DE19636551A1

DE19636551A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Orten einzelner Zitzen einer Kuh

Info

Publication number: DE19636551A1
Application number: DE1996136551
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl Ing Kimm; Gerald Dipl Ing Wiese
Original assignee: Westfalia Landtechnik GmbH
Current assignee: GEA Farm Technologies GmbH
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1996-09-09
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: NL1006916A1; SE9702968L; SE9702968D0; NL1006916C2; DE19636551C2; SE520825C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Orten einzelner Zitzen einer Kuh.

Durch die EP 0 300 115 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansetzen jeweils eines Melkbechers an eine zu melkende Zitze, deren Lage durch einen Sensor geortet und mit einer von einer Ansetzvorrichtung jeweils eingenommenen Stellung verglichen wird, die in Richtung auf die Zitze solange verändert wird, bis die Ansetzvorrichtung den Zitzenbecher über die Zitze geschoben hat. Hierzu wird die Ansetzvorrichtung räumlich mittels jeweils in senkrecht aufeinanderstehenden Richtungen verfahrbare lineare Führungen verschoben. Die Ansetzvorrichtung ist an einer quer zur Längsrichtung einer Kuh verlaufenden Führung angeordnet, mit deren Ende sie unter die zu melkende Kuh verschoben wird. Die Ansetzvorrichtung wird von einem vorgegebenen Programm gesteuert, wobei Daten für ein zu melkendes Tier abgespeichert sind. Nach der EP 0 300 115 wird auch vorgeschlagen, daß die Daten des zu melkenden Tieres korrigierbar sind. Die Korrekturwerte werden während des Melkvorgangs gewonnen. Diese Verfahrensweise setzt voraus, daß der Steuerung der Ansetzvorrichtung die Position der Zitzen vorbekannt ist.

Es ist festgestellt worden, daß ein automatisches Ansetzen eines Melkbechers an eine Zitze trotz der Kenntnis der Koordinaten der einzelnen Zitzen nicht immer zuverlässig erfolgen kann, obwohl mehrere Ansetzversuche unter nommen werden.

Das Ansetzen des Melkbechers an eine Zitze einer Kuh ist dann problema tisch, wenn beispielsweise eine Kuh einen Melkstand in verschiedenen Zeitintervallen aufsucht. Das Aufsuchen einer Zitze ist dann problematisch, da das Euter der Kuh unterschiedlich ausgeprägt ist. Hierdurch bedingt verändern sich die Ansetzkoordinaten zwischen den einzelnen Melkvorgängen erheblich.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zum Orten einzelner Zitzen einer Kuh anzugeben, welches insbesondere dann angewandt wird, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Versuchen einen Melkbecher an eine Zitze anzubringen vergeblich durchgeführt wurde. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Orten einzelner Zitzen anzugeben, durch die die Koordinaten einer Zitze ermittelt werden, wobei sichergestellt werden soll, daß während der Ortung einzelner Zitzen keine Beeinträchtigung einer Kuh durch die Vorrichtung eintritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Orten einzel ner Zitzen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrich tung zum Orten einzelner Zitzen einer Kuh mit den Merkmalen des An spruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Orten einzelner Zitzen wird vorgeschlagen, daß der Greiferarm aus einer Referenzposition in eine erste Suchebene unter die Kuh verfahren wird. Der Greiferarm weist eine Grob positioniereinheit und eine im Erkennungsbereich der Grobpositioniereinheit liegende Feinpositioniereinheit auf. Die Anordnung der Grobpositioniereinheit und der Feinpositioniereinheit auf dem Greiferarm entspricht im wesentlichen der durch die DE 39 38 077 A1 bekannten Anordnung. Bei der Grobposi tioniereinheit handelt es sich vorzugsweise um einen Ultraschallsensor.

