SE522357C2

SE522357C2 - Apparatus for determining spatial position of animal teat for use with automatic milking system uses light source illuminating in horizontal plane, image capturing device associated with detector surface and image processor

Info

Publication number: SE522357C2
Application number: SE9903914A
Authority: SE
Inventors: Goesta Forsen
Original assignee: Delaval Holding Ab
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2004-02-03
Also published as: SE9903914L; SE9903914D0

Abstract

The apparatus for determining the spatial position of an animal teat (2) for use with an automatic milking system uses a light source (1) illuminating the teat in a horizontal plane, an image capturing device (4) associated with a detector surface (5) and an image processor (10). A relative distance (y) from an opening of the light source to a central point on the detector surface is predetermined, as is a relative distance (f) from the detector surface to the optical center of a convergence device (3). The position in space of the convergence device, the detector surface and the opening of the light source is determined.

Description

522 zsv gtv :t-ïjëilšï ' 2 vinkelräta fokuseringspunktvinklar. När detta förfarande används är det naturligtvis svårt att undvika något som står i vägen för kameralinjen, såsom t.ex. icke önskade delar av djuret, båsets grindstolpar etc. Om man å andra sidan bara använder ett litet avstånd mellan kamerorna för att undvika situationer där objekt står i vägen, blir noggrannheten otillräcklig på grund av det minskade mellanrummet mellan kame- rorna vilket åstadkommer förstorade relativa parallellogramformade vinkelonog- grannheter. 522 zsv gtv: t-ïjëilšï '2 perpendicular focus point angles. When using this method, it is of course difficult to avoid something that stands in the way of the camera line, such as e.g. unwanted parts of the animal, the gateposts of the stall, etc. If, on the other hand, only a small distance is used between the cameras to avoid situations where objects stand in the way, the accuracy becomes insufficient due to the reduced space between the cameras which results in enlarged relative parallelogram angular inaccuracies.

Den ovan nämnda lösningen med ljusplan proj icerade på spenkandidater kräver spe- ciella optiska komponenter, såsom en högkvalitativ lins eller en divergerande galler- struktur som enbart divergerar i två dimensioner. En sådan lösning innefattar ömtå- lig och jämförelsevis dyr utrustning som för att fungera bra behöver hållas ren. Det rör sig om utrustning med många rörliga delar och komponenter och det är därför en mycket känslig utrustning. Bildbearbetning med korssiktning kräver åtminstone två kameror som i jämförelse också gör denna lösning kostnadskrävande.The above-mentioned solution with light planes projected on teat candidates requires special optical components, such as a high-quality lens or a divergent grid structure that only diverges in two dimensions. Such a solution includes fragile and comparatively expensive equipment that needs to be kept clean in order to function well. This is equipment with many moving parts and components and it is therefore a very sensitive equipment. Image processing with cross-sighting requires at least two cameras, which in comparison also make this solution costly.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en anordning och ett förfa- rande för att lösa ovan angivna problem. Detta kan lämpligen göras genom att intro- ducera en anordning för att fastställa en position i rymden av en spene vid ett djurs juver, med utnyttjande av ljuskälla för att belysa spenen och ett bildinfångande or- gan som har en detektoryta och som är associerat med ett bildbearbetande organ varigenom ett relativt avstånd från en öppning i ljuskällan till en detektors centrum- punkt på detektorytan fastställs på förhand och ett relativt avstånd från detektorytan till det optiska centrumet hos ett konvergensorgan fastställs på förhand. Anordning- en kan kännetecknas av att läget i rymden för vilket som helst av konvergensorganet, detektorytan och öpp- ningen i ljuskällan fastställs; ljuskällan är inrättad att belysa ett diskret område hos ett objekt, såsom spenen, var- vid ljuskällan är inrättad att belysa i horisontalplanet; 10 15 20 25 u i 3 det bildinfångande organet är inrättat att fånga upp en bild av det belysta området; det bildbearbetande organet är inrättat att fastställa ett avstånd mellan detektorns centrumpunkt och projiceringen av det diskreta området hos den belysta spenen på detektorytan; det bildbearbetande organet är inrättat att beräkna avståndet från öppningen i ljus- källan till den belysta spenen; och varvid det bildbearbetande organet är inrättat att fastställa läget i rymden för den belysta spenen relativt vilket som helst av de fastställda lägena.SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide an apparatus and a method for solving the above problems. This can conveniently be done by introducing a device for determining a position in space of a teat at an animal's udder, using a light source to illuminate the teat and an image capturing means having a detector surface and associated with a teat. image processing means whereby a relative distance from an aperture in the light source to a detector center point on the detector surface is predetermined and a relative distance from the detector surface to the optical center of a convergence means is predetermined. The device can be characterized in that the position in space of any of the convergence means, the detector surface and the aperture in the light source are determined; the light source is arranged to illuminate a discrete area of an object, such as the teat, the light source being arranged to illuminate in the horizontal plane; The image capturing means is arranged to capture an image of the illuminated area; the image processing means is arranged to determine a distance between the center point of the detector and the projection of the discrete area of the illuminated teat on the detector surface; the image processing means is arranged to calculate the distance from the aperture in the light source to the illuminated teat; and wherein the image processing means is arranged to determine the position in space of the illuminated teat relative to any of the determined positions.

Föreliggande uppﬁnning har många fördelar jämfört med känd teknik inom områ- det. Den tillhandahåller såväl en anordning som ett förfarande för att fastställa av- ståndet till en spene från ett förutbestämt läge i rymden. Spenen kan återﬁnnas i de- tektoms normalplan istället för i detektorplanet. Situationer som kan inträffa med objekt som står i den optiska linjen och med hjälp av uppfinningen förhindras detta.The present invention has many advantages over known technology in the field. It provides both a device and a method for determining the distance to a teat from a predetermined position in space. The teat can be found in the detector's normal plane instead of in the detector plane. Situations that can occur with objects that are in the optical line and with the aid of the invention this are prevented.

Känd teknik som använder åtminstone två videokameror kan vara kostnadskrävande beroende av höga marknadspriser för exempelvis CCD-kameror i motsats till ljus- källor av laserpunkttypen som används vid uppfinningen. Därutöver kan föreliggan- de uppfinning utnyttjas med ett minimum av ömtålig och jämförelsevis dyr utrust- ning och få känsliga och rörliga delar måste användas för att uppnå en väl fungeran- de anordning.Prior art using at least two camcorders can be costly due to high market prices for, for example, CCD cameras as opposed to laser point type light sources used in the invention. In addition, the present invention can be utilized with a minimum of fragile and comparatively expensive equipment and few sensitive and moving parts must be used to achieve a well-functioning device.

Ovan nämnda anordning och förfarande kommer att mest sannolikt användas i ett automatiserat mjölkningssystem.The above-mentioned device and method will most likely be used in an automated milking system.

Kort beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer nu att diskuteras mera i detalj med hänvisning till föredragna utföranden av föreliggande uppfinning, givna endast såsom exempel, och återgivna i de bifogade ritningama, där: 10 15 20 25 30 357 4 522 Fig. 1 visar schematiskt föreliggande uppﬁnning med en belyst spene och en kom- bination av triangelmätning och bildbearbetning för att fastställa den belysta spe- nens position.Brief Description of the Drawings The present invention will now be discussed in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention, given by way of example only, and set forth in the accompanying drawings, in which: Fig. 1 schematically shows the present invention; design with an illuminated teat and a combination of triangle measurement and image processing to determine the position of the illuminated teat.

Fig. 2 visar i tvärsnitt ett hölje, innefattande i ett stycke konstruerade bildinfångande organ med en detektoryta och en detektionscentrumpunkt samt en ljuskälla med en öppning.Fig. 2 shows in cross section a housing, comprising in one piece constructed image capturing means with a detector surface and a detection center point and a light source with an aperture.

Fig. 3 är ett ﬂödesdiagram över anordningens funktion vid fastställande av en spe- nes position.Fig. 3 is a fate diagram of the operation of the device in determining the position of a teat.

Detaljerad beskrivning En utföringsforrn av föreliggande uppfinning visas i ﬁg. 1 i vilken figur använda geometriska likfonnighetsrelationer klargöres. En anordning enligt uppfinningen innefattar åtminstone en belysande ljuskälla 1, företrädesvis en punktbelysande la- ser, som, när den är påslagen, belyser en spene 2 med strukturerat, monokromatiskt ljus i horisontalplanet. Laserljuset reﬂekteras tillbaka till ett bildinfångande organ 4.Detailed Description An embodiment of the present invention is shown in Figs. 1 in which figure geometric similarity relationships used are clarified. A device according to the invention comprises at least one illuminating light source 1, preferably a spot illuminating laser, which, when switched on, illuminates a teat 2 with structured, monochromatic light in the horizontal plane. The laser light is reflected back to an image capture device 4.

Det reﬂekterade ljuset passerar ett konvergensorgan 3, företrädesvis ett fokuserande linsarrangemang, och projiceras sedan såsom ett objekt, i detta fall den belysta spe- nen, på en detektoryta 5 hos det bildinfångande organet 4. En bíldsignal formas vil- ken signal levereras från en utgång 7 hos det bildinfångande organet 4 via en kom- munikationslänk 8 till en ingång 9 hos ett bildbearbetande organ 10. Kommunika- tionslänken 8 kan vara ett trådöverföringsorgan men också ett trådlöst kommunika- tionsorgan såsom radio, mikrovåg och/eller infraröda anslutningar. Det bildbearbe- tande organet 10 är företrädesvis en persondator (PC), en mikrodator eller varje typ av programmerbar hårdvara.The reflected light passes through a convergence means 3, preferably a focusing lens arrangement, and is then projected as an object, in this case the illuminated teat, onto a detector surface 5 of the image capturing means 4. An image signal is formed which signal is delivered from an output 7 of the image capturing means 4 via a communication link 8 to an input 9 of an image processing means 10. The communication link 8 may be a wire transmission means but also a wireless communication means such as radio, microwave and / or infrared connections. The image processing means 10 is preferably a personal computer (PC), a microcomputer or any type of programmable hardware.

Av lämplighetsskäl används genom hela dokumentet samma beteckningar för sam- ma särdrag.For reasons of convenience, the same terms are used throughout the document for the same features.

Med hänvisning till fig. 2, som visar ett utförande av anordningen, återges däri tvärsektion ett hölje 15. Hölj et 15 innefattar bildinfàngande organ 4, såsom exem- 10 15 20 25 30 522 557 5 pelvis en kamera eller en videokamera med detektorytan 5 synlig samt också den inbyggda ljuskällan 1 med en öppning 12 i mitten. Detektorytans 5 centrala punkt, företrädesvis innefattande en grupp detektorelernent (pixels) deﬁnieras att vara en detektors centrumpunkt 6. Avståndet mellan detektoms centrumpunkt 6 och projice- ringen av den belysta laserpunktreﬂektionen på detektorytan 5 deﬁnieras som d.Referring to Fig. 2, which shows an embodiment of the device, there is shown in cross section a housing 15. The housing 15 comprises image capturing means 4, such as for example a camera or a video camera with the detector surface 5 visible and also the built-in light source 1 with an opening 12 in the middle. The central point of the detector surface 5, preferably comprising a group of detector elements (pixels), is denoted to be the center point 6 of a detector.

Funktion Geometrin för anordningens enligt uppfinningen uppsättning är viktig för korrekt funktion. Geometriska likformighetsrelationer används mellan positionerna av ﬂera delar ingående i uppsättningen. De ifrågavarande delarna är konvergensorganet 3, proj iceringen av laserpunkten för den belysta spenen 2 på detektorytan 5, den be- lysta spenen 2, öppningen 12 i ljuskällan 1 och detektorytans 5 plan hos det bildin- fångande organet 4. I fig. 1 är både öppningen 12 i ljuskällan 1 och detektorytan 5 hos det bildinfångande organet 4 belägna i samma vertikalplan. Avståndet i hori- sontalplanet mellan ljuskällans 1 öppning 12 och den belysta spenen 2 är betecknat x, och avståndet i vertikalplanet mellan ljuskällans 1 öppning 12 och detektoms centrumpunkt 6 hos det bildinfångande organet 4 är betecknat y. Därutöver är det vinkelräta avståndet mellan ett tvärsektionsplan genom konvergensorganets 3 optis- ka centrum, som är parallellt med det hos detektorytan 5, och detektorytans 5 plan betecknat f, och avståndet i detektorytans plan från den punktkällprojicering som reﬂekterats på detektorytan 5, till detektoms centrumpunkt 6, är betecknat d.Function The geometry of the device according to the invention is important for correct operation. Geometric uniformity relations are used between the positions of ﬂ your parts included in the set. The parts in question are the convergence means 3, the projection of the laser point of the illuminated teat 2 on the detector surface 5, the illuminated teat 2, the aperture 12 in the light source 1 and the plane of the detector surface 5 of the image capturing means 4. In Fig. 1 both the aperture 12 in the light source 1 and the detector surface 5 of the image capturing means 4 located in the same vertical plane. The distance in the horizontal plane between the aperture 12 of the light source 1 and the illuminated teat 2 is denoted x, and the distance in the vertical plane between the aperture 12 of the light source 1 and the detector 6 of the detector 4 is denoted y. the optical center of the convergence means 3, which is parallel to that of the detector surface 5, and the plane of the detector surface 5 denoted f, and the distance in the plane of the detector surface from the point source projection reflected on the detector surface 5, to the detector center point 6, is denoted d.

I detta utförande används ett bildinfångande organ 4 med en detektorgrupp. Detek- torgruppen består normalt av multipla detektorelement, s.k. pixlar, anordnade bred- vid varandra. Ett förutbestämt antal pixlar motsvarar ett förutbestämt avstånd d. Ge- nom att använda detta avstånd d samt också ovan nämnda avstånd f och y, är det möjligt att härleda det okända avståndet x, som är avståndet från det kända läget för öppningen 12 i ljuskällan 1 till den belysta spenen 2, vars okända position skall fast- ställas. 10 15 20 25 30 522 557 ' " ' 6 Enligt detta utförande är lämpliga sträckor för x och y 20-350 mm och 20-40 mm respektive, men föredragna avstånd för x och y är 100 mm och 28 mm. En detektor- yta 5 med en 256 x 256 grupp av detektorelement (pixlar) resulterari tillräcklig noggrannhet för att fastställa läget för den belysta spenen 2 vid en rätvinklig upp- ställning.In this embodiment, an image capturing means 4 with a detector group is used. The detector group normally consists of multiple detector elements, so-called pixels, arranged next to each other. A predetermined number of pixels corresponds to a predetermined distance d. By using this distance d as well as the above-mentioned distances f and y, it is possible to derive the unknown distance x, which is the distance from the known position of the aperture 12 in the light source 1. to the illuminated teat 2, the unknown position of which is to be determined. According to this embodiment, suitable distances for x and y are 20-350 mm and 20-40 mm, respectively, but preferred distances for x and y are 100 mm and 28 mm. A detector surface 5 with a 256 x 256 group of detector elements (pixels) results in sufficient accuracy to determine the position of the illuminated teat 2 in a rectangular arrangement.

Genom att sätta upp en rätvinklig triangelgeometri enligt ﬁg. 1 kan följande likfor- mighetsförhållande framföras: d=x_+_d_ f x Detta förhållande kan lätt lösas för vilken som helst av de föreliggande variablerna.By setting up a right-angled triangle geometry according to ﬁ g. 1, the following uniformity ratio can be expressed: d = x _ + _ d_ f x This ratio can be easily solved for any of the present variables.

Medelst det bildbearbetande organet 10 är det möjligt att använda olika geometriska uppställningar i andra utföranden än det rätvinkliga utförande som beskrivs här ovan, dock att beräkningar medelst det bildbearbetande organet 10 skulle bli mer komplicerade vilket som en följd därav skulle kräva högre bearbetningskapacitet.By means of the image processing means 10 it is possible to use different geometric arrangements in other embodiments than the rectangular embodiment described above, however, calculations by means of the image processing means 10 would become more complicated which as a consequence would require higher processing capacity.

Inte bara geometrín kan ändras utan det finns också en inbyggd ﬂexibilitet i syste- met att på lämpligt sätt välja olika betraktningsplan, bildinfàngande vinklar, ljusbe- lysningsvinklar och relativa avstånd, väl anpassade till deras syften.Not only can the geometry be changed, but there is also a built-in ﬂ flexibility in the system to appropriately select different viewing planes, image capture angles, light illumination angles and relative distances, well adapted to their purposes.

Detektoms centrumpunkt 6 är det mest centrala området i detektorytan 5. Genom att känna till avståndet mellan detektoms centrumpunkt 6 och den projicerade laser- punktreﬂektionen från den belysta spenen 2 är det möjligt att använda denna infor- mation för en beräkning medelst det bildbearbetande organet 10 av avståndet x från öppningen 12 i ljuskällan 1 till den belysta spenen 2.The center point 6 of the detector is the most central area in the detector surface 5. By knowing the distance between the center point 6 of the detector and the projected laser point reflection from the illuminated teat 2, it is possible to use this information for a calculation by the image processing means 10 of the distance x from the opening 12 in the light source 1 to the illuminated teat 2.

När ljuskällan 1 och det bildinfångande organet 4 är belägna i samma vertikalplan kommer laserpunkten att reﬂekteras och projiceras på detektorytan 5 med vertikal förskjutning i beroende av avståndet till det betraktade objektet. I motsats därtill och när vinklama hos ljuskällan 1 och det bildintångande organet 4 icke sammanfaller och/eller inte befinner sig i samma vertikalplan kommer projiceringen på detektor- 10 15 20 25 30 5 2 2 s 5 7 šïï* ~ 152 7 ytan 5 att få en mer eller mindre diagonal förskjutning beroende av avståndet till det betraktade objektet.When the light source 1 and the image capturing means 4 are located in the same vertical plane, the laser point will be reflected and projected on the detector surface 5 with vertical displacement depending on the distance to the object being viewed. In contrast, and when the angles of the light source 1 and the image-capturing member 4 do not coincide and / or are not in the same vertical plane, the projection on the detector surface 5 5 šïï * ~ 152 7 surface 5 a more or less diagonal displacement depending on the distance to the object being viewed.

Genom att använda ovan beskrivna likformighetsförhållande kommer den detekte- rade laserpunktreﬂektionen att positioneras olika på detektorytan 5 i beroende av avståndet till den belysta spenen 2. Föreliggande uppfinning tillhandahåller följakt- ligen ett effektivt sätt att fastställa läget för den belysta spenen 2 relativt varje känt läge i det automatiska mjölkningssystemet genom att utnyttja en kombination av tri- angelmätning och bildbearbetning.Using the uