bis 110 werden wiederholt, bis n=k gilt, und der Durchlauf schreitet fort zu Kasten 113, wo ein Vergleich zwischen den Bereichen der Positionen der zugeordneten Klasse für dieses Tier und der aufgezeichneten Posi tionen für alle Zitzen durchgeführt wird. In Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleichs kann das Tier einer neuen Klasse zugewiesen werden, wobei diese Information im System gespeichert wird, um beim nächsten Besuch verwendet zu werden.
Der Durchlauf endet in Kasten 114.
Dieser Durchlauf wird jedes Mal wiederholt, wenn ein Tier zum Melken das Melksystem betritt.
Die Tiere können auch in Abhängigkeit von ihrem Verhalten während des vorher beschriebenen Prozessdurchlaufs klassifiziert werden. Das Flussdiagramm muß dabei nur mit einem Kasten versehen werden, der eine Einrichtung zum Erfassen des Verhaltens während des Positionierens enthält, und die Anzahl der verfügbaren Klassen muss soweit ausgedehnt werden, daß auch einige Klassen enthalten sind, die das Verhalten beschreiben.
Ein Tier kann entweder einer Klasse zugeordnet werden, die dann eine kombinierte Klasse aus Zitzenposition und Verhalten ist, oder das Tier kann zwei separaten Klassen zugeordnet werden, eine für die Zitzenposition und eine für das Verhalten.
Ändert sich die Form des Euters oder der Zitzenposition am Euter zwischen zwei aufeinander folgenden Melkdurchgängen und kann die zugeordnete Bewegungssequenz aber noch die Zitzen identifizieren, kann das System das Tier einer anderen Klasse zuweisen, die der neuen Position der Zitzen entspricht.
Kann andererseits durch die zugeordnete Bewegungssequenz nicht die Position der Zitzen innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode identifiziert werden, kann das System das Tier einer anderen Klasse zuweisen und die Positionierung mit einer anderen Bewegungssequenz wiederholen. Ein erneutes Zuweisen erfolgt vorzugsweise an die Grundklasse.
2 zeigt einen Teil eines Melksystems 200, umfassend einen Stand 201, der mit einer Eingangstür 203 an der hinteren Längsseite versehen ist, durch die ein Tier 202 den Melkstand 201 betreten kann, und mit einer Ausgangstür 204 an der vorderen Längsseite, durch die das Tier den Melkstand 201 verlassen kann. An der Vorderseite des Standes 201 ist weiterhin ein Futtertrog 205 vorgesehen, in dem dem Tier 202 Futter, wie etwa ein Konzentrat, zugeführt werden kann. Die Türen werden durch einen Computer (nicht gezeigt) betrieben.
Das Melksystem umfasst weiterhin einen Melkroboter 206 zur automatischen Positionierung der Zitzenbecher 207 in Bezug auf die Zitzen 208 an einem Euter 209 des Milchtieres 202. Das Melksystem ist weiterhin mit einem automatischen Erfassungssystem zum Identifizieren des Tieres (nicht gezeigt) versehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung können natürlich auch verwendet werden, um Einrichtungen, die auf irgendein Tier bezogen sind, in Bezug auf irgendeinen gewünschten Teil eines Tieres zu positionieren. BESCHRIFTUNG DER FIGUR 1 FIGUR 1

Animal identity	Tieridentität
Is the animal registered?	Ist das Tier registriert?
