NL2017994B1 - Melksysteem - Google Patents

Abstract

Een melksysteem voor melken van een melkdier omvat een melkbeker met een speenruimte met een eerste melkuitstroomopening, een direct en star met de melkbeker verbonden meetkamer voor althans tijdelijk bevatten van de gemolken melk en voorzien van een in stromingsverbinding met de eerste melkuitstroomopening staande melkinstroomopening, een tweede melkuitstroomopening, een op een onderdrukpomp aangesloten vacuümuitgang en een sensorinrichting voor meten van een eigenschap van de melk in de meetkamer, waarbij een stromingspad van de melk is van de eerste melkuitstroomopening via de melkinstroomopening door de meetkamer naar de tweede melkuitstroomopening. De sensorinrichting omvat een optische sensorinrichting met meerdere optische sensorelementen en ten minste één lichtbron ingericht om via althans een deel van de melk licht op de sensorelementen te schijnen en daarin sensorsignalen te genereren, en omvat voorts een besturing die is ingericht voor verwerken van de sensorsignalen tot waarden van ten minste twee verschillende parameters van de melk in de meetkamer. Deze parameters omvatten ten minste een melkniveau in de meetkamer, en ten minste één van een gehalte aan een melkbestanddeel en een kleur.

Description

Octrooicentrum

Nederland (21) Aanvraagnummer: 2017994 © Aanvraag ingediend: 14/12/2016

Θ 2017994

BI OCTROOI (51) Int. CL:

A01J 5/01 (2016.01) A01J 5/013 (2017.01)

(Tl) Aanvraag ingeschreven:	(73) Octrooihouder(s):
26/06/2018	Lely Patent N.V. te Maassluis.
(43) Aanvraag gepubliceerd:
-	(72) Uitvinder(s):
	Frans Emo Diderik van Halsema te Maassluis.
(G) Octrooi verleend:	Gerard Mostert te Maassluis.
26/06/2018	Rik Steenbergen te Maassluis.
(45) Octrooischrift uitgegeven:
04/07/2018	(74) Gemachtigde:
	ir. M.J.F.M. Corten te Maassluis.

© Melksysteem (57) Een melksysteem voor melken van een melkdier omvat een melkbeker met een speenruimte met een eerste melkuitstroomopening, een direct en star met de melkbeker verbonden meetkamer voor althans tijdelijk bevatten van de gemolken melk en voorzien van een in stromingsverbinding met de eerste melkuitstroomopening staande melkinstroomopening, een tweede melkuitstroomopening, een op een onderdrukpomp aangesloten vacuümuitgang en een sensorinrichting voor meten van een eigenschap van de melk in de meetkamer, waarbij een stromingspad van de melk is van de eerste melkuitstroomopening via de melkinstroomopening door de meetkamer naar de tweede melkuitstroomopening. De sensorinrichting omvat een optische sensorinrichting met meerdere optische sensorelementen en ten minste één lichtbron ingericht om via althans een deel van de melk licht op de sensorelementen te schijnen en daarin sensorsignalen te genereren, en omvat voorts een besturing die is ingericht voor verwerken van de sensorsignalen tot waarden van ten minste twee verschillende parameters van de melk in de meetkamer. Deze parameters omvatten ten minste een melkniveau in de meetkamer, en ten minste één van een gehalte aan een melkbestanddeel en een kleur.

NL BI 2017994

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

Melksysteem

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een melksysteem voor melken van een melkdier, omvattende een melkbeker voor melken van de melk, met een speenruimte met een eerste melkuitstroomopening. Het systeem heeft een meetkamer voor althans tijdelijk bevatten van de gemolken melk en een sensorinrichting voor meten van een eigenschap van de melk in de meetkamer, waarbij de sensorinrichting een optische sensorinrichting omvat met meerdere optische sensorelementen en ten minste één lichtbron ingericht om via althans een deel van de melk licht op de sensorelementen te schijnen en daarin sensorsignalen te genereren, voorts omvattende een besturing die is ingericht voor verwerken van de sensorsignalen tot waarden van een parameter van de melk in de meetkamer.

Dergelijke melksystemen zijn op zich in de stand van de techniek bekend. Zo heeft bijvoorbeeld elke melkrobot, zoals de Lely Astronaut®, een systeem voor bewaken van melkkwaliteit, melkhoeveelheid en dergelijke, door meten van minstens één melkparameter.

In de praktijk blijkt het niet goed mogelijk om betrouwbare metingen van de melkkwaliteit of andere melkparameters te doen met een compact melksysteem, en waarop snel kan worden gereageerd.

De onderhavige uitvinding beoogt een melksysteem van de in de inleiding genoemde soort te verschaffen dat in staat is om snelle en betrouwbare metingen aan de melk te verrichten met behulp van een compact en licht systeem.

De uitvinding bereikt dit doel met een melksysteem volgens conclusie 1, in het bijzonder een melksysteem voor melken van een melkdier, omvattende een melkbeker voor melken van de melk, met een speenruimte met een eerste melkuitstroomopening, een direct en star met de melkbeker verbonden meetkamer voor althans tijdelijk bevatten van de gemolken melk en voorzien van een in stromingsverbinding met de eerste melkuitstroomopening staande melkinstroomopening, een tweede melkuitstroomopening, een op een onderdrukpomp aansluitbare, en in het bijzonder aangesloten, vacuümuitgang en een sensorinrichting voor meten van een eigenschap van de melk in de meetkamer, waarbij een stromingspad van de melk is van de eerste melkuitstroomopening via de melkinstroomopening door de meetkamer naar de tweede melkuitstroomopening, waarbij de sensorinrichting een optische sensorinrichting omvat met meerdere optische sensorelementen en ten minste één lichtbron ingericht om via althans een deel van de melk licht op de sensorelementen te schijnen en daarin sensorsignalen te genereren, voorts omvattende een besturing die is ingericht voor verwerken van de sensorsignalen tot waarden van ten minste twee verschillende parameters van de melk in de meetkamer, waarbij de parameters ten minste een melkniveau in de meetkamer, en ten minste één van een gehalte aan een melkbestanddeel en een kleur omvatten.

De uitvinding maakt hierbij gebruik van het inzicht dat het voor de betrouwbaarheid en de meting gunstig is om die uit te voeren op een plek zo dicht mogelijk bij de bron van de melk zonderde melking zelf te beïnvloeden. Bij de uitvinding is ervoor gekozen om de sensoren te plaatsen in een meetkamer die direct en star is verbonden met de melkbeker. Dat wil zeggen dat de melkbeker uitloopt in de meetkamer, welke meetkamer tijdens melking via de melkbeker ook onder het melkdier hangt. Aldus is gewaarborgd dat de melk in beginsel zo weinig mogelijk verandert na het uit de speen treden, en dus dat de gemeten waarden zo veel mogelijk overeenkomen met de echte waarden van de melk.

Hierbij wordt opgemerkt dat er tijdens melken vrijwel altijd enige schuimvorming optreedt, omdat er ten behoeve van melktransport door leidingen enige (lek)lucht wordt toegelaten tot de ruimte waarin de melk terechtkomt. Deze lucht, dit melkschuim maakt dat de melk een tweefasig systeem wordt, waarin het moeilijker is om betrouwbare metingen te doen, zowel wat betreft melkeigenschappen als melkhoeveelheid. Om dit nadelige effect zo veel mogelijk te beperken en tegen te gaan is het melksysteem volgens de uitvinding voorts voorzien van een vacuümuitgang in de meetkamer. Hierdoor is er minder tot geen last meer van de lucht, die al tijdens of zelfs nog vóór het ontstaan van het melkschuim wordt afgezogen. Aldus ontstaat er wederom een eenfasig systeem met (vrijwel) uitsluitend melk.

In de onderhavige aanvrage omvat via althans een deel van de melk bedoeld zowel de mogelijkheid dat licht door een deel van de melk heen gaat en op de sensorelementen schijnt, dus transmissie of verstrooiing, als de mogelijkheid dat licht aan (een oppervlak van) de melk wordt weerkaatst, dus reflectie. Uiteraard zijn ook combinaties mogelijk.

Voorts is het gunstig om het geheel dat aan de speen hangt compact, en het gewicht ervan laag te houden. Immers is een onnodig groot melk(beker)systeem met een onnodig hoog gewicht een belemmering voor het melkdier tijdens de melking. Voor meetsystemen die metingen doen aan de melk op een plek die ver verwijderd is van het melkdier is dat niet relevant, maar in de onderhavige uitvinding wordt hiermee rekening gehouden doordat de sensorinrichting voor verschillende relevante parameters gebruikmaakt van één en dezelfde optische sensorinrichting. Een dergelijke sensorinrichting heeft hier weliswaar meerdere sensorelementen, maar die zijn bij optische sensorinrichtingen heel eenvoudig zodanig klein te maken, dat nog steeds het voordeel van een zeer compacte sensorinrichting voor meerdere parameters kan worden verkregen. Merk op dat de besturing, in tegenstelling tot de sensorinrichting, niet in de melkbeker of meetkamer hoeft te zijn ondergebracht. Dat is uiteraard mogelijk, maar om ruimte en gewicht te besparen kan die ook elders op de melkinrichting zijn ondergebracht, waarbij de sensorinrichting via een gegevensverbinding de gemeten waarden doorgeeft aan de besturing.