Der Greiferarm wird in der aktuellen Suchebene verfahren. Ein oberhalb dieser Suchebene liegender Abtastraum wird durch den Entfernungsbereich der Grobpositioniereinheit bestimmt. Befindet sich eine Zitze in dem Ab tastraum, so wird die Feinpositioniereinheit aktiviert. Die Feinpositionier einheit weist einen Abtastbereich auf. Es wird festgestellt, welche Position die Zitze innerhalb des Abtastbereichs der Feinpositioniereinheit hat. In nerhalb des Abtastbereichs der Feinpositioniereinheit ist ein Ansetzbereich gegeben, der die Öffnung eines am Greiferarm angeordneten Melkbechers überlappt. Ist eine Zitze innerhalb des Abtastbereichs der Feinpositionier einheit festgestellt worden, so wird anschließend eine Abweichung der Zitze von dem, innerhalb des Abtastbereichs der Feinpositioniereinheit liegenden Ansetzbereich, ermittelt. Zur exakten Positionierung der Zitze innerhalb des Ansetzbereichs wird der Greiferarm um die ermittelte Abweichung verfahren. Durch das Verfahren des Greiferarms wird der Abtastbereich in die Position der Zitze gebracht. Die Koordinaten dieser Position der aufgefundenen Zitze werden gespeichert.

Zum Auffinden der weiteren Zitzen wird zunächst die Feinpositioniereinheit deaktiviert. Der Greiferarm wird anschließend in der aktuellen Suchebene so verfahren, daß die noch nicht abgetasteten Bereiche des Abtastraumes abgeta stet werden. Wird in dieser Ebene eine weitere Zitze aufgefunden, so wiederholt sich die Abfolge der Verfahrensschritte c) bis g) nach Anspruch 1. Ist eine vorgegebene Anzahl von Zitzen geortet worden, so wird das Verfahren beendet.

Bei einer selbsttätigen Ortung einzelner Zitzen einer Kuh besteht die Gefahr, daß beim Verfahren des Greiferarms dieser gegen die Kuh verfährt. Die erste Suchebene ist daher so gewählt, daß sichergestellt wird, daß beim Einfahren des Greiferarms aus einer Referenzposition in die erste Suchebene unter die Kuh eine Beeinträchtigung der Kuh nicht eintritt. Hierdurch bedingt kann der Fall gegeben sein, daß ein Auffinden einer Zitze in der ersten Suchebene erfolglos war. Ist die erste Suchebene erfolglos abgetastet worden, so wird der Greiferarm in vertikaler Richtung in eine höhere, zulässige Suchebene verfahren und der Ortungsvorgang entsprechend wie derholt.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Möglichkeit angegeben, einzelne Zitzen selbsttätig aufzufinden. Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Ortungsverfahren wird vorgeschlagen, daß der Greiferarm nach einer auf einer maximal zulässigen Suchebene erfolgten Ortung in die erste Suchebene zurückgefahren wird. Die Ortung erfolgt anschließend in der ersten und in gegebenenfalls weiteren Suchebenen, wobei die erste Suchebene und gegebenenfalls die weiteren Suchebenen vergrößert werden.

Die Ortung einzelner Zitzen einer Kuh gestaltet sich problematisch, da die Geometrie der einzelnen Kühe sehr unterschiedlich ist. Insbesondere ist die Kenntnis der Lage des Kuhbauchs von besonderer Bedeutung, da sicherge stellt werden soll, daß der Greiferarm während der Verfahrbewegungen nicht gegen den Kuhbauch fährt. Es wird daher vorgeschlagen, daß der Abstand des Greiferarms zu einem Kuhbauch mittels einer Sensoreinheit detektiert wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird vor geschlagen, daß die Ortung in der aktuellen Suchebene beendet und der Greiferarm in die erste Suchebene zurückgefahren und die Ortung in der ersten, vergrößerten Suchebene fortgesetzt wird, wenn der Abstand des Greiferarms zu einem Kuhbauch, der mittels einer Sensoreinheit detektiert wird, einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

In Kenntnis des Abstandes des Greiferarms zu einem Kuhbauch und des Erkennungsbereichs der Grobpositioniereinheit wird zweckmäßigerweise die maximal zulässige Suchebene ermittelt und gespeichert. Diese maximal zulässige Suchebene kann für verschiedene Kühe unterschiedlich sein.

Die Ermittlung des Abstandes des Greiferarms erfolgt berührungslos, vor zugsweise mittels wenigstens eines kapazitiven Sensors. Bei einer Annäherung der kapazitiven Sensoreinheit an einen Kuhbauch ändert sich das elektrische Feld, wodurch die Sensoreinheit ein Steuersignal liefert.