Yes	Ja
No	Nein
Retrieve information regarding class	Hole klassenbezogene Informationen
Assign animal to default class	Weise Tiere der Grundklasse zu
Initiate positioning device	Setze Positioniervorrichtung in Gang
Set n=0, get k	Setze n=0, hole k
Identify teat n	Identifiziere Zitze n
Position teat cup	Positioniere Zitzenbecher
Record position	Zeichne Position auf
Check class information	Überprüfe Klasseninformationen
End	Ende

Claims

Verfahren zur Positionierung von mindestens einer tierbezogenen Einrichtung (207) in Bezug auf mindestens einen definierten Teil (208) eines Tieres (202), wobei das Tier einen definierten Raum (201) einnimmt, der mit einer automatischen Positioniervorrichtung (206) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Feststellen einer Identität des Tieres, – Bestimmen einer Klasse aus einer Mehrzahl von Klassen, zu der das Tier entsprechend der Identität des Tieres gehört, wobei das Tier vorher auf der Grundlage der individuellen Position jedes definierten Teiles einer Klasse zugeordnet worden ist, – In-Gang-Setzen der automatischen Positioniervorrichtung (206), um eine der Klasse zugeordnete Sequenz von Positionierbewegungen zu verwenden, und – Positionieren der tierbezogenen Einrichtung (207) unter Verwendung der Bewegungssequenz, wobei der Prozess zur Positionierung der tierbezogenen Einrichtung (207) für variierende Positionen jedes definierten Teils des Tieres (202) ausgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin folgende Schritte umfasst: – Vergleichen der festgestellten Position des mindestens einen definierten Teiles mit einem vorbestimmten Positionsbereich, der der diesem Tier zugeordneten Klasse entspricht, und – Aktualisieren der Klassenzuordnung, falls die festgestellte Position außerhalb dieses vorbestimmten Bereiches liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin den folgenden Schritt umfasst: – Aktualisieren der Klassenzuordnung auf der Grundlage der Position des mindestens einen definierten Teiles, wie sie von der Positioniervorrichtung (206) festgestellt wurde.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Auswählen der Mehrzahl von Klassen in der Weise, daß eine Grundklasse mit einer Grundsequenz von dieser Grundklasse zugeordneten Bewegungen enthalten ist, wobei das Tier (202) dieser Grundklasse wieder zugeordnet wird, wenn die automatische Positioniervorrichtung (206) unter Verwendung der Sequenz von Positionierbewegungen, die der zugewiesenen Klasse zugeordnet sind, die Position des mindestens einen definierten Teiles nicht erfolgreich feststellen kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als tierbezogene Einrichtung ein Zitzenbecher (207) gewählt wird, als definierter Teil eine Zitze (208) eines zu melkenden Tieres (202) wie einer Kuh und als definierter Raum ein Stand (201) eines automatischen Melksystems (200) mit einer Zitzenbecheransetzvorrichtung (206).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte umfasst: (a) Bewegen der Positioniervorrichtung (206) in einer Sequenz von Bewegungen, die der Klasse entsprechen, um die Position einer Zitze (208) festzustellen, (b) Ansetzen des Zitzenbechers (207) an die Zitze (208), (c) Aufzeichnen der Position der Zitze und (d) Wiederholen von Schritt (a) bis (c) zum Feststellen der Position, zum Ansetzen des Zitzenbechers und zum Aufzeichnen der Position für alle vorhandenen Zitzen (208) an einem zu melkenden Tier (202), wobei zum Feststellen der Position jeder einzelnen Zitze (208) eine angepasste Bewegungssequenz für eine bestimmte Klasse verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei das Verfahren weiterhin einen Schritt zum Aufzeichnen des Verhaltens des zu melkenden Tieres während des Positionierens umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß das Aktualisieren weiterhin den folgenden Schritt umfasst: – Aktualisieren der Klassenzuordnung, zu der das Tier gehört, wie sie sich aus den identifizierten Positionen der Zitzen und/oder des Verhaltens des zu melkenden Tieres ergibt, wobei das Verfahren zur Positionierung der Zitzenbecher (207) für verschiedene Positionen der mindestens einen Zitze (208) und/oder des Verhaltens des zu melkenden Tieres (202) ausgelegt ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Mehrzahl der Klassen eine begrenzte Anzahl von Klassen gewählt wird.
