DE3938077A1 - Verfahren und vorrichtungen zum orten von einzelnen zitzen beim automatischen ansetzen von zitzenbechern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Orten von einzelnen Zitzen beim automatischen Ansetzen von Zitzen­ bechern.

Im Zuge der vollständigen Automatisierung des Melkvorganges werden Ansetzautomaten oder Melkroboter entwickelt, die mit Hilfe von Sensorsystemen Zitzen orten und Melkzeuge ansetzen sollen. Nach anderen Verfahren werden die Zitzenpositionen der einzelnen Tiere in einer zentralen Steuerung abgespei­ chert und die Zitzenbecher mit Hilfe dieser Positionsdaten angesetzt.

Es ist bekannt, daß durch Sensorsysteme wie z. B. Licht­ schranken, Infrarotsensoren und Ultraschallsensoren Zitzen gesucht werden sollen. Auch die Kombination von Lichtschran­ ken und Ultraschallsensoren wurde bereits beschrieben. (EPA 03 00 115 A1, EPA 8 62 01 248.1, EPA 8 62 00 063.5, EPA Publ.No. 02 13 640).

Infrarotsensoren zum Zitzenorten wurde in Verbindung mit Lichtschranken schon 1977 beschrieben (Dr. Ordolff, D.:Mög­ lichkeiten zur weiteren Automation der Melkarbeit, Dt. Ge­ sell. für Milchwiss., Arbeitstagung Weihenstephan 1977, Mini-Report, Kiel, 1977). Dieses Verfahren ist zwar in der Lage, die Zitzenposition zu bestimmen, jedoch ist die Störan­ fälligkeit z. B. durch Wassertropfen am Euter (Ver­ dunstungskälte) als hoch anzusehen. Außerdem sind Infrarot­ sensoren deutlich teurer als Ultraschallsensoren oder Licht­ schranken.

Verfahren, die gespeicherte Zitzenpositionen anwenden (EPA 8 62 00 063.5) um Zitzenbecher anzusetzen, weisen den Nachteil auf, daß die Tiere sehr exakt positioniert sein müssen und daß die Positionen ständig zu aktualisieren sind, da sich die Euterform sowohl innerhalb eines Tages als auch inner­ halb der Laktation ändert.

Das in der EPA 8 62 01 248.1 beschriebene Verfahren weist den Nachteil auf, daß zur Grobpositionierung mehrere Ultra­ schallsensoren erforderlich sind. Der am Arbeitsorgan befe­ stigte Sensor ist darüber hinaus drehbar installiert, was unter den rauhen Einsatzbedingungen nicht die erforderliche Zuverlässigkeit erwarten läßt (Seite 3, Zeile 3-21). Dieses und das weitere in derselben Schrift beschriebene Verfahren lassen sich außerdem nur bei Geräten anwenden, bei denen das Traggestell für die Sensoren und die Melkbecher während des gesamten Melkvorganges am Euter verbleiben.

Die in der Publ. No. 02 13 660 veröffentlichte Erfindung kommt der angemeldeten am nächsten. Jedoch sind in der genannten Schrift zur Grobpositionierung des Melkzeuges Ultraschall­ sensoren vorgesehen, die die Position der Kuh und nicht des Euters erfassen. Die Feinpositionierung soll mit einer in einem festen Abstand oberhalb des Zitzenbechers angebrachten Lichtschrankenmatrix erfolgen (Fig. 2). Dies hat den Nach­ teil, daß beim Ansetzvorgang der die Lichtquellen und -empfänger enthaltende Halter in den Euterboden gedrückt werden kann und dadurch Abwehrreaktionen des Tieres ausge­ löst werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit wenigen und einfachen Sensoren die Position einzelner Zitzen sicher zu erkennen. Zu diesem Zweck werden die von den Sensoren ausge­ henden Signale von einem Rechner verarbeitet, der dann aufgrund der ermittelten Positionen den Greifer mit dem Zitzenbecher zu den Zitzen verfahren kann. Während des An­ setzvorganges sollen Berührungen zwischen Sensoren und Euter bzw. Zitzen weitestgehend vermieden werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem Greifertragarm (2) ein schräg nach oben gerichteter Ultra­ schallsensor (US-Sensor) installiert ist, der durch Verfah­ ren des Greifertragarms (2) einen Bereich abscannt, wodurch die Grobposition der zu suchenden Zitze ermittel werden kann. Der vertikale Anstellwinkel (a) ist dabei variabel vorgesehen, um rassebedingte Unterschiede in der Zitzenlänge verschiedener Herden auszugleichen. Er ist jedoch so vor­ zusehen, daß die Schallkeule (3) dem Raum oberhalb des Zitzenbechers schneidet. Nach Anfahren der ermittelten Posi­ tion wird der Sensorrahmen (4) zur Feinpositionierung nach oben ausgefahren, damit die Zitze in die Lichtschrankenma­ trix (gebildet aus Lichtquellen und Fototransistoren in dem U-förmigen Sensorrahmen) eintaucht. Durch Nachfahren des Greifertragarms (2) aufgrund der von der Lichtschrankenma­ trix übermittelten Daten wird der Zitzenbecher (6) unterhalb der Zitze zentriert.