Das Melken bzw. Orten einzelner Zitzen einer Kuh erfolgt in einer soge nannten Melkbox. Eine solche Melkbox ist durch die EP 0 300 115 A1 bekannt. Bei sogenannten konventionellen Melkboxen hat die Kuh eine gewisse Bewegungsfreiheit. Es sind auch Melkboxen bekannt, bei denen die Bewegungsfreiheit der Kuh so beschränkt ist, daß diese während des Or tungsvorgangs weder vor- noch zurücktreten kann. Die Einschränkung der Bewegungsfreiheit einer Kuh während des Melkvorgangs kann dazu führen, daß eine Leistungsverminderung der Kuh eintritt. Ferner kann die Kuh einen Eintritt in die Melkbox verweigern.

Läßt man der Kuh eine gewisse Bewegungsfreiheit in der Melkbox, so muß sichergestellt werden, daß die geortete Zitze nicht bereits zu einem früheren Zeitpunkt geortet wurde. Es wird daher vorgeschlagen, daß eine Überprü fung durchgeführt wird, ob die Koordinaten der innerhalb des Erkennungs bereichs der Grobpositioniereinheit georteten Zitze bereits gespeichert sind. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß überprüft wird, ob die Koordinaten der innerhalb des Abtastbereichs der Feinpositio niereinheit georteten Zitze bereits gespeichert sind. Führt die Überprüfung zu dem positiven Ergebnis, daß die Koordinaten der aufgefundenen Zitzen noch nicht gespeichert sind, so werden diese gespeichert. Anderenfalls wird der Ortungsvorgang fortgesetzt. Sind die Koordinaten der einzelnen Zitzen bekannt, so werden die Zitzenkoordinaten nach einem vorgegebenen Schema sortiert und gespeichert. Es ist zweckmäßig, zunächst die Koordinaten der hinteren Zitzen zu speichern, wobei erst die Speicherung der dem Roboter abgewandten Zitze und danach die Speicherung der dem Roboter zugewand ten Zitze erfaßt wird. Danach folgt die Speicherung der vorderen Zitzen in der gleichen Reihenfolge.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, kann eine Kuh in einer Melkbox vor- und/oder zurücktreten. Um die Bewegung der Kuh während des Ortungsver fahrens zu kompensieren wird vorgeschlagen, daß zunächst die Kuhposition in Relation zur Referenzposition bestimmt wird. Während der Ortung einer Zitze wird der Greifarm entsprechend einer Veränderung der Kuhposition verfahren, wodurch eine Kompensation der Kuhbewegung erreicht wird. Neben der Kompensation der Bewegung einer Kuh wird durch diese Ver fahrensweise auch sichergestellt, daß eine Suchebene vollständig abgetastet wird. Die Bestimmung der Kuhposition innerhalb einer Melkbox erfolgt vorzugsweise kontinuierlich oder quasi kontinuierlich.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Orten einzelner Zitzen einer Kuh. Die Vorrichtung umfaßt einen in einer Suchebene verfahr baren Greifarm. Der Greifarm weist eine Grobpositioniereinheit und eine im Erkennungsbereich der Grobpositioniereinheit liegende Feinpositioniereinheit auf. Mit der Grobpositioniereinheit und der Feinpositioniereinheit ist eine Auswerteeinheit verbunden, die mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung eines Positionierantriebs verbunden ist. Die Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß der Greifarm wenigstens eine Sensoreinheit aufweist, die einen Bereich oberhalb des Greifarms detektiert. Hierdurch wird der Abstand des Greifer arms zu einem Kuhbauch detektiert, wodurch sichergestellt wird, daß der Greiferarm nicht gegen den Kuhbauch verfahren wird.

Vorzugsweise handelt es sich bei der Sensoreinheit um wenigstens einen kapazitiven Sensor. Die Sensoreinheit ist mit der Steuereinheit verbunden, wobei die Steuereinheit den Positionierantrieb so ansteuert, daß die Ortung in der aktuellen Suchebene endet und der Greifarm in eine erste Suchebene zurückgefahren und die Ortung in der ersten, vergrößerten Suchebene fort gesetzt wird, wenn der von der Sensoreinheit detektierte Abstand zum Kuhbauch einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