Volgens de uitvinding is de besturing ingericht voor verwerken van de sensorsignalen tot waarden van ten minste twee verschillende parameters van de melk in de meetkamer, waarbij de parameters ten minste een melkniveau in de meetkamer, en ten minste één van een gehalte aan een melkbestanddeel en een kleur omvatten. Het zal duidelijk zijn dat melkhoeveelheid een zeer belangrijke grootheid is voor de melkveehouder, met een grote invloed op bedrijfsvoering en diermanagement. Het meten van hoeveelheid in een eenfasig systeem van melk is veel betrouwbaarder dan in een tweefasig melk-luchtmengsel. Met behulp van het optisch gemeten melkniveau kan reeds op eenvoudige wijze een betrouwbare meting van de melkhoeveelheid worden verkregen, zoals verderop nader zal worden toegelicht. Een andere belangrijke melkgrootheid is de samenstelling, met name een vet- en/of eiwitgehalte. Nog een andere belangrijke grootheid is de kleur, en wel met name of er bloed in de melk zit, hetgeen snel tot een rode verkleuring van de melk leidt, waarop de melk dient te worden afgekeurd voor menselijke consumptie. Ook samenstelling en kleur kunnen goed worden gemeten met een optische sensorinrichting, zal verderop nog nader zal worden toegelicht.

Bijzondere uitvoeringsvormen zijn beschreven in de afhankelijke conclusies, alsmede in de nuvolgende beschrijving.

In uitvoeringsvormen bevindt de tweede melkuitstroomopening zich tijdens melken bevindt aan de onderzijde van de meetkamer. Hierdoor kan niet alleen voormelk maar ook hoofdmelk worden opgevangen om te worden doorgemeten, omdat de melk in de meetkamer dan constant wordt ververst. In de stand van de techniek wordt soms een hoeveelheid melk opgevangen onderin een meetkamer, waarbij latere melk bovenlangs voorbijstroomt aan de echte meetkamer, waarbij niet of nauwelijks menging met de eerste of voormelk optreedt. Aldus kan in feite alleen aan de eerste melk of voormelk worden gemeten. Bij de hier genoemde uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding is dit ondervangen doordat de melk wordt opgevangen in de meetkamer, maar voorts enerzijds weglekt via de tweede melkuitstroomopening en anderzijds wordt aangevuld vanuit de melkbeker. Hierbij wordt met aan de onderzijde bedoeld in het onderste kwart van de hoogte van, en met voordeel aan de onderzijde van de meetkamer. Overigens zijn deze uitvoeringsvormen met name van voordeel wanneer althans een deel van de sensorinrichting zich in de buurt van de tweede melkuitstroomopening bevindt. Dat kan bijvoorbeeld gunstig zijn om zo snel mogelijk, al bij de eerste melkpulsen, metingen te kunnen verrichten aan melk.

Met veel voordeel omvatten uitvoeringen een bestuurbaar afsluitmiddel voor de meetkamer. Hierbij kan het afsluitmiddel bestuurbaar zijn door de besturing, of door een afzonderlijke afsluiterbesturing, zoals een simpele klok. De besturing kan bijvoorbeeld, en bij voorkeur, zijn ingericht om het afsluitmiddel te besturen op basis van een melkniveau in de meetkamer, zodanig dat het afsluitmiddel wordt geopend indien een melkniveau stijgt of een vooraf bepaalde bovendrempel overschrijdt, en wordt gesloten indien een melkniveau daalt of een vooraf bepaalde onderdrempel wordt onderschreden. Dit kan ertoe dienen om het melkniveau in de meetkamer te stabiliseren of zelfs (zo veel mogelijk) constant te houden. Dit biedt wederom voordelen bij het meten van parameterwaarden in de meetkamer, aangezien een constant melkniveau ongewenste variaties, zoals door hydrostatische drukverschillen, in die parameterwaarden zo veel mogelijk tegengaat.

In aanvullende of alternatieve uitvoeringsvormen omvatten de parameters een hoogte van een schuimlaag op de melk. Deze dikte van de schuimlaag kan bijvoorbeeld worden bepaald door beoordelen van de doorlaatbaarheid van de melk- of schuimlaag (schuim laat in beginsel meer licht door, en lucht uiteraard nog weer meer) of door reflectie van licht aan de melk- of schuimlaag (schuim reflecteert in beginsel minder licht dan melk, maar lucht uiteraard niets). Een betrekkelijk plotse verandering van het signaal als functie van de hoogte geeft dan een grenslaag aan, tussen melk en schuim en tussen schuim en lucht. De besturing is dan telkens ingericht voor het detecteren van een dergelijke overgang, en om uit de bijbehorende hoogten van de betrokken sensorelementen de dikte van de schuimlaag af te leiden. De besturing is voorts met voordeel ingericht om het afsluitmiddel te besturen op basis van de gemeten dikte van de schuimlaag, of op de totale dikte van melk plus schuimlaag. Bijvoorbeeld kan het voordelig zijn om de dikte van melk plus schuimlaag zo constant mogelijk te houden, omdat dat betekent dat instromende melk op telkens nagenoeg dezelfde hoogte in contact komt met aanwezig materiaal in de meetkamer. Dit leidt in beginsel tot een zo contant mogelijk, en in het bijzonder tot een zo gering mogelijk, verder opschuimen van de aanwezige melk, zodat de dikte van de schuimlaag met voordeel zo veel mogelijk of zo snel mogelijk zal kunnen afnemen. Andere stuurmechanismen voor de besturing zijn echter ook mogelijk.

Het afsluitmiddel is met voordeel een klep, die door de besturing of de afsluiterbesturing open en dicht kan worden gezet. Met voordeel omvat het afsluitmiddel een proportionele klep, met een variabel instelbare doorlaatopening. Met meer voordeel is de besturing of afsluiterbesturing ingericht om de doorlaatopening van de proportionele klep in te stellen op basis van een melkniveau in de meetkamer, in het bijzonder zodanig dat het melkniveau in hoofdzaak constant wordt gehouden. Dit biedt zo constant mogelijke meetomstandigheden in de meetkamer, zodat de metingen aldaar gedaan eveneens zo veel mogelijk aan betrouwbaarheid winnen. Uiteraard geldt dit alles (niveau constant houden, meetbetrouwbaarheid, ...) voor de periode tijdens melkingen. Het in dit verband genoemde melkniveau kan worden gemeten met de sensorinrichting in de meetkamer, of eventueel met een andere of aanvullende meetinrichting, zoals een gewichtsmeetinrichting van de meetkamer of dergelijke.

De optische sensorinrichting is op zich niet bijzonder beperkt. In uitvoeringsvormen omvat de sensorinrichting een matrix van optische sensorelementen. Hierbij wordt opgemerkt dat dergelijke sensorelementen bijvoorbeeld beeldpunten op een chip of dergelijke kunnen zijn, en derhalve volgens de techniek van nu zeer klein kunnen zijn. In feite, en in uitvoeringsvormen, omvat een dergelijk optisch sensorelementen een set beeldpunten oftewel pixels, zoals 1 rode, 1 groene en 1 blauwe pixel. De matrix kan dus bijvoorbeeld bestaan uit een groep dezelfde optische sensorelementen, of een groep verschillende sensorelementen, of een groep van uit subelementen samengestelde, al dan niet dezelfde sensorelementen. De matrix kan een lijnvormige groep betreffen, of een rechthoekige groep, of ook een onregelmatig gevormde groep, bijvoorbeeld langs het stromingspad van de melk.

De ten minste ene lichtbron van het melksysteem is niet bijzonder beperkt. In uitvoeringsvormen omvat het melksysteem meerdere lichtbronnen, in het bijzonder met verschillende piekgolflengte. Met 'piekgolflengte' wordt hier bedoeld de golflengte bij welke het sensorelement het gevoeligst is. De bandbreedte van de gevoeligheid kan hierbij smal of betrekkelijk breed zijn. Met voordeel overlappen de bandbreedtes van de sensorelementen, zodat het gehele spectrum kan worden opgemeten. Op deze wijze kunnen veel verschillende metingen worden verricht aan de melk, zodat ook spectra van de melk kunnen worden opgenomen. Op deze wijze kan bijvoorbeeld een samenstelling van de melk worden bepaald, omdat verschillende samenstellende delen van de melk verschillende absorptiespectra hebben. Door naar het totaalbeeld te kijken voor verschillende frequenties kan de onderlinge verhouding van de samenstellende delen, zoals melkvet en -eiwit, in goede benadering worden bepaald. Voor details en voorbeelden wordt verwezen naar bijvoorbeeld EP1000535A1.

