VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR QUALITÄTSPRÜFUNG BZW. ZUR OPTISCHEN CHARAKTERISIE RUNG VON MILCH
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsprüfung von Milch bzw. zur optischen Charakterisierung von Milch sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren.
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Bei der Produktentwicklung von automatischen Melksystemen zeichnet sich nach einer ersten Phase, in der die prinzipielle Funktionsfahigkeit von Melksystemen gezeigt wurde, eine zweite Phase ab, in der erweiterte Funktionen, insbesondere Funktionen zur Gewährleistung von Qualitätsstandards der Milch wie auch die
15 Prüfung auf sinnfällig veränderte Milch in den Vordergrund rücken. Sinnfällig veränderte Milch bedeutet, dass die Milch durch Blut, Eiter oder durch Flocken verunreinigt ist, d.h. in der Erscheinung hinsichtlich Farbe, Geruch oder Konsistenz unerwünscht auffallig verändert ist. Zur Bestimmung der Sinnfälligkeit sind verschiedene Verfahren bekannt. Einige Verfahren nutzen Leitwert- oder Dichte-
20 messungen oder Siebe, um den Gehalt an Flocken in der Milch zu bestimmen andere erfassen sinnfällige Veränderungen hinsichtlich farblicher Veränderungen der Milch. Durch die WO 98/30084 ist ein Verfahren zur Ermittlung des Vorhandenseins bestimmter Substanzen in der Milch, die von einzelnen Tieren während aufeinanderfolgender Melkvorgänge gewonnen wurde, bekannt. Mit Hilfe einer
25 Farbsensormessvorrichtung wird die Intensität von Frequenzen in einer Anzahl von bestimmten Frequenzbändern, insbesondere die Intensität einer Anzahl von bestimmten Farben in dem Licht ermittelt. Die auf in diese Weise ermittelten Intensitätswerte werden in einer für ein jeweiliges Tier in einem Computer vorhandenen Datei gespeichert. Diese Intensitätswerte werden sowohl miteinander als
30 auch mit entsprechenden Intensitätswerten verglichen, die im Verlaufe eines oder mehrere vorhandene Melkvorgänge aufgezeichnet wurden. Die Ergebnisse dieses Vergleichsvorgangs werden angezeigt. Bisher verwendete Analysegeräte auf Ba-
sis optischer Verfahren weisen eine umfangreiche Sensorik auf, die voluminös und kostspielig ist, so dass derartige Analysegeräte meist stationär untergebracht werden müssen.
Die Nachteile verfügbarer Geräte, die mittels farblicher Auswertung der Milch arbeiten, beziehen sich überwiegend auf die Leistungsfähigkeit der Auswertverfahren, die auf Basis der Absolutwerte oder Verhältnisse der optischen Spektren nur Teilaspekte des Farbvektors erfassen und damit keine leistungsfähige Grundlage für das Beschreiben verkehrsfähiger Proben bei der farblichen Beurteilung sinnfällig veränderter Milch bieten. Die bei existierenden Geräten einer einfachen Signalaufbereitung unterzogenen Rohinformationen zu den Farben stellen keine hinreichend einfache und umfassende Größe dar, mit der eine Entscheidung über die Sinnfalligkeit abgeleitet werden kann.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und zum einen Verfahren zur optischen Charakterisierung von Milch und zum anderen ein Verfahren zur Qualitätsprüfung von Milch anzugeben, mit welchen mit optischen Mitteln Entscheidungskriterien über die Sinnfälligkeit abgeleitet werden können. Darüber hinaus sollen Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren angegeben werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 2 sowie durch die Merkmale des Anspruchs 29 bzw. 30 Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweilig abhängigen Ansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Charakterisierung von Milch mit einem optischen System erfasst folgende Verfahrensschritte: Zunächst wird das optische System bei mindestens einer Frequenz kalibriert. Anschließend wird mindestens ein optisches Spektrum der Milch bei mindestens einer Frequenz auf- genommen, woraufhin das erhaltene Spektrum mit Hilfe einer ersten Abbildung in einen Farbraum auf mindestens einen Farbvektor abgebildet wird. Schließlich
wird mindestens ein Farbvektor mit Hilfe einer zweiten Abbildung in einen Merkmalsraum auf einen Merkmalsvektor abgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Qualitätsprüfung von Milch umfasst die gleichen Verfahrensschritte wie das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Charakterisierung von Milch und den weiteren, dass der Merkmalsvektor mit einem Referenzvektor verglichen wird.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Milch berührungslos, in Echtzeit und im Durchflussverfahren charakterisiert. Durch die Kalibrierung wird die optische Übertragungsfunktion des optischen Systems festgestellt, damit sie später aus den mit Milch aufgenommenen optischen Spektren heraus gerechnet werden kann. Beispielsweise erfolgt für die Rohwerte des Sensors der Offsetab- gleich sowie eine automatische Kalibrierung mit Referenzwerten. In diesem Schritt werden die einzelnen Rohwerte noch für sich isoliert betrachtet.
Mit diesem Schritt werden z.B. farbliche Veränderungen im Sensorkopf kompensiert. In einer besonderen Betriebsart des Sensors können, abhängig von externen Systemzuständen Kalibrierungsalgorithmen angestoßen werden, die zur Bestimmung der Offsetabgleichswerte erforderlich sind.
Die Übertragungsfunktion des optischen Systems wird von dem von einer Lichtquelle imitierten Lichtspektrum als auch von der spektralen Sensitivität des Detektors bestimmt. Desweiteren haben zusätzliche optische Komponenten des optischen Systems (z.B. Fenster einer Messkammer, in der die Milch geführt wird, Spiegel etc.) bzw. Verunreinigungen im optischen Strahlengang Einfluss auf die optische Übertagungsfunktion.
Das Spektrum des verwendeten Lichtes kann im infraroten Spektralbereich, im sichtbaren und/oder im UV-spektral Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegen. Eine Kombination von unterschiedlichen Frequenzbereichen, sowie die
Kombination von schmalbandigen und breitbandigen Frequenzbereichen ist vor-
teilhaft, wenn sich die Verunreinigungen in Milch wie z.B. Blut, Eiter oder Flocken bei verschiedenen Frequenzen unterschiedlich gut erkennen lassen, d.h. der Kontrast zwischen den jeweiligen Arten der Verunreinigung gegenüber verkehrsfähiger Milch bei verschiedenen Frequenzen unterschiedlich groß ist.
Mit der ersten Abbildung des erhaltenen Spektrums in den Farbraum auf mindestens einen Farbvektor wird eine sichere und robuste Klassifizierung der Farbe der Milch möglich. Durch diese Abbildung wird eine geschlossene Formulierung der Beurteilungskriterien ermöglicht, wobei gleichzeitig die gesamt Information der gemessen Spektralbereiche einfließt. Durch die erste Abbildung wird die Komplexität eines optischen Spektrums auf einen vergleichsweise einfachen Farbvektor reduziert, der als Einträge wenige Zahlen aufweist, die jedoch die optischen Eigenschaften von Milch umfassend beschreiben.
Mit Hilfe der zweiten Abbildung wird der Farbvektor in einen Merkmalsraum auf einen Merkmalsvektor abgebildet. Mit dieser Abbildung wird somit der Farbvektor, welcher die Farbe der Milch wiedergibt, auf einen Merkmalsvektor mit wenigen, jedoch relevanten Einträgen abgebildet. Beispielsweise kann als ein Eintrag des Merkmalsvektors der Winkel stehen, mit dem sich der Farbvektor im Farb- räum um eine bestimmte Achse gedreht hat, oder der Faktor stehen, um den der Farbvektor gestaucht oder gestreckt wird.
Der Vergleich des Merkmalsvektors mit einem Referenzvektor liefert ein Kriterium für die Qualität sinnfällig veränderter Milch. Der Referenzvektor kann extern vorgegeben sein, könnte somit ein vorgegebener Standard sein. Er kann aber auch ein zuvor gespeicherter Merkmalsvektor aus früheren Messungen sein, so dass ein Vergleich der Milch zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten ermöglicht wird. Mit Hilfe des Merkmalsvektors lässt sich die zeitliche Entwicklung der Farbeigenschaften der Milch nachvollziehen, woraus Informationen über den Gesund- heitszustand einer Kuh oder der Herde bzw. die Abweichung der Physiologie einer Kuh gegenüber der der Herde gezogen werden können. Mit Hilfe des Refe-
renzvektors werden Mittelwerte und/oder Schwankungsbreiten vorgegeben, um die bzw. innerhalb derer ein Merkmalsvektor liegen muss, damit die Milch einen vorgegebenen Qualitätsstandard genügt.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Referenzvektor ein vormals gespeicherter Merkmalsvektor eines Tieres bzw. einer Tiergruppe oder Herde. Durch den Vergleich des Merkmalsvektors mit vorherigen Merkmalsvektoren wird eine Veränderung der Milch einer Kuh frühzeitig festgestellt.
Der Merkmalsvektor bzw. das Ergebnis des Vergleichs eines Merkmalsvektors mit einem Referenzvektor kann ein Tier individuelle oder herdenspezifische Informationen liefern. Gegebenenfalls können die Merkmalsvektoren mit weiteren erkannten Größen nämlich, wie z. B. der elektrischen Leitfähigkeit, der Viskosität und/oder dem Anteil der sich in der Milch befindlichen Schwebstoffe weitere In- formationen über die Qualität der Milch sowie über das die Milch liefernde Tier. Diese Größen können dazu genutzt werden Aussagen über den Gesundheitszustand, den Stand des Tieres innerhalb einer Laktationsperiode, das Ernährungsverhalten des Tieres und gegebenenfalls weitere interessante Aussagen über das Tier bzw. über die Herde.
Aus der Erkenntnis der Merkmalsvektoren eines Tieres, die aus einer Vielzahl aufeinaderfolgender Melkvorgänge gewonnen worden sind, kann der Verlauf der Änderung des Merkmalsvektors eines Tieres prognostiziert werden. Ist beispielsweise der Verlauf der Änderung eines Merkmalsvektors eines Tieres vom Lakta- tionsstand abhängig, so kann auch die Milchmenge, die zukünftig und zu erwarten sein wird, prognostiziert werden, wenn die Beziehungen zwischen dem Laktationsstand und der Milchmenge in Abhängigkeit vom Laktationsstand bekannt ist. Eine Verfeinerung der Aussage über die Qualität der Milch bzw. über eine sinnfällige Veränderung in der Milch kann auch dadurch erzielt werden, dass euter- viertel-individuelle Merkmalvektoren gebildet werden. Hierdurch können auch
Aussagen über beispielsweise pathologische Veränderungen eines Euterviertels einer Kuh getroffen werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Transmissionsspektrum aufgenommen. Bei einem Transmissionsspektrum wird durch geeignete Wahl der vom Lichtstrahl zu durchlaufenden Strecke innerhalb der Milch ein besonders gutes Signal zu Rauschverhältnis erzielt. Beispielsweise fallen Verunreinigungen im optischen System (d.h. nicht in der Milch) weniger ins Gewicht, wenn die vom Licht durchlaufende Strecke in der Milch länger ist, da der Einfluss der optischen Eigenschaften der Milch auf das optische Transmissionsspektrum mit der Wegstrecke skaliert und die Verunreinigungen im optischen Systems anteilsmäßig kleiner werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Reflektionsspektrum aufgenommen. Der Vorteil des Reflektionsspektrums liegt in einem einfacheren optischen Aufbau, da die üblicherweise für Transmissionsspektren erforderlichen zwei Fenster entfallen. Möglich ist auch, dass sowohl ein Transmissionsspektrum als auch ein Reflektionsspektrum aufgenommen wird. Der Vorteil hierin besteht, dass hiermit sowohl die absorptiven als auch die dispersiven Komponenten der optischen Eigenschaften der Milch erfasst werden. Während ein Transmissionsspektrum in erster Linie die absorptiven Eigenschaften erfasst, erfasst ein Reflektionsspektrum in erster Linie die dispersiven Eigenschaften, da der Reflekti- onskoeffizient in erster Linie vom Brechungsindex und damit von der Dispersion beeinflusst wird. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bestimmte Veränderungen der Milch besser in der Absorption, andere Veränderungen besser in der Reflektion erkennbar sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird das optische Spektrum im Pulsbetrieb aufgenommen. Pulsbetrieb heißt hier, dass in vorgebbaren zeitlichen Abständen
das optische Spektrum aufgenommen wird, so dass eine Historie der Farbveränderungen der Milch selbst innerhalb eines Melkvorganges möglich ist.
