DE10058691B4

DE10058691B4 - Apparatus for weight determination and detection of the nutritional status and other parameters for the evaluation of the carcass of live animals, in particular of pigs, which move freely in their housing environment

Info

Publication number: DE10058691B4
Application number: DE2000158691
Authority: DE
Inventors: Helmut Niklaus; Jan Huenemoerder; Hartmut Prandke
Original assignee: Huenemorder Jan; Niklaus Helmut Dr; Prandke Hartmut Drscnat
Current assignee: MEIER, WOLFGANG, DE
Priority date: 2000-11-25
Filing date: 2000-11-25
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2020-11-26
Also published as: DE10058691A1

Abstract

Vorrichtung zur Gewichtsermittlung und Erfassung des Ernährungszustandes und weiterer Parameter zur Bewertung des Tierkörpers von lebenden Tieren durch optische Erfassung, Bildanalyse und Korrelationsrechnung, insbesondere von Schweinen in ihrer Haltungsumwelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungseinheit (1) starr am oberen Ende eines an einer Haltestange (7) kardanisch aufgehängten Bügels (6) befestigt ist, an dessen anderem unterem Ende sich die Auslöseeinheit (3) befindet, wodurch der Abstand zwischen Optik und Unterseite des Auslösers (3) definiert und konstant ist.contraption for weight determination and recording of nutritional status and others Parameters for the evaluation of the carcass of live animals by optical acquisition, image analysis and correlation calculation, in particular of pigs in their housing environment, characterized in that the image acquisition unit (1) rigidly at the upper end of a on a Handrail (7) gimbal-mounted bracket (6) is attached to whose other lower end is the trip unit (3), which the distance between the optics and the underside of the trigger (3) is defined and constant.

Description

Die Erfindung betrifft eine einfach zu handhabende Vorrichtung zur optoelektronischen Ermittlung der Körpermasse, des Ernährungszustandes und weiterer Parameter zur Bewertung des Tierkörpers von lebenden Tieren, insbesondere von Schweinen, die sich frei in ihrer Haltungsumgebung bewegen.The The invention relates to an easy-to-use device for optoelectronic Determination of body mass, of nutritional status and other parameters for evaluating the carcass of live animals, especially of pigs that are free in their housing environment move.

Es ist bekannt, das Gewicht lebender Tiere mittels verschiedener mechanischer und elektronischer Waagen zu bestimmen. Diese Methode ist insbesondere in der Schweinehaltung sehr arbeitsaufwendig und stressreich für Mensch und Tier. Weniger stressreich ist dagegen ein Verfahren zur berührungslosen Gewichtsermittlung, bei dem das Tiergewicht mit Hilfe einer optoelektronischen Vorrichtung direkt in der Haltungsumwelt der Tiere bestimmt wird. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art ist jedoch mit einer Vielzahl technischer Einzelkomponenten ausgestattet, wodurch die Handhabung relativ kompliziert ist und ein hoher mathematischer und rechentechnischer Aufwand zur Erfassung eines massstäblich definierten Bildes notwendig ist ( DE 199 18 100 A1 ).It is known to determine the weight of live animals by means of various mechanical and electronic scales. This method is particularly labor intensive and stressful for humans and animals, especially in pig farming. Less stressful, however, is a method for contactless weight determination, in which the animal weight is determined using an optoelectronic device directly in the housing environment of the animals. However, a known device of this type is equipped with a large number of individual technical components, whereby the handling is relatively complicated and a high mathematical and computational effort to capture a scale-defined image is necessary ( DE 199 18 100 A1 ).

So ist aus der WO 92/14116 bekannt, dass mittels eines Schiebegestells Leuchtpunkte oder Leuchtbalken auf das Tier projiziert werden, um damit die Schulterbreite und die Körperlänge festzustellen. Über eine festgelegte Bewertungsskala mit Punktbewertungen von 1 bis 6 wird festgestellt, ob ein Tier schlachtreif ist. Die reine Schulterbreite und Körperlängenmessung ist aber aufgrund sehr verschieden ausfallender Körperformen eine relativ ungenaue Methode. Außerdem ist das Positionieren der Leuchtmarken auf dem Tier mit relativ großen Fehlern behaftet. Aus wissenschaftlichen Einrichtungen und der Industrie ist bekannt, dass Verfahren der elektronischen Bildverarbeitung zur Bewertung von Objekten, Beurteilung der Fleischbeschaffenheit und ähnliches genutzt werden.So is out of the WO 92/14116 It is known that by means of a sliding frame luminous dots or light bars are projected onto the animal in order to determine the shoulder width and the body length. A fixed rating scale with scores from 1 to 6 determines if an animal is ready for slaughter. However, the pure shoulder width and body length measurement is a relatively inaccurate method due to very different body shapes. In addition, the positioning of the highlighter marks on the animal is associated with relatively large errors. It is known from scientific institutions and industry that electronic image processing methods are used for object evaluation, meat texture assessment and the like.