Het melksysteem kan met voordeel zijn ingericht om in afhankelijkheid van deze meting een vervolgactie op de melk uit te voeren, in het bijzonder het naar een metingafhankelijke bestemming sturen van de gemolken melk. Bijvoorbeeld kan aldus een verschil in tankmelkkwaliteit worden verkregen, zoals een betrekkelijk hoog of juist laag melkvetgehalte.

In het bijzonder omvat het melksysteem evenveel lichtbronnen als sensorelementen. Aldus kunnen de lichtbronnen en sensorelementen optimaal op elkaar worden afgestemd, zowel wat betreft de piekgolflengte en de spectrale gevoeligheid als ook op de onderlinge positie van lichtbron en sensorelement. Niettemin zijn ook andere combinaties van aantallen mogelijk. Ook is het mogelijk om één of enkele breedbandige lichtbronnen te verschaffen, zodat een betrekkelijk compacte bouwwijze kan worden verkregen. De gebruikte lichtbronnen kunnen een of meer soorten LED's omvatten, laserdiodes, maar ook (halogeen)gloeilampen enzovoort.

In uitvoeringsvormen zijn de sensorelementen verschillend golflengtegevoelig. Hierbij kan een enkele lichtbron reeds voldoende zijn om met dergelijke verschillende sensoren, of dezelfde lichtgevoelige elementen met verschillende filters, ook verschillende melkparameterwaarden te kunnen bepalen. Indien de sensorelementen zelf verschillend golflengtegevoelig zijn, kan vaak een hogere gevoeligheid worden bereikt. Voorbeelden van sensorelementen zijn silicium- of germanium-fotodiodes, of ook camera's zoals ccd's.

In uitvoeringsvormen omvatten de meerdere optische sensorelementen, in het bijzonder de matrix, ten minste twee dezelfde sensorelementen. Dit biedt het voordeel dat eenzelfde meting twee of meer keer kan worden uitgevoerd. Niet alleen kan dit redundantie van de meting verschaffen met bijgevolg een hogere betrouwbaarheid en/of nauwkeurigheid, maar het kan ook de mogelijkheid verschaffen om eenzelfde meting op verschillende plekken of tijden uit te voeren. In het bijzonder zijn ten minste twee dezelfde sensorelementen langs het stromingspad geplaatst. Dit biedt bijvoorbeeld de mogelijkheid om melksnelheid langs het stromingspad te bepalen. Als een eerste van de sensorelementen een bepaalde signaalverandering meet, en een volgend sensorelement meet eenzelfde signaalverandering een tijd t later, dan kan de melksnelheid eenvoudig worden afgeleid door de lengte van het stromingspad tussen de twee sensorelementen te delen door de tijd t. Samen met de bekende of te bepalen (gemiddelde) dwarsdoorsnedeoppervlakte ter hoogte van het stromingspad tussen genoemde sensorelementen levert dit het debiet van de melk. Andere metingen zijn echter niet uitgesloten.

In uitvoeringsvormen strekken meerdere van de sensorelementen, in het bijzonder de matrix, zich uit over in hoofdzaak de hoogte van de meetkamer. Merk op dat het hier de groep van de sensorelementen is, en niet noodzakelijkerwijs elk der sensorelementen, die zich uitstrekt over de hoogte. Met in hoofdzaak de hoogte wordt hier bedoeld een hoogte binnen de meetkamer die in de praktijk nuttig is om te bepalen. Uiteraard valt de volledige inwendige hoogte van de meetkamer onder dit begrip, maar een andere nuttige hoogte is de hoogte tot aan een afvoer anders dan voor melk. Bijvoorbeeld is er een vacuümafvoer in de meetkamer. Het is dan niet altijd gewenst als de hoogte van de melk tot in de vacuümafvoer reikt. Derhalve is het in dat geval niet nodig om tot die hoogte te kunnen meten.

De meerdere sensorelementen die zich over genoemde (nuttige) hoogte uitstrekken dienen bijvoorbeeld om het niveau van de melk in de meetkamer te bepalen. Hierbij kan gebruik worden gemaakt van de omstandigheid dat melk, melkschuim en lucht verschillende optische eigenschappen hebben. Melk absorbeert en reflecteert een groot deel van het licht, melkschuim beduidend minder maar verstrooit daarentegen relatief veel licht, terwijl lucht uiteraard zeer weinig absorbeert, reflecteert of verstrooit. Door nu de hoogste van de sensorelementen te bepalen die veel absorptie meten, bijv. een zwak signaal, en eventueel de hoogste van de sensorelementen die een sterker, maar nog wel duidelijk verzwakt signaal meten, kan het melkniveau respectievelijk het melkschuimniveau worden bepaald. Alternatief kan worden gekeken naar verschillende golflengten. Bijvoorbeeld verschilt de mate van absorptie, transmissie en/of verstrooiing bij melk en melkschuim voor verschillende golflengtes. Het volstaat dan om de hoogste van de sensorelementen te bepalen waarbij bij de desbetreffende golflengte zo'n verschil in absorptie, transmissie en/of verstrooiing wordt gemeten. In alle gevallen is de besturing ingericht om op basis van de gemeten signalen het melkniveau, en eventueel de andere parameterwaarde(n) te bepalen.

Het is aanvullend ook mogelijk dat meerdere sensorelementen, in het bijzonder de matrix van sensorelementen, zich tijdens melken ook uitstrekt/uitstrekken in een andere richting, in het bijzonder langs het stromingspad. Bijvoorbeeld is deze andere richting tijdens melken in hoofdzaak horizontaal, met name indien de uitstroomopening voor melk zich bevindt aan een zijkant van de meetkamer. Doordat de matrix zich dan (ook) horizontaal uitstrekt langs het stromingspad wordt het mogelijk om meerdere metingen aan melk te doen zonder nadelige invloed van melkschuim. Immers zal met name het horizontale deel van het stromingspad zich uitstrekken in het tijdens melken laagst gelegen deel van de meetkamer, alwaar zich (vrijwel) altijd slechts melk zal bevinden. Een eventuele schuimlaag zal zich dan daarboven bevinden, buiten het stromingspad en buiten het gebied waar de metingen plaatsvinden.

In uitvoeringsvormen is de besturing ingericht tot detecteren en/of onderscheiden van deeltjes, in het bijzonder vlokken of luchtbelletjes, in de melk door evalueren van een golflengte-, plaats- en/of tijdsafhankelijkheid van de sensorsignalen van de meerdere sensorelementen. Bij een voldoende grote uitleessnelheid van de sensorelementen, en dat is goed mogelijk bij met name de optische sensorelementen, is het mogelijk om een tijdsafhankelijke meting uit te voeren voor alle sensorelementen, of per sensorelement (of zelfs per sensorsubelement, zoals een pixel). Bijvoorbeeld blijkt daaruit dat een transmissiewaarde voor licht, of voor een bepaalde kleur licht, een tijdelijk dal vertoont. Met andere woorden was er tijdelijk meer absorptie van dat licht of die kleur. Dit duidt op de aanwezigheid, op het voorbijgaan, van een vlokje in de melk. Een dergelijk vlokje kan duiden op mastitis, waarbij fysische veranderingen in de vorm van aaneengeklonterde somatische cellen zichtbaar zijn in de melk. Dergelijke melk dient te worden gescheiden van melk bestemd voor menselijke consumptie, en de melkinrichting is dan bij voorkeur ingericht om de melk te scheiden op basis van de gemeten sensorwaarden. Dit scheiden is niet nodig indien er geen vlokje maar een luchtbel wordt gemeten. Een luchtbel blijkt juist weer te worden gemeten als de transmissie tijdelijk stijgt. Niet alleen vertegenwoordigt een luchtbel een (klein) volume dat minder absorbeert, maar met name ook fungeert de luchtbel als een klein lensje dat straling ietwat kan bundelen, zodat de intensiteit plaatselijk, en dus door bewegen van de luchtbel tijdelijk, toeneemt, althans varieert rond een gemiddelde waarde in plaats van alleen maar daalt ten opzichte van die gemiddelde waarde. Het blijkt in de praktijk gunstig om naast een gemiddelde transmissie en/of absorptie ook een standaarddeviatie van die parameterwaarden te bepalen, op basis waarvan tot detectie van een luchtbel of een vlokje kan worden besloten. Voorts is het gunstig om de besturing in te richten voor machine learning, hetgeen in dit verband wil zeggen dat de een of meer criteria in de besturing voor detecteren of onderscheiden van deeltjes dynamisch zijn. Door het doen van vele metingen in dit melksysteem en eventueel in andere, gelijksoortige melksystemen, en het uitvoeren van referentiemetingen, en vervolgens evalueren van de metingen in het licht van de referentiemetingen, kunnen de criteria worden verfijnd, zodat de betrouwbaarheid van de detectie en onderscheiding zal toenemen. Een en ander kan in beginsel ook geautomatiseerd ingericht zijn doordat een andere meetinrichting tijdelijk of permanent is gekoppeld aan de melkinrichting, en in het bijzonder aan de besturing. De andere meetinrichting is bijvoorbeeld een referentiemeetinrichting ingericht voor het detecteren van deeltjes en vlokjes, zoals een systeem gebaseerd op optische cytometrie of dergelijke. De resultaten van de andere meetinrichting kunnen automatisch worden gekoppeld met de metingen van de sensorinrichting in het melksysteem volgens de uitvinding. Door curvefitting en andere technieken kunnen de criteria die worden gebruikt om op basis van de metingen van de sensorinrichting te komen tot al dan niet detecteren van luchtbellen of van vlokjes dynamisch worden aangepast.