Verfahren zur automatischen Behandlung eines Tieres (202), wobei das Tier einen definierten Raum (201) einnimmt, der mit einer automatischen Positioniervorrichtung (206) zum Positionieren mindestens einer tierbezogenen Einrichtung (207) in Bezug auf mindestens einen definierten Teil (208) des Tieres versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: – Feststellen der Identität des Tieres, – Definieren einer Mehrzahl von Klassen, wobei das Tier einer zugeordnet wird, – Definieren einer von der Positioniervorrichtung (206) durchzuführenden Bewegungssequenz für jede Klasse, – Feststellen der Position jedes definierten Tierteiles (208) und – Zuweisen des Tieres (202) zu einer der Klassen auf der Grundlage der festgestellten Position und Beziehen der Identität des Tieres auf diese Klasse, wobei der Betrieb der Positioniervorrichtung (206) an das Tier (202) unter Verwendung seiner Identität angepasst werden kann.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren den weiteren Schritt umfasst: – Feststellen der Position des mindestens einen definierten Tierteiles durch In-Gang-Setzen der automatischen Positioniervorrichtung (206), um eine Grundsequenz von Bewegungen zu verwenden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die weiteren Schritte umfasst: – Auswählen der Mehrzahl der Klassen in der Weise, daß eine Grundklasse mit einer Grundsequenz von dieser Grundklasse zugeordneten Bewegungen enthalten ist, und – Zuordnen des Tieres zur Grundklasse, bevor der Schritt des Feststellens der Position des mindestens einen definierten Tierteiles ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß als tierbezogene Einrichtung ein Zitzenbecher (207) gewählt wird, als definierter Teil eine Zitze (208) eines zu melkenden Tieres (202) wie einer Kuh und als definierter Raum ein Stand (201) eines automatischen Melksystems (200) mit einer Zitzenbecheransetzvorrichtung (206).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Mehrzahl der Klassen eine begrenzte Anzahl von Klassen gewählt wird.
Steuervorrichtung zur Positionierung mindestens einer tierbezogenen Einrichtung (207) in Bezug auf mindestens einen definierten Teil (208) eines Tieres (202), wobei das Tier einen definierten Raum (201) einnimmt, der mit einer automatischen Positioniervorrichtung (206) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung – eine Anordnung zum Feststellen einer Identität des Tieres umfasst sowie – eine Anordnung zum Bestimmen einer Klasse, zu der das Tier unter einer Mehrzahl von Klassen entsprechend der Identität des Tieres gehört, wobei das Tier vorher auf der Grundlage der individuellen Position jedes definierten Teiles einer Klasse zugeordnet wird, – eine Anordnung zum In-Gang-Setzen der automatischen Positioniervorrichtung (206), um eine der Klasse zugeordnete Sequenz von Positionierbewegungen in Gang zu setzen, und – eine Anordnung zum Positionieren der tierbezogenen Einrichtung (207) unter Verwendung der Sequenz der Positionierbewegungen, wobei die Steuervorrichtung zur Positionierung der tierbezogenen Einrichtung (207) für unterschiedliche Positionen jedes definierten Teiles des Tieres (202) ausgelegt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin eine Anordnung zum Vergleichen der festgestellten Positionen der definierten Teile mit einem vorbestimmten Bereich von Positionen der diesem Tier zugeordneten Klasse umfasst sowie eine Anordnung zum Aktualisieren der Klassenzuordnung, wenn die festgestellte Position außerhalb dieses vorbestimmten Bereiches liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung weiterhin eine Anordnung zum Aktualisieren der Klassenzuordnung umfasst, zu der das Tier gehört, auf der Grundlage der Position jedes definierten Teiles, wie er von der Positioniervorrichtung (206) festgestellt wurde.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die tierbezogene Einrichtung ein Zitzenbecher (207) ist, der definierte Teil eine Zitze (208) eines zu melkenden Tieres (202) wie einer Kuh und der definierte Raum ein Stand (201) eines automatischen Melksystems (200) mit einer Zitzenbecheransetzvorrichtung (206).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl von Klassen eine begrenzte Anzahl von Klassen ist.