In einer noch weiteren Ausgestaltung wird das optische Spektrum kontinuierlich aufgenommen, wobei eine Charakterisierung der Milch hinsichtlich seiner optischen Eigenschaften jederzeit möglich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung- der Erfindung wird das mindestens eine optische Spektrum auf Farbvektoren bekannter Farbsysteme linear abgebil- det. Durch diese Abbildung wird die Komplexität des optischen Spektrums auf einen Satz von wenigen Zahlen abgebildet, ohne dass (im Falle von Milch) wichtige Informationen verloren gehen. Damit werden die optischen Eigenschaften der Milch mit einem Satz von wenigen Zahlen hinreichend genau beschrieben. Optische Merkmale lassen sich somit numerisch in effizienter Weise erfassen und verwerten. Die Abbildung erfolgt derart, dass in Bezug auf eine geeignete Wahl von Farbbasisvektoren (beispielsweise rot, grün, blau im RGB-System) z.B. Sätti- gungs- bzw. Intensitätsparameter quantifiziert werden. Die Abbildung des optischen Spektrums auf einen Farbvektor wird mit Hilfe eines Rechners auf effiziente Weise durch Superpositionen der einzelnen Farben generiert. Bekannte Farb- Systeme (z.B. RGB, CMY,...) zeichnen sich dadurch aus, dass die Abbildung des optischen Spektrums auf einen Farbvektor eindeutig ist, d.h. die Einträge im Farbvektor wohl definiert sind.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Abbil- düng eine nichtlineare Abbildung. Beispielsweise wird der Betrag des Farbvektors festgestellt. Je nach Farbsystem gibt der Betrag des Farbvektors Aufschluss über die Helligkeit der Milch. Alternativ wird die Rotation des Farbvektors bezüglich einer vorgebbaren Achse im Farbraum festgestellt. Die Rotation des Farbvektors gibt eine Verschiebung der Farbe an. Wird beispielsweise mit weißem Licht auf eine von Blut gefärbte Milch eingestrahlt, so wird die Farbe von weiß nach rot verschoben. Die Rotation des Farbvektors wird mit Schwellwerten und/oder Tole-
ranzbereichen verglichen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der mindestens eine Farbvektor normiert. Durch die Normierung können Rückschlüsse auf Lufteinschlüsse, Schaum oder Ablagerungen in der Milch bzw. am Sensorkopf gezogen werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Abbildung die Intensitätsabbildung, d.h. der Farbvektor wird gleich dem Merkmalsvektor gesetzt. Hierbei gibt der Merkmalsvektor direkt die Farbe der Milch wieder.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Merkmalsvektor eines Gesamtgemelkes eines Tieres gebildet wird. Dabei können auch mehrerer Merkmalsvektoren gebildet werden, die zeitlich nacheinander ermittelt werden. Die Darstellung der Merkmalsvektoren eines Gesamtgemelkes haben den Vorteil, dass die Qualität des gesamten Gemelkes überprüft werden kann.