Wanneer er meerdere sensorelementen zijn verschaft, in het bijzonder langs het stromingspad, is het mogelijk om een plaatsafhankelijke meting uit te voeren. Met name is dit gunstig om een meting op de ene plaats te herhalen op een plaats stroomafwaarts. Zo zal een herhaalde detectie van een vlokje betrouwbaarder zijn dan een enkele detectie, hoewel het mogelijk is dat latere metingen het vlokje missen. De aldus mogelijke redundantie verhoogt dus de betrouwbaarheid. Voorts is op deze wijze nog een snelheidsmeting van de melk mogelijk. Hierbij wordt aangenomen dat de snelheid van een deeltje nagenoeg gelijk is aan de snelheid van de melk. Ook hier geldt weer dat de melksnelheid, samen met de bekende doorsnede van de leiding, leidt tot een debiet, en op die wijze tot een hoeveelheid gemolken melk. Hier wordt opgemerkt dat volumemetingen totnogtoe betrekkelijk onbetrouwbaar waren, aangezien deze meestal waren gebaseerd op debietmetingen in melkluchtmengsels of gewichtsmetingen aan het melkglas. Deze laatste vereisen echter een vaak herhaalde ijking, zodat tussenliggende metingen steeds onbetrouwbaar zijn.

In uitvoeringsvormen omvat de sensorinrichting ten minste twee deelinrichtingen, waarbij elke deelinrichting meerdere sensorelementen en meerdere lichtbronnen omvat, waarbij van elke deelinrichting de lichtbronnen zijn ingericht om licht te schijnen op een of meerdere van de sensorelementen van een andere deelinrichting. Aldus is het beter mogelijk om niet alleen transmissiemetingen te doen maar ook reflectiemetingen. Hierbij vangen een of meerdere van de sensorelementen van een eerste deelinrichting gereflecteerd licht op dat is uitgezonden door een of meer van de lichtbronnen van dezelfde deelinrichting. Hierbij zijn in een deelinrichting de bijbehorende sensorelementen en lichtbronnen mechanisch onderling gekoppeld tot een starre eenheid, zoals op een plaat/PCB. De andere deelinrichtingen zijn dan afzonderlijke eenheden, zoals platen of PCB's. Dat neemt niet weg dat de verschillende deelinrichtingen vervolgens weer onderling star gekoppeld kunnen worden, zoals tegenover elkaar, om bijvoorbeeld betrouwbare metingen te kunnen doen, zoals door onderling fixeren met schroeven of dergelijke. Niettemin zijn de deelinrichtingen dan nog steeds als zodanig herkenbaar, en vaak ook ten opzichte van elkaar losneembaar.

De besturing is hierbij ingericht tot het verwerken van de signalen van de sensorelementen in afhankelijkheid van de hoedanigheid van reflectie of transmissie/absorptie. Een en ander kan bijvoorbeeld worden verdisconteerd door in de tijd gescheiden aansturing van de lichtbronnen, zodat een reflectiemeting duidelijk kan worden onderscheiden van een transmissie-/absorptiemeting.

In het bijzonder zijn lichtbronnen en sensorelementen in een afwisselend patroon zoals een schaakbordpatroon verschaft. Meer in het bijzonder zijn de deelinrichting langgerekt van vorm, en zijn zij onderling over een hoek zoals 90° verdraaid verschaft. Hierdoor is een sensorinrichting verschaft die zeer geschikt is voor het doen van onder andere melksamenstellingsmetingen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van het inzicht dat het melkvet goed kan worden gemeten door dispersie van licht te meten. Melkvetbolletjes dispergeren/verstrooien licht. Om deze dispersie goed te kunnen meten is het voordelig wanneer de sensorinrichting betrekkelijk breed is, en dan met voordeel in ten minste twee richtingen, zoals bij de onderhavige uitvoeringsvorm. Ook al is de dispersie in beginsel isotoop, ook hier geldt weer dat redundantie in de metingen de betrouwbaarheid kan vergroten.

In bijzondere uitvoeringsvormen omvatten een of meerdere lichtbronnen bundelingsmiddelen, in het bijzonder een collimator, ingericht voor het vormen van een smalle lichtbundel, die een enkel sensorelement, of slechts een beperkt aantal sensorelementen beschijnt. Dit biedt het voordeel dat de verstrooiing een relatief groter effect op het signaal heeft. Aldus zal een groter vetgehalte, hetgeen gepaard gaat met grotere en of meer vetbolletjes, meer licht verstrooien, zodat het bijbehorende sensorelement minder licht zal ontvangen.

De uitvinding zal hierna nader worden toegelicht aan de hand van een of meer voorbeelduitvoeringsvormen alsmede de tekening. Daarin toont:

- Figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een melksysteem volgens de uitvinding,

- Figuur 2 een schematische doorsnede van een deel van een melksysteem volgens de onderhavige uitvinding,

- Figuur 3 in gedeeltelijke dwarsdoorsnede een detail van een melksysteem volgens de uitvinding,

- Figuren 4a en 4b schematische diagrammen van een reeks meetwaarden en een verdere verwerking daarvan, en

- Figuur 5a en Figuur 5b voor twee verschillende sensorelementen een tijdsverloop van respectieve transmissiewaarden.

Figuur 1 toont schematisch een zijaanzicht van een melksysteem 1 volgens de uitvinding. Het melksysteem 1 omvat een melkbox 2 met een robot 3 met een robotarm 4 alsmede een melkbeker 5 met een meetkamer 6 en een melkslang 7 waarin een klep 8. Met 9 is een besturing aangeduid en met 10 een melkslangmelkstoommeter. Met 11 is een camera aangeduid.

Voorts is met 40 een melkdier aangeduid met een uier 41 en spenen 42.

Het getoonde melksysteem is een melkrobotsysteem, dat de melkbekers 5 volautomatisch kan aansluiten op de spenen 42 van een melkdier 40, zoals een koe. Niettemin is de uitvinding eveneens van toepassing op een conventioneel melksysteem, waarbij de melkbekers met de hand worden aangesloten op de spenen. Bij het getoonde robotmelksysteem zijn onderdelen die voor de uitvinding niet van wezenlijk belang zijn, zoals een speendetectiesysteem en melkpomp, niet getoond.

De melkbeker 5 omvat een meetkamer 6 die uitloopt in een melkslang 7. De melkslang 7 kan worden afgesloten met een klep 8 die onder besturing staat van een besturing 9. De melkslangmelkstroommeter 10 is na de klep 8 aangebracht op de melkslang 7, voor het meten van de melkstroom door de melkslang 7 tijdens melken. Deze melkslangmelkstroommeter 10 is verbonden de besturing 9, net als de camera

11. Deze camera 11 kan niet alleen dienen als hulpmiddel om de positie van het melkdier 40 of de spenen 42 te bepalen, maar met name om een stand van de melkbeker 5 op de speen 42 te bepalen. Al naargelang de vorm van de uier en de speen 42 kan het zo zijn dat de melkbeker 5 niet geheel verticaal hangt, doch onder een hoek met de verticaal. Bovendien kan de camera 11 ook dienen om de hoogte van de melkbeker 5 en eventueel van de klep 8 te bepalen. Deze hoogte(n) kan(kunnen) van belang zijn bij het bepalen van de melkstroom op basis van de doorlaatopening van de klep 8. Een en ander zal nader worden toegelicht met behulp van figuur 2.