Weiterhin ist aus der DE 196 190 99 C1 bekannt, Geflügelschlachttierkörper ebenfalls mittels bildlicher Erfassung und elektronischer Bildverarbeitung hinsichtlich Körpermasse und Zusammensetzung des Schlachtkörpers (Gütebewertung) zu analysieren. Dabei werden an beiden Beinen aufgehängte Schlachttierkörper mittels eines Förderaggregates in definiertem Abstand an einer Videokamera bzw. Bilderfassungseinheit vorbeigeführt und bereits vor der Zerlegung bewertet. Mit der Erfassung von Außenkonturen und unter Zuhilfenahme bestimmter Körperpunkte sowie mittels einer Approximation eines ovalen Bereiches des Geflügelrumpfes, Stärke der Oberkeulen und dgl. erfolgt die Gewichtsbestimmung des an beiden Beinen hängenden Geflügelkörpers und einzelner Körperteile vorzugsweise Online, um im Verarbeitungsprozess Einfluss auf die Sortierung und Bewertung der Schlachtkörper nehmen zu können.Furthermore, from the DE 196 190 99 C1 It is also known to analyze poultry carcasses by means of visual inspection and electronic image processing with regard to body mass and composition of the carcass (quality assessment). In this case, slaughtered animal bodies suspended on both legs are guided past a video camera or image acquisition unit at a defined distance by means of a delivery unit and are evaluated before they are dismantled. With the detection of outer contours and with the aid of certain body points and by an approximation of an oval portion of the poultry fuselage, strength of the upper lobes and the like. The weight determination of hanging on both legs poultry body and individual body parts is preferably online to influence the processing process on the sorting and evaluation to be able to take the carcass.

Aus dem Zeitschriftenartikel „identified – and photographed, in: PIG INTERNATIONAL Jan. 99, Vol. 29, No. 1, S. 29–30 ist ebenfalls bekannt, dass die Fa. Hunday Elektronics Ltd, GB, einen speziellen Fütterungsstand entwickelt hat, in dem ein Schwein mittels elektronischer Ohrmarke während des Betretens des Fütterungsstandes identifiziert wird. Der Fütterungsstand hat im Stellbereich des Schweines nach unten abfallende schräge Seitenwände, um abzusichern, dass das Tier gerade unter der Optik bzw. Kamera steht. Die Seitenwände sind zur Verstärkung des Kontrastes schwarz gestaltet. Eine fest installierte Kamera über dem Stellbereich des Schweines nimmt etwa 50 Bilder pro Tier und Tag auf, vorausgesetzt die Tiere besuchen in der beschriebenen Häufigkeit den Fütterungsstand. Über eine Computeranalyse erfolgt die Ermittlung des Tiergewichtes.Out the journal article "identified - and photographed, in: PIG INTERNATIONAL Jan. 99, Vol. 29, no. 1, pp. 29-30 It is also known that the company Hunday Elektronics Ltd, GB, a special feeding stand has developed in which a pig by means of electronic ear tag while entering the feeding station is identified. The feeding stall has in the parking area of the pig down sloping sloping side walls to To ensure that the animal is just under the optics or camera. The side walls are to reinforce the Contrast black design. A fixed camera above the Pose of the pig takes about 50 pictures per animal per day on, provided the animals visit in the frequency described the feeding stall. Over a Computer analysis, the determination of the animal weight.

Eine andere bekannte Lösung ist starr in eine Fütterungsanlage integriert und ist somit nicht jederzeit auf ein ausgewähltes Tier anwendbar (Biotronix Times, Vol. 7 No. 2, 1999, Osborne industries).A other known solution is rigid in a feeding system integrated and is therefore not always on a selected animal applicable (Biotronix Times, Vol. 7 No. 2, 1999, Osborne industries).

Es ist bekannt (z. B. Zeitschrift "top agrar", Heft 12/98, Seiten S4–S7), dass insbesondere bei Sauen nach dem Absetzen der Ferkel anhand charakteristischer Körperformen der Ernährungszustand erfasst wird und eine Einteilung in bestimmte Futtergruppen vorgenommen wird. Diese Einteilung wird visuell vorgenommen und kann von Person zu Person unterschiedlich sein.It is known (eg magazine "top agrar ", Issue 12/98, Pages S4-S7), that especially in sows after discontinuation of the piglets characteristic body shapes the nutritional status recorded is made and a division into certain feed groups becomes. This division is made visually and may be by person to be different to person.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur berührungslosen Gewichtsermittlung technisch einfacher zu gestalten, die Handhabung der Vorrichtung zu vereinfachen und den mathematischen und rechentechnischen Aufwand zu reduzieren. Gleichzeitig soll durch die Erfindung eine Klassifizierung der Schweine hinsichtlich ihres Ernährungszustandes automatisiert und die Ermittlung von Parametern zur Bewertung des Tierkörpers ermöglicht werden. Eine Speicherung, Ausgabe oder Übergabe der ermittelten Daten auf andere technische Systeme soll ermöglicht werden.Of the Invention is based on the object, the method for non-contact Weight determination technically easier to handle, handling simplify the device and the mathematical and computational Reduce effort. At the same time, a classification is intended by the invention the pigs are automated in terms of their nutritional status and determining parameters for evaluating the carcass. A storage, issue or transfer The data obtained should be made available to other technical systems.

