EP1444486A1 - Method and device for determining the volumetric flow rate of milk flowing during a milking process - Google Patents

Method and device for determining the volumetric flow rate of milk flowing during a milking process

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Publication number
EP1444486A1
EP1444486A1 EP02791687A EP02791687A EP1444486A1 EP 1444486 A1 EP1444486 A1 EP 1444486A1 EP 02791687 A EP02791687 A EP 02791687A EP 02791687 A EP02791687 A EP 02791687A EP 1444486 A1 EP1444486 A1 EP 1444486A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
milk
flow
measuring
determining
determined
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02791687A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heiner Wamhof
Marek Krasutzki
Peter Kaever
Jan-Hermann Reurik
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Farm Technologies GmbH
Original Assignee
WestfaliaSurge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE2001156450 external-priority patent/DE10156450A1/en
Priority claimed from DE2002133312 external-priority patent/DE10233312A1/en
Application filed by WestfaliaSurge GmbH filed Critical WestfaliaSurge GmbH
Publication of EP1444486A1 publication Critical patent/EP1444486A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/56Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using electric or magnetic effects
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01JMANUFACTURE OF DAIRY PRODUCTS
    • A01J5/00Milking machines or devices
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01JMANUFACTURE OF DAIRY PRODUCTS
    • A01J5/00Milking machines or devices
    • A01J5/007Monitoring milking processes; Control or regulation of milking machines
    • A01J5/01Milkmeters; Milk flow sensing devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/704Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow using marked regions or existing inhomogeneities within the fluid stream, e.g. statistically occurring variations in a fluid parameter
    • G01F1/708Measuring the time taken to traverse a fixed distance
    • G01F1/712Measuring the time taken to traverse a fixed distance using auto-correlation or cross-correlation detection means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/72Devices for measuring pulsing fluid flows

Definitions

  • the subject matter of the invention relates to a method and to a device for determining a volume flow of milk flowing during a milking process.
  • Milking an animal, especially a cow, is a complex process.
  • the duration of a milking process is individual for each animal.
  • the time span within which milking is carried out can also fluctuate greatly in individual animals, since this also depends on the lactation level of the animal.
  • the milk flow represents a relevant parameter that can be used to trigger further process sequences or to control and regulate facilities within a dairy farm. Switch-off, post-milking and / or other devices are used during the milking process in order to make the milking process economical and animal-friendly on the one hand.
  • a prerequisite for this is the most accurate knowledge of the actual, preferably current, milk flow.
  • a fundamental problem in determining the volume flow or the mass flow of milk is essentially to be seen in the fact that the volume or mass flow to be measured pulsates, so that there is no uniform flow.
  • the milk is not present as a homogeneous phase during the milking process, but as a multi-phase. It consists of a liquid phase and a foam phase, whereby the foam phase in itself can be of different consistency.
  • the determination of the mass of milked milk by volume measurement is of particular importance.
  • the devices provided for this purpose have a measuring chamber, in which either the mass of the content is determined by means of tilting scales or the volume is determined by means of a float or sensor electrodes.
  • devices are known by means of which the mass of the milk is to be determined in free flow. These devices use ultrasound or infrared sensors and greatly narrow the cross-section of the line and / or segment the milk flow several times. A partial flow can be branched off for measurement. Then the problem of proportional separation of a partial flow occurs with high accuracy, because the accuracy of the flow determination depends on the accuracy of the separation of the partial flow.
  • Previously available measuring devices based on a conductance measurement have a low accuracy.
  • devices that determine the fluid flow by binary evaluation of the sensor signal The accuracy of the devices that work according to the second method depends on external parameters such as attachment, dynamics of the milk flow, pressure and other parameters.
  • EP 0 315 201 A2 it is proposed according to EP 0 315 201 A2 that the entire profile of the foaming liquid is determined, taking into account that the specific density of the liquid-air mixture changes depending on the height.
  • a reference value is measured on a reference measuring section containing essentially degassed liquid.
  • a ratio number is formed for each altitude level in accordance with the ratio of the reference value and the measured value at this altitude level or the reciprocal of the ratio. Possibly.
  • a corrected ratio number can be formed which is one for degassed liquids and essentially zero for air.
  • Each ratio is multiplied by the specific gravity of the degassed liquid.
  • the result of this multiplication provides the specific density of the foaming liquid.
  • To determine the mass of a With the liquid the volumes of the individual phases are determined, and these volumes are multiplied by the specific density of the foaming liquid.
  • a method for measuring the milk flow during the intermittent removal of the milked milk in the form of milk plugs is described via at least one riser section.
  • a value corresponding to a mass of each milk stopper is determined taking into account a predetermined stopper speed by scanning the length of time of each milk stopper inside the riser section at a distance from the inner wall of the riser. From this, an average milk flow value is formed by averaging successive milk plugs over time. The prerequisite for this procedure is that the milk is transported in the form of milk plugs in the riser.
  • the milk does not flow in the form of a continuum during the milking process, but in the form of milk plugs.
  • a method for measuring the milk flow is known, in which the removal in the form of milk plugs takes place intermittently.
  • the milked milk is transported away via at least one riser section.
  • a value corresponding to the mass of each milk stopper be determined by scanning the length of each milk stopper in the interior of the riser section at a distance from the inner wall of the riser pipe, and an average milk flow value is formed therefrom by averaging over successive milk stoppers.
  • This Veifalirens Center is based on the consideration that, by suitable measurement of the milk plug, a statement about the mass contained in a milk plug and from this a statement about the Milk flow can be obtained. The assumption here is that a milk plug as such is homogeneous.
  • the present invention is based on the objective of specifying a method and a device by means of which a determination of the volume flow independent of the mode of transport of the milk is made possible.
  • the method according to the invention for determining a volume flow of the milk flowing during a milking process is characterized in that a cross-sectional area of the flow cross-section of the milk flow or a parameter proportional to the cross-sectional area is determined at a first measuring point. This provides information about the cross-sectional area occupied by the milk flow in the line.
  • the cross-sectional area is the area that is essentially perpendicular to the outflow direction.
  • the time or a characteristic measure of the time that the milk flow with the determined cross-sectional area requires in order to get from the first measuring point to a second measuring point located downstream of the first measuring point is determined.
  • the distance between the first and the second measuring point is known, so that the current flow rate can be determined from this.
  • the volume flow is determined on the basis of the determined cross-sectional area under flow velocity.
  • the device will preferably be designed in such a way that the cleaning of the milk-carrying components of the milking system is not influenced or is influenced only to a small extent.
  • the volume flow in a line with a predetermined geometry is preferably determined.
  • the basic procedure of the method according to the invention makes it possible to determine the volume flow in the milk line without it being important that the shape of the milk transport, for example in the form of a plug, be known.
  • the process can also be carried out in today's milking parlors with a lower milk line and a low vacuum level.
  • the determination of the flow velocity of the milk flow can be done by modeling the flow dynamics of the milk flow, for example by a Differential equation can be refined.
  • flow laws and a special design of the milk route can include the determination of the flow rate. These can also be used to determine the cross-sectional area in order to introduce the dependence of the cross-sectional area on the milk flow at the measuring point into the measuring equation.
  • the milk route can in particular be designed so that a determination of the speed is particularly favorable.
  • a total volume flow is determined by integrating the volume flow over time.
  • a parameter proportional to the cross-sectional area can be formed by forming the relationship between the cross-sectional area and a free flow cross-section of the line.
  • the parameter can have two extreme values, namely 0 and 1. If the parameter is zero, no milk flow flows in the milk line. If the parameter corresponds to the value 1 or if this value is close to 1, there is complete or almost complete filling of the line by the milk flow. In the case of such an almost completely filled line, the speed can be interpolated in order to obtain an average speed of the milk flow under these conditions. The interpolation preferably extends from the beginning of the milk section of the almost completely filled line to the end thereof. This means that a value for the speed can also be specified for so-called milk plugs.
  • the determination of the time it takes a slice of the milk flow to flow from one measuring point to another measuring point is an essential parameter for determining the milk flow.
  • the method proposed here is to obtain this information from a combination of the measured values at the two measuring points.
  • At least one further measuring point be provided downstream of the second measuring point.
  • the speed can also be determined with the aid of an estimator based on weighted least squares, in particular with knowledge of the underlying flow conditions.
  • the evaluation of the sensor data by means of Cayman filtering is done in post-processing. All data and observations flow simultaneously into a Cayman filter for an optimal estimate of the state of the system.
  • the Cayman filter as a recursive least-squares estimation algorithm, takes into account a priori knowledge of the dynamic behavior of the milk flow or the milking system. In addition to observation equations, the Cayman filter therefore also uses system equations that describe the dynamic behavior of the system.
  • a new state vector is predicted from the initial state or previous state.
  • the predicted state vector is then corrected using the observations made at one point in time. This correction is evaluated using a matrix which results from the covariance matrices of system and measurement noise. The matrix determines whether the state vector should be estimated primarily from the prediction or from the observations.
  • the speed can also be determined by forming correlations over the time series of the various sensor signals.
  • the extraction of certain features in the signal stream of the sensors is provided.
  • the speed results in simply from a temporal assignment of the characteristics of the sensory signal currents. For example, particularly high or particularly low sensory values can be used as characteristics, in particular in combination with high positive or negative changes over time in these values.
  • a contactless measurement is proposed. It is preferred to carry out the method with sensors which determine the conductivity of the milk. In particular, it is proposed that the conductivity of the milk be measured at at least one measuring point by means of a ring electrode. Stick electrodes are another preferred embodiment. Alternatively or additionally, the milk flow can be optically recorded.
  • the determination of the speed of the milk flow can also be determined on the basis of the verification of random local inhomogeneities which move with the speed of the milk flow.
  • the inhomogeneities can be, for example, gas bubbles that are enclosed in the milk flow.
  • the device according to the invention for determining a volume flow during a milking process of milk flowing in a line with a predetermined geometry is characterized in that a first measuring point with at least one sensor arranged outside the flowing milk and a second measuring point arranged downstream with at least one outside the flowing one Milk arranged sensor are provided. The signals generated by the sensors are evaluated in an evaluation unit. This configuration of the device does not change the flow cross-section of the line, so that there is the risk of contamination of the component projecting into the flow cross-section.
  • the milk line can be shaped in such a way that the milk flow is shaped in a manner that particularly favors scanning by electrodes.
  • the utilization of the centrifugal acceleration by cyclones or cyclone-like milk line sections or correspondingly curved sections of the milk line is contemplated.
  • Changing the cross-sectional shape to cross-sections that are no longer nearly round can also improve the execution of the measurement.
  • cross-sections are contemplated which are elliptical, rectangular, approximately triangular or shaped as a parabolic section.
  • An embodiment of the device is preferred in which at least one further measuring point with at least one sensor is provided downstream of the second measuring point.
  • the device is preferably designed such that each sensor can be switched against each other in order to achieve a maximum yield of measured values.
  • At least one sensor is a conductivity sensor.
  • the sensor in Form of a ring electrode is formed.
  • the line between two conductivity sensors is preferably formed from an electrically insulating material, so that the conductivity of the line has no influence on the results of the measurement.
  • At least one sensor can be provided, which is a capacitive or inductive sensor.
  • the sensors can also be photo detectors.
  • the evaluation unit has at least one Cayman filter.
  • the inventive design of the device ensures that the volume flow of milk is determined by means of inexpensive sensors. By evaluating at least two measuring points, the flow of milk, which can fluctuate due to different pressure conditions in the milking installation and from milking stall to milking stall, is significantly more robust. This applies particularly to higher milk flows.
  • a characteristic variable characteristic of the capacity of the flowing milk is determined at essentially every sampling time.
  • a value for the capacity can be derived from this.
  • the characteristic parameter can characterize a capacity of the flowing milk or a parameter proportional to the capacity within a predetermined measurement volume.
  • the characteristic parameter or the capacity of the milk or a parameter proportional to the capacity is used to determine the actual milk volume within the measuring volume using known capacities or known parameters compared. Furthermore, the speed of the milk flow is determined and the volume flow of the milk is determined from these data.
  • the characteristic capacity parameter is a parameter that is characteristic of the capacity of the milk in the measurement volume.
  • the capacity of the milk in the measurement volume can be derived from the characteristic capacity parameter.
  • the characteristic capacity parameter can, for example, be proportional to the capacity.
