DE102016006902B4

DE102016006902B4 - Verfahren und Anlage zur Bewertung von Innereien von Schlachttieren

Info

Publication number: DE102016006902B4
Application number: DE102016006902.3A
Authority: DE
Inventors: Carsten Cruse
Original assignee: CLK GmbH
Current assignee: CLK GmbH
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2036-06-09
Also published as: DE102016006902A1

Abstract

Verfahren zur Bewertung von Innereien von Schlachttieren zur Erkennung von Innerei-Anomalien, wobei zumindest ein Organ (3), (4), (5), (6) der Innereien bewertet wird, mit folgenden Verfahrensschritten:1. optische Erfassung des zu bewertenden Organs (3), (4), (5), (6) mit zumindest einer optischen Erfassungseinrichtung (7), insbesondere einem VIS-NIR-3D Sensor an einem hängenden Geschlinge, den Teilschritt umfassend, dass das hängende Geschlinge durch einen Roboter mechanisch gedreht wird, und Zwischenspeicherung der Erfassungsdaten;2. Aufbereitung der Erfassungsdaten, wobei die Erfassungsdaten im Hinblick auf die dreidimensionale Form und unterschiedliche Verfärbung und/oder Textur oder daraus abgeleiteter Kennwerte klassifiziert werden;3. Bewertung der Erfassungsdaten im Hinblick auf kranke oder gesunde Merkmale.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Anlage zur Bewertung von Innereien von Schlachttieren zur Erkennung von Innerei-Anomalien.
Stand der Technik
Bei Innereien von Nutztieren kann es, beispielsweise aufgrund von Krankheiten, zu Veränderungen kommen, die nach diversen Kriterien, beispielsweise nach gesetzlichen Vorgaben oder nach Gütesiegeln wie Animal Welfare, kritisch sind. Das Erkennen derartiger Veränderungen wird bisher bei großer Menge nur manuell am sogenannten hängenden Geschlinge vorgenommen. Dabei bezeichnet das hängende Geschlinge einen an einer Hängevorrichtung, zum Beispiel Haken, hängend angeordneten Verbund der Innereien eines Schlachttieres. Bei beispielsweise einem Schwein beinhaltet das hängende Geschlinge üblicherweise Zunge, Speiseröhre, Lunge, Herz, Leber und Nieren.
Aus der WO 2003/093813 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatisierten, industriellen Untersuchen und/oder klassifizieren von Nahrungsmitteln bekannt. Dabei wird ein Verfahren zum automatisierten, industriellen Untersuchen und/oder Klassifizieren von Nahrungsmitteln, beispielsweise Fleisch oder anderen Lebensmitteln, vorgestellt, wobei zumindest ein Teil der Nahrungsmittel von einer Fördereinrichtung zu einem Messabschnitt gefördert wird, in welchem mindestens ein Ausschnitt des Reflexionsspektrums der Nahrungsmittel zur anschließenden Auswertung aufgenommen wird. Gleichfalls wird eine entsprechende Vorrichtung vorgeschlagen.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zuverlässige automatische Erkennung von Krankheiten innerer Organe zu ermöglichen.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ein Verfahren zur Bewertung von Innereien von Schlachttieren zur Erkennung von Innerei-Anomalien, wobei zumindest ein Organ der Innereien bewertet wird, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

1. optische Erfassung des zu bewertenden Organs mit zumindest einer optischen Erfassungseinrichtung, insbesondere einem VIS-NIR-3D Sensor an einem hängenden Geschlinge, den Teilschritt umfassend, dass das hängende Geschlinge durch einen Roboter mechanisch gedreht wird, und Zwischenspeicherung der Erfassungsdaten;
2. Aufbereitung der Erfassungsdaten, wobei die Erfassungsdaten im Hinblick auf die dreidimensionale Form und unterschiedliche Verfärbung und/oder Textur und/oder daraus abgeleiteter Kennwerte klassifiziert werden;
3. Bewertung der Erfassungsdaten im Hinblick auf kranke oder gesunde Merkmale.