Figuur 2 toont een schematische doorsnede van een deel van een melksysteem volgens de onderhavige uitvinding. Hierin zijn soortgelijke onderdelen aangeduid met gelijke verwijzingscijfers.

De melkbeker 5 omvat een bekerhuls 12 en een voering 13, met daartussen een pulsatieruimte 14. In de voering bevindt zich een speenruimte 15 die uitloopt in een eerste melkuitstroomopening 16. Een behuizing 17 voor de meetkamer 6 vormt een star geheel met de melkbeker 5. De eerste melkuitstroomopening 16 loopt (vrijwel) direct over in de melkinlaat 18 die via een convexe uitloop 19 verbonden is met de meetkamer 6. In de meetkamer 6 bevindt zich hier melk 20. Daarboven is via een vacuümuitlaat 21 een vacuümleiding 22 aangesloten. Met 23 is een meetengte aangeduid, en met 24 een roerinrichting. De meetengte 23 loopt via de tweede melkuitstroomopening 25 uit in de melkslang 7.

Met 26 is een optische sensorinrichting aangeduid die een reeks optische sensorelementen 27 omvat. De optische sensorelementen 27 zijn hier verschaft in een L-vorm, en omvatten elk een matrix van beeldpunten of pixels (hier niet nader aangegeven). De pixels kunnen hetzij algemeen lichtgevoelig zijn, hetzij specifiek kleurgevoelig, zoals rood-, groen- of blauwgevoelig, aldus een rgb-sensor of-chip vormend. Desgewenst is het sensorelement aangevuld met (nabij)infraroodgevoelige pixels. In beginsel is elke andere vorm van de optische sensorinrichting ook mogelijk. Hierbij wordt gebruik gemaakt van de omstandigheid dat de individuele lichtgevoelige delen, de pixels, zo klein zijn dat het verschaffen van meerdere pixels, en zelfs van meerdere groepen pixels, niet leidt tot een overmatig grote sensorinrichting 26. In beginsel is het zelfs mogelijk om alle pixels te beschouwen als één grote camera, in kleur of zelfs als zwartwit, waarbij er dan door de besturing vooraf bepaalde groepen pixels selecteerbaar zijn om ook nog eens lokaal eigenschappen van de melk te meten. Belangrijk is in dat geval dat die groepen gekoppeld zijn aan vaste plaatsen in de meetkamer, zodat dergelijke geselecteerde groepen pixels in feite functioneren als individuele sensorelementen, en voorts dat de sensorinrichting 26 met de besturing 9 als geheel is ingericht om de hoogte te meten en ten minste één stof eigenschap van de melk in de meetkamer te meten, gekozen uit de kleur en een gehalte aan een melkbestanddeel. Hierbij is het voldoende voor een hoogtemeting om een verticale reeks lichtgevoelige elementen te verschaffen, die voor elke lichtsoort gevoelig mogen zijn, terwijl het bijvoorbeeld voor de stofeigenschap van de melk mogelijk is om een groep pixels te verschaffen die voor verschillende kleuren gevoelig zijn. In alle gevallen is het nodig dat de besturing 9 is ingericht om de verschillende signalen van de sensorinrichting 26 te verwerken tot verschillende eigenschappen, omvattende de hoogte van de melk alsmede een of meer stofeigenschappen, omvattende ten minste één van een kleur en een gehalte aan een bestanddeel van de melk. Merk op dat Fig. 2 niet op schaal is, en dat de sensorinrichting met name in de breedte een stuk smaller kan zijn zonder de mogelijkheid te verliezen de hoogte te meten. Ook is de horizontale tak niet nodig, doch kan nuttig zijn om (horizontale) verplaatsing en verplaatsingssnelheid te meten.

Het melksysteem volgens de uitvinding omvat in uitvoeringsvormen de getoonde starre combinatie van een melkbeker 5 en een behuizing 17 met de meetkamer 6. De gemolken melk uit de speen in de speenruimte 15 loopt via de eerste melkuitstroomopening 16 en de melkinlaat 18 direct via de uitloop 19 naar de meetkamer 6. Door de convexe vorm van de uitloop 19 en het daarbij optredende Coanda-effect zal de binnenkomende melk grotendeels aan de wand van de behuizing 17 “kleven” en aldus minimaal opschuimen. Mede hierdoor zal in beginsel een hoeveelheid eenfasige melk 20 op de bodem van de meetkamer 6 worden gevormd, waarbij in de ruimte daarboven slechts lucht aanwezig is. Deze lucht, zij het onder een lagere dan atmosferische druk, kan worden weggezogen via de vacuümuitlaat 21 en de vacuümleiding 22, die op een hier niet nader weergegeven vacuümsysteem van het melksysteem zijn aangesloten. In beginsel zal de druk overeenkomen met een normaal melkvacuüm zoals rond 40 kPa.

De roerinrichting 24 is optioneel, en zorgt ervoor dat de melk 20 in de meetkamer 6 homogeen van eigenschappen kan worden. Met name een bovendrijvende roomlaag kan zo worden voorkomen. Overigens is alleen een draaibaar element 24 weergegeven, waarbij in de bodem van de behuizing 17 een rotatieinrichting is verschaft.

De behuizing 17 van de meetkamer 6 en de bekerhuls 12 van de melkbeker 5 vormen hier een star geheel. De directe verbinding biedt het voordeel van een directere meting aan melk van het melkdier. De meetengte 23 is hier bijvoorbeeld een versmald deel van de meetkamer, met twee (ongeveer) evenwijdige wanden die doorlaatbaar kunnen zijn voor licht of andere straling of velden. Dit is uiteraard relevant indien de optische sensorinrichting zich buiten de meetkamer bevindt, zoals op een doorzichtig deel van de meetkamer. Merk op dat een meetengte 23 niet nodig is als de optische sensorinrichting zich in de meetkamer 6 bevindt.

De gemolken melk wordt (tijdelijk) opgevangen in de meetkamer 6, waarbij het melkniveau bij begin van de melking zal stijgen. Het niveau van de melk 20 in de meetkamer 6 kan, als een eerste parameter van de melk, worden gemeten met behulp van een optische sensorinrichting 26. In de getoonde uitvoeringsvorm omvat deze een reeks optische sensorelementen 27 die zich over de hoogte van de meetkamer 6 uitstrekken. Het hoogste optische sensorelement 27 dat een signaal vertoont dat voldoet aan een vooraf bepaald criterium, zoals een gemeten transmissie boven een drempelwaarde, geeft het niveau van de melk 20 aan.

De optische sensorinrichting 26 staat in werkzame verbinding met de hier niet getoonde besturing 9, en geeft een aan de gemeten melkhoogte gerelateerd signaal door. De besturing 9 is tevens verbonden met de regelbare klep 8. De grootte van de doorlaatopening van de klep 8 wordt door de besturing bepaald op basis van het gemeten melkniveau. Als het melkniveau in de meetkamer 6 stijgt, althans tot boven een gewenste waarde, dan is blijkbaar de melktoestroom toegenomen. Om deze te compenseren met een (ongeveer) even grote melkuitstroom door de tweede melkuitstroomopening 25 zal de besturing de klep 8 verder openzetten. Omgekeerd, als het melkniveau zakt, zal de besturing de klep verder dichtzetten. Aldus wordt een in hoofdzaak zo gelijkmatig mogelijk melkniveau in de meetkamer 6 bereikt.

Een voordeel hiervan is bijvoorbeeld dat in de met de meetkamer 6 en de tweede melkuitstroomopening 25 verbonden meetengte 23, althans het deel van de meetkamer waaromheen de optische sensorinrichting 26 is geplaatst, altijd geheel onder melk kan worden gehouden maar tevens aldoor worden doorstroomd met verse melk. Aldus kan een zeer betrouwbare meting van melkeigenschappen worden gewaarborgd.

De optische sensorinrichting 26 kan soms een onjuiste hoogte van de melk 20 in de meetkamer 6 meten, bijvoorbeeld indien de sensor 26 zich langs een wand van de meetkamer 6 bevindt en deze een hoek maakt met de verticaal, zoals bij aansluiten van de melkbeker 5 op een schuinstaande speen. Om hiervoor te corrigeren kan gebruik worden gemaakt van een neigingssensor, zoals de camera 11 uit figuur 1. Deze kan vaststellen of de melkbeker met de behuizing 17 van de meetkamer 6 zich onder een hoek met de verticaal bevindt, en zo ja, kan deze hoek vaststellen met behulp van daartoe geschikte beeldverwerkingsprogrammatuur. De aldus verkregen hoek kan worden doorgegeven aan de besturing 9 die daarmee de juiste hoogte van de melk in de meetkamer 6 kan bepalen volgens eenvoudige geometrische formules.