  • a quadratic, logarithmic, exponential, empirically determined or other connection is also possible.
  • a characteristic capacity parameter of the flowing milk or a parameter proportional to the capacity within a predetermined measurement volume is determined at each sampling time.
  • the characteristic capacity parameter or a parameter proportional to the capacity is compared with previously known parameters in order to determine the milk mass actually located within the measuring volume.
  • the speed of the milk flow is also determined.
  • the mass flow of milk is determined from the data obtained in this way.
  • the characteristic capacity parameter of the milk By determining the characteristic capacity parameter of the milk, it is avoided that conductive connections to the milk are formed, as is the case with the known methods, which work according to the transition resistance principle. The capacity is determined without contact.
  • An actual milk volume or the milk mass within the measurement volume is determined by comparing the derived capacity parameter capacity with already known capacities or capacity parameters. Possible changes in the dielectric constant of the milk are taken into account.
  • the proposed procedure also has the advantage that a determination of the volume flow or mass flow is achieved, although the milk is not only a pure liquid phase, but also a mixture of a liquid phase and at least one foam phase.
  • the foam phase, or the proportion of the foam phase finds its way into the dielectric constant of the milk and thus into the capacity of the milk.
  • the determination of the relationships between the milk volume or the mass of the milk and the capacity which is to be provided for comparison purposes is preferably carried out empirically. If there is a sufficiently large amount of data, a mathematical description of the relationship between the capacity and the consistency of the milk with the volume or the mass of the milk can be made.
  • the capacity of the flowing milk is preferably measured at specified time intervals. From this, the temporal change in the volume flow or the mass flow and the course of the volume flow and the mass flow during the milking process can be determined.
  • the measured frequency can also be used to control the measurement frequency, e.g. in the case of high milk flows is measured at a higher frequency. This data can also serve as control and / or regulating variables for further devices or process sequences. If the mass flow falls below a certain level, the post-milking process and further a milking process can be started.
  • more scans of a milking process are carried out if these are used to determine a total volume flow or a total mass flow.
  • This data is of particular interest for macroscopic observation of the herd.
  • the speed is preferably determined optically.
  • transmitting and receiving elements which are arranged at a distance from one another are provided.
  • the capacitance be determined at at least two spaced-apart locations and that the time offset of the signals associated with the capacitances is used to determine the speed.
  • the characteristic capacity parameter is then derived from these measurements.
  • the capacitance takes place at at least two different frequencies.
  • the capacitance can be determined at at least two different temperatures. This procedure has the advantage that an even greater measurement certainty is achieved. This is particularly the case when determining the capacitance at at least two different temperatures, since this allows the influence of the temperature on the capacitance to be taken into account and compensated for.
  • a device for determining a mass flow of milk flowing during a milking process has a measuring device for determining a characteristic capacitance parameter.
  • a device for determining the speed of the milk is also provided.
  • the data supplied by the measuring devices are evaluated by an evaluation unit with regard to relevant quantities with previously known data.
  • the device has a control unit, which is connected to the evaluation unit and the measuring device. gen connected, wherein the control unit controls the measuring device at predetermined time intervals, so that a sequential determination of the capacity and the speed is carried out.
  • the capacitance is preferably determined by means of plates arranged at a distance from one another, which are preferably a component of the measuring device.
  • the arrangement and shape of the plates can also be carried out in other ways. This is to be optimized experimentally. It is also conceivable here to have opposing metal surfaces around a circular cross section.
  • the plates are preferably arranged in the milk flow path in such a way that the milk can at least partially be washed around them.
  • the plates can be provided electrically insulated from the milk.
  • the plates are preferably arranged parallel to one another.
  • the device it is proposed that it have two measuring devices arranged one behind the other in the direction of flow of the milk for determining the characteristic capacity parameter, which are connected to a correlation unit.
  • the correlation unit will also determine the speed of the flowing milk.
  • the two measuring devices arranged one behind the other are preferably operated at different frequencies or different temperatures.
  • FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of the device according to the invention
  • Fig. 2 shows schematically a second embodiment of the device for
  • Fig. 3 shows schematically a process flow.
  • Fig. 4 shows a third embodiment of the measuring devices for determining a capacitance and the speed
  • FIG. 6 shows a fourth exemplary embodiment of a device for determining a volume or mass flow
  • Fig. 7 schematically shows a device for determining a volume or mass flow of a flowing during a milking process
  • Fig. 9 schematically shows the course of the change in voltage over time 10 shows the course of the voltage of the measuring device for determining the speed of the milk
  • FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of a device for determining a volume flow of a milk 2 flowing into a line 1 with a predetermined geometry during a milking process.
  • the device has a first measuring point 3.
  • This measuring point 3 contains at least one sensor 4 arranged outside the flowing milk.
  • the sensor 4 is formed by a ring electrode which is arranged on the outer jacket of the line 1.
  • a second measuring point 5 is provided downstream of the first measuring point 3 at a distance s.
  • the second measuring point 6 also has a sensor 6, which is designed in the form of a ring electrode.
  • the ring electrode is arranged on the outer jacket of line 1.
  • the signal line 7 connects the sensor 4 to the evaluation unit 8.
  • This unit is also coupled via signal line 9 to the sensor 6 of the second measuring point 5.
  • an output device 10 is provided, which is connected to the evaluation unit 8 via a connecting line 11.
  • the evaluation unit 8 can comprise a computer.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a device.
  • the basic structure of the device according to FIG. 1 corresponds to the device according to FIG. 1, with a further measuring point 12 with a sensor 13 being provided downstream of the second measuring point 5.
  • the sensor 13 is connected to the evaluation unit 8 via a signal line 14.
  • the sensors are designed so that they can be switched against each other in order to achieve a maximum yield of measured values.
  • the sensor 6, which is designed in the form of a ring electrode, can be used as a common electrode and the gaps between measuring points 1, 2 and 2, 3 represent the sampling points.
  • FIG. 3 schematically shows the process sequence for determining a volume flow of milk flowing in a line with a predetermined geometry during a milking process.
  • the line in which the milk flows is shown schematically.
  • Several sensors are coupled to the line, which detect the milk flow in the line.
  • the signals from the individual sensors are subjected to filtering and possibly amplification.
  • Corresponding sensor values are generated from the signals, which are used to determine the cross-sectional area A (t).
  • the cross-sectional area A (t) represents the flow cross-section of the milk flow in the line.
  • a time offset determination is carried out, so that the speed of the milk flow in the line can be determined from these values.
  • Knowing the cross-sectional area and the flow velocity of the milk can determine the volume flow. By integrating the volume flow over time, the amount of milk or the total volume of milk flowing in a predetermined time interval can be determined.
  • FIG. 4 schematically shows a third exemplary embodiment of the measuring devices for determining the capacity and the speed of a flowing milk.
  • the measuring devices are connected to a capacitor 101 through which milk flows.
  • the direction of flow of the milk is indicated by arrow 102.
  • a measuring device is provided for determining a capacity of the flowing milk or a parameter proportional to the capacity.
  • the measuring device 106 has two capacitor plates 103, 104 arranged at a distance from one another.
  • the plates 103, 104 are arranged parallel to one another. They each have a height h.
  • the free flow cross section between the plates 103, 104 is designated by the reference number 105.
  • the measuring device 107 for determining the speed of the milk is viewed in the flow direction of the milk.
  • the device 107 comprises two optical transmission and reception elements 108, 109 which are arranged at a distance from one another.
  • the transmission and reception elements 108, 109 are arranged at a distance x from one another.
  • the optical transmitting and receiving elements can be light barriers (e.g. infrared).
  • FIG. 5 schematically shows a circuit diagram of the measuring devices according to FIG. 4.
  • the measuring device 106 for determining the capacitance has the capacitor plates 103, 104.
  • Each capacitor plate 103, 104 is connected to a measuring amplifier 112 via a signal line 110, 111.
  • the signal 113 of the measuring amplifier supplies the course of the voltage of the capacitor as a function of the volume flow of the milk.
  • the measuring device 107 for determining the speed of the milk has a first and a second pair of optical transmission and reception elements 108, 109 on.
  • the optical transmission elements 108 are each connected to an amplifier 116 via two lines 114.
  • the optical receiving elements 109 are each connected to the measuring amplifier 116 via two lines 115.
  • the measuring amplifier delivers an output signal 117 that can be used to determine the speed of the milk.
  • FIG. 6 shows a fourth exemplary embodiment of the measuring devices 106, 107 for determining the volume flow or measuring current and the speed of a milk flowing during a milking process.
  • the structure of the measuring device 106 corresponds to the structure of the measuring device 106, as shown in FIG. 10 or in FIG. 5.
  • the device for determining the capacity is followed by the measuring device 107 for determining the speed of the milk.
  • the structure of the measuring device 107 for determining the speed of the milk corresponds to the structure of the measuring device 106 for determining a capacity.
  • the measuring device 107 for determining the speed also has two plates 103, 104 which are parallel and spaced apart.
  • FIG. 7 schematically shows the device for determining a mass flow of milk flowing during a milking process.
  • the device has a measuring device 106 for determining a capacity of the flowing milk or a characteristic variable proportional to the capacity. Furthermore, a measuring device 107 is provided for determining the speed of the milk.
  • the measuring device 106 and the measuring device 107 are connected to an evaluation unit 118.
  • the device also has a control unit 119, which is connected to the evaluation unit 118 and the measuring device gen 106, 107 is connected, wherein the control unit 119 controls the measuring devices at predetermined time intervals.
  • the evaluation of the actual data follows, in particular in the evaluation unit 118, in particular the measuring device for determining the capacity with regard to relevant variables.
  • the capacity of the flowing milk or a characteristic capacity parameter is determined within a given measurement volume.
  • the measurement volume is predetermined by the free flow cross section 105 and the height of the plates 103, 104.
  • the measuring device 106 supplies a voltage at predetermined sampling times, which is proportional to the capacity of the milk.
  • the temporal change in the voltage U (C) at specific sampling times t k is shown in FIG. 9.
  • the evaluation of an appropriate capacity or characteristic variable proportional to the capacity follows in the evaluation unit 118. With this evaluation, the actual milk volume within the measurement volume can be determined.
  • the speed of the milk is determined by the measuring device 107. Due to the spaced-apart transmission and reception elements, two measuring points are given, each of which detects the start of a milk stopper with a time offset ⁇ t. From this offset .DELTA.t, the speed can be determined at the known distance of the optical transmitting and receiving elements.
  • FIG. 10 shows the course of the voltage signal of the measuring device for determining the speed and the associated delay times ⁇ t at certain sampling times t. From the knowledge of the volume and the speed, the volume flow of a milk flowing during a milking process can be determined.
  • Knowing the capacity of the milk or a parameter proportional to the capacity can be used to determine a milk mass that is actually within the measurement volume. Knowing the speed of the milk, the mass flow of milk can be determined from the data thus determined.

Abstract

The invention relates to a method and device for determining the volumetric flow rate of milk flowing during a milking process. A cross-sectional area (Ai) of the milk flow (2) is determined at a first measuring point (3) by means of a sensor (4) which is arranged outside the flowing milk. The time (ti) required by the milk flow (2) with the determined cross-sectional area (Ai), to go from the first measuring point (3) to a second measuring point (5) which is provided downstream from the first measuring point, is measured. The flow speed (vi) is derived from the measured time (ti) and the known distance (s) between the first and second measuring points (3, 5). The volumetric flow rate (V(t)) is determined on the basis of the determined cross-sectional area (Ai) and the flow speed (vi).

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch Method and device for determining a volume flow of milk flowing during a milking process
Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie auf eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch.The subject matter of the invention relates to a method and to a device for determining a volume flow of milk flowing during a milking process.