Dabei bezeichnet ein VIS-NIR-3D Sensor einen Sensor, der visuelle und/oder nahinfrarote und/oder räumliche Erfassungsdaten bereitstellt.
Vorteilhaft erfolgt die Durchführung des Verfahrens bei einer Anordnung der Innereien in Form eines hängenden Geschlinges.
Ein derartiges Verfahren ermöglicht eine automatisierte Überprüfung der Innereien eines Schlachttieres, insbesondere eines Schweines. Es ist geeignet, den Arbeitsaufwand bei der Beurteilung zu senken. Ferner ermöglicht es einheitliche Beurteilungsstandards in den Schlachthöfen sowie die Vermeidung manueller Fehler.
Durch einen Roboter wird das Geschlinge der Innereien zur optischen Erfassung eines zu bewertenden Organs rotatorisch bewegt.
Das Verfahren ist in den Ablauf eines Schlachthofes problemlos integrierbar und kann um einen weiteren Schritt ergänzt werden, bei welchem das Ergebnis der Bewertung, die Erfassungsdaten sowie Zwischenergebnisse in ein üblicherweise gegebenes EDV-System des Schlachthofes übermittelt und dem Schlachttier zugeordnet sowie dokumentiert werden.
Vorteilhaft geht dem ersten Verfahrensschritt ein Schritt zum Freilegen von zumindest einem zu bewertenden Organ voran. Dieser kann vorteilhaft einen Teilschritt zur Entfernung von Objekten, welche die optische Erfassung der zu bewertenden Organe behindern, aufweisen.
Mit einem derartigen Verfahrensschritt kann in der Regel erreicht werden, dass es mindestens eine Seite gibt, von welcher wesentliche Teile des zu bewertenden Organs, beispielsweise der Lunge, gesehen werden können, ohne das andere Organe/technische Objekte die Sicht versperren. Typisch ist beim Schwein beispielsweise die Zunge durch Anbringen eines weiteren passenden Hakens von der Lunge weiter zu entfernen. Vorteilhaft kann ein Teilschritt zur Freilegung eines zu bewertenden Organs unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Hakens oder Stabes, mittels eines Roboters erfolgen.
Zur optischen Erfassung des zu bewertenden Organs weist der erste Verfahrensschritt vorteilhaft die Teilschritte auf, dass

a) eine optische Erfassung des hängenden Geschlinges, insbesondere des zu bewertenden Organs, von mehreren Seiten, oder
b) eine mechanische Bewegung, insbesondere Drehung, des hängenden Geschlinges, oder
c) eine mechanische Bewegung zumindest einer optischen Erfassungseinrichtung, insbesondere eines VIS-NIR-3D Sensors erfolgt.