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Vorrichtung zur Gewichtsermittlung, Erfassung des Ernährungszustandes und weitere Parameter von lebenden Tieren, insbesondere von Schweinen, die sich in ihrer Haltungsumwelt frei bewegen, weist insbesondere folgendes auf:

a) Die Bilderfassungseinheit (Kamera) wird im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen starr am Ende eines Bügels befestigt ist, der gleichzeitig als Abstandshalter zwischen Optik und Tierrücken dient.
b) An der der Kamera gegenüber liegenden Seite des Bügels ist ein Auslöser montiert, der bei Berührung mit dem Tier die Kamera auslöst. Die optische Achse der Kamera ist auf diesen Auslöser fest ausgerichtet.
c) Das Ende des Bügels mit dem Auslöser ist als federnd gelagerter Gelenkarm ausgeführt und verhindert so einen Stoss auf den Bügel durch eine Schreckreaktion des Tiers bei Berührung.
d) Der Bügel ist an seinem oberen Ende, an dem sich die Kamera befindet, durch ein kardanisches Gelenk mit einer Haltestange verbunden. Der Bügel ist so ausbalanciert, dass die optische Achse der starr am Bügel befestigten Kamera immer senkrecht nach unten weist.
e) An der Haltestange ist eine mit der Kamera verbundene mikrorechnergestützte Datenauswertungs- und Anzeigeeinheit angebracht, die auch eine Eingabe von Parameter durch den Bediener gestattet.
f) Die gesamte Vorrichtung wird von einer Person mittig von oben auf den Rücken des Tieres aufgesetzt. Im Moment der Berührung des Tieres wird der Auslöser aktiviert und das Tier wird bildlich erfasst.
g) Die Originalbilder fallen immer im gleichen Massstab an. Eine Korrektur aufgrund unterschiedlicher Abstände bei den Aufnahmen ist nicht notwendig.
h) Die von der Kamera gewonnenen Aufnahmen des Tieres werden in der Datenauswertungseinheit einer digitalen Bildanalyse unterzogen. Es werden Längen- und Flächenparameter bestimmt, woraus eine Bestimmung des Gewichtes und/oder des Ernährungszustandes des Tieres sowie eine Bewertung des Tierkörpers erfolgt.
i) Die Vorrichtung bietet die Möglichkeit, zwischen verschiedenen Programmroutinen zu wählen, um entweder das Gewicht, den Ernährungszustand oder Parameter zur Bewertung des Tierkörpers oder auch gleichzeitig mehrere ausgewählte oder alle Werte des betreffenden Tiere zu bestimmen.
j) Zur Zuordnung des gemessenen Tieres zu einer Ernährungsgruppe erfolgt ein Vergleich des Konturbildes mit für bestimmte Ernährungsstufen charakteristischen Konturbildern.
k) Die Messergebnisse können im Mikrorechner gespeichert werden oder auch über eine Schnittstelle auf andere Systeme zur Weiterverarbeitung übertragen werden.
l) Die Vorrichtung ist vorteilhaft ausgestattet, wenn neben der Gewichtsermittlung bzw. der Bestimmung des Ernährungszustandes und Parameter zur Bewertung des Tierkörpers eine gleichzeitige automatische Tiererkennung mittels Responderlesegerät erfolgt.
m) Die Vorrichtung ist vorteilhaft ausgestattet, wenn in der Datenauswertungseinheit Programme für verschiedene Tierarten und Genetik wahlweise zur Verfügung stehen.
n) Die Vorrichtung ist vorteilhaft ausgestattet, wenn bei der Auslösung einer Aufnahme gleichzeitig eine automatische Markierung des Tieres, z. B. durch einen Farbstrahl, erfolgt, die auch von dem Messergebnis gesteuert sein kann.