Im Hinblick auf eine differenziertere Diagnostik wird gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens vorgeschlagen, dass wenigstens ein Merkmalsvektor eines zitzenindividuellen Gemelks gebildet wird. Hierdurch be- steht die Möglichkeit, beispielsweise bei Kühen viertelgemelks genau einen Merkmalsvektor zu bilden. Aus unterschiedlichen Merkmalsvektoren der zitzenindividuellen Gemelke kann gegebenenfalls von pathologische Veränderungen einzelner Zitzen und der dazugehörigen Bereiche geschlossen werden.
Im Hinblick darauf, dass die Zusammensetzung eines Vorgemelks, des Gemelks und des Nachgemelks unterschiedliche Konsistenz und Zusammensetzung sein kann, wird vorgeschlagen, dass wenigstens ein Merkmalsvektor das Vorgemelks und/oder das Gemelk beschreibt.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Merkmalsvektor gespeichert. Durch eine tierindividuelle Speicherung und den Vergleich mit Vergan-
genheitswerten können Rückschlüsse über den gesundheitlichen Zustand der Kuh gezogen werden. Durch die Speicherung des Merkmalsvektors wird ein zeitlicher Verlauf der optischen Eigenschaften der Milch festgehalten.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass der aktuelle Merkmalsvektor mit einem Melkmaisvektor eines früheren Melkvorgangs verglichen wird. Dies hat den Vorteil, dass dieser unmittelbare Vergleich Rückschlüsse auf die Zusammensetzung und Konsistenz der
Milch geschlossen werden kann.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass ein Signal ausgelöst wird, wenn ein Ergebnis des Vergleichs zwischen dem Merkmalsvektor und dem Referenzvektor außerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs liegt. Insbesondere soll durch den Toleranzbereich eine sinnfällige Veränderung der Milch berücksichtigt werden. Gemäß einer bevorzugten Verfahrensführung wird vorgeschlagen, dass durch die Überprüfung des Merkmalsvektors mit dem Referenzvektor in dem Toleranzbereich den Gehalt von Blut in der Milch berücksichtigt wird. Zusätzlich kann auch zur Bestimmung der Qualität der Milch wässrige Anteile, Schwebstoffe, insbesondere Flocken und/oder Eiter berücksichtigt werden.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Kalibrierung des optischen Systems unter Verwendung von Referenzgrößen. Da die Lichtquelle, der Detektor und gegebenenfalls zusätzlich verwendete optische Komponenten wie z.B. Fenster transmittierte bzw. reflektierte Lichtstrahlen in ihren farblichen Eigenschaften verändern, muss für eine präzise Charakterisierung der Milch dieser Einfluss rechnerisch korrigiert werden. Dieses geschieht beispielsweise indem anstelle der Milch eine Referenzgröße mit bekannten optischen Eigenschaften gemessen wird. Als Referenzgröße kann beispielsweise anstelle von Milch oder Wasser eine andere Flüssigkeit verwendet werden. Alternativ kann das optische System auch charakterisiert werden, indem die Milch aus dem
optischen Strahlengang entfernt wird. Bevorzugt wird als Referenzgröße eine Kalibrierflüssigkeit anstelle der Milch verwendet.
Statt der vorstehend beschriebenen Kalibrierflüssigkeit kann auch ein allgemeines Kalibriermedium genommen werden. Bei dem Kalibriermedium kann es sich beispielsweise auch um ein Gas handeln, vorzugsweise um Luft.
Die Kalibrierung des optischen Systems findet vorzugsweise in einer melkfreien Zeit statt. Der Zeitpunkt der Kalibrierung kann auch entsprechend den Abläufen im Melkstand angepasst sein. Hierzu wird vorgeschlagen, dass die Kalibrierung während oder außerhalb einer Reinigungsphase der Melkvorrichtung erfolgt. Während der Reinigungsphase der Melkvorrichtung wird beispielsweise Wasser durch die Leitungen und Schläuche der Melkvorrichtung durchgespült, so dass ein relativ definiertes Kalibriermedium zur Verfügung steht.