Das Melken eines Tieres, insbesondere einer Kuh, ist ein komplexer Vorgang. Die Dauer eines Melkvorgangs ist tierindividuell. Auch bei einzelnen Tieren kann die Zeitspanne, innerhalb der Melkvorgang durchgeführt wird, stark schwanken, da diese auch vom Laktationsstand des Tieres abhängig ist. Es ist festgestellt worden, dass der Milchfluss eine relevante Kenngröße darstellt, die zum Auslösen von weiteren Verfahrensabläufen bzw. zur Steuerung und Regelung Einrichtungen innerhalb eines Milchviehbetriebes genutzt werden kann. Während des Melkvorgangs werden Abschalt-, Nachmelk- und/oder sonstige Einrichtungen eingesetzt, um den Melkvorgang einerseits wirtschaftlich und andererseits tiergerecht zu gestalten. Vorraussetzung dafür ist die möglichst genaue Kenntnis des tatsächlichen, vorzugsweise momentanen, Milchflusses.Milking an animal, especially a cow, is a complex process. The duration of a milking process is individual for each animal. The time span within which milking is carried out can also fluctuate greatly in individual animals, since this also depends on the lactation level of the animal. It has been found that the milk flow represents a relevant parameter that can be used to trigger further process sequences or to control and regulate facilities within a dairy farm. Switch-off, post-milking and / or other devices are used during the milking process in order to make the milking process economical and animal-friendly on the one hand. A prerequisite for this is the most accurate knowledge of the actual, preferably current, milk flow.
Mit zunehmender Technisierung der Milchviehhaltung besteht auch ein erhöhtes Interesse an der Bestimmung der tierindividuellen Milchmengen sowie der von einer Herde abgegebenen Milchmenge. Aus der Kenntnis der abgegebenen Milchmengen während einzelner Melkvorgänge bzw. über bestimmte Perioden, ist eine verbesserte Tierhaltung sowie ein verbessertes Herdenmanagement möglich. Eine grundsätzliche Problematik bei der Bestimmung des Volumenstroms bzw. des Massestroms der Milch ist im wesentlichen darin zu sehen, dass der zu messende Volumen- bzw. Massestrom pulsiert, sodass kein gleichmäßiger Strom vorliegt. Die Milch liegt während des Melkvorganges nicht als eine homogene Phase, sondern mehrphasig vor. Sie besteht aus einer Flüssigkeitsphase und einer Schaumphase, wobei die Schaumphase für sich betrachtet von unterschiedlicher Konsistenz sein kann.With the increasing technicalization of dairy farming, there is also an increased interest in determining the individual milk quantities and the quantity of milk released by a herd. Knowing the amount of milk dispensed during individual milking processes or over certain periods enables improved animal husbandry and herd management. A fundamental problem in determining the volume flow or the mass flow of milk is essentially to be seen in the fact that the volume or mass flow to be measured pulsates, so that there is no uniform flow. The milk is not present as a homogeneous phase during the milking process, but as a multi-phase. It consists of a liquid phase and a foam phase, whereby the foam phase in itself can be of different consistency.
Zur Bestimmung des Volumens bzw. der Masse der ermolkenen Milch sind unterschiedliche Konzepte entwickelt worden. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Bestimmung der Masse der gemolkenen Milch durch eine Volumenmessung. Die hierzu vorgesehenen Geräte weisen eine Messkammer auf, bei der entweder die Masse des Inhaltes mittels Kippwaagen oder das Volumen mittels Schwimmer bzw. Fühlerelektroden bestimmt wird. Geräte, bei denen die Unterteilung des Milchstromes in kleine Portionen erfolgt, deren Volumen oder Masse bestimmt wird, halten den Zufluss zur Messkammer ständig geöffnet, und ein Ventil kontrolliert lediglich die Entleerung.Different concepts have been developed for determining the volume or the mass of the milked milk. The determination of the mass of milked milk by volume measurement is of particular importance. The devices provided for this purpose have a measuring chamber, in which either the mass of the content is determined by means of tilting scales or the volume is determined by means of a float or sensor electrodes. Devices in which the milk flow is divided into small portions, the volume or mass of which is determined, keep the inflow to the measuring chamber open at all times, and a valve only controls the emptying.
Des weiteren sind Einrichtungen bekannt, mit deren Hilfe die Masse der Milch im freien Durchfluss bestimmt werden soll. Diese Vorrichtungen verwenden Ultraschall- oder Infrarot-Sensoren und verengen den Querschnitt der Leitung stark und/oder segmentieren den Milchstrom mehrfach. Zur Messung kann ein Teil- ström abgezweigt werden. Dann tritt die Problematik einer proportionalen Abscheidung eines Teilstromes mit hoher Genauigkeit auf, denn die Genauigkeit der Durchflussbestimmung hängt von der Genauigkeit der Abscheidung des Teilstroms ab. Bislang verfügbare Messgeräte auf Basis einer Leitwertmessung besitzen eine geringe Genauigkeit. Es gibt auch Geräte, die durch binäre Auswertung des Sensorsignals den Fluidstrom bestimmen. Die Genauigkeit der Geräte, die nach der zweiten Methode arbeiten, hängt von externen Parametern wie Anbringung, Dynamik des Milchstromes, Druck und anderen Parametern ab. Bei Geräten, die im Durchfluss arbeiten und bei denen sich der Querschnitt der Leitung verengt bzw. der Milchstrom mehrfach segmentiert wird, ergibt sich eine erhöhte Anfälligkeit gegenüber Verschmutzungen und schlechtere Reinigungsmöglichkeiten. Der bspw. in der US 5,083,459 beschriebene Strommesser führt zwar eine Übergangswiderstandsmessung durch, arbeitet aber mit einer Messkammer, in der sich die Milch staut, so dass die Reinigung des Gerätes aufwendig ist.Furthermore, devices are known by means of which the mass of the milk is to be determined in free flow. These devices use ultrasound or infrared sensors and greatly narrow the cross-section of the line and / or segment the milk flow several times. A partial flow can be branched off for measurement. Then the problem of proportional separation of a partial flow occurs with high accuracy, because the accuracy of the flow determination depends on the accuracy of the separation of the partial flow. Previously available measuring devices based on a conductance measurement have a low accuracy. There are also devices that determine the fluid flow by binary evaluation of the sensor signal. The accuracy of the devices that work according to the second method depends on external parameters such as attachment, dynamics of the milk flow, pressure and other parameters. Devices that work in the flow and in which the cross-section of the line is narrowed or the milk flow is segmented several times, result in an increased susceptibility to contamination and poorer cleaning options. The current meter described, for example, in US Pat. No. 5,083,459 does carry out a contact resistance measurement, but works with a measuring chamber in which the milk jams, so that cleaning the device is complex.
Problematisch bei der Bestimmung der Masse der Milch ist, dass Milch ein stark schäumendes Fluid ist, so dass eine relativ hohe Messunsicherheit bzgl. der Masse der schäumenden Milch besteht. Dieses Problem ist bekannt und in der EP 0 315 201 A2 beschrieben.The problem with determining the mass of the milk is that milk is a highly foaming fluid, so that there is a relatively high measurement uncertainty with regard to the mass of the foaming milk. This problem is known and is described in EP 0 315 201 A2.
Zur Lösung dieses Problems wird nach der EP 0 315 201 A2 vorgeschlagen, dass das gesamte Profil der schäumenden Flüssigkeit bestimmt wird, hierbei wird berücksichtigt, dass sich die spezifische Dichte des Flüssigkeit-Luft-Gemisches in Abhängigkeit von der Höhe ändert. Zur Messung der spezifischen Dichte der schäumenden Flüssigkeit auf den verschiedenen Höhenniveaus wird auf eine im wesentlichen entgaste Flüssigkeit enthaltende Bezugsmessstrecke ein Bezugswert gemessen. In Abhängigkeit davon, ob ein in Luft gemessener entsprechender Messwert größer oder kleiner als der auf dieser Bezugsmessstrecke erhaltener Bezugswert ist, wird für jedes Höhenniveau eine Verhältniszahl entsprechend dem Verhältnis aus dem Bezugswert und dem Messwert auf diesem Höhenniveau bzw. dem Kehrwert des Verhältnisses gebildet. Ggf. kann entsprechend einer vorgege- benen Kalibrierung eine korrigierte Verhältniszahl, die für entgaste Flüssigkeiten gleich eins und für Luft im wesentlichen gleich null ist, gebildet werden. Jede Verhältniszahl wird mit dem Wert für die spezifische Dichte der entgasten Flüssigkeit multipliziert. Das Ergebnis dieser Multiplikation liefert die spezifische Dichte der schäumenden Flüssigkeit. Zur Bestimmung der Masse einer schau- menden Flüssigkeit werden die Volumina der einzelnen Phasen bestimmt, und diese Volumina mit der spezifischen Dichte der schäumenden Flüssigkeit multipliziert.To solve this problem, it is proposed according to EP 0 315 201 A2 that the entire profile of the foaming liquid is determined, taking into account that the specific density of the liquid-air mixture changes depending on the height. In order to measure the specific density of the foaming liquid at the different height levels, a reference value is measured on a reference measuring section containing essentially degassed liquid. Depending on whether a corresponding measured value measured in air is greater or smaller than the reference value obtained on this reference measuring section, a ratio number is formed for each altitude level in accordance with the ratio of the reference value and the measured value at this altitude level or the reciprocal of the ratio. Possibly. In accordance with a predefined calibration, a corrected ratio number can be formed which is one for degassed liquids and essentially zero for air. Each ratio is multiplied by the specific gravity of the degassed liquid. The result of this multiplication provides the specific density of the foaming liquid. To determine the mass of a With the liquid, the volumes of the individual phases are determined, and these volumes are multiplied by the specific density of the foaming liquid.
Die Problematik der Bestimmung des Volumenstromes ist auch bereits in der DE 41 10 146 AI beschrieben worden. Nach dieser Druckschrift wird ein Verfahren zum Messen des Milchflusses während des intermittierenden, in Form von Milchpfropfen erfolgenden Abtransports der gemolkenen Milch über wenigstens einen Steigleitungsabschnitt beschrieben. Hierbei wird ein einer Masse jedes Milchpfropfens entsprechender Wert unter Berücksichtigung einer vorbestimmten Pfropfengeschwindigkeit durch Abtastung der zeitlichen Länge jedes Milchpfropfens im Inneren des Steigleitungsabschnitts in einem Abstand von der Innenwand der Steigleitung bestimmt. Daraus wird durch zeitliche Mittelung aufeinanderfolgender Milchpfropfen ein mittlerer Milchflusswert gebildet. Voraussetzung für diese Verfahrensführung ist, dass der Milchtransport in Form von Milchpfropfen in der Steigleitung stattfindet.The problem of determining the volume flow has also been described in DE 41 10 146 AI. According to this document, a method for measuring the milk flow during the intermittent removal of the milked milk in the form of milk plugs is described via at least one riser section. Here, a value corresponding to a mass of each milk stopper is determined taking into account a predetermined stopper speed by scanning the length of time of each milk stopper inside the riser section at a distance from the inner wall of the riser. From this, an average milk flow value is formed by averaging successive milk plugs over time. The prerequisite for this procedure is that the milk is transported in the form of milk plugs in the riser.
Die Milch fließt während des Melkvorgangs nicht in Form eines Kontinuums, sondern in Form von Milchpfropfen. Durch die DE 41 10 146 AI ist ein Verfah- ren zum Messen des Milchflusses bekannt, bei dem der Abtransport in Form von Milchpfropfen intermittierend erfolgt. Der Abtransport der ermolkenen Milch erfolgt über wenigstens einen Steigleitungsabschnitt. Hierzu wird vorgeschlagen, dass ein der Masse jedes Milchpfropfens entsprechender Wert durch Abtastung der Länge jedes Milchpfropfens im Inneren des Steigleitungsabschnittes in einem Abstand von der Innenwand der Steigleitung bestimmt und daraus durch zeitliche Mittlung über auf einanderfolgende Milchpfropfen ein mittlerer Milchflusswert gebildet wird. Dieser Veifalirensführung liegt die Überlegung zugrunde, dass durch geeignete Messung des Milchpfropfens eine Aussage über die in einem Milchpfropfen enthaltene Masse und daraus wiederum eine Aussage über den Milchfluss erhalten werden kann. Hierbei wird von der Annahme ausgegangen, dass ein Milchpfropfen als solcher homogen ist.The milk does not flow in the form of a continuum during the milking process, but in the form of milk plugs. From DE 41 10 146 AI a method for measuring the milk flow is known, in which the removal in the form of milk plugs takes place intermittently. The milked milk is transported away via at least one riser section. For this purpose, it is proposed that a value corresponding to the mass of each milk stopper be determined by scanning the length of each milk stopper in the interior of the riser section at a distance from the inner wall of the riser pipe, and an average milk flow value is formed therefrom by averaging over successive milk stoppers. This Veifalirensführung is based on the consideration that, by suitable measurement of the milk plug, a statement about the mass contained in a milk plug and from this a statement about the Milk flow can be obtained. The assumption here is that a milk plug as such is homogeneous.