Durch eine Vertikalbewegung des Greifertragarms (2) nach oben wird dann der Zitzenbecher (6) an die Zitze angesetzt, wobei der Sensorrahmen (4) wieder vertikal nach unten bewegt wird.

Die mit der Erfindungs erzielbaren Vorteile liegen insbeson­ dere darin, daß durch den schräg nach oben gerichteten US- Sensor (1) ein Freiraum (8) oberhalb des Greifertragarms (2) geschaffen wird, so daß beim Ansetzen der Zitzenbecher (6) an die Hinterzitzen, die Vorderzitzen nicht mit dem Greifer­ tragarm (2) in Berührung kommen.

Ein weiterer Vorteil liegt in der vertikalen Beweglichkeit des Sensorrahmens zur Feinfindung, weil dadurch einerseits während der Feinfindung die Zitzen tief genug in den Sensor­ rahmen (4) eintauchen können, ohne den Zitzenbecher vorzeitig zu berühren (Sensorrahmen ausgefahren), andererseits beim eigentlichen Ansetzvorgang der Sensorrahmen nicht soweit oberhalb der Zitzenbecheroberkante steht, daß er mit dem Euterboden in Berührung kommt (Sensorrahmen eingefahren).

Ein Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 dargestellt. Es ist der am Greifertragarm (2) befestigte US-Sensor (1) zu sehen, dessen Anstellwinkel (a) so angepaßt werden kann, daß die Schallkeule (3) den Bereich oberhalb des Zitzenbechers (6) bestreicht. Oberhalb des Sensors (1) ist dabei genügend Freiraum (8), um Berührungen mit den Vorderzitzen zu vermei­ den.

Der sich oberhalb des Greifers (5) mit Zitzenbecher (6) befindliche Sensorrahmen (1) ist in diesem Ausführungsbei­ spiel an einem oder mehreren Hubzylindern (7) befestigt, die eine vertikale Bewegung ermöglichen.

In einer besonderen Ausführungsform sind diese Zylinder (7) beweglich, z. B. an Federn befestigt.

In einem zweiten, zeichnerisch nicht dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel wird der Sensorrahmen (4) von parallel am Greifertragarm (2) befestigten Hubzylindern über Hebel in die erforderliche Höhe angehoben.

Claims (4)

1. Verfahren zum Orten von mit Hilfe eines Ansetzautomaten zu melkenden einzelnen Zitzen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt durch einen an einem Grei­ fertragarm des Ansetzautomaten befestigten Ultraschall­ sensors ein vorbestimmter Bereich durch Bewegung des Greifertragarms abgescannt und somit die Grobpositon der Zitze bestimmt wird und in einem zweiten Schritt nach Anfahren der Grobposition die Feinpositionierung eines von einem Greifer gehaltenen Zitzenbechers durch eine Lichtschrankenmatrix erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der die Fototransistoren und Lichtquellen enthaltende Sensorrahmen für den Feinfindungsvorgang in der Höhe verstellt werden kann.

3. Vorrichtung zum Orten von automatisch zu melkenden Zitzen, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Greifer­ tragarm (1) schräg nach oben gerichteter Ultraschall­ sensor (2) sowie ein U-förmiger Sensorrahmen (4) zur Aufnahme von Fototransistoren und Lichtquellen befe­ stigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorrahmen (4) vertikal bewegbar und seine Posi­ tion zum vom Greifer (5) gehaltenen Zitzenbecher (6) somit relativ veränderbar ist.