According to the invention, the object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments emerge from the subclaims. The device for weight determination, detection of the nutritional status and other parameters of live animals, in particular of pigs, which move freely in their housing environment, has in particular the following:

a) The image acquisition unit (camera) is in contrast to known devices rigidly attached to the end of a bracket, which also serves as a spacer between optics and animal back.
b) On the opposite side of the bracket, a trigger is mounted, which triggers the camera in contact with the animal. The optical axis of the camera is fixed to this shutter.
c) The end of the strap with the trigger is designed as a spring-mounted articulated arm, thus preventing a shock on the bracket by a shock reaction of the animal on contact.
d) The bracket is connected at its upper end, where the camera is located, by a gimbal joint with a support rod. The bracket is balanced so that the optical axis of the rigidly fixed to the bracket camera always points vertically downwards.
e) Attached to the support bar is a microcomputer-aided data analysis and display unit connected to the camera, which also permits input of parameters by the operator.
f) The entire device is placed by a person in the middle of the top of the back of the animal. At the moment of touching the animal, the trigger is activated and the animal is captured.
g) The original images always arrive at the same scale. A correction due to different distances in the recordings is not necessary.
h) The images of the animal taken by the camera are subjected to a digital image analysis in the data evaluation unit. Length and area parameters are determined, from which a determination of the weight and / or the nutritional status of the animal as well as an evaluation of the carcass takes place.
i) The device offers the possibility of choosing between different program routines in order to determine either the weight, the nutritional status or parameters for the evaluation of the carcass or at the same time several selected or all values of the animal concerned.
j) For the assignment of the measured animal to a nutritional group, the contour image is compared with contour images characteristic of certain nutritional levels.
k) The measurement results can be stored in the microcomputer or transferred via an interface to other systems for further processing.
l) The device is advantageously equipped if, in addition to the weight determination or the determination of the nutritional status and parameters for the evaluation of the carcass, a simultaneous automatic animal identification by means of responder reading device.
m) The device is advantageously equipped if programs for different animal species and genetics are optionally available in the data evaluation unit.
n) The device is advantageously equipped if at the same time an automatic marking of the animal, z. B. by a color beam, takes place, which can also be controlled by the measurement result.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt 1 eine Vorrichtung, bestehend aus einer Kamera 1, einem Bügel 2 mit federnd gelagertem unterem Gelenkarm 5, einen Auslöser 3 sowie einer mikrocomputergestützten Datenauswertungs- und Anzeigeeinheit 4, die auch abnehmbar und über Schnittstellen mit anderen Systemen verbindbar sein kann. Der Bügel 2 ist mittels kardanischem Gelenk 6 mit der Haltestange 7 verbunden. Der Abstand S ist die konstante Entfernung zwischen Objekt und Tierrücken.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In the drawing shows 1 a device consisting of a camera 1 , a hanger 2 with spring-mounted lower articulated arm 5 , a trigger 3 and a microcomputer-aided data evaluation and display unit 4 which can also be removable and connectable via interfaces with other systems. The coat hanger 2 is by gimbal joint 6 with the handrail 7 connected. The distance S is the constant distance between the object and the back of the animal.

Claims

Apparatus for weight determination and detection of the nutritional status and other parameters for the evaluation of the carcass of living animals by optical detection, image analysis and correlation calculation, in particular of pigs in their housing environment, characterized in that the image acquisition unit ( 1 ) rigidly at the upper end of a holding rod ( 7 ) gimballed hanger ( 6 ) is attached, at the other lower end, the trip unit ( 3 ), which reduces the distance between the optics and the underside of the shutter ( 3 ) is defined and constant.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the lower part of the bracket ( 5 ) with the trip unit ( 3 ) is designed as an articulated arm, which is held by spring force in its rest position and gives in a fright reaction of the animal when touching and thus pushes on the bracket ( 2 ) avoids.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that on the support rod ( 7 ) one with the image capture unit ( 1 ) connected data evaluation and display unit ( 4 ), which also allows input of parameters by the operator.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the data evaluation unit ( 4 ) online or off-line with other computers.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that at the moment of touching the animal, the image capture unit ( 1 ) by the trigger ( 3 ) and captures a digital image defined to a scale defined by one in the data evaluation unit ( 4 ) integrated Calculator is processed and evaluated in several stages.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the trigger ( 3 ) is preferably located centrally in the captured image area of the optics.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that between different in the data evaluation unit ( 4 ) can be selected for different animal species and genetics, in which either a routine for determining weight or for determining the nutritional status or for determining parameters for evaluating the animal body or 2 selected or all routines are used.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the from the data evaluation unit ( 4 ) from the image of the animal contour image is compared with certain defined contour images that are characteristic of certain nutritional conditions of the species and thereby an association of the animal takes place to a specific nutritional level.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized that a recommendation on feed supply and / or selection output, stored or transferred to other automatic systems can be.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized that with the pictorial capture of the animal a simultaneous automatic animal identification takes place.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized that when triggering a Recording an automatic marking of the animal at the same time, which can also be controlled by the measurement result.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized that it is provided with an automatic responder reading unit.