Die Grobpositioniereinheit einer Vorrichtung ist in einem Gehäuse mit einer Deckwand angeordnet. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise auf der Deckwand angeordnet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung weist diese eine Feinpositioniereinheit auf, die einen vertikal bewegbaren, U-förmigen Rahmen mit Sensoren, die im wesentlichen eine Strahlung innerhalb des durch den Rahmen begrenzten Raumes emittieren bzw. detektieren, aufweist. Der Rahmen ist über eine Halterung mit dem Greifarm schwenkbar ver bunden. Die Halterung weist vorzugsweise wenigstens einen Haltearm auf, der wenigstens über einen Teil seiner Längserstreckung federelastisch ausge bildet ist. Hierdurch wird eine gewisse Nachgiebigkeit der Feinpositionier einheit erzielt, wodurch, für den Fall, daß die Feinpositioniereinheit gegen einen Kuhteil stößt, dieser Stoß durch den federelastischen Haltearm kom pensiert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht einer Melkanlage,

Fig. 2 eine Melkbox,

Fig. 3 einen Greifarm,

Fig. 4 schematisch einen Greifarm und Suchebenen,

Fig. 5 einen Greifarm mit einer Suchebene und einem Abtastraum, und

Fig. 6 eine Draufsicht einer Feinpositioniereinheit.

Fig. 1 zeigt eine Melkanlage mit einer Reinigungsbox 1 sowie mit zwei Melkboxen 2, 3. Die Reinigungsbox 1 sowie die Melkboxen 2, 3 sind hintereinander angeordnet. Parallel zu der Reinigungsbox 1 und den Melkbo xen 2, 3 verläuft ein Gang 4, auf dem die Kühe die einzelnen Boxen 1, 2, 3 erreichen. Am Ende des Ganges 4 ist ein Auslaß 5 vorgesehen, durch den die Kühe den Melkbereich verlassen. Die Reingigungsbox 1 sowie die Melkboxen 2, 3 weisen jeweils ein Einlaßtor 6 und ein Auslaßtor 7 durch die eine Kuh eine Reingigungsbox 1 bzw. eine Melkbox 2 oder 3 betreten und verlassen kann. Die Einlaßtore 6 und die Auslaßtore 7 sind mittels einer nicht dargestellten Steuereinrichtung steuerbar.

Jede Melkbox 2, 3 weist eine Melkbecherhaltevorrichtung 8 auf, in der die Melkbecher 9 gehaltert sind.

Zum Anbringen der einzelnen Melkbecher 9 an eine Zitze einer Kuh 10 ist eine Vorrichtung vorgesehen, die einen verfahrbaren Greifarm 11 aufweist. Der Greifarm ist in den Richtungen X, Y, Z verfahrbar. Der Greifarm 11 ist über einen Schlitten 12 mit einer sich in X-Richtung erstreckenden Führung 13 verbunden. Der Schlitten 12 ist auf der Führung 13 in X-Richtung verfahrbar. Desweiteren ist eine weitere Führung vorgesehen, die senkrecht zu der Führung 13 und dem Greifarm 11 ausgebildet ist, so daß der Greifarm 11 auch in einer senkrecht auf die Blattebenen stehenden Y-Richtung verfahrbar ist.

Der Greifarm 11 weist an seinem, in die Melkbox 2 bzw. 3 einfahrbaren Endabschnitt einen Greifer 14 auf, der durch verschwenkbar ausgebildete Greifbacken 15 einen Melkbecher 9 aus der Melkbecherhaltevorrichtung 8 aufnehmen und diesen haltern kann. Der Greifarm 11 weist eine Grobposi tioniereinheit 16 auf. Die Grobpositioniereinheit 16 ist vorzugsweise durch einen Ultraschallsensor gebildet, dessen Strahlengang in X-Richtung oberhalb einer Öffnung des Melkbechers 9 gerichtet ist.