Da beispielsweise die Lunge ein Teil des Geschlinges ist, welches üblicherweise frei drehbar an einem Haken hängt, ist die korrekte Orientierung bzw. Ausrichtung von Organ zur optischen Erfassungseinrichtung durch eine dieser Maßnahmen zu erreichen.
Eine mechanische Bewegung des Organs, bzw. in der Regel des hängenden Geschlinges, ist durch einen Roboter ausführbar. Beispielsweise kann durch einen Roboter das Geschlinge der Innereien an seiner Aufhängung translatorisch oder rotatorisch bewegt werden. Durch eine entsprechende Ausgestaltung der Aufhängung kann eine derartige Bewegung berührungslos erfolgen. Dabei kann eine Steuerung der Bewegung des Roboters unter Zuhilfenahme von Daten der zumindest einen optischen Erfassungseinrichtung erfolgen.
Für den Fall einer Erfassung von mehreren Seiten ist zu berücksichtigen, dass eine Beleuchtung für voneinander gegenüberstehenden optischen Erfassungseinrichtungen, kurz Kameras, nicht störend wirkt; dies ist durch passenden Versatz der Kameras und der Beleuchtung zu erreichen.
Die eine oder mehreren optischen Erfassungseinrichtungen sind vorteilhaft ausgestaltet, Erfassungsdaten in Form von flächendeckenden hochauflösende VIS-NIR Bildern und/oder 3D-Bildern bereitstellen zu können. Vorteilhaft werden hochauflösende VIS-NIR-Bilder und 3D-Bilder gemeinsam, in Kombination für eine Auswertung verwendet.
Vorteilhaft werden einzelne Organe, beispielsweise Lungen, während des Förderprozesses mit sechs VIS-NIR-3D Sensoren in einem Bereich oder mehreren, versetzt angeordneten und gegen Fremdlicht abgeschirmten Bereichen gescannt und als 3D-Gittermodell gespeichert. Durch eine Abbildung des Organs in einem 3D-Gittermodell sind Formveränderungen eines Organs feststellbar. Dies kann beispielsweise durch einen Abgleich der Abbildung oder daraus abgeleiteter geometrischer Kennwerte mit Referenzabbildungen bzw. Referenzwerten erfolgen.
Vorteilhaft werden die im ersten Schritt erfassten Erfassungsdaten in Form von Bilddaten mit Bildpixeln zwischengespeichert. In diesem Fall umfasst der zweite Verfahrensschritt vorteilhaft die Teilschritte, dass eine Klassifikation der einzelnen Bildpixel sowie eine Zusammenfassung von zusammenhängenden Bereichen ähnlicher Eigenschaften zu Segmenten erfolgt. Zur Klassifizierung von Bildpixeln werden aus den Erfassungsdaten vorteilhaft Merkmale wie die Rotintensität, die Braunintensität und eine NIR-Intensität extrahiert und in Beziehung zueinander gesetzt. Eine Aufbereitung der Erfassungsdaten in Form einer Segmentierung erlaubt eine auf die Flächen oder Teilflächen von einzelnen Organen bezogene Bewertung.
Der Schritt zur Bewertung der Erfassungsdaten im Hinblick auf kranke oder gesunde Merkmale weist vorteilhaft die Teilschritte auf, dass, nachdem zuvor eine Aufbereitung der Erfassungsdaten in Form von einer Zusammenfassung von ähnlichen Erfassungsdaten zu Segmenten erfolgt ist, eine Zuordnung eines Klassifikationswertes zu den Segmenten erfolgt, eine Klassifikation der Segmente anhand des Klassifikationswertes erfolgt, und eine Zuordnung von Segmenten in zumindest kranke oder gesunde Klassen anhand eines Grenzwertvergleichs durchgeführt wird.
Eine Zuordnung eines Klassifikationswertes zu einem Segment erfolgt vorteilhaft unter der Verwendung einer Auswertung der Verhältnisse der Farbintensitäten sowie der NIR-Intensität zueinander, insbesondere unter der Verwendung der Braun-, der Rot-, der Gelb- und der Weiß-Intensität.
Da die Farbverhältnisse nur in einem spezifischen Verhältnis auf eine gesunden bzw. kranken Bereich hinweisen, erfolgt der Grenzwertvergleich vorteilhaft anhand eines Relationswertes zwischen den Farbverhältnissen.
Erfindungsgemäß vorgesehen ist ferner eine Anordnung zur automatischen Detektion von Krankheiten von Innereien von Schlachttieren an einem hängenden Geschlinge, wobei die Anordnung zumindest eine optische Erfassungseinrichtung, insbesondere einen VIS-NIR-3D Sensor, und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der Anordnung und zur Aufbereitung von durch die Erfassungsvorrichtung erfasster Erfassungsdaten aufweist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
Eine derartige Anordnung ist einfach in den Förderprozess eines üblichen Schlachthofes integrierbar und bietet zudem die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Vorteilhaft weist die Anordnung einen Roboter auf, der angeordnet und geeignet ist, ein hängendes Geschlinge der Innereien an seiner Aufhängung translatorisch oder rotatorisch zu bewegen, oder ein zu bewertendes Organ unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Hakens freizulegen.
Dabei ist die Steuerung der Anordnung vorteilhaft eingerichtet, die Bewegung des Roboters unter Zuhilfenahme von Daten der zumindest einen optischen Erfassungseinrichtung zu steuern.
Vorteilhaft weist die Anordnung zumindest eine Fremdlichtabschirmung auf.
Figurenliste
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden, schematischen Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
Es zeigen