Zum Zwecke der Kalibrierung wird ein geeigneter Wert vorgeschlagen. Dieser kann aus wenigstens zwei Werten, die während unterschiedlicher Phasen des Melkens ermittelt wurden, verwendet werden.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Kalibrierung mit einer speziellen Ansteuerung der sendenden Elemente des Senders, insbesondere mit einer niedrigeren oder höheren Sendeleistung, welche auch spektral unterschiedlich angesteuert werden kann, erfolgt. Um sicherzustellen, dass durch schwankende Umgebungsbedingungen innerhalb des Detektors wird vorgeschlagen, dass diese kompensiert bzw. bei der Kalibrierung berücksichtigt werden. Hierbei kann es sich zum Beispiel um die Temperaturmes- sung oder Erfassung der maßgeblichen Umwelteinflüsse handeln, die einen relativen Einfluss auf das Ergebnis der Messung haben könnten.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur optischen Charakterisierung von Milch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Steuereinheit
und ein optisches System mit einer Lichtquelle, einen Detektor und eine mit der Milch befüllbare Messkammer, wobei die Lichtquelle," die Messkammer, und der Detektor in einem Strahlengang angeordnet sind und die Daten des Detektors der Steuereinheit zugeführt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Milch, insbesondere von sinnfälliger Milch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, um- fasst eine Steuereinheit, die einen Komparator aufweist, und ein optisches System mit einer Lichtquelle, einen Detektor und einer mit der Milch befüllbare Mess- kammer, wobei die Lichtquelle, die Messkammer und der Detektor in einen Strahlengang angeordnet sind und die Daten des Detektors der Steuereinheit zugefügt werden, dessen Komparator die Daten mit vorgebbaren und/oder gespeicherten Daten vergleicht.
In einem Transmissionsaufbau befindet sich die Messkammer zwischen der Lichtquelle und dem Detektor, wobei der Lichtstrahl die zu untersuchende Milch durchstrahlt. In einem Reflektionsaufbau tastet der Lichtstrahl ausgehend von der Lichtquelle die Oberfläche der zu untersuchenden Milch ab und wird zum Detektor reflektiert. Der Komparator vergleicht die von der Steuereinheit ermittelten Daten mit vorgegebenen und/oder zuvor gespeicherten Daten, womit sich Veränderungen der Tierphysiologie erkennen lassen. Durch einfache Vergleiche der Daten mit denen für verkehrsfähige Milch vorgegebenen Schwellenwerten und Toleranzbereichen wird eine Prüfung auf Sinnfälligkeit der Milch vorgenommen. Diese im Merkmalsraum stattfindende Prüfung erlaubt einen Vergleich anhand weniger skalarer Parameter. Komplexere Merkmale wie z.B. die farbliche Veränderung der Milch lassen sich so durch skalare Maßzahlen mit den in verkehrsfahi- ger Milch ermittelten Werten vergleichen, wobei sich insbesondere Toleranzbereiche einfach spezifizieren lassen.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kalibrierflüssigkeit in die Messkammer einleitbar. Mit dieser Kalibrierflüssigkeit wird das optische System
als solches ohne die zu untersuchende Milch geeicht, insbesondere kann hiermit die Funktionsfahigkeit des Gerätes überwacht werden. "Eine Speicherung der optischen Übertragungsfunktion des optischen Systems, insbesondere eine Speicherung der dadurch entstehenden Offset-Kompensation bzw. der Kalibrierwerte, in einer Datenbank ist zweckmäßig, um die Funktionsfähigkeit des Gerätes zu überwachen.
Das hier vorgeschlagene Verfahren erlaubt eine kompakte Formulierung der Merkmale verkehrsfahiger Milch. Die zweistufige Abbildung von Rohwerten in den Farbraum mit einer nachgeschalteten Abbildung in den Merkmalsraum bringt ein hohes Maß an Griffigkeit bei der Entwicklung der Verfahren und erlaubt die leistungsfähige Implementierung von Verfahren mit einem hohen Maß an Selektivität und geringem numerischen Aufwand. Das Verfahren kann so ausgestaltet werden, dass der Vakuumabfall äußerst gering ausfallt und sich eine ausgezeich- nete Reinigungsfähigkeit ergibt, zumal das Verfahren kontaktlos arbeitet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass die Lichtquelle und/oder ein Element der Kalibriereinheit durch die Kalibriereinheit zur Kalibrierung mit unterschiedlicher Sendeleistung und/oder spektral unterschiedlich ansteuerbar ist. Die Untersuchung der Milch kann beispielsweise mittels eines Hochleistungsspektrometers durchgeführt werden.