Oberhalb der Öffnung des Melkbechers 9 ist eine Feinpositioniereinheit 17 angeordnet. Die Feinpositioniereinheit 17 weist einen U-förmigen Rahmen 18 auf. Innerhalb des Rahmens 18 und an den Schenkeln desselben sind Senso ren 19 vorgesehen, die im wesentlichen eine Strahlung innerhalb des durch den Rahmen 18 begrenzten Raum emittieren bzw. detektieren. Der Rahmen 18 ist in der Y-Richtung bewegbar. Zur Halterung des Rahmens 18 an dem Greifer 11 ist eine Halterung 20 vorgesehen. Die Halterung 20 umfaßt einen ersten Haltearm 21 und einen zweiten Haltearm 22. Der erste und der zweite Haltearm 21, 22 ist im wesentlichen L-förmig ausgebildet. Der erste und der zweite Haltearm 21, 22 sind parallel zueinander angeordnet und über einen Steg 31 miteinander verbunden. Das eine Ende eines jeden Haltearms 21, 22 ist verschwenkbar mit dem Greiferarm 11 verbunden. Zum Verschwenken der Halterung 20 ist eine nicht dargestellten Schwenkeinheit vorgesehen, bei der es sich im wesentlichen um eine hydraulisch oder pneumatisch betrieben Kolben-Zylinder-Einheit handelt. Das eine Ende eines jeden Haltearms 21, 22 ist mit dem Rahmen 18 verbunden. Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, ist der im wesentlichen vertikal verlaufende Abschnitt des ersten Haltearms 21 und des zweiten Haltearms 22 wendelförmig ausge bildet. Diese wendelförmige Ausbildung der Haltearme 21, 22 verleiht der Halterung 20 eine federelastische Eigenschaft, wodurch der Rahmen 18 beim Kontakt mit beispielsweise dem Kuhbauch ausweichen kann.

Die Grobpositioniereinheit 16 ist in einem Gehäuse 23 angeordnet. Das Gehäuse 23 weist eine Deckwand 24 auf, auf der eine Sensoreinheit 25 angeordnet ist. Die Sensoreinheit 25 ist durch einen kapazitiv arbeitenden Sensor gebildet. Die Sensoreinheit 25, die Grobpositioniereinheit 16 und die Feinpositioniereinheit 17 sind mit einer nicht dargestellten Steuerung des Greiferarms 11 verbunden.

Eine zu melkende Kuh 10 betritt eine Melkbox 2. Das Einlaßtor 6 wird geschlossen. Die Kuh 10 nimmt die in der Fig. 2 dargestellte Position ein. Wie aus der Darstellung in der Fig. 2 ersichtlich ist, hat die Kuh 10 innerhalb der Melkbox 2 eine gewisse Bewegungsfreiheit. Sie kann vor- oder zurücktreten. Bevor ein Melkvorgang durchgeführt wird, wird die Kuhposi tion in Relation zur Referenzposition des Greiferarms bestimmt. Die Position der Kuh 10 in der Z-Richtung wird durch zwei in Abstand zueinander angeordnete Sensoren 26, 27 bestimmt. Bei den Sensoren 26, 27 handelt es sich um Ultraschallsensoren. Ein jeder Ultraschallsensor 26, 27 mißt den Abstand zu der Kuh 10. Der Abstand des Sensors 27 zu der Kuh 10 entspricht der Strecke a und der Abstand der Kuh 10 zu dem Sensor 26 entspricht dem Abstand b. Die beiden Sensoren 26, 27 sind im wesentlichen so an der Melkbox 2 angeordnet, daß diese das Hinterteil der Kuh 10 erfassen. Der Abstand e zwischen den beiden Sensoren 26, 27 ist konstant. Aus der Erkenntnis der Abständen a, b und e kann die Breite d der Kuh 10 in der Melkbox 2 bestimmt werden. Mit f ist in der Fig. 2 der Abstand der Kuhmitte zum Sensor 26 bezeichnet.

Die Bestimmung der Kuhposition in X-Richtung erfolgt durch einen Sensor 28. Der Sensor 28 befindet sich hinter einem Kotblech der Melkbox 2. Er mißt durch eine nicht dargestellte Öffnung in dem Kotblech den Abstand c zum hintersten Teil der Kuh. Die durch die Sensoren 26, 27 und 28 ermittelten Daten werden an eine Steuereinheit übermittelt.

Ist die Position einer Kuh 10 in einer Melkbox 2 verifiziert worden, so kann ein Melkvorgang ausgelöst werden, wenn die Koordinaten der einzelnen Zitzen der Kuh 10 einer Steuereinheit bekannt sind.

