DE69822335T3

DE69822335T3 - Vorrichtung zum automatischen Anbringen von Melkbechern

Info

Publication number: DE69822335T3
Application number: DE69822335.7T
Authority: DE
Inventors: Gösta FORS N
Original assignee: DeLaval Holding AB
Current assignee: DeLaval Holding AB
Priority date: 1997-12-19
Filing date: 1998-12-16
Publication date: 2015-02-26
Anticipated expiration: 2018-12-17
Also published as: ATE261603T1; US6341575B1; CA2315018C; DE69822335D1; JP4097401B2; SE9704779D0; DE69822335T2; CA2315018A1; JP2001526966A; DK1038266T3; IL136245A0; EP1038266A1; AU2080599A; EP1038266B1; DK1038266T4; WO1999033020A1; EP1038266B2

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Anbringen von Zitzenbechern an Milch gebenden Tieren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Eine derartige Vorrichtung ist aus der EP 0 360 354 bekannt. Eine derartige Vorrichtung ist auch aus der WO 97/15900 bekannt, gemäß der die Bilderfassungsvorrichtung an dem Roboterarm oder an der Vorrichtung angeordnet ist. Die Sichtachse des Objektivs der Bilderfassungsvorrichtung ist die gleiche wie die Längsachse des Roboterarms.
Das dort beschriebene Gerät und die Vorrichtung leiden unter dem Nachteil, dass, wenn ein Zitzenbecher an einer hinteren Zitze befestigt wird, eine vordere Zitze teilweise oder vollständig die Sicht auf die hintere Zitze versperren kann, wodurch das Anbringen des Zitzenbechers fehlschlagen kann.
Ein Gerät zur Handhabung von Werkstücken ist aus der US-A 5 219 264 bekannt, das eine CCD-Kamera mit einer vertikalen Sichtachse aufweist und das feste ”Leuchtfeuer” zur Lokalisierung eines ein Werkstück enthaltenden Werkstücknests verwendet. Der Roboterarm wird unter Verwendung der Leuchtfeuer bezüglich des Werkstocknests zentriert, wobei die Leuchtfeuer die Koordinaten des Roboterarms und des ergriffenen Werkstücks relativ zu der Bearbeitungsmaschine bestimmen, was eine exakte Bewegung des Werkstücks in die nachste Bearbeitungsposition durch Verwendung gespeicherter Bearbeitungsmaschinenkoordinaten erlaubt. Ein derartiges Gerät mit einer vertikalen Sichtachse und Leuchtfeuern und festen Koordinaten ist zur Befestigung von Zitzenbechern an den Zitzen von Milch gebenden Tieren aufgrund von Sicht- und Bewegungseinschränkungen durch die Beine und Zitzen des Tieres ungeeignet.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein verbessertes Gerät zu schaffen, das besser für das Anbringen von Zitzenbechern geeignet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Gerät der eingangs genannten Art gelöst, das durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 gekennzeichnet ist.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es möglich, den Roboterarm in eine Position zu bewegen, in der eine vordere Zitze die Sicht nicht versperrt, während beispielsweise ein Zitzenbecher an einer hinteren Zitze befestigt wird. Dies ist besonders wichtig bei Kühen mit Zitzen mit einem schmalen Zwischenraum (weniger als 10 cm). Weiterhin ist es möglich, sich von einem unteren Teil des Euters neben der Zitze weg zu bewegen, oder vom Bauch, in solchen Fällen, wo der untere Teil des Euters oder der Bauch die Bewegung des Roboterarms behindert, insbesondere in solchen Fällen, in denen das Gehäuse einer Zitzenlokalisierungsvorrichtung, wie beispielsweise einer Bilderfassungsvorrichtung, auf der Oberseite des Roboterarms montiert ist.
Das Gehäuse der Bilderfassungsvorrichtung ist fest auf der Basispartie montiert. Hierdurch wird ein festes Verhältnis zwischen der Basispartie und der Bilderfassungsvorrichtung erreicht.
Das Gehäuse der Bilderfassungsvorrichtung ist entweder auf der Verbindungspartie oder alternativ auf der Greiferpartie angeordnet.
Zweckmäßig ist die Greiferpartie mit der Verbindungspartie über eine Scharniervorrichtung verbunden. Hierdurch ist die Greiferpartie schwenkbar relativ zu der Verbindungspartie angeordnet.
Die Basispartie kann mit der Scharniereinrichtung am Verbindungspunkt zum Roboterarm versehen sein.
ZUSAMMENFASSUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
1A bis 1E Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2A bis 2C ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3A bis 3C ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4A bis 4C ein viertes, nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
1A ist eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Basispartie 2, die in eine Verbindungspartie 3 und eine Greiferpartie 4 unterteilt ist. Die Verbindungspartie 3 ist bei 3b mit einem Roboterarm 3a verbindbar. Auf der Oberseite der Greiferpartie 4 ist eine Bilderfassungsvorrichtung 5 vorgesehen, die ein Gehäuse 6 mit einer Öffnung für ein Objektiv 7 – mit einer Sichtachse 7a – einer Kamera im Inneren des Gehäuses 6 aufweist. Die dargestellte Bilderfassungsvorrichtung 5 ist mit einer optionalen Beleuchtungseinrichtung 8 versehen, die ein Laserstrahler zur Erzeugung von mindestens einer Laserebene zur Bildung mindestens einer Linie auf einer Zitze 9a, 9b, 9c, 9d eines Tiers sein kann. Alternativ kann die optionale Beleuchtungseinrichtung 8 eine Halogenlampe zur Erzeugung besserer Lichtverhältnisse für die Kamera während der Erfassung eines Bildes der Zitze oder Zitzen 9a, 9b, 9c, 9d sein. Da jedoch moderne Kameras sehr lichtempfindlich sind, ist die Beleuchtungseinrichtung für die Verwirklichung der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich.
Die Greiferpartie 4 ist mit einer Greifvorrichtung 10 versehen, die zum Ergreifen einer (nicht dargestellten) Aufnahmeeinrichtung einer tierbezogenen Einrichtung 11 bestimmt ist, die in 1A als mit einer (nicht dargestellten) Vakuumquelle verbindbarer Zitzenbecher dargestellt ist, jedoch alternativ auch als Zitzenreiniger, eine Zitzennachbehandlungseinrichtung oder dergleichen ausgebildet sein kann.
Während des automatischen Befestigens eines Zitzenbechers 11 an einer Zitze ist die Vorrichtung 1 mit dem Roboterarm 3a verbunden. In 1a ist der Zitzenbecher 11 zur Befestigung an der Zitze 9b bestimmt. Jedoch ist die Sicht auf die Zitze 9b durch die Zitze 9a behindert. Diese Situation ist dadurch dargestellt, dass die Sichtachse 7a nicht an der Zitze 9a vorbei führen kann. Da die Bilderfassungsvorrichtung die Zitze 9b nicht sehen kann und da sich die Sichtachse 7a der Bilderfassungsvorrichtung 5 oberhalb der Zitzeneinführöffnung 12 des Zitzenbechers 11 befindet (vgl. auch 1B), kann die Befestigung des Zitzenbechers an der Zitze 9b fehlschlagen.
Um die Zitze 9b sehen zu können, muss die Basispartie 2 von der Zitze 9a weg bewegt werden. Wenn die Basispartie 2 jedoch in Richtung der Längserstreckung des Roboterarms 3a bewegt wird, wird die Sichtachse nicht auf die Zitze 9a sondern neben diese gerichtet sein. Dementsprechend wird sich auch die Zitzeneinführöffnung 12 nicht unterhalb der Zitze 9b sondern neben dieser befinden.