In den heute üblichen Melkständen mit tiefer liegender Milchleitung und niedri- gern Vakuumniveau ist nicht immer sicher gestellt, dass der Transport der Milch über Milchpfropfen erfolgt. Das ist für die Funktionsweise des in der DE 41 10 146 AI beschriebenen Verfahrens notwendig. Steigeleitungsabschnitte in Melkanlagen sind aufgrund des höheren Vakuumverlustes sowie in Hinblick auf eine verbleibende Restmilchmenge nachteilig. Darüber hinaus ist Milch ein Nahrungsmittel, sodass bestimmte hygienische Mindestvoraussetzungen erfüllt werden müssen. Dies setzt voraus, dass die Reinigung der Bauteile des Melksystems sicher und zuverlässig durchgeführt werden kann. Bei der Vorrichtung zur Messung eines der Masse eines Milchpfropfens entsprechenden Wertes während des intermediären Abtransportes der Milch, in Form von Milchpfropfen, sind nach der DE 41 10 146 AI in der Steigleitung und von der Innenwand dieser beabstandet Sensoren vorgesehen. Diese können zur erhöhten Verschmutzungsanfalligkeit führen. Die Reinigung ist daher nicht unproblematisch. Darüber hinaus wird der Leitungsquerschnitt der Steigleitung durch diese Sensoren verändert.In today's milking parlors with a lower milk line and a lower vacuum level, it is not always ensured that the milk is transported using milk plugs. This is necessary for the functioning of the method described in DE 41 10 146 AI. Riser sections in milking plants are disadvantageous due to the higher vacuum loss and with regard to a remaining amount of milk. In addition, milk is a food, so certain minimum hygienic requirements must be met. This requires that the components of the milking system can be cleaned safely and reliably. In the device for measuring a value corresponding to the mass of a milk plug during the intermediate removal of the milk, in the form of milk plugs, sensors are provided according to DE 41 10 146 AI in the riser and at a distance from the inner wall thereof. These can lead to increased susceptibility to contamination. Cleaning is therefore not without problems. In addition, the cross-section of the riser pipe is changed by these sensors.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Zielsetzung zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung anzugeben, durch das bzw. durch die eine von der Transportart der Milch unabhängige Bestimmung des Volumenstroms ermöglicht wird.Proceeding from this, the present invention is based on the objective of specifying a method and a device by means of which a determination of the volume flow independent of the mode of transport of the milk is made possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Volumenstroms der während eines Melkvorgangs fließenden Milch zeichnet sich dadurch aus, dass an einer ersten Messstelle eine Querschnittsfläche des Strömungsquerschnittes des Milchstromes oder eine zur Querschnittsfläche proportional Kenngröße ermittelt wird. Hierdurch wird eine Aussage über den vom Milchstrom vereinnahmten Querschnittsfläche in der Leitung gewonnen. Bei der Querschnittsfläche handelt es sich um die Fläche, die im wesentlichen senkrecht zur Ausströmungsrichtung steht. In einem weiteren Schritt wird die Zeit oder ein charakteristisches Maß für die Zeit bestimmt, die der Milchstrom mit der ermittelten Querschnittsfläche be- nötigt, um von der ersten Messstelle zu einer stromabwärts der ersten Messstelle liegenden zweiten Messstelle zu gelangen. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Messstelle ist bekannt, sodass hieraus die aktuelle Strömungsgeschwindigkeit bestimmt werden kann. Auf der Basis der ermittelten Querschnittsfläche unter Strömungsgeschwindigkeit erfolgt eine Bestimmung des Volumen- Stroms.This object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 or by a device with the features of claim 13. Advantageous further developments and refinements are the subject of the respective subclaims. The method according to the invention for determining a volume flow of the milk flowing during a milking process is characterized in that a cross-sectional area of the flow cross-section of the milk flow or a parameter proportional to the cross-sectional area is determined at a first measuring point. This provides information about the cross-sectional area occupied by the milk flow in the line. The cross-sectional area is the area that is essentially perpendicular to the outflow direction. In a further step, the time or a characteristic measure of the time that the milk flow with the determined cross-sectional area requires in order to get from the first measuring point to a second measuring point located downstream of the first measuring point is determined. The distance between the first and the second measuring point is known, so that the current flow rate can be determined from this. The volume flow is determined on the basis of the determined cross-sectional area under flow velocity.
Vorzugsweise wird die Vorrichtung derart ausgestaltet werden, dass die Reinigung der milchführenden Bauteile des Melksystems nicht oder nur in einem geringen Maße beeinflusst wird. Vorzugsweise wird der Volumenstrom in einer Lei- tung mit einer vorgegebenen Geometrie bestimmt.The device will preferably be designed in such a way that the cleaning of the milk-carrying components of the milking system is not influenced or is influenced only to a small extent. The volume flow in a line with a predetermined geometry is preferably determined.
Durch die grundsätzliche erfindungsgemäße Verfahrensführung besteht die Möglichkeit den Volumenstrom in der Milchleitung zu bestimmen, ohne dass es darauf ankommt, dass die Form des Milchtransportes beispielsweise in Pfropfenform, bekannt ist. Das Verfahren kann auch bei den heute üblichen Melkständen mit tiefer liegender Milchleitung und niedrigem Vakuumniveau durchgeführt werden.The basic procedure of the method according to the invention makes it possible to determine the volume flow in the milk line without it being important that the shape of the milk transport, for example in the form of a plug, be known. The process can also be carried out in today's milking parlors with a lower milk line and a low vacuum level.
Die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit des Milchstroms kann mittels einer Modellierung der Flussdynamik des Milchstroms beispielsweise durch eine Differentialgleichung verfeinert werden. Insbesondere können Fließgesetze und eine besondere Gestaltung des Milchweges die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit einbezogen werden. In diese können auch zur Bestimmung der Querschnittsfläche verwendet werden, um die Abhängigkeit der Querschnittsflä- ehe vom Milchfluss an der Messstelle in die Messgleichung einzubringen. Der Milchweg kann dabei insbesondere so gestaltet werden, dass eine Bestimmung der Geschwindigkeit besonders günstig wird.The determination of the flow velocity of the milk flow can be done by modeling the flow dynamics of the milk flow, for example by a Differential equation can be refined. In particular, flow laws and a special design of the milk route can include the determination of the flow rate. These can also be used to determine the cross-sectional area in order to introduce the dependence of the cross-sectional area on the milk flow at the measuring point into the measuring equation. The milk route can in particular be designed so that a determination of the speed is particularly favorable.
In Kenntnis des Volumenstroms in Abhängigkeit von der Zeit wird gemäß einem weiteren Vorschlag ein Gesamtvolumenstrom durch Integration des Volumenstroms über der Zeit bestimmt.Knowing the volume flow as a function of time, according to a further proposal, a total volume flow is determined by integrating the volume flow over time.
Eine zur Querschnittsfläche proportionale Kenngröße kann dadurch gebildet werden, dass das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche und einem freien Strö- mungsquerschnitt der Leitung gebildet wird. Dabei kann die Kenngröße zwei Extremwerte aufweisen, nämlich 0 und 1. Ist die Kenngröße gleich null, so fließt kein Milchstrom in der Milchleitung. Entspricht die Kenngröße dem Wert 1 oder liegt dieser Wert nahe bei 1, so liegt eine vollständige bzw. eine nahezu vollständige Ausfüllung der Leitung durch den Milchstrom vor. Im Falle einer derartigen nahezu vollständig gefüllten Leitung kann die Geschwindigkeit interpoliert werden, um eine mittlere Geschwindigkeit des Milchstroms unter diesen Bedingungen zu erhalten. Die Interpolation erstreckt sich dabei bevorzugt vom Anfang des Milchabschnittes der nahezu vollständig gefüllten Leitung bis zu dessen Ende. Damit kann insbesondere auch für sog. Milchpfropfen ein Wert für die Geschwin- digkeit angegeben werden.A parameter proportional to the cross-sectional area can be formed by forming the relationship between the cross-sectional area and a free flow cross-section of the line. The parameter can have two extreme values, namely 0 and 1. If the parameter is zero, no milk flow flows in the milk line. If the parameter corresponds to the value 1 or if this value is close to 1, there is complete or almost complete filling of the line by the milk flow. In the case of such an almost completely filled line, the speed can be interpolated in order to obtain an average speed of the milk flow under these conditions. The interpolation preferably extends from the beginning of the milk section of the almost completely filled line to the end thereof. This means that a value for the speed can also be specified for so-called milk plugs.
Die Bestimmung der Zeit, die eine Scheibe des Milchstroms benötigt, um von einer Messstelle zu einer anderen Messstelle zu fließen, stellt eine wesentliche Größe zur Ermittlung des Milchstroms dar. Als Verfahren wird hier vorgeschla- gen, diese Information aus einer Kombination zwischen den Messwerten an den beiden Messstellen zu gewinnen.The determination of the time it takes a slice of the milk flow to flow from one measuring point to another measuring point is an essential parameter for determining the milk flow. The method proposed here is to obtain this information from a combination of the measured values at the two measuring points.
Zu einer weiteren Verbesserung der Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit wird vorgeschlagen, dass stromabwärts der zweiten Messstelle wenigstens eine weitere Messstelle vorgesehen ist. Durch die Verwendung einer größeren Anzahl von Messstellen lässt sich mit Hilfe eines Schätzers auf Basis von Weighted- Least-Squares die Geschwindigkeit insbesondere unter Kenntnis der zugrundeliegenden Strömungsverhältnisse ebenfalls ermitteln. Die Auswertung der Sensorda- ten mittels Kaiman-Filterung erfolgt im Post-Processing. Alle Daten und Beobachtungen fließen simultan in einen Kaiman-Filter zwecks optimaler Schätzung des Zustandes des Systems ein. Das Kaiman-Filter, als rekursiver Schätzalgorithmus nach der Methode der kleinsten Quadrate, berücksichtigt a priori Kenntnisse des dynamischen Verhaltens des Milchstroms bzw. des Melksystems. Neben Be- obachtungsgleichungen benutzt der Kaiman-Filter deshalb auch Systemgleichungen, die das dynamische Verhalten des Systems beschreiben. Hierbei findet die Prädiktion eines neuen Zustandsvektors aus dem Anfangszustand bzw. Vorgängerzustand statt. Der prädizierte Zustandsvektor wird anschließend mit Hilfe der zu einem Zeitpunkt durchgeführten Beobachtungen korrigiert. Bewertet wird die- se Korrektur mittels einer Matrix, die sich aus den Kovarianzmatrizen von System- und Messrauschen ergibt. Die Matrix legt dabei fest, ob die Schätzung des Zustandsvektors primär aus der Prädiktion oder aber den Beobachtungen erfolgen soll.To further improve the determination of the flow velocity, it is proposed that at least one further measuring point be provided downstream of the second measuring point. By using a larger number of measuring points, the speed can also be determined with the aid of an estimator based on weighted least squares, in particular with knowledge of the underlying flow conditions. The evaluation of the sensor data by means of Cayman filtering is done in post-processing. All data and observations flow simultaneously into a Cayman filter for an optimal estimate of the state of the system. The Cayman filter, as a recursive least-squares estimation algorithm, takes into account a priori knowledge of the dynamic behavior of the milk flow or the milking system. In addition to observation equations, the Cayman filter therefore also uses system equations that describe the dynamic behavior of the system. A new state vector is predicted from the initial state or previous state. The predicted state vector is then corrected using the observations made at one point in time. This correction is evaluated using a matrix which results from the covariance matrices of system and measurement noise. The matrix determines whether the state vector should be estimated primarily from the prediction or from the observations.
Bei Realisierung des Verfahrens mit weniger leistungsstarken Prozessoren kann die Ermittlung der Geschwindigkeit auch durch Korrelationsbildung über die Zeitreihen der verschiedenen Sensorsignale gebildet werden. In einer besonderen, noch weiter vereinfachenden Ausführung, ist die Extraktion bestimmter Merkmale im Signalstrom der Sensoren vorgesehen. Die Geschwindigkeit ergibt sich in einfacher Weise aus einer zeitlichen Zuordnung der Merkmale der sensorischen Signalströme. Als Merkmale können beispielsweise besonders hohe oder besonders niedrige sensorische Werte insbesondere in Kombination mit hohen positiven oder negativen zeitlichen Veränderungen dieser Werte Verwendung finden.If the method is implemented with less powerful processors, the speed can also be determined by forming correlations over the time series of the various sensor signals. In a special, still further simplifying embodiment, the extraction of certain features in the signal stream of the sensors is provided. The speed results in simply from a temporal assignment of the characteristics of the sensory signal currents. For example, particularly high or particularly low sensory values can be used as characteristics, in particular in combination with high positive or negative changes over time in these values.
Um die Strömung durch Sensoren nicht zu beeinflussen und um eine möglichst einfache Reinigung durch Leitung und weitere Komponenten eines Melksystems zu erzielen, wird eine berührungslose Messung vorgeschlagen. Bevorzugt ist hierbei die Durchführung des Verfahrens mit Sensoren, die die Leitfähigkeit der Milch ermitteln. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass an wenigstens einer Messstelle die Leitfähigkeit der Milch mittels einer Ringelektrode gemessen wird. Stabelektroden sind eine weitere bevorzugte Ausführungsform. Alternativ oder zusätzlich kann eine optische Erfassung des Milchstroms erfolgen.In order not to influence the flow through sensors and to achieve the simplest possible cleaning through the line and other components of a milking system, a contactless measurement is proposed. It is preferred to carry out the method with sensors which determine the conductivity of the milk. In particular, it is proposed that the conductivity of the milk be measured at at least one measuring point by means of a ring electrode. Stick electrodes are another preferred embodiment. Alternatively or additionally, the milk flow can be optically recorded.
Die Bestimmung der Geschwindigkeit des Milchstroms kann auch anhand der Verifikation von regellos örtlichen Inhomogenitäten, die sich mit der Geschwindigkeit des Milchstroms bewegen, bestimmt werden. Bei den Inhomogenitäten kann es sich beispielsweise um Gasblasen, die im Milchstrom eingeschlossen sind, handeln.The determination of the speed of the milk flow can also be determined on the basis of the verification of random local inhomogeneities which move with the speed of the milk flow. The inhomogeneities can be, for example, gas bubbles that are enclosed in the milk flow.
Sind mehrere Messstellen vorgesehen, so kann zur Erhöhung der Genauigkeit der Geschwindigkeitsbestimmung eine Umschaltung zwischen verschiedenen Messstellen vorteilhaft sein. Bei eng zusammenliegenden Messstellen kann eine Filterung über mehrere Messstellen vorgenommen werden, um eine Verbesserung des Signalrauschverhaltens für den mit Milch bedeckten Querschnitt der Leitung zu erzielen. Zur Vereinfachung der Milchflussabtastung ist der Querschnitt des Weges, den die Milch einnimmt, konstruktiv weitgehend konstant gehalten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms während eines Melkvorgangs einer in einer Leitung mit einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Messstelle mit wenigstens einem außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor sowie eine zweite stromabwärts angeordnete Messstelle mit wemgstens einem außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor vorgesehen sind. Die durch die Sensoren erzeugten Signale werden in einer Auswerteeinheit ausgewertet. Durch diese Ausgestaltung der Vorrichtung wird der Strömungsquerschnitt der Leitung nicht verändert, sodass die Gefahr von Verschmutzungen von in den Strömungsquer- schnitt hereinragenden Bauteil entsteht.If several measuring points are provided, switching between different measuring points can be advantageous to increase the accuracy of the speed determination. In the case of closely located measuring points, filtering can be carried out over several measuring points in order to improve the signal noise behavior for the cross-section of the line covered with milk. In order to simplify the milk flow sampling, the cross section of the path that the milk takes is largely kept constructively constant. The device according to the invention for determining a volume flow during a milking process of milk flowing in a line with a predetermined geometry is characterized in that a first measuring point with at least one sensor arranged outside the flowing milk and a second measuring point arranged downstream with at least one outside the flowing one Milk arranged sensor are provided. The signals generated by the sensors are evaluated in an evaluation unit. This configuration of the device does not change the flow cross-section of the line, so that there is the risk of contamination of the component projecting into the flow cross-section.
Alternativ hierzu kann die Milchleitung so ausgeformt sein, dass der Milchstrom in einer Weise geformt wird, der eine Abtastung durch Elektroden besonders begünstigt. Insbesondere ist hierbei die Ausnutzung der Zentrifugalbeschleunigung durch Zyklone oder zyklonartige Milchleitungsabschnitte oder entsprechend gekrümmte Abschnitte der Milchleitung angedacht. Die Veränderung des Querschnittsform zu Querschnitten, welche nicht mehr annähernd rund sind, kann die Ausführung der Messung ebenfalls verbessern. Dabei sind insbesondere Querschnitte angedacht, die elliptisch, rechteckförmig, annähernd dreieckförmig oder als Parabelabschnitt ausgeformt sind.As an alternative to this, the milk line can be shaped in such a way that the milk flow is shaped in a manner that particularly favors scanning by electrodes. In particular, the utilization of the centrifugal acceleration by cyclones or cyclone-like milk line sections or correspondingly curved sections of the milk line is contemplated. Changing the cross-sectional shape to cross-sections that are no longer nearly round can also improve the execution of the measurement. In particular, cross-sections are contemplated which are elliptical, rectangular, approximately triangular or shaped as a parabolic section.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung der Vorrichtung, bei der stromabwärts der zweiten Messstelle wenigstens eine weitere Messstelle mit mindestens einem Sensor vorgesehen ist. Die Vorrichtung ist dabei vorzugsweise so ausgebildet, dass jeder Sensor gegen jeden anderen geschaltet werden kann, um damit eine maximale Ausbeute an Messwerten zu erzielen.An embodiment of the device is preferred in which at least one further measuring point with at least one sensor is provided downstream of the second measuring point. The device is preferably designed such that each sensor can be switched against each other in order to achieve a maximum yield of measured values.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung einer Vorrichtung, bei der wenigstens ein Sensor ein Leitfahigkeits-Sensor ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, dass der Sensor in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Leitung zwischen zwei Leitfähigkeits-Sensoren aus einem elektrisch-isolierenden Material gebildet, so dass die Leitfähigkeit der Leitung keinen Einfluss auf Ergebnisse der Messung hat.An embodiment of a device is preferred in which at least one sensor is a conductivity sensor. In particular, it is proposed that the sensor in Form of a ring electrode is formed. The line between two conductivity sensors is preferably formed from an electrically insulating material, so that the conductivity of the line has no influence on the results of the measurement.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens ein Sensor vorgesehen sein, der ein kapazitiver oder induktiver Aufnehmer ist. Bei den Sensoren kann es sich auch um Fotodetektoren handeln.Alternatively or additionally, at least one sensor can be provided, which is a capacitive or inductive sensor. The sensors can also be photo detectors.
Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit wemgstens ein Kaiman-Filter aufweist.According to yet another advantageous embodiment of the device, it is proposed that the evaluation unit has at least one Cayman filter.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Vorrichtung wird erreicht, dass die Bestimmung des Volumenstroms Milch mittels preiswerter Sensorik. Durch die Auswertung an wenigstens zwei Messstellen wird bezüglich der Fließdynamik, die durch unterschiedliche Druckverhältnisse in der Melkanlage und von Melkplatz zu Melkplatz schwanken kann, eine deutlich robustere Erfassung des Milchstroms. Dies gilt insbesondere bei höheren Milchflüssen.The inventive design of the device ensures that the volume flow of milk is determined by means of inexpensive sensors. By evaluating at least two measuring points, the flow of milk, which can fluctuate due to different pressure conditions in the milking installation and from milking stall to milking stall, is significantly more robust. This applies particularly to higher milk flows.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung eines Volumenstromes einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch, wird zu im wesentlichen jedem Abtastzeitpunkt eine für die Kapazität der fließenden Milch charakteristische Kenngröße ermittelt. Daraus kann ein Wert für die Kapazität abgeleitet werden. Die charakteristische Kenngröße kann eine Ka- pazität der fließenden Milch oder eine zur Kapazität proportionale Kenngröße innerhalb eines vorgegebenen Messvolumens charakterisieren . Die charakteristische Kenngröße bzw. die Kapazität der Milch oder eine zur Kapazität proportionale Kenngröße wird zur Bestimmung des tatsächlichen Milchvolumens innerhalb des Messvolumens mit vorbekannten Kapazitäten bzw. vorbekannten Kenngrößen verglichen. Des weiteren wird die Geschwindigkeit des Milchstromes ermittelt und aus diesen Daten der Volumenstrom der Milch bestimmt.In a preferred development of the method according to the invention for determining a volume flow of milk flowing during a milking process, a characteristic variable characteristic of the capacity of the flowing milk is determined at essentially every sampling time. A value for the capacity can be derived from this. The characteristic parameter can characterize a capacity of the flowing milk or a parameter proportional to the capacity within a predetermined measurement volume. The characteristic parameter or the capacity of the milk or a parameter proportional to the capacity is used to determine the actual milk volume within the measuring volume using known capacities or known parameters compared. Furthermore, the speed of the milk flow is determined and the volume flow of the milk is determined from these data.
Die charakteristische Kapazitätskenngröße ist eine Kenngröße, die charakteristisch für die Kapazität der Milch in dem Messvolumen ist. Die Kapazität der Milch in dem Messvolumen kann aus der charakteristischen Kapazitätskenngröße abgeleitet werden. Die charakteristische Kapazitätskenngröße kann beispielsweise proportional zu der Kapazität sein. Ebenso ist ein quadratischer, logarithmischer, exponentieller, empirisch ermittelter oder sonstiger Zusammenhang möglich.The characteristic capacity parameter is a parameter that is characteristic of the capacity of the milk in the measurement volume. The capacity of the milk in the measurement volume can be derived from the characteristic capacity parameter. The characteristic capacity parameter can, for example, be proportional to the capacity. A quadratic, logarithmic, exponential, empirically determined or other connection is also possible.
Gemäß einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass zu jedem Abtastzeitpunkt eine charakteristische Kapazitätskenngröße der fließenden Milch oder eine zur Kapazität proportionale Kenngröße innerhalb eines vorgegebenen Messvolumens ermittelt wird. Die charakteristische Kapazitätskenngröße oder eine zur Kapazität proportionale Kenngröße wird zur Bestimmung der sich tatsächlich innerhalb des Messvolumens befindenden Milchmasse mit vorbekannten Kenngrößen verglichen. Des weiteren erfolgt eine Bestimmung der Geschwindigkeit des Milchstromes. Aus den so gewonnenen Daten wird der Massestrom der Milch bestimmt.According to a development, it is proposed that a characteristic capacity parameter of the flowing milk or a parameter proportional to the capacity within a predetermined measurement volume is determined at each sampling time. The characteristic capacity parameter or a parameter proportional to the capacity is compared with previously known parameters in order to determine the milk mass actually located within the measuring volume. The speed of the milk flow is also determined. The mass flow of milk is determined from the data obtained in this way.
Dadurch, dass die charakteristische Kapazitätskenngröße der Milch bestimmt wird, wird vermieden, dass leitende Verbindungen zur Milch ausgebildet werden, wie dies bei den bekannten Verfahren der Fall ist, die nach dem Übergangswider- stands-Prinzip arbeiten. Die Kapazitätsbestimmung erfolgt berührungslos.By determining the characteristic capacity parameter of the milk, it is avoided that conductive connections to the milk are formed, as is the case with the known methods, which work according to the transition resistance principle. The capacity is determined without contact.