Aufgrund unterschiedlicher Einflüsse kann unter Umständen der Ansetzvor gang der Melkbecher an die Zitzen einer Kuh erfolglos sein. Der Ansetzvor gang wird abgebrochen, wenn eine vorbestimmte Anzahl von Ansetzver suchen ergebnislos abgeschlossen wurden. Hiernach besteht die Notwendigkeit die Koordinaten der Zitze erneut zu bestimmen. Zur Bestimmung der Koordinaten einer jeden Zitze muß eine jede Zitze geortet werden. Hierzu wird vorgeschlagen, daß der Greiferarm, der die Grobpositioniereinheit 16 und eine im Erkennungsbereich 29 der Grobpositioniereinheit 16 liegende Feinpositioniereinheit 17 aufweist, aus einer Referenzposition X_R, Y_R, Z_R in eine erste Suchebene X_S1, Z_S1 unter die Kuh verfährt. Der Greifarm 11 wird in der ersten Suchebene X_S1, Z_S1 verfahren und ein oberhalb dieser Suchebene liegender Abtastraum X_A1, Z_A1, ΔY wird mit der Grobpositio niereinheit 16 abgetastet. Ist in der ersten Suchebene X_S1, Z_S1 durch die Grobpositioniereinheit 16 keine Zitze aufgefunden worden, so wird der Greifarm 11 in Y-Richtung in eine nächsthöhere Suchebene X_Sn, Z_Sn ver fahren. Der Greifarm wird auf der Y_n-Höhe in der Suchebene X_Sn, Z_Sn verfahren. Ist auch in der nächsthöheren Suchebene durch die Grobpositio niereinheit 16 keine Zitze aufgefunden worden, so wird der Greifarm 11 weiter in der Y-Richtung verfahren und der Abtastvorgang wiederholt. Die Verfahrbarkeit des Greiferarms 11 in der Y-Richtung ist nur bis zum Erreichen einer maximal zulässigen Suchebene X_SMax, Z_SMax möglich. Ist auch in der maximal zulässigen Suchebene X_SMax, Z_SMax keine Zitze aufge funden worden, so wird der Greifarm 11 in die erste Suchebene X_S1, Z_S1 zurückgefahren und der Verfahrbereich in der ersten Suchebene vergrößert. Die Vergrößerung des Verfahrbereichs des Greifers 11 kann sowohl in der Z-Richtung als auch in der X-Richtung erfolgen. Bevorzugt erfolgt eine Vergrößerung der Suchebene X_S, Z_S lediglich in der Z-Richtung. Ist in der vergrößerten ersten Ebene X′_S1, Z′_S1, die in der Fig. 4 gestrichelt darge stellt ist, keine Zitze aufgefunden worden, so wird der Greifarm 11 in Y-Richtung zunächst höheren vergrößerten Suchebene verfahren. Die nächst höhere Suchebene und alle darauffolgenden Suchebenen X_Sn, Z_Sn sind entsprechend der ersten Sucheebene X′_S1, Z′_S1 ebenfalls vergrößert.

Die maximal zulässige Suchebene wird durch die Sensoreinheit 25 detektiert, die den Abstand des Greiferarms 11 zu einem Kuhbauch detektiert.

Ist innerhalb des Erkennungsbereichs 29 der Grobpositioniereinheit 16 eine Zitze geortet worden, so wird die Feinpositioniereinheit 17 aktiviert. Der Rahmen 18 der Feinpositioniereinheit 17 wird im wesentlichen in der Y-Richtung angehoben. Innerhalb des Rahmens 18 der Feinpositioniereinheit 17 ist ein Abtastbereich FA ausgebildet, der durch die Sensoren 19 bestimmt ist. Innerhalb des Abtastbereichs FA ist ein Ansetzbereich AB vorgesehen, der die Öffnung des am Greiferarm 11 angeordneten Melkbechers 9 über lappt. Zunächst wird die Lage der Zitze 30 innerhalb des Abtastbereiches FA der Feinpositioniereinheit 17 bestimmt. Wir verweisen in diesem Zu sammenhang auf die Darstellung in der Fig. 6. Anschließend wird eine Abweichung der Zitze 30 von dem vorgegebenen, innerhalb des Abtastberei ches FA der Feinpositioniereinheit 17 liegenden Ansetzbereich AB ermittelt. Danach wird der Greiferarm 11 um die ermittelte Abweichung so verfahren, daß die Zitze 30 innerhalb des Ansetzbereichs AB liegt. Bevor die Koor dinaten X_Z1, Z_Z1, Y_Z1 der ersten Zitze gespeichert werden, wird überprüft, ob bereits diese Koordinaten einer Zitze vorliegen. Dies ist bei einem Auffinden einer ersten Zitze 30 nicht zwingend notwendig. Anschließend werden die Koordinaten der Zitze 30 gespeichert. Sind die Koordinaten X_Z1, Z_Z1, Y_Z1 gespeichert worden, so wird die Feinpositioniereinheit 17 deakti viert und der Greifarm 11 in der aktuellen Suchebene X_Sn, Z_Sn verfahren. Die vorstehend beschriebene Ortung einer Zitze wird bis zum Auffinden aller Zitzen wiederholt. Nachdem die Koordinaten einer jeden Zitze einer Kuh bekannt sind, werden diese in einer vorgegebenen Reihenfolge abgespei chert.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Orten einzelner Zitzen kann nicht nur dann eingesetzt werden, wenn Ansetzversuche eines Melkbechers an eine Zitze erfolglos waren, sondern auch wenn die Daten einer Kuh erstmalig aufgenommen werden sollen.

Bezugszeichenliste

1 Reinigungsbox
2, 3 Melkbox
4 Gang
5 Auslaß
6 Einlaßtor
7 Auslaßtor
8 Melkbecherhaltevorrichtung
9 Melkbecher
10 Kuh
11 Greifarm
12 Schlitten
13 Führung
14 Greifer
15 Greifbacke
16 Grobpositioniereinheit
17 Feinpositioniereinheit
18 Rahmen
19 Sensor
20 Halterung
21 erster Haltearm
22 zweiter Haltearm
23 Gehäuse
24 Deckwand
25 Sensoreinheit
26, 27, 28 Sensoren
29 Erkennungsbereich
30 Zitze
31 Querstrebe
X_R, Y_R Referenzposition
X_Sn; Z_Sn Suchebene
X_An; Z_An; ΔY Abtastraum
FA Abtastbereich
AB Ansetzbereich
X_SMax, Z_SMax maximal zulässige Suchebene
X_Z; Y_Z; Z_Z Koordinaten der Zitze

Claims

1. Verfahren zum Orten einzelner Zitzen (30) einer Kuh, mit

a) Verfahren eines Greifarms (11), der eine Grobpositioniereinheit (16) und eine im Erkennungsbereich (29) der Grobpositioniereinheit (16) liegende Feinpositioniereinheit (17) aufweist, aus einer Referenzposi tion (X_R, Z_R, Y_R) in eine erste Suchebene (X_S1; Z_S1) unter die Kuh;
b) Verfahren des Greiferarms (11) in der aktuellen Suchebene (X_S1,n; Z_S1,n) und abtasten einer oberhalb dieser Suchebene (X_S1,n; Z_S1,n) liegenden Abtastraum (X_A1,n; Z_A1,n; ΔY) mit der Grobpositionier einheit (16);
c) Aktivierung der Feinpositioniereinheit (17), wenn innerhalb des Erkennungsbereichs (29) der Grobpositioniereinheit (16) eine Zitze (30) geortet ist, andernfalls Fortsetzung des Ortungsvorgangs mit Schritt i);
d) Bestimmung der Lage der Zitze (30) innerhalb eines Abtastberei ches (FA) der Feinpositioniereinheit (16);
e) Ermittlung einer Abweichung der Zitze (30) von einem vorgegebe nem, innerhalb des Abtastbereiches (FA) der Feinpositioniereinheit (17) liegendem Ansetzbereich (AB), der die Öffnung eines am Greiferarm (11) angeordneten Melkbechers (9) überlappt;
f) Verfahren des Greiferarms (11) um die Abweichung, so daß die Zitze (30) innerhalb des Ansetzbereichs (AB) liegt;
g) Speicherung der Koordinaten (X_Z, Z_Z, Y_Z) der aufgefundenen Zitze (30) und Beendigung der Ortung wenn eine vorgegebene An zahl von Zitzen (30) geortet wurde;
h) Deaktivierung der Feinpositioniereinheit (17) und Fortsetzung des Ortungsvorgangs mit Schritt b);
i) Verfahren des Greiferarms (11) in vertikaler Richtung in eine höhere, zulässige Suchebene (X_Sn; Z_Sn) und Fortsetzung des Or tungsvorgangs mit Schritt b).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Greiferarm (11) nach einer Ortung auf einer maximal zulässigen Suchebene (X_SMax, Z_SMax) in die erste Suchebene (X_S1; Z_S1) zurückgefahren und die Ortung in der ersten, vergrößerten, vorzugsweise nur in einer Richtung, insbesondere in Z-Richtung, Suchebene (X′_S1; Z′_S1), und gegebenenfalls der weiteren vergrößerten Suchebenen (X′_S1,n; Z′_S1,n fortgesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Sensoreinheit (25) den Abstand des Greiferarms (11) zu einem Kuhbauch detektiert.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Ortung in der aktuellen Suchebene (X_Sn; Z_Sn beendet und der Greiferarm (11) in die erste Suchebene (X_S1; Z_S1) zurückgefahren und die Ortung in der ersten, ver größerten, vorzugsweise nur in einer Richtung, insbesondere in Z-Rich tung, Suchebene (X′_S1; Z′_S1) fortgesetzt wird, wenn der Abstand einen vorgegebenen Wert unterschreitet.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, bei dem aus dem Abstand die maximal zulässige Suchebene (X_SMax, Z_SMax) ermittelt und gespeichert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem die Sensoreinheit (25) berührungslos, vorzugsweise mittels wenigstens eines kapazitiven Sen sors, den Abstand ermittelt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem überprüft wird ob die Koordinaten der innerhalb des Erkennungsbereichs der Grobpo sitioniereinheit (16) georteten Zitze (30) bereits gespeichert sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem überprüft wird ob die Koordinaten der innerhalb des Abtastbereichs (FA) der Feinpositioniereinheit (17) georteten Zitze (30) bereits gespeichert sind.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Koordinaten (X_Z1,2,3,4, Z_Z1,2,3,4, Y_Z1,2,3,4) der einzelnen Zitzen nach einem vor gegebenem Schema sortiert und gespeichert werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem vor dem Schritt a) die Kuhposition in Relation zur Referenzposition (X_R, Y_R, Z_R) bestimmt und der Greifarm (11) während der Ortung einer Zitze ent sprechend einer Veränderung der Kuhposition verfahren wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ortsfeste Sensoren (19) die Kuhposition detektieren.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Kuhposition kon tinuierlich oder quasi kontinuierlich bestimmt wird.