Um eine Veränderung der Sichtachse 7a zu erlauben, so dass es möglich ist, die Zitze 9b in der Mitte des Bildes zu betrachten, wird es der Greiferpartie 4 erlaubt, sich in einer horizontalen Ebene um ein Scharnier 13 mittels einer Antriebseinrichtung 14, beispielsweise eines pneumatischen oder hydraulischen Kolbenmotors, vgl. 1C bis 1E, oder eines elektrischen Schrittmotors, relativ zu der Verbindungspartie 3 zu bewegen. Wie aus 1B ersichtlich ist, schneidet die Sichtachse 7a eine (nicht dargestellte) koaxiale Achse des Zitzenbechers, das heißt, oberhalb einer Zitzeneinführöffnung 12 des Zitzenbechers 11. Wenn die Zitze 9b sich in der Mitte des erfassten Bildes befindet, befindet sich die Zitzenbecheröffnung 12 folgerichtig unterhalb der Zitzeneinführöffnung des Zitzenbechers 11. Der Zitzenbecher 11 wird dann mittels des Roboterarms 3a nach oben bewegt und an der Zitze 9b befestigt, während der Innenraum des Zitzenbechers 11 mit einem Vakuum beaufschlagt wird.
Hieraus folgt, dass um die Sichtachse 7a auf die Zitze 9b zu richten, es erforderlich ist, den Roboterarm ebenfalls zu bewegen, vorzugsweise in Richtung der Längserstreckung des Roboterarms 3a. In 1C wurde der Roboterarm in eine Stellung bewegt, in der die Zitze 9b von einer veränderten Position aus gesehen werden kann.
Die 1C bis 1E zeigen drei unterschiedliche Relativstellungen der Greiferpartie 4 bezüglich der Verbindungspartie 3. Wie aus 1D ersichtlich ist, ist es nicht möglich, die Zitze 9b zu sehen, da die Zitze 9a die Sicht behindert.
In 1C hat der Roboterarm 3a die Richtung 1 jenseits der Zitze 9a bewegt. Die Greiferpartie 4 wurde relativ zu der Verbindungspartie 3 verschwenkt, so dass die Sichtachse 7a zwischen die Zitzen 9a und 9c fällt. Nun ist es möglich, die Zitze 9b zu sehen und den Zitzenbecher 11 in eine Stellung unterhalb der Zitze 9b zu bewegen, von wo aus es möglich ist, den Zitzenbecher 11 sicher an der Zitze 9b zu befestigen.
In 1E hat der Roboterarm 3a die Vorrichtung 1 auf die Roboterarmseite der Zitze 9a bewegt. Die Greiferpartie 4 wurde relativ zu der Verbindungspartie 3 verschwenkt, so dass die Sichtachse 7a vor die Zitze 9a fällt. Nun ist es möglich, die Zitze 9b zu sehen und den Zitzenbecher 11 in eine Stellung unterhalb der Zitze 9b zu bewegen, wie in 1c dargestellt, und den Zitzenbecher 11 sicher an der Zitze 9b zu befestigen.
Es ist zu beachten, dass die Zitze 9b theoretisch auch aus der gegenuber liegenden Richtung betrachtet werden könnte, das heißt von links in den 1C bis 1E. In der Praxis wäre dies jedoch kompliziert, da das rechte Hinterbein des Tiers die Bewegung des Roboterarms 3a und die Betrachtung behindern würde; in den 1C bis 1E befindet sich die Basispartie 2 unterhalb des Bauches des Tiers.
2A zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Basispartie 2 eine Verbindungspartie 3 aufweist, die fest mit der Greiferpartie 4 verbunden ist. Um eine Veränderung der Sichtachse zu erreichen, ist die Verbindungspartie 3 über ein Gelenk 15 mit dem Roboterarm 3a verbunden. Eine Bewegung in einer horizontalen Ebene um das Gelenk 15 erfolgt mittels einer Antriebseinrichtung 14 der oben genannten Art.
Die 2A bis 2C zeigen Beispiele möglicher Stellungen der Basispartie 2 bezüglich des Roboterarms 3a gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels. Das erhaltene Resultat ist das gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel der 1A bis 1E.
Die 3A bis 3C zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, gemäß dem die Bilderfassungsvorrichtung 5 auf der Verbindungspartie 4 der Basispartie 2 angeordnet ist. Es versteht sich, dass auch dieses Ausführungsbeispiel die gleichen Ergebnisse liefert.