Die Bestimmung eines tatsächlichen Milchvolumens bzw. der Milchmasse innerhalb des Messvolumens erfolgt durch Vergleich der abgeleiteten Kapazitätskenngröße Kapazität mit bereits bekannten Kapazitäten bzw. Kapazitätskenngrößen. Hierbei werden mögliche Änderungen der Dielektrizitätszahl der Milch berücksichtigt. Die vorgeschlagene Verfahrensweise hat auch den Vorteil, dass eine Bestimmung des Volumenstromes bzw. des Massestromes erreicht wird, obwohl die Milch nicht nur als reine flüssige Phase, sondern auch als Gemisch aus flüssiger Phase und wenigstens einer Schaumphase besteht. Die Schaumphase, bzw. der Anteil der Schaumphase findet Eingang in die Dielektrizitätszahl der Milch und somit in die Kapazität der Milch. Die Bestimmung der Relationen zwischen dem Milchvolumen bzw. der Masse der Milch und der Kapazität die zu Vergleichszwecken bereitgestellt werden soll, erfolgt vorzugsweise empirisch. Liegt eine ausreichend große Datenmenge vor, kann ggf. eine mathematische Beschreibung des Zusammenhanges zwischen der Kapazität und der Konsistenz der Milch mit dem Volumen bzw. der Masse der Milch erfolgen.An actual milk volume or the milk mass within the measurement volume is determined by comparing the derived capacity parameter capacity with already known capacities or capacity parameters. Possible changes in the dielectric constant of the milk are taken into account. The proposed procedure also has the advantage that a determination of the volume flow or mass flow is achieved, although the milk is not only a pure liquid phase, but also a mixture of a liquid phase and at least one foam phase. The foam phase, or the proportion of the foam phase, finds its way into the dielectric constant of the milk and thus into the capacity of the milk. The determination of the relationships between the milk volume or the mass of the milk and the capacity which is to be provided for comparison purposes is preferably carried out empirically. If there is a sufficiently large amount of data, a mathematical description of the relationship between the capacity and the consistency of the milk with the volume or the mass of the milk can be made.
Die Messung der Kapazität der fließenden Milch erfolgt vorzugsweise in vorge- gebenen Zeitabständen. Hieraus kann die zeitliche Änderung des Volumenstromes bzw. des Massestromes sowie der Verlauf des Volumenstromes und des Massestromes während des Melkvorgangs ermittelt werden. Mit den gemessenen Daten kann auch die Messfrequenz gesteuert werden, indem bei hohen Milchflüssen z.B. mit höherer Frequenz gemessen wird. Diese Daten können auch als Steuer- und/oder Regelgrößen für weitere Vorrichtungen oder Verfahrensabläufe dienen. Auch kann beim Unterschreiten eines bestimmten Massestromes der Nachmelk- vorgang und weiter ein Ausmelkvorgang gestartet werden.The capacity of the flowing milk is preferably measured at specified time intervals. From this, the temporal change in the volume flow or the mass flow and the course of the volume flow and the mass flow during the milking process can be determined. The measured frequency can also be used to control the measurement frequency, e.g. in the case of high milk flows is measured at a higher frequency. This data can also serve as control and / or regulating variables for further devices or process sequences. If the mass flow falls below a certain level, the post-milking process and further a milking process can be started.
Vorzugsweise werden mehr Abtastungen eines Melkvorganges durchgeführt, wenn diese zur Bestimmung eines Gesamtvolumenstromes bzw. eines Gesamtmassestromes verwendet werden. Diese Daten sind insbesondere zur makroskopischen Betrachtung der Herde von Interesse. Die Bestimmung der Geschwindigkeit erfolgt vorzugsweise optisch. Hierzu sind bspw. Sende- und Empfangselemente, die im Abstand zueinander angeordnet sind, vorgesehen.Preferably, more scans of a milking process are carried out if these are used to determine a total volume flow or a total mass flow. This data is of particular interest for macroscopic observation of the herd. The speed is preferably determined optically. For this purpose, for example, transmitting and receiving elements which are arranged at a distance from one another are provided.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass die Bestimmung der Kapazität an wenigstens zwei zueinander beabstandeten Orten erfolgt und der Zeitversatz der zu den Kapazitäten zugehörigen Signale zur Bestimmung der Geschwindigkeit herangezogen wird. Aus diesen Messungen wird dann die charakteristische Kapazitätskenngröße abgeleitet.According to a further advantageous embodiment of the method, it is proposed that the capacitance be determined at at least two spaced-apart locations and that the time offset of the signals associated with the capacitances is used to determine the speed. The characteristic capacity parameter is then derived from these measurements.
Erfolgt die Messung der Kapazität an wenigstens zwei zueinander beabstandeten Orten, wird gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausbildung des Verfahrens vorgeschlagen, dass die Kapazität bei wenigstens zwei unterschiedlichen Frequenzen erfolgt. Alternativ zu den Frequenzen oder auch zusätzlich kann die Be- Stimmung der Kapazität bei wenigstens zwei unterschiedlichen Temperaturen erfolgen. Diese Verfahrensführung hat den Vorzug, dass eine noch größere Messsicherheit erreicht wird. Das ist insbesondere bei der Bestimmung der Kapazität bei wenigstens zwei unterschiedlichen Temperaturen der Fall, da hierdurch der Einfluss der Temperatur auf die Kapazität berücksichtigt und kompensiert werden kann.If the capacitance is measured at at least two spaced-apart locations, it is proposed according to yet another advantageous embodiment of the method that the capacitance takes place at at least two different frequencies. As an alternative to the frequencies or additionally, the capacitance can be determined at at least two different temperatures. This procedure has the advantage that an even greater measurement certainty is achieved. This is particularly the case when determining the capacitance at at least two different temperatures, since this allows the influence of the temperature on the capacitance to be taken into account and compensated for.
Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken wird eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Massestromes einer während eines Melkvorganges fließender Milch vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist eine Messeinrichtung zur Bestim- mung einer charakteristischen Kapazitätskenngröße auf. Des weiteren ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch vorgesehen. Die Daten, die die Messeinrichtungen liefern, werden durch eine Auswerteinheit hinsichtlich relevanter Größen mit vorbekannten Daten ausgewertet. Die Vorrichtung weist eine Steuereinheit auf, die mit der Auswerteinheit und den Messeinrichtun- gen verbunden ist, wobei die Steuereinheit die Messeinrichtung in vorgegebenen Zeitintervallen ansteuert, so dass eine sequentielle Bestimmung der Kapazität und der Geschwindigkeit durchgeführt wird.According to a further inventive idea, a device for determining a mass flow of milk flowing during a milking process is proposed. The device has a measuring device for determining a characteristic capacitance parameter. A device for determining the speed of the milk is also provided. The data supplied by the measuring devices are evaluated by an evaluation unit with regard to relevant quantities with previously known data. The device has a control unit, which is connected to the evaluation unit and the measuring device. gen connected, wherein the control unit controls the measuring device at predetermined time intervals, so that a sequential determination of the capacity and the speed is carried out.
Die Bestimmung der Kapazität erfolgt vorzugsweise mittels im Abstand zueinander angeordneter Platten, die vorzugsweise ein Bestandteil der Messvorrichtung sind. Die Anordnung und Form der Platten kann auch in anderer Weise ausgeführt werden. Dieses ist versuchstechnisch zu optimieren. Denkbar sind hier auch um einen kreisförmigen Querschnitt angebrachte gegenüberliegende Metallflächen.The capacitance is preferably determined by means of plates arranged at a distance from one another, which are preferably a component of the measuring device. The arrangement and shape of the plates can also be carried out in other ways. This is to be optimized experimentally. It is also conceivable here to have opposing metal surfaces around a circular cross section.
Die Platten sind vorzugsweise so im Strömungsweg der Milch angeordnet, dass sie wenigstens teilweise von der Milch umspülbar sind. Die Platten können aber elektrisch isoliert von der Milch vorgesehen sein. Vorzugsweise sind die Platten parallel zueinander angeordnet.The plates are preferably arranged in the milk flow path in such a way that the milk can at least partially be washed around them. However, the plates can be provided electrically insulated from the milk. The plates are preferably arranged parallel to one another.
Gemäß einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird vorgeschlagen, dass diese zwei in Strömungsrichtung der Milch hintereinander angeordneten Messeinrichtungen zur Bestimmung der charakteristischen Kapazitätskenngröße aufweist, die mit einer Korrelationseinheit verbunden sind. Durch die Korrelationseinheit wird auch die Bestimmung der Geschwindigkeit der fließenden Milch erfolgen.According to yet another advantageous embodiment of the device, it is proposed that it have two measuring devices arranged one behind the other in the direction of flow of the milk for determining the characteristic capacity parameter, which are connected to a correlation unit. The correlation unit will also determine the speed of the flowing milk.
Die zwei hintereinander angeordneten Messeinrichtungen werden vorzugsweise bei unterschiedlichen Frequenzen oder unterschiedlichen Temperaturen betrieben.The two measuring devices arranged one behind the other are preferably operated at different frequencies or different temperatures.
Weitere Vorteile und Einzelheiten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert, ohne dass der Gegenstand der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt wird. Es zeigen:Further advantages and details of the method according to the invention and the device according to the invention are explained with reference to the exemplary embodiments shown in the drawing, without the subject matter of the invention being restricted to these exemplary embodiments. Show it:
Fig. 1 schematisch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,1 schematically shows a first exemplary embodiment of the device according to the invention,
Fig. 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zurFig. 2 shows schematically a second embodiment of the device for
Bestimmung eines Volumenstroms einer fließenden Milch undDetermination of a volume flow of a flowing milk and
Fig. 3 schematisch einen Verfahrensablauf.Fig. 3 shows schematically a process flow.
Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Messeinrichtungen zur Bestimmung einer Kapazität und der GeschwindigkeitFig. 4 shows a third embodiment of the measuring devices for determining a capacitance and the speed
Fig. 5 schematisch das Schaltschema der Messeinrichtungen zur Bestimmung einer Kapazität und der Geschwindigkeit5 schematically shows the circuit diagram of the measuring devices for determining a capacitance and the speed
Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumen- bzw. Massenstroms,6 shows a fourth exemplary embodiment of a device for determining a volume or mass flow,
Fig. 7 schematisch eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumen bzw. Massenstroms eines während eines Melkvorgangs fließenderFig. 7 schematically shows a device for determining a volume or mass flow of a flowing during a milking process
Milchmilk
Fig. 8 schematisch in einem Diagramm den Verlauf des Massenstroms über die Zeit,8 shows schematically in a diagram the course of the mass flow over time,
Fig. 9 schematisch den Verlauf der Änderung der Spannung über der Zeit Fig. 10 den Verlauf der Spannung der Messeinrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit der MilchFig. 9 schematically shows the course of the change in voltage over time 10 shows the course of the voltage of the measuring device for determining the speed of the milk
Figur 1 zeigt schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumensfroms einer während eines Melkvorgangs in eine Leitung 1 mit einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch 2.FIG. 1 schematically shows a first exemplary embodiment of a device for determining a volume flow of a milk 2 flowing into a line 1 with a predetermined geometry during a milking process.
Die Vorrichtung weist eine erste Messstelle 3 auf. Diese Messstelle 3 enthält wenigstens einen außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor 4. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sensor 4 durch eine Ringelektrode gebildet, die am Außenmantel der Leitung 1 angeordnet ist.The device has a first measuring point 3. This measuring point 3 contains at least one sensor 4 arranged outside the flowing milk. In the exemplary embodiment shown, the sensor 4 is formed by a ring electrode which is arranged on the outer jacket of the line 1.
Stromabwärts der ersten Messstelle 3 ist mit einem Abstand s eine zweite Messstelle 5 vorgesehen. Die zweite Messstelle 6 weist ebenfalls einen Sensor 6 auf, der in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist. Die Ringelektrode ist am Außenmantel der Leitung 1 angeordnet. Durch die Signalleitung 7 ist der Sensor 4 mit der Auswerteeinheit 8 verbunden. Diese Einheit ist auch über Signalleitung 9 mit dem Sensor 6 der zweiten Messstelle 5 gekoppelt. Zur Ausgabe der ermittelten Daten in der Auswerteeinheit 8 ist eine Ausgabeeinrichtung 10 vorgesehen, die über eine Verbindungsleitung 11 mit der Auswerteeinheit 8 verbunden ist. Die Auswerteeinheit 8 kann einen Computer umfassen.A second measuring point 5 is provided downstream of the first measuring point 3 at a distance s. The second measuring point 6 also has a sensor 6, which is designed in the form of a ring electrode. The ring electrode is arranged on the outer jacket of line 1. The signal line 7 connects the sensor 4 to the evaluation unit 8. This unit is also coupled via signal line 9 to the sensor 6 of the second measuring point 5. To output the determined data in the evaluation unit 8, an output device 10 is provided, which is connected to the evaluation unit 8 via a connecting line 11. The evaluation unit 8 can comprise a computer.