13. Vorrichtung zum Orten einzelner Zitzen einer Kuh, mit einem in einer Suchebene (X_Sn; Z_Sn) verfahrbarem Greifarm (11), der eine Grobpositio niereinheit (16) und eine im Erkennungsbereich (29) der Grobpositio niereinheit (16) liegende Feinpositioniereinheit (17) aufweist, und eine mit der Grobpositioniereinheit (16) und der Feinpositioniereinheit (17) verbundene Auswerteeinheit, die mit einer Steuereinheit zur Ansteuerung eines Positionierantriebs verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Greifarm (11) wenigstens eine Sensoreinheit (25) aufweist, die einen Bereich oberhalb des Greiferarms (11) detektiert.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Senso reinheit (25) berührungslos, vorzugsweise mittels wenigstens eines kapazitiven Sensors (19), den Bereich oberhalb des Greiferarms (11) detektiert.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (25) mit der Steuereinheit verbunden ist, wobei die Steuereinheit den Positionierantrieb so ansteuert, daß die Ortung in der aktuellen Suchebene (X_Sn; Z_Sn) beendet und der Greiferarm (11) in eine erste Suchebene (X_S1; Z_S1) zurückgefahren und die Ortung in der ersten, vergrößerten, vorzugsweise nur in einer Richtung, insbesondere in Z-Richtung, Suchebene (X_S1; Z_S1) fortgesetzt wird, wenn der von der Sensoreinheit (25) detektierte Abstand zum Kuhbauch einen vorgege benen Wert unterschreitet.

16. Vorrichtung nach Anspruch 13, 14 oder 15, wobei die Grobpositionier einheit (16) in einem Gehäuse (23) mit einer Deckwand (24) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (25) auf der Deck wand (24) angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekenn zeichnet, daß die Feinpositioniereinheit (17) einen vertikal bewegbaren, U-förmigen Rahmen (18) mit Sensoren (19), die im wesentlichen eine Strahlung innerhalb des durch den Rahmen (18) begrenzten Raumes emittieren bzw. detektieren, aufweist, wobei der Rahmen (18) mit einer Halterung (20) und diese mit dem Greifarm (11) verschwenkbar ver bunden ist, und die Halterung (20) wenigstens einen Haltearm (21, 22) aufweist, der wenigstens über einen Teil seiner Längserstreckung federe lastisch ausgebildet ist.