4A zeigt ein viertes, nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, bei dem die Basispartie 2 fest an dem Roboterarm 3a befestigt ist. Um hier die oben beschriebene Wirkung zu erreichen, ist das Gehäuse 6 der Bilderfassungsvorrichtung 5 bezüglich der Basispartie 2 um eine vertikale Achse 16 schwenkbar angeordnet. Das Schwenken wird mittels einer Antriebseinrichtung 14 in Form eines Pneumatikzylinders durchgeführt. Alternativ kann ein pneumatischer Flügelmotor oder ein Elektromotor verwendet werden.
Während der Roboterarm mit dem ergriffenen Zitzenbecher 11 bewegt wird, wird die Sichtachse 7a auf die Zitze 9b gerichtet gehalten. Bei der Annäherung wird das Gehäuse mittels der Antriebseinrichtung 14 im Uhrzeigersinn verschwenkt. Der Zitzenbecher 11 wird zu der Zitze 9b hin bewegt, bis die Sichtachse 7a mit der Koaxialachse des Zitzenbechers 11 zusammenfällt, das heißt, bis die Zitze 9b sich oberhalb einer Zitzeneinführöffnung 12 des Zitzenbechers 11 befindet (vgl. 4C). Der Zitzenbecher 11 wird aufwärts zu der Zitze 9b hin bewegt und an dieser befestigt.
Für das automatische Durchführen einer tierbezogenen Handlung, beispielsweise der Befestigung eines Zitzenbechers, einer Zitzenreinigung oder dergleichen, ist das Gerät mit einer Steuereinrichtung versehen, die eine Auswertung des erfassten Bildes durchführen kann. Der Roboterarm 3a, die Antriebseinrichtung 14, die Greifereinrichtung 10 usw. sind in Reaktion auf die Bilderfassungsvorrichtung 5 bewegbar.
Es sollte verstanden werden, dass die Schwenkbewegung um das Scharnier 13, 15, 16 schrittweise oder kontinuierlich mittels der Antriebseinrichtung 14 durchgeführt wird. In der einfachsten Form wird die Schwenkbewegung ausschließlich zwischen zwei Extremstellungen durchgeführt.
Die oben beschriebene Vorrichtung ist für die Befestigung von Zitzenbechern an Milchtieren wie Kühen, Schafen, Ziegen, Pferden und Büffeln geeignet.

Claims

Vorrichtung zum Anbringen von Zitzenbechern an milchgebenden Tieren, mit einer Vorrichtung zum Ergreifen eines an einer Zitze anzubringenden Zitzenbechers, die eine Basispartie (2) aufweist, die zur Befestigung an einem Roboterarm (3a) bestimmt ist, und eine Greiferpartie (4) umfasst, die mit einer Verbindungspartie (3) verbunden ist, und mit einer Bilderfassungseinrichtung (5) mit einem Gehäuse (6) und einem Objektiv (7) mit einer Betrachtungsachse (7a), wobei die Bilderfassungseinrichtung (5) auf der Basispartie (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) der Bilderfassungseinrichtung (5) entweder an der Greiferpartie (4) oder der Verbindungspartie (3) starr montiert ist, wobei die Greiferpartie (4) so angeordnet ist, dass sie einen Zitzenbecher greift, sodass die Betrachtungsachse (7a) eine koaxiale Achse des Zitzenbechers kreuzt, und dass Veränderungsmittel (13, 14, 15) zur Veränderung der Betrachtungsachse (7a) vorgesehen sind, wobei die Veränderungsmittel (13, 14, 15) eine Scharniereinrichtung (13, 15) und eine Antriebseinrichtung (14) zum Verschwenken der Bilderfassungseinrichtung (5) um die Scharniereinrichtung aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) der Bilderfassungseinrichtung (5) auf der Verbindungspartie (3) montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Greiferpartie (4) und der Verbindungspartie (3) durch die Scharniereinrichtung (13) gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (6) der Bilderfassungseinrichtung auf der Greiferpartie (4) montiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basispartie (2) an einem mit dem Roboterarm (3a) verbindbaren Verbindungspunkt (3b) mit der Scharniereinrichtung (15) versehen ist.