Figur 2 zeigt eine zweite Ausgestaltung einer Vorrichtung. Der prinzipielle Aufbau der Vorrichtung nach Figur 1 entspricht der Vorrichtung nach Figur 1 , wobei stromabwärts der zweiten Messstelle 5 eine weitere Messstelle 12 mit einem Sensor 13 vorgesehen ist. Der Sensor 13 ist über eine Signalleitung 14 mit der Auswerteeinheit 8 verbunden. Die Sensoren sind so ausgebildet, dass diese gegen jeden anderen geschaltet werden können, um eine maximale Ausbeute an Messwerten zu erzielen. Der Sensor 6, der in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist, kann als gemeinsame Elektrode benutzt werden und die Spalte zwischen den Messstellen 1, 2 und 2, 3 stellen die Abtaststellen dar.Figure 2 shows a second embodiment of a device. The basic structure of the device according to FIG. 1 corresponds to the device according to FIG. 1, with a further measuring point 12 with a sensor 13 being provided downstream of the second measuring point 5. The sensor 13 is connected to the evaluation unit 8 via a signal line 14. The sensors are designed so that they can be switched against each other in order to achieve a maximum yield of measured values. The sensor 6, which is designed in the form of a ring electrode, can be used as a common electrode and the gaps between measuring points 1, 2 and 2, 3 represent the sampling points.
Figur 3 zeigt schematisch den Verfahrensablauf zur Bestimmung eines Volumen- Stroms einer während eines Melkvorgangs, in einer Leitung mit einer vorgegebenen Geometrie fließenden Milch.FIG. 3 schematically shows the process sequence for determining a volume flow of milk flowing in a line with a predetermined geometry during a milking process.
Die Leitung, in der die Milch fließt, ist schematisch dargestellt. An die Leitung sind mehrere Sensoren gekoppelt, die den Milchfluss in der Leitung erfassen. Die Signale der einzelnen Sensoren werden einer Filterung und gegebenenfalls einer Verstärkung unterzogen.The line in which the milk flows is shown schematically. Several sensors are coupled to the line, which detect the milk flow in the line. The signals from the individual sensors are subjected to filtering and possibly amplification.
Aus den Signalen werden entsprechende Sensorwerte generiert, die zur Bestimmung der Querschnittsfläche A(t) herangezogen werden. Die Querschnittsfläche A(t) gibt den Strömungsquerschnitt des Milchstroms in der Leitung wieder.Corresponding sensor values are generated from the signals, which are used to determine the cross-sectional area A (t). The cross-sectional area A (t) represents the flow cross-section of the milk flow in the line.
Neben den Sensorwerten, aus denen die Querschnittsfläche des Strömungsquerschnittes der Milch ermittelt werden, erfolgt eine Zeitversatzbestimmung, so dass aus diesen Werten die Geschwindigkeit des Milchstroms in der Leitung bestimmt werden kann.In addition to the sensor values from which the cross-sectional area of the flow cross-section of the milk are determined, a time offset determination is carried out, so that the speed of the milk flow in the line can be determined from these values.
In Kenntnis der Querschnittsfläche sowie der Strömungsgeschwindigkeit der Milch kann eine Volumenstrombestimmung erfolgen. Durch Integration des Volumenstromes über der Zeit kann die Milchmenge bzw. das Gesamtvolumen der in einem vorgegebenen Zeitintervall strömenden Milch bestimmt werden.Knowing the cross-sectional area and the flow velocity of the milk can determine the volume flow. By integrating the volume flow over time, the amount of milk or the total volume of milk flowing in a predetermined time interval can be determined.
In der Figur 4 ist schematisch ein drittes Ausführungsbeispiel der Messeinrichtungen zur Bestimmung der Kapazität und der Geschwindigkeit einer fließenden Milch. Die Messvorrichtungen sind mit einem Kondensator 101 verbunden, durch den Milch fließt. Die Strömungsrichtung der Milch ist durch den Pfeil 102 angedeutet.FIG. 4 schematically shows a third exemplary embodiment of the measuring devices for determining the capacity and the speed of a flowing milk. The measuring devices are connected to a capacitor 101 through which milk flows. The direction of flow of the milk is indicated by arrow 102.
Zur Bestimmung einer Kapazität der fließenden Milch oder einer zur Kapazität proportionalen Kenngröße ist eine Messeinrichtung vorgesehen. Hierzu weist die Messeinrichtung 106 zwei im Abstand zueinander angeordnete Kondensatorplatten 103, 104 auf. Die Platten 103, 104 sind parallel zueinander angeordnet. Sie weisen jeweils eine Höhe h auf. Mit dem Bezugszeichen 105 ist der freie Strö- mungsquerschnitt zwischen den Platten 103 , 104 bezeichnet.A measuring device is provided for determining a capacity of the flowing milk or a parameter proportional to the capacity. For this purpose, the measuring device 106 has two capacitor plates 103, 104 arranged at a distance from one another. The plates 103, 104 are arranged parallel to one another. They each have a height h. The free flow cross section between the plates 103, 104 is designated by the reference number 105.
Hinter der Messeinrichtung zur Bestimmung der Kapazität der fließenden Milch ist in Strömungsrichtung der Milch betrachtet, die Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch vorgesehen. Die Einrichtung 107 um- fasst zwei im Abstand zueinander angeordnete optische Sende- und Empfangselemente 108, 109. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sende- und Empfangselemente 108, 109 in einem Abstand x voneinander angeordnet. Bei den optischen Sende- und Empfangselemente kann es sich um Lichtschranken (z.B. Infrarot) handeln.Behind the measuring device for determining the capacity of the flowing milk, the measuring device 107 for determining the speed of the milk is viewed in the flow direction of the milk. The device 107 comprises two optical transmission and reception elements 108, 109 which are arranged at a distance from one another. In the exemplary embodiment shown, the transmission and reception elements 108, 109 are arranged at a distance x from one another. The optical transmitting and receiving elements can be light barriers (e.g. infrared).
Figur 5 zeigt schematisch ein Schaltschema der Messeinrichtungen nach Figur 4. Die Messeinrichtung 106 zur Bestimmung der Kapazität weist die Kondensatorplatten 103, 104 auf. Eine jede Kondensatorplatte 103, 104 ist über eine Signalleitung 110, 111 mit einem Messverstärker 112 verbunden. Das Signal 113 des Messverstärkers liefert den Verlauf der Spannung des Kondensators in Abhängigkeit von dem Volumenstrom der Milch.FIG. 5 schematically shows a circuit diagram of the measuring devices according to FIG. 4. The measuring device 106 for determining the capacitance has the capacitor plates 103, 104. Each capacitor plate 103, 104 is connected to a measuring amplifier 112 via a signal line 110, 111. The signal 113 of the measuring amplifier supplies the course of the voltage of the capacitor as a function of the volume flow of the milk.
Die Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch weist ein erstes und ein zweites Paar optischer Sende- und Empfangselemente 108, 109 auf. Die optischen Sendeelemente 108 sind über jeweils zwei Leitungen 114 mit einem Verstärker 116 verbunden. Die optischen Empfangselemente 109 sind jeweils über zwei Leitungen 115 mit dem Messverstärker 116 verbunden. Der Messverstärker liefert ein Ausgangssignal 117, dass zur Bestimmung der Ge- schwindigkeit der Milch herangezogen werden kann.The measuring device 107 for determining the speed of the milk has a first and a second pair of optical transmission and reception elements 108, 109 on. The optical transmission elements 108 are each connected to an amplifier 116 via two lines 114. The optical receiving elements 109 are each connected to the measuring amplifier 116 via two lines 115. The measuring amplifier delivers an output signal 117 that can be used to determine the speed of the milk.
Figur 6 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel der Messeinrichtungen 106, 107 zur Bestimmung des Volumensfroms bzw. Messstroms und der Geschwindigkeit einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch.FIG. 6 shows a fourth exemplary embodiment of the measuring devices 106, 107 for determining the volume flow or measuring current and the speed of a milk flowing during a milking process.
Der Aufbau der Messeinrichtung 106 stimmt mit dem Aufbau der Messeinrichtung 106, wie sie in der Figur 10 bzw. in der Figur 5 dargestellt ist, überein.The structure of the measuring device 106 corresponds to the structure of the measuring device 106, as shown in FIG. 10 or in FIG. 5.
In Strömungsrichtung der Milch betrachtet ist der Vorrichtung zur Bestimmung der Kapazität die Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch nachgeordnet. Der Aufbau der Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch stimmt mit dem Aufbau der Messeinrichtung 106 zur Bestimmung einer Kapazität überein. Auch die Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit weist zwei parallel zueinander und beabstandete Platte 103, 104 auf.Viewed in the flow direction of the milk, the device for determining the capacity is followed by the measuring device 107 for determining the speed of the milk. The structure of the measuring device 107 for determining the speed of the milk corresponds to the structure of the measuring device 106 for determining a capacity. The measuring device 107 for determining the speed also has two plates 103, 104 which are parallel and spaced apart.
In der Figur 7 ist schematisch die Vorrichtung zur Bestimmung eines Massenstroms einer während eines Melkvorgangs fließender Milch dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Messeinrichtung 106 zur Bestimmung einer Kapazität der flie- ßenden Milch oder einer zur Kapazität proportionalen Kenngröße auf. Des weiteren ist eine Messeinrichtung 107 zur Bestimmung der Geschwindigkeit der Milch vorgesehen. Die Messeinrichtung 106 und die Messeinrichtung 107 sind mit einer Auswerteinheit 118 verbunden. Die Vorrichtung weist des weiteren eine Steuereinheit 119 auf, die mit der Auswertee heit 118 und den Messeinrichtun- gen 106, 107 verbunden ist, wobei die Steuereinheit 119 die Messeinrichtungen in vorgegebenen Zeitintervallen ansteuert.FIG. 7 schematically shows the device for determining a mass flow of milk flowing during a milking process. The device has a measuring device 106 for determining a capacity of the flowing milk or a characteristic variable proportional to the capacity. Furthermore, a measuring device 107 is provided for determining the speed of the milk. The measuring device 106 and the measuring device 107 are connected to an evaluation unit 118. The device also has a control unit 119, which is connected to the evaluation unit 118 and the measuring device gen 106, 107 is connected, wherein the control unit 119 controls the measuring devices at predetermined time intervals.
In der Auswerteeinheit 118 folgt die Auswertung der Ist-Daten, insbesondere der Messeinrichtung zur Bestimmung der Kapazität hinsichtlich relevanter Größen.The evaluation of the actual data follows, in particular in the evaluation unit 118, in particular the measuring device for determining the capacity with regard to relevant variables.
Zu jeder Abtastzeit wird die Kapazität der fließenden Milch oder eine zur charakteristischen Kapazitätskenngröße innerhalb eines vorgegebenen Messvolumens ermittelt. Das Messvolumen ist durch den freien Strömungsquerschnitt 105 und die Höhe der Platten 103, 104 vorgegeben. Die Messeinrichtung 106 liefert zu vorgegebenen Tastzeitpunkten eine Spannung, die der Kapazität der Milch proportional ist. Die zeitliche Änderung der Spannung U (C) zu bestimmten Abtast- zeitpunkten tk ist in der Figur 9 dargestellt.At each sampling time, the capacity of the flowing milk or a characteristic capacity parameter is determined within a given measurement volume. The measurement volume is predetermined by the free flow cross section 105 and the height of the plates 103, 104. The measuring device 106 supplies a voltage at predetermined sampling times, which is proportional to the capacity of the milk. The temporal change in the voltage U (C) at specific sampling times t k is shown in FIG. 9.
In der Auswerteeinheit 118 folgt die Auswertung einer angemessenen Kapazität bzw. der Kapazität proportionalen Kenngröße. Durch diese Auswertung kann das tatsächlich vorliegende Milchvolumen innerhalb des Messvolumens ermittelt werden.The evaluation of an appropriate capacity or characteristic variable proportional to the capacity follows in the evaluation unit 118. With this evaluation, the actual milk volume within the measurement volume can be determined.