Weitere Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen werden anhand der folgenden Zeichnung erläutert. Diese sei schematisch die Erfindung erläuternd nicht als den Geist der Erfindung einschränkend aufzufassen, sondern soll nur exemplarisch einige Bestandteile der Erfindung beispielhaft verdeutlichen. Es zeigen schematisch:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Qualitätsprüfung ; und
Fig. 2 ein bekanntes Farbsystem.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Milch, insbesondere von sinnfällig veränderter Milch mit einem optischen System 1, einer Lichtquelle 2 und einem Detektor 3, wobei der von der Lichtquel- le 2 ausgehende Lichtstrahl 10 durch die Fenster 7 einer Messkammer 4 tritt. Die Messkammer 4 kann mit Milch 5 über einen Milcheinlass 8 befüllt werden. Vorteilhafterweise wird die Farbe der Milch 5 im Durchfluss gemessen, welches durch den Milcheinlass 8 und einem Milchauslass 9 ermöglicht wird. Die Daten des Detektors 3 werden einer Steuereinheit 6 zugeführt, welche die Daten vor- zugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auswertet und an einen Komparator 11 weiterleitet, der durch Vergleich dieser mit Daten verkehrsfähiger Milch bzw. gespeicherten Daten vergleicht, woraufhin die Vergleichergebnisse über eine Anzeige 12 ausgegeben werden.
Fig. 2 zeigt das bekannte Farbsystem RGB. Jede darzustellende Farbe wird durch einen Punkt im Zylinder repräsentiert, wobei der Winkel den Farbton, bzw. die Mischung der Farbtöne von Punkt R (rot) über Punkt G (gelb) nach Punkt B (blau) und wieder zu Punkt R (rot) beschreibt, der Betrag r des auf die Grundfläche des Zylinders projizierten Vektors die Sättigung der Farbtöne angibt und die Höhe h die Intensität der Farbe beziffert. In diesem System befinden sich alle reinen Grautöne auf der Mittelachse des Zylinders, wobei der oberste Punkt O auf der Mittelachse des Zylinders reines weiß und der unterste Punkt U reines schwarz repräsentiert. Eine Drehung des Farbvektors um die Mittelachse des Zylinders beschreibt eine Verschiebung des Farbtones, eine Streckung oder Stau- chung des Farbvektors bedeutet im allgemeinen eine Intensitätsveränderung sowie eine Veränderung in der Sättigung. Auf diese Weise ist durch die Angabe von 3 Zahlen die Farbe der Milch eindeutig bestimmt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Charakterisierung von Milch 5 mit einem optischen System 1 umfasst folgende Verfahrensschritte: Zunächst wird das optische System kalibriert, dann wird mindestens ein optisches Spektrum
der Milch bei mindestens einer Frequenz aufgenommen, dann wird das erhaltene Spektrum mit Hilfe einer ersten Abbildung in einem Farbraum auf mindestens einen Farbvektor abgebildet, und schließlich wird der mindestens eine Farbvektor mit Hilfe einer zweiten Abbildung in einem Merkmalsraum auf einen Merkmalsvektor abgebildet. Das Verfahren erlaubt eine kompakte Formulierung der Merkmale verkehrsfahiger Milch und bietet ein hohes Maß an Selektivität bei geringem numerischen Aufwand.
Bezuagszeϊclieiiliste
optisches System
Lichtquelle
Detektor
Messkammer
Milch
Steuereinheit
Fenster
Milcheinlass
Milchauslass
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