1 eine schematische Zeichnung einer ersten Anordnung zur Ausführung der Erfindung;
2 eine schematische Zeichnung einer zweiten Anordnung zur Ausführung der Erfindung;
3 verschiedene Spektren eines VIS-NIR-Scans;
4 einen Vergleich verschieden stark geschädigter Lungen;

Aus 1 ist schematisch eine Anordnung 20 zur automatischen Detektion von Krankheiten von Innereien von Schlachttieren ersichtlich. Die Anordnung 20 weist zwei optische Erfassungseinrichtungen 7 auf, welche als VIS-NIR-3D Sensoren ausgeführt sind. Nicht gezeigt weist die Anordnung 20 eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der Anordnung 20 und zur Aufbereitung von durch die Erfassungseinrichtungen 7 erfasster Erfassungsdaten auf. Die Steuer- und Auswerteeinrichtung ist eingerichtet, das Verfahren zur Bewertung von Innereien von Schlachttieren zur Erkennung von Innerei-Anomalien auszuführen.
Aus der 1 weiterhin ersichtlich ist ein hängendes Geschlinge 1, welches eine Zunge 2, und innere Organe 3, 4, 5, 6 in Form einer Lunge 3, einer Leber 4, Nieren 5 sowie einem Herz 6 aufweist. Das Geschlinge 1 ist mittels zwei Haken 11 an einer Förderschiene 12 aufgehängt, welches sich in einer Laufrichtung 13 bewegt. Eine zu bewertende Lunge 3 ist von der Zunge 2 als ein Objekt, welches die optische Erfassung der zu bewertenden Lunge 3 behindert, freigelegt. Das Freilegen ist unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs, eines Hakens 10 erfolgt.
Zur optischen Erfassung eines zu bewertenden Organs 3, 4, 5, 6 mit zumindest einer optischen Erfassungseinrichtung 7 weist die Anordnung 20 eine Beleuchtung in Form von zwei Scheinwerfern 8 auf, die derart angeordnet sind, dass sie keine der durch Blenden geschützten Eingänge der Erfassungseinrichtungen 7 beleuchten. Im Bezug zum hängenden Geschlinge 1 sind die Erfassungseinrichtungen 7 einander gegenüberliegend angeordnet. Zwecks Vermeidung einer Blendung sind zu den optischen Erfassungseinrichtungen 7 nebengeordnete Scheinwerfer 8 auf im Bezug zum hängenden Geschlinge 1 in etwa gleicher Höhe neben den optischen Erfassungseinrichtungen 7 angeordnet. Dabei sind, durch Hilfslinien 21, 22 angedeutet, die Scheinwerfer 8 jeweils so weit entfernt neben den Erfassungseinrichtungen 7 angeordnet, dass sie sich außerhalb des Öffnungswinkels der jeweils gegenüberliegenden Erfassungseinrichtung 7 liegen. Zur Abschirmung gegen Fremdlicht weist die Anordnung 20 zwei flächige Fremdlichtabschattungen 9 auf.
Aus 2 ist schematisch eine alternative Anordnung 20` zur automatischen Detektion von Krankheiten von Innereien von Schlachttieren ersichtlich. Räumlich versetzt weist die Anordnung 20' zwei gegen Fremdlicht abgeschirmte Bereiche auf, welche von dem an der Förderschiene 12 befestigten hängenden Gebinde 1 nacheinander passiert werden. Aufgrund des räumlichen Versatzes der Bereiche ist es ohne Blendung der Erfassungseinrichtungen 7 möglich, das hängende Gebinde 1 innerhalb der Horizontalebene sowohl rundum durch Erfassungseinrichtungen 7 zu erfassen als auch mit Scheinwerfern 8 zu beleuchten.
3 zeigt verschiedene Spektren eines VIS-NIR Scans von Lungen 3, bei welcher eine Farbintensität auf der Ordinate über die Wellenlänge auf der Abszisse dargestellt ist. Dabei zeigt Graph 14 Spektren gesunder Lungen, Graph 15 Spektren entzündeter Lungen und Graph 16 Spektren verbluteter Lungen. In Abhängigkeit von einer spezifischen Relation der Farbanteile können mittels eines Schwellwertvergleichs Entscheidungen über einen gesunden bzw. kranken Bereich getroffen werden.
4 zeigt exemplarisch einen Vergleich einer gesunden Lunge 17 mit einer 10-30% geschädigten Lunge 18 und einer zu über 30% geschädigten Lunge 19.