Durch die Messeinrichtung 107 wird die Geschwindigkeit der Milch ermittelt. Durch die beabstandet zueinander angeordneten Sende- und Empfangselemente sind zwei Messpunkte gegeben, die jeweils den Anfang eines Milchpfropfens mit einem zeitlichen Versatz Δt erfassen. Aus diesem Versatz Δt kann die Geschwindigkeit beim bekannten Abstand der optischen Sende- und Empfangselemente bestimmt werden. Den Verlauf des Spannungssignals der Messeinrichtung zur Bestimmung der Geschwindigkeit zeigt die Figur 10 sowie die dazugehörigen Verzugszeiten Δt zu bestimmten Abtastzeitpunkten t - Aus der Kenntnis des Volumens und der Geschwindigkeit kann der Volumenstrom einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch ermittelt werden.The speed of the milk is determined by the measuring device 107. Due to the spaced-apart transmission and reception elements, two measuring points are given, each of which detects the start of a milk stopper with a time offset Δt. From this offset .DELTA.t, the speed can be determined at the known distance of the optical transmitting and receiving elements. FIG. 10 shows the course of the voltage signal of the measuring device for determining the speed and the associated delay times Δt at certain sampling times t. From the knowledge of the volume and the speed, the volume flow of a milk flowing during a milking process can be determined.
Mit Kenntnis der Kapazität der Milch oder einer zur Kapazität proportionalen Kenngröße kann die Bestimmung einer sich tatsächlich innerhalb des Messvolumens befindenden Milchmasse erfolgen. In Kenntnis der Geschwindigkeit der Milch kann aus den so ermittelten Daten der Massenstrom der Milch bestimmt werden. Knowing the capacity of the milk or a parameter proportional to the capacity can be used to determine a milk mass that is actually within the measurement volume. Knowing the speed of the milk, the mass flow of milk can be determined from the data thus determined.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Leitungmanagement
Milch erste MessstelleMilk first measuring point
Sensor zweite MessstelleSecond measuring point sensor
Sensorsensor
Signalleitungsignal line
Auswerteeinheitevaluation
Signalleitungsignal line
Ausgabeeinrichtungoutput device
Verbindungsleitung dritte MessstelleConnection line third measuring point
Sensorsensor
Signalleitungsignal line
Kondensatorcapacitor
Pfeilarrow
Platteplate
Platte freier StrömungsquerschnittPlate free flow cross section
Messeinrichtungmeasuring device
Messeinrichtungmeasuring device
Sende- und EmpfangseinrichtungSending and receiving device
Sende- und EmpfangseinrichtungSending and receiving device
Signalleitungsignal line
Signalleitungsignal line
Messverstärker 113 Messverstärkermeasuring amplifiers 113 measuring amplifier
114 Leitung114 line
115 Leitung115 line
116 Messverstärker116 measuring amplifier
117 Ausgangssignal117 output signal
118 Auswerteinheit118 evaluation unit
119 Steuereinheit 119 control unit

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Bestimmung eines Volumensfroms einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch, mit folgenden Schritten:1. A method for determining a volume volume of milk flowing during a milking process, comprising the following steps:
a) Ermittlung einer Querschnittsfläche (Ai) des Strömungsquerschnittes des Milchstroms (2) oder eine zur Querschnittsfläche (Ai) proportionale Kenngröße an einer ersten Messstelle (3);a) determining a cross-sectional area (Ai) of the flow cross-section of the milk flow (2) or a parameter proportional to the cross-sectional area (Ai) at a first measuring point (3);
b) Messung der Zeit (ti), die der Milchstrom (2) mit der im Schritt a) ermittelten Querschnittsfläche (Ai) benötigt, um von der ersten Messstelle (3) zu einer stromabwärts der ersten Messstelle vorgesehenen zweiten Messstelle (5) zu gelangen;b) Measurement of the time (ti) that the milk flow (2) with the cross-sectional area (Ai) determined in step a) takes to get from the first measuring point (3) to a second measuring point (5) provided downstream of the first measuring point ;
c) Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit (vi) aus der gemessenen Zeit (ti) und dem bekannten Abstand (s) zwischen der ersten und zweiten Messstelle (3, 5);c) determining the flow velocity (vi) from the measured time (ti) and the known distance (s) between the first and second measuring points (3, 5);
d) Bestimmung des Volumensfroms (V(t)) auf der Basis der ermittelten Querschnittsfläche (Ai) und der Strömungsgeschwindigkeit (vi).d) Determination of the volume flow (V (t)) on the basis of the determined cross-sectional area (Ai) and the flow velocity (vi).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem ein Gesamtvolumenstrom durch mehrere Abtastungen und vorzugsweise durch Integration des Volumensfroms (N(t)) über der Zeit bestimmt wird.2. The method according to claim 1, wherein a total volume flow is determined by a plurality of samples and preferably by integration of the volume flow (N (t)) over time.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine mittlere Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird, wenigstens wenn das Verhältnis zwischen der Querschnittsfläche (Ai) und einem freien Strömungsquerschnitt der Leitung im wesentlichen eins entspricht.3. The method of claim 1 or 2, wherein an average flow rate is determined, at least if the ratio between the cross-sectional area (Ai) and a free flow cross-section of the line corresponds essentially to one.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem stromabwärts der zweiten Messstelle (5) wenigstens eine weitere Messstelle (12) vorgesehen ist, die zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit herangezogen wird.4. The method according to claim 1, 2 or 3, in which downstream of the second measuring point (5) at least one further measuring point (12) is provided, which is used to determine the flow rate.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem an wenigsten einer der Messenstellen (3, 5, 12) die Leitfähigkeit, die Kapazität oder die Induktivität der Milch gemessen wird.5. The method according to at least one of claims 1 to 4, in which at least one of the measuring points (3, 5, 12) the conductivity, the capacitance or the inductance of the milk is measured.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Leitfähigkeit der Milch mittels einer Ringelektrode gemessen wird.6. The method according to claim 5, wherein the conductivity of the milk is measured by means of a ring electrode.
7. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem an wenigstens einer der Messstellen (3, 5, 12) die Querschnittsfläche (Ai) optisch erfasst wird.7. The method according to at least one of the preceding claims, in which the cross-sectional area (Ai) is optically recorded at at least one of the measuring points (3, 5, 12).
8. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem zu jedem Abtastzeitpunkt (tk) eine charakteristische Kapazitätskenngröße der fließenden Milch innerhalb eines vorgegebenen Messvolumens ermittelt wird, die charakteristische Kapazitätskenngröße der Milch wird zur Bestimmung des tatsächlichen Milchvolumens innerhalb des Messvolumens mit vorbekannten Kapazitäten beziehungsweise vorbekannten Kenngrößen verglichen und die Geschwindigkeit des Milchstroms ermittelt und aus diesen Daten der Milchstrom bestimmt. 8. The method according to at least one of the preceding claims, in which at each sampling time (t k ) a characteristic capacity parameter of the flowing milk is determined within a predetermined measurement volume, the characteristic capacity parameter of the milk is used to determine the actual milk volume within the measurement volume with known capacities or previously known parameters compared and the speed of the milk flow determined and the milk flow determined from this data.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Bestimmung der charakteristischen Kapazitätskenngröße über Messung von wenigstens zwei Kapazitätswerten erfolgt, wobei die wenigstens zwei Kapazitätswerte an wenigstens zwei zueinander beabstandeten Orten erfolgt und der Zeitversatz (Δt) der zu den Kapazitäten zugehörigen Signale zur Bestimmung der Geschwindigkeit herangezogen wird.9. The method according to claim 8, in which the characteristic capacity parameter is determined by measuring at least two capacitance values, the at least two capacitance values taking place at at least two spaced-apart locations and the time offset (Δt) of the signals associated with the capacitances for determining the speed is used.
10. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bestimmung der Geschwindigkeit optisch erfolgt.10. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the determination of the speed is carried out optically.
11. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bestimmung der Kapazität bei wemgstens zwei unterschiedlichen Frequenzen und/oder Temperaturen erfolgt.11. The method according to at least one of the preceding claims, in which the determination of the capacitance takes place at at least two different frequencies and / or temperatures.
12. Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, bei aus den gemessenen Werten der Massensfrom der Milch abgeleitet wird.12. The method according to at least one of the preceding claims, in which the mass of milk is derived from the measured values.
13. Vorrichtung zur Bestimmung eines Volumenstroms einer während eines Melkvorgangs fließenden Milch, gekennzeichnet durch eine erste Messstelle (3) mit wenigstens einem außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor (4), eine zweite stromabwärts angeordnete Messstelle (5) mit wenigstens einem außerhalb der fließenden Milch angeordneten Sensor (6), und einer Auswerteeinheit (8), zu der die Sensoren (4, 6) entsprechende13. Device for determining a volume flow of milk flowing during a milking process, characterized by a first measuring point (3) with at least one sensor (4) arranged outside the flowing milk, a second downstream measuring point (5) with at least one outside the flowing milk arranged sensor (6), and an evaluation unit (8) to which the sensors (4, 6) correspond
Signale liefern. Deliver signals.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der zweiten Messstelle (5) wemgstens eine weitere Messstelle (12) mit mindestens einem Sensor (13) vorgesehen ist.14. The apparatus according to claim 13, characterized in that at least one further measuring point (12) with at least one sensor (13) is provided downstream of the second measuring point (5).
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Sensor (4, 6, 13) einer Gruppe von Sensoren entnommen ist, welche einen Leitfähigkeitssensor, einen Kapazitätssensor, einen Induktivitätssensor, einen Fotodetektor und dergleichen mehr umfasst.15. The device according to claim 13 or 14, characterized in that at least one sensor (4, 6, 13) is taken from a group of sensors which comprises a conductivity sensor, a capacitance sensor, an inductance sensor, a photodetector and the like.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (4, 6, 13) in Form einer Ringelektrode ausgebildet ist.16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the sensor (4, 6, 13) is designed in the form of a ring electrode.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung zwischen zwei Leitfähigkeitssensoren aus einem elektrisch isolie- renden Material gebildet ist.17. The apparatus according to claim 15 or 16, characterized in that the line between two conductivity sensors is formed from an electrically insulating material.
18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (8) wenigstens ein Kaiman- Filter aufweist.18. The device according to at least one of claims 13 to 17, characterized in that the evaluation unit (8) has at least one Cayman filter.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei wenigstens einer des wenigstens einen Sensors (106) eine Messeinrichtung (6) zur Bestimmung eine Kapazität (Cκ) der fließenden Milch o- der einer zur Kapazität (C proportionalen Kenngröße ist, und eine Messeinrichtung (107) zur Bestimmung der Geschwindigkeit der19. The device according to at least one of claims 13 to 18, wherein at least one of the at least one sensor (106) is a measuring device (6) for determining a capacity (C κ ) of the flowing milk or a characteristic variable proportional to the capacity (C), and a measuring device (107) for determining the speed of the
Milch vorgesehen ist, und wobei in der Auswerteeinheit (118) die Ist-Daten hinsichtlich relevanter Größen mit vorbekannten Daten ausgewertet werden, und mit einer Steuereinheit (119), die mit der Auswerteeinheit (118) und den Messeinrichtungen (106, 107) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (119) die Messeinrichtungen in vorgegebenen Zeitintervallen ansteuert.Milk is provided, and wherein in the evaluation unit (118) the actual data are evaluated with respect to relevant quantities using previously known data, and with a control unit (119) which is connected to the evaluation unit (118) and the measuring devices (106, 107), the control unit (119) activating the measuring devices at predetermined time intervals.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (106) zur Bestimmung der Kapazität (C zwei im Abstand zueinander angeordnete Platten (103, 104) aufweist.20. The apparatus according to claim 19, characterized in that the measuring device (106) for determining the capacitance (C has two spaced plates (103, 104).
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (103, 104) so im Strömungsweg der Milch angeordnet sind, so dass sie wenigstens teilweise von der Milch umspülbar sind.21. The apparatus according to claim 20, characterized in that the plates (103, 104) are arranged in the flow path of the milk so that they can be at least partially washed around by the milk.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (103, 104) parallel zueinander angeordnet sind.22. The apparatus according to claim 21, characterized in that the plates (103, 104) are arranged parallel to each other.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei in Strömungsrichtung der Milch hintereinander angeordnete Messeinrichtungen (106) zur Bestimmung eine Kapazität (CJ der fließenden Milch oder eine zur Kapazität (C proportionale Kenngröße aufweist, die mit einer Korrelationseinheit (120) verbunden sind. 23. Device according to one of claims 19 to 22, characterized in that it has two measuring devices (106) arranged one behind the other in the direction of flow of the milk for determining a capacity (CJ of the flowing milk or a parameter proportional to the capacity (C), which has a correlation unit (120) are connected.
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