Een belangrijke grootheid tijdens melken is de melkstroom. De melkstroom kan op uiterst eenvoudige wijze worden bepaald op basis van de hoogte van de melk 20 in de meetkamer 6 en de grootte van de doorlaatopening van de klep 8. Bij overigens gelijkblijvende omstandigheden, met name het drukverschil tussen het vacuüm in het bovenste deel van de meetkamer 6, dat wil zeggen in de vacuümleiding

22, en het vacuüm dat heerst om de melk af te voeren door de melkslang 7, kan de melkstroom eenvoudig worden berekend met behulp van hydrostatische vergelijkingen. Aldus zou de besturing 9 van figuur 1, samen met de optische sensorinrichting 26 en de klep 8 kunnen dienen als een melkstroommeter. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat de vloeistof in de meetkamer geen melk-luchtmengsel is maar in hoofdzaak zuivere melk, hetgeen althans in sommige uitvoeringsvormen een bereikt voordeel volgens de uitvinding is. Niettemin is het, naast het alternatief van ijkmetingen, ook mogelijk om deze berekening van de melkstroom betrouwbaarder te maken. Daartoe kan bijvoorbeeld een vacuümsensor worden verschaft (hier niet getoond) in de vacuümleiding 22, doch die kan ook worden verschaft in bijvoorbeeld het bovenste deel van de meetkamer 6. Het aldaar heersende (melk)vacuüm, alsmede het heersende melktransportvacuüm, dat bepaald wordt door het melksysteem en eveneens verderop in de melkslang kan worden gemeten, bepalen samen met de hoogte van de melkkolom het drukverschil over de doorlaatopening van de klep 8, en daarmee de grootte van de melkstroom.

Een andere grootheid die invloed kan hebben op de berekening van de melkstroom is de hoogte van de melkkolom boven de klep 8. In de schematische weergave volgens figuur 2 zal deze bij benadering constant kunnen zijn, onafhankelijk van de hoogte waarop de melkbeker 5 op een speen wordt aangesloten. Aangezien de klep 8 zich echter ook een heel eind verderop in de melkslang 7 kan bevinden, bijvoorbeeld een meter of meer, kan het zo zijn dat de hoogte van de melkkolom boven de klep sterk kan variëren in afhankelijkheid van de hoogte van de spenen van het melkdier. Om deze hoogte te kunnen verdisconteren, kan het voordelig zijn om gebruik te maken van bijvoorbeeld de camera 11 van figuur 1 om de hoogte van de melkbeker en/of van de klep 8 te bepalen. Met name uit het hoogteverschil kan een verschil in hoogte van de melkkolom worden bepaald, die immers de meetkamer tot en met het deel van de melkslang 7 tot aan de klep 8 vult. Hier wordt opgemerkt dat de speenhoogte een diereigenschap is, die ook kan worden opgeslagen en opgezocht in de besturing 9 van het melksysteem. Hierbij wordt er wel van uitgegaan dat de resulterende positie en vorm van de melkslang, en dus het hoogteverschil tussen de meetkamer 6 en de klep 8, bij elke melking van dit melkdier in hoofdzaak constant is. Andere meetwijzen en- sensoren om dit hoogteverschil te bepalen en te verdisconteren worden hier niet uitgesloten.

Het is bovendien mogelijk om een aanvullende melkstroommeter te verschaffen, met name een melkslangmelkstroommeter 10. Deze bevindt zich in figuur na de klep 8, doch dat zou ook tussen de meetkamer 6 en de klep 8 kunnen zijn. Omdat ter plekke van de melkslangmelkstroommeter 10 de melkstroom een eenfasig systeem betreft, kunnen zeer veel verschillende meters worden gebruikt, met name ook zeer eenvoudige en betrouwbare meter. Een voorbeeld hiervan is een melkstroommeter op basis van het magnetohydrodynamische principe, die als voordeel heeft dat deze geheel contactloos de melkstroom kan meten.

De optische sensorinrichting 26 is niet alleen ingericht voor meten van de hoogte van de melk 20 in de meetkamer 6, maar ook voor een of meer andere melkeigenschappen. Bijvoorbeeld wordt door de optische sensorelementen 27 een kleur van de melk bepaald, door meten van opvallend en gereflecteerd licht, of geabsorbeerd/getransmitterd licht. Daartoe kan hetzij een externe lichtbron worden gebruikt, hetzij een daartoe in het melksysteem verschafte lichtbron worden gebruikt, welke laatste het voordeel biedt van een betere beheersbaarheid en hogere intensiteit vanwege de geringere afstand. Deze zijn hier niet weergegeven, maar worden verderop nader toegelicht. De kleur kan per sensorelement 27 (lokaal) worden bepaald, waarbij een meting boven het niveau van de melk kan worden genegeerd. Door evalueren van alle gemeten kleuren kan over de hele melk een uitspraak worden gedaan. Bijvoorbeeld zou een enkele meting van een lichte roodverkleuring, die niet herhaald is in enig ander optisch sensorelement 27 kunnen worden beschouwd als een vals-positieve roodmeting, zodat de melk toch niet hoeft te worden afgekeurd. De meting kan zo betrouwbaarder zijn dan wanneer een enkele sensor voor de gehele melk een waarde bepaalt.

Op deze wijze kan ook een kleurgradiënt worden herkend, zoals ten gevolge van bovendrijvend melkschuim, of een inhomogene laag melk. Bovendien kunnen afwijkingen zoals bloedmelk, die sterker rood kleurt dan consumptiemelk, worden herkend. Ook kan het melksysteem zijn ingericht om op basis van dergelijke afwijkingen de gemolken melk naar een vooraf bepaalde bestemming te sturen, zoals naar een riool voor bloedmelk. De daartoe geschikte stuurmiddelen zoals kleppen en dergelijke zijn hier niet weergegeven.

Ook kan de sensorinrichting zijn ingericht om een geheel of gedeeltelijk spectrum te meten, d.w.z. een reeks waarden voorde intensiteit van het gereflecteerd, getransmitteerde of verstrooide licht in twee of meer golflengtegebieden. Op basis van een dergelijk spectrum zijn meer uitspraken te doen dan met een enkele waarde, bijvoorbeeld alleen rood zoals hierboven besproken. Indien bijvoorbeeld de (standaard) rode, groene en blauwe golflengtegebieden van een rgb-chip worden gekozen, kunnen reeds uitspraken worden gedaan over gehalten aan vet en/of eiwit van de melk 20. Daartoe kunnen de pixels van de optische sensorelementen 27 overeenkomstig gevoelig zijn, bijvoorbeeld met behulp van geschikte kleurfilters. Verwezen wordt onder andere naar EP1000535A1, en het artikel Visible and near-infrared bulk optical properties of raw milk, van Aernouts et al. in J. Dairy Sci. 98:6727-6738. Ook wordt hier opgemerkt dat met behulp van ijkmetingen een zelflerend melksysteem kan worden verschaft, dat beter kan worden naarmate er meer metingen zijn verricht. Ook is het mogelijk om op andere wijze de hoeveelheid gegeven suit te breiden. Bijvoorbeeld kan aan de rgb-chip een NIR-gevoelig element worden toegevoegd, zodat het aantal golflengtegebieden toeneemt. Een voorbeeld van een dergelijk systeem is het AfiLab systeem van de firma Afimilk. Ook is het mogelijk om in plaats van, of in aanvulling op, de standaard rgb-gebieden méér golflengtegebieden te meten, door verschaffen van overeenkomstig gevoelige optische sensor(sub)elementen/pixels met geschikte filters of dergelijke. Idealiter zijn of omvatten de optische sensorelementen 27 een of meer spectrometers voor bepalen van een optisch en/of NIR-spectrum (in absorptie en/of transmissie en/of verstrooiing) van de melk, met voordeel lokaal. De besturing is dan met voordeel ingericht om, eventueel lokaal, een melkeigenschap omvattende een gehalte aan vet, eiwit, koolhydraten (lactose) of dergelijke te bepalen. Op basis van deze verzamelde waarden van de een of meer melkeigenschappen kan dan een verbeterde, d.z.w. nauwkeurigere en/of betrouwbaardere, waarde voor die melkeigenschap(pen) van de melk als geheel worden gegeven door de besturing.

Een voordeel van het afzonderlijk met meer dan een sensorelement lokaal bepalen van waarden van melkeigenschappen is dat het verloop door de meetkamer kan worden gevolgd. Bijvoorbeeld is de optische sensorinrichting 26 ingericht voor detecteren van deeltjes. Dit wordt verderop nader toegelicht. Wat hier van belang is, is dat een dergelijk deeltje de meetkamer binnenkomt en bijvoorbeeld bovenaan, in een bovenste laag van de melk 20 wordt gedetecteerd door een bovenste optische sensorelement 27. Het deeltje zal door de meetkamer 6 bewegen, en deze uiteindelijk verlaten via de tweede meikuitstroomopening 25, en zal daarbij langs telkens andere optische sensorelementen 27 van de optische sensorinrichting 26 bewegen, om aldaar te worden gedetecteerd. Indien een dergelijke detectie wordt herhaald bij alle, of althans tenminste een vooraf bepaald aantal sensorelementen 27, kan de detectie als betrouwbaar worden gezien. Bovendien kan aldus een snelheid van de melk in de meetkamer worden bepaald, door delen van de afstand tussen de respectieve sensorelementen en het tijdsverschil van de bijbehorende detectie. Aldus kan voorts een waarde worden bepaald van het gehalte aan deeltjes of vlokjes in de melk, op basis waarvan kan worden geconcludeerd tot mastitis, indien dat aantal een vooraf bepaalde deeltjesaantallengrens overschrijdt.

Figuur 3 toont schematisch in gedeeltelijke dwarsdoorsnede een detail van een melksysteem volgens de uitvinding. Hierin is 17 de behuizing van de meetkamer, althans een wand daarvan. Binnen de behuizing zijn verschaft een optische sensorinrichting 26 met optische sensorelementen 27, die elk meerdere pizels omvatten, en die zijn verschaft op een printplaat (pcb). Met 30 is een lichtbron aangegeven, die meerdere deellichtbronnen 29 met elk meerdere LED's 29-r, 29-g, 29b omvatten, en die zijn verschaft op een printplaat 31 (pcb). De printplaten 31, en aldus de sensorinrichting 26 en de lichtbron 30 zijn werkzaam verbonden met de besturing 9.

Voorts zijn alternatieve posities voor de sensorinrichting en lichtbron verschaft, in de vorm van sensorinrichting 26' en lichtbron 30', die beide buiten de behuizing 17 van de meetkamer zijn geplaatst in plaats van daarbinnen. Bij de alternatieve lichtbron 30' is voorts een reeks collimatoren 33 verschaft, die zorgen dat de LED's 29'-r, 29'-g en 29'b respectieve min of meer evenwijdige lichtbundels 32-r, 32g en 32-b uitzenden.

In de opstelling met sensor 26 en lichtbron 30 zal duidelijk zijn dat althans een deel van de melk zich tussen beide bevindt, en dit deel wordt doorgemeten op optische eigenschappen. Een voordeel van deze plaatsing is dat de optische weglengte betrekkelijk gering is, en de absorptie in de melk, die specifiek gezien betrekkelijk hoog is, niet zo groot is dat er geen nauwkeurige metingen kunnen worden gedaan. Anderzijds is een en ander gevoeliger voor vervuiling door aankoekende melkresten, en is ook moeilijker te verwisselen, waarvoor de alternatieve sensor 26' en/of lichtbron 30' betere mogelijkheden bieden.

De opbouw van (elk van) de sensorelementen 27 is met een reeks pixels 28, zoals tenminste 3 pixels (rood groen en blauw). Alternatief kunnen er twee of meer lichtgevoelige elementen zoals fotodetectoren zijn verschaft, of ook meer en/of andere pixels, zoals (nabij)infraroodgevoelige pixels, of ook meerdere groepen pixels, zoals in een ccd-camera-achtig optisch element 27. Van dergelijke elementen 27 zijn er hier in verticale richting vijf boven elkaar verschaft. In horizontale richting is dit aantal in de figuur onbepaald, en is bijvoorbeeld een of meer. Ook zijn onregelmatige opstellingen mogelijk, zoals in figuur 2. Elk ander meervoudig totaal aantal sensorelementen 27 is mogelijk.

Het aantal deellichtbronnen 29 in de lichtbron 30 is hier in verticale richting eveneens vijf, d.w.z. gelijk aan het aantal sensorelementen 27. Dit biedt voordelen wat betreft de onderlinge vergelijkbaarheid van de metingen. Niettemin is een kleiner of groter aantal deellichtbronnen 29 goed mogelijk.

De collimatoren 33 zijn verschaft voor bundelen van het door de LED's 29' uitgezonden licht in bundels 32-r, 32-g en 32-b. Dergelijke bundels verbeteren de koppeling tussen lichtbron en sensorelement nog verder, en in het bijzonder zijn dergelijke lichtbundels geschikt voor het meten van verstrooiing van licht, hetgeen weer nuttig is voor het meten van deeltjes in de melk. Een en ander wordt verderop nader toegelicht.

Met een dergelijke opstelling zijn er vele verschillende meetcombinaties mogelijk, tussen verschillende LED's en verschillende pixels, dus voor verschillende kleuren. Door de verschillende LED's en/of pixels gecoördineerd aan te sturen respectievelijk uit te lezen kan de besturing aldus een grote hoeveelheid gegevens verzamelen, op basis waarvan de besturing zeer betrouwbaar en nauwkeurig de bijbehorende melkeigenschappen kan bepalen. De besturing is dan met voordeel dienovereenkomstig ingericht.

Figuren 4a en 4b zijn schematische diagrammen van een reeks meetwaarden en een verdere verwerking daarvan.

Figuur 4a toont voorbeeldmeetwaarden van door pixels 28 in de elementen 27 gemeten intensiteit van licht dat wordt uitgezonden door de LED's 29 van lichtbron 30. De door de verschillende pixels gemeten intensiteitswaarden zijn per pixel uitgezet, en deze omvatten rode, groene en blauwe intensiteitswaarden. Te zien is een veelheid aan gemeten intensiteitswaarde, die per stuk of zelfs als geheel zonder nadere toelichting in dit geval nog weinig zeggen. De besturing is echter ingericht om deze waarden te verwerken tot melkeigenschapswaarden.

In Figuur 4b staat een voorbeeld van een verwerkt stel intensiteitswaarden, en wel is gekeken naar de intensiteitswaarden zoals gemeten door alleen de rode pixels 28-r, teruggerekend naar een reflectiepercentage en uitgezet tegen de hoogte waarop de betreffende rode pixels zich bevinden in de meetkamer. Te zien is dat voor een hoogte tussen 0 en hi de reflectie Rm boven een voorafbepaalde drempel Rd ligt. Dat geeft aan dat de melk roder is dan die drempelwaarde, hetgeen duidt op bloedmelk. De besturing kan de betreffende melk vervolgens naar een riool of andere niet voor consumptiemelk bestemde opslag sturen. Ook kan de besturing zijn ingericht om een bijbehorend alarmsignaal te genereren, bijvoorbeeld voor waarschuwen van een bedienende persoon of voor opslag in een logboek. Voorts is te zien dat tussen hi en h₂ de reflectiewaarde lager ligt. De besturing kan daaruit opmaken dat het melkniveau hi bedraagt, en er melkschuim aanwezig is tussen de hoogten hi en h₂. Op basis hiervan kan de besturing concluderen tot een melksnelheid, zoals in de beschrijvingsinleiding nader is beschreven.

Daarnaast kunnen de gemeten intensiteitswaarde voor de verschillende kleuren c.q. golflengten door de besturing worden aangewend voor het bepalen van een vetgehalte, eiwitgehalte, en/of koolhydraat(lactose-)gehalte, bijvoorbeeld op basis van de bevindingen in het bovengenoemde artikel van Aernouts et al. (I.c.), of het artikel Visible and near-infrared spectroscopie analysis of raw milk for cow health monitoring: Reflectance or transmittance? van Aernouts et al., J. Dairy Sc. 94: Pages 5315-5329. Desgewenst kunnen hierin andere metingen worden betrokken, zoals de voor Figuur 3 en hieronder voor Figuur 5 beschreven verstrooiingswaarden, en kunnen meerdere of verschillende golflengtegebieden, met name in het infrarood, worden gemeten. Geschikte LED's en/of andere bronnen alsmede geschikte optische (sub)elementen (pixels met geschikte filters) zijn dan verschaft. Bovendien is het mogelijk om de gemeten waarden af te zetten tegen de gehalten van vet, eiwit, lactose en dergelijke zoals in een laboratorium of melkfabriek gemeten in een monster of bulkpartij van de melk. Op basis van dergelijke vergelijkingen met referentiewaarden kan de besturing met behulp van machinaal leren of dergelijke en steeds nauwkeuriger algoritme ontwikkelen. Hierbij wordt opgemerkt dat het niet altijd van belang is om zeer betrouwbare absolute waarden te hebben, hetgeen met behulp van enkele golflengtegebiedjes niet altijd eenvoudig is. Soms is het ook voldoende om een betrouwbare ontwikkeling in de tijd van een of meer gehalten te kunnen detecteren, zonder een absolute waarde te weten. Het melksysteem volgens de uitvinding en de bijbehorende werkwijze kunnen daartoe geschikt zijn.

Figuur 5a en Figuur 5b tonen voor twee verschillende sensorelementen een tijdsverloop van een transmissiewaarde Ti respectievelijk T₂.

Een dergelijke transmissiewaarde kan bijvoorbeeld worden gemeten met de opstelling volgens Fig. 3, met de deellichtbronnen 29' en collimatoren 33, die respectieve lichtbundels 32 uitzenden, en die worden gemeten met aan een overzijde van een meetengte of de meetkamer gelegen optische (sub)elementen van de sensorinrichting 26'. In dit geval is bijvoorbeeld Ti gemeten door een bovenaan in de sensorinrichting 26' gelegen optisch sensorsubelement, terwijl T₂ gemeten is door een onderaan de sensorinrichting 26' gelegen sensorsubelement.

Wanneer een vlokje, luchtbelletje, of ander deeltje in een uitgezonden bundel terechtkomt, zal dit het licht in de bundel verstrooien, absorberen en/of bundelen. Dit is zichtbaar in het gemeten signaal. Zo vertoont Ti op tijdstip t₀ een piekje, op tijdstip ti een golving met piekje, en op tijdstip t₂ een dal in het signaal. In beginsel zou de besturing hieruit kunnen concluderen dat op t₀ een lichtconcentrerend deeltje voorbij gaat, op tijdstip t1 een luchtbelletje voorbijkomt, dat licht verstrooit (waardoor de intensiteit zakt) maar ook deels bundelt (en op dat moment de intensiteit juist verhoogt), en op tijdstip t₂ een verstrooiend en/of absorberend deeltje voorbijkomt. Merk hierbij op dat het precieze gedrag en zeker de absolute waarden sterk afhankelijk zijn van de eigenschappen van het deeltje, zoals afmeting en samenstelling. Niettemin is in het algemeen over het karakter wel een uitspraak te doen door het bovenstaande in acht te nemen. Het is in de praktijk echter niet eenvoudig om betrouwbaar een deeltje te detecteren én te kwalificeren. Daarbij helpt het om tenminste een tweede meting te hebben, hier in de vorm van de meting T₂, die plaatsvindt verderop in de stromingsrichting van de melk, die naar beneden is (althans in de opstelling van Figuur 2). In het T₂ diagram is te zien dat op tijdstip ti+At en t₂+At de signalen in Ti bij ti respectievelijk t₂ herhaald worden. Dit duidt erop dat beide metingen gecorreleerd zijn en horen bij echte deeltjes. Deze in beginsel redundante metingen verhogen aldus de betrouwbaarheid van de detectie van deeltjes. Echter is ook te zien dat het signaal in Ti bij t₀ niet herhaald is in T₂. Alhoewel dit niet noodzakelijkerwijs hoeft te betekenen dat er geen deeltje was, is de kans klein dat dit een mastitisvlokje betrof. Dus door zowel naar de aard van het signaal (dal, piekje of golving) als naar de herhaling op een andere plaats te kijken, kunnen mastitisgerelateerde deeltjes/vlokjes betrouwbaarder worden gedetecteerd. Daar bovendien de melkstroom kan worden gemeten, althans tenminste het volume op enig moment, kan ook de dichtheid van dergelijke deeltjes in de melk worden bepaald door de besturing. Op basis van de door de besturing gedetecteerde deeltjesdichtheid kan de besturing een signaal geven betreffende mastitis ja/nee, zoals een alarmsignaal of een signaal dat de betreffende melk naar een andere bestemming dan de consumptiemelktank leidt.

Voorts is het voor de besturing uit de gemeten signalen mogelijk om de melksnelheid te bepalen. Immers geldt voor de gecorreleerde signalen bij ti en ti+At respectievelijk t₂ en t₂+At dat deze een bekende afstand Δχ (afstand tussen de betreffende detectoren/deellichtbronnen) afleggen in de tijd At. De snelheid is dan eenvoudig Δχ/At. Hoewel deze snelheid door wervelingen in de melk kan variëren voor verschillende deeltjes, zal een middeling daarvan een goede indicatie zijn voor de snelheid van de melk door de meetkamer. Samen met de melkhoogte dan wel de doorsneeoppervlakte van de tweede melkuitstroomopening kan de besturing daaruit eenvoudig het debiet van de melk bepalen, en daaruit wederom de totale hoeveelheid melk.

De getoonde uitvoeringsvormen dienen slechts ter uitleg van de uitvinding, zonder deze te beperken. De beschermingsomvang wordt gedefinieerd aan de hand van de bijgevoegde conclusies.

Claims (13)

1. CONCLUSIES

   1. Melksysteem voor melken van een melkdier, omvattende

   - een melkbeker voor melken van de melk, met een speenruimte met een eerste melkuitstroomopening,

   - een direct en star met de melkbeker verbonden meetkamer voor althans tijdelijk bevatten van de gemolken melk en voorzien van een in stromingsverbinding met de eerste melkuitstroomopening staande melkinstroomopening, een tweede melkuitstroomopening, een op een onderdrukpomp aansluitbare, en in het bijzonder aangesloten, vacuümuitgang en een sensorinrichting voor meten van een eigenschap van de melk in de meetkamer, waarbij een stromingspad van de melk is van de eerste melkuitstroomopening via de melkinstroomopening door de meetkamer naar de tweede melkuitstroomopening, waarbij de sensorinrichting een optische sensorinrichting omvat met meerdere optische sensorelementen en ten minste één lichtbron ingericht om via althans een deel van de melk licht op de sensorelementen te schijnen en daarin sensorsignalen te genereren, voorts omvattende een besturing die is ingericht voor verwerken van de sensorsignalen tot waarden van ten minste twee verschillende parameters van de melk in de meetkamer, waarbij de parameters ten minste een melkniveau in de meetkamer, en ten minste één van een gehalte aan een melkbestanddeel en een kleur omvatten.
2. 2. Melksysteem volgens conclusie 1, waarbij de tweede melkuitstroomopening zich tijdens melken bevindt aan de onderzijde van de meetkamer.
3. 3. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende een bestuurbaar afsluitmiddel voor de meetkamer, waarbij in het bijzonder de besturing is ingericht om het afsluitmiddel te besturen op basis van een melkniveau in de meetkamer, zodanig dat het afsluitmiddel wordt geopend indien een melkniveau stijgt of een vooraf bepaalde bovendrempel overschrijdt, en wordt gesloten indien een melkniveau daalt of een vooraf bepaalde onderdrempel wordt onderschreden.
4. 4. Melksysteem volgens conclusie 3, waarbij het afsluitmiddel een klep is, in het bijzonder een proportionele klep, met een variabel instelbare doorlaatopening omvat, waarbij de besturing of afsluiterbesturing is ingericht om de doorlaatopening van de proportionele klep in te stellen op basis van een melkniveau in de meetkamer, meer in het bijzonder zodanig dat het melkniveau in hoofdzaak constant wordt gehouden.
5. 5. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de sensorinrichting een matrix van optische sensorelementen omvat.
6. 6. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, omvattende meerdere lichtbronnen, meer in het bijzonder met verschillende piekgolflengte, meer in

   5 het bijzonder evenveel lichtbronnen als sensorelementen.
7. 7. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de sensorelementen verschillend golflengtegevoelig zijn.
8. 8. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de meerdere optische sensorelementen, in het bijzonder de matrix, ten minste twee

   10 dezelfde sensorelementen omvatten, in het bijzonder langs het stromingspad geplaatst.
9. 9. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij meerdere van de sensorelementen, in het bijzonder de matrix, zich uitstrekken over in hoofdzaak de hoogte van de meetkamer.
10. 10. Melksysteem volgens conclusie 9, waarbij meerdere sensorelementen, in 15 het bijzonder de matrix van sensorelementen, zich tijdens melken uitstrekt/uitstrekken in een andere richting, in het bijzonder langs het stromingspad.
11. 11. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de besturing is ingericht tot detecteren en/of onderscheiden van deeltjes, in het bijzonder vlokken of luchtbelletjes, in de melk door evalueren van een golflengte-, plaats- en/of

    20 tijdsafhankelijkheid van de sensorsignalen van de meerdere sensorelementen.
12. 12. In uitvoeringsvormen omvat de sensorinrichting ten minste twee deelinrichtingen, waarbij elke deelinrichting meerdere sensorelementen en meerdere lichtbronnen omvat, waarbij van elke deelinrichting de lichtbronnen zijn ingericht om licht te schijnen op een of meerdere van de sensorelementen van een andere

    25 deelinrichting.
13. 13. In bijzondere uitvoeringsvormen omvatten een of meerdere lichtbronnen bundelingsmiddelen, in het bijzonder een collimator, ingericht voor het vormen van een smalle lichtbundel, die een enkel sensorelement, of slechts een beperkt aantal sensorelementen beschijnt.

    1/5