Claims

Verfahren zur Bewertung von Innereien von Schlachttieren zur Erkennung von Innerei-Anomalien, wobei zumindest ein Organ (3), (4), (5), (6) der Innereien bewertet wird, mit folgenden Verfahrensschritten: 1. optische Erfassung des zu bewertenden Organs (3), (4), (5), (6) mit zumindest einer optischen Erfassungseinrichtung (7), insbesondere einem VIS-NIR-3D Sensor an einem hängenden Geschlinge, den Teilschritt umfassend, dass das hängende Geschlinge durch einen Roboter mechanisch gedreht wird, und Zwischenspeicherung der Erfassungsdaten; 2. Aufbereitung der Erfassungsdaten, wobei die Erfassungsdaten im Hinblick auf die dreidimensionale Form und unterschiedliche Verfärbung und/oder Textur oder daraus abgeleiteter Kennwerte klassifiziert werden; 3. Bewertung der Erfassungsdaten im Hinblick auf kranke oder gesunde Merkmale.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem 1. Schritt ein Schritt zum Freilegen des zu bewertenden Organs (3), (4), (5), (6) vorangeht, welcher den Teilschritt umfasst - Entfernung zumindest eines Objekts, welches die optische Erfassung der zu bewertenden Organe (3), (4), (5), (6) behindert.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt zum Freilegen den Teilschritt umfasst - Freilegen eines zu bewertenden Organs (3), (4), (5), (6) unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Hakens oder Stabes.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilschritt zur Freilegung eines zu bewertenden Organs (3), (4), (5), (6) unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Hakens oder Stabes, mittels eines Roboters erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt 1 zur optischen Erfassung einen der folgenden Teilschritte umfasst - optische Erfassung des hängenden Geschlinges (1), insbesondere des zu bewertenden Organs (3), (4), (5), (6), von mehreren Seiten; oder - mechanische Bewegung zumindest einer optischen Erfassungseinrichtung (7), insbesondere eines VIS-NIR- 3D Sensors
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die im 1. Schritt erfassten Erfassungsdaten in Form von Bilddaten mit Bildpixeln zwischengespeichert werden und der Verfahrensschritt 2 die Teilschritte umfasst - Klassifikation der einzelnen Bildpixel; - Zusammenfassung von zusammenhängenden Bereichen ähnlicher Eigenschaften zu Segmenten.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im 2. Schritt eine Aufbereitung der Erfassungsdaten in Form von einer Zusammenfassung von ähnlichen Erfassungsdaten zu Segmenten erfolgt, und Schritt 3 die Teilschritte umfasst: - Zuordnung eines Klassifikationswertes zu den Segmenten; - Klassifikation der Segmente; - Zuordnung von Segmenten in zumindest kranke oder gesunde Klassen anhand eines Grenzwertvergleichs.
Anordnung (20), (20') zur automatischen Detektion von Krankheiten von Innereien von Schlachttieren an einem hängenden Geschlinge, wobei die Anordnung (20), (20') zumindest eine optischen Erfassungseinrichtung (7), insbesondere einen VIS-NIR-3D Sensor, und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung zur Steuerung der Anordnung und zur Aufbereitung von durch die Erfassungsvorrichtung (7) erfasster Erfassungsdaten aufweist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche auszuführen.
Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (20), (20') einen Roboter aufweist, der angeordnet und geeignet ist, das hängende Geschlinge (1) der Innereien an einer Aufhängung translatorisch oder rotatorisch zu bewegen, oder ein zu bewertendes Organ (3), (4), (5), (6) unter Zuhilfenahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Hakens oder Stabes freizulegen.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (20), (20') eine Steuerung aufweist, die eingerichtet ist, die Bewegung des Roboters unter Zuhilfenahme von Daten der zumindest einen optischen Erfassungseinrichtung (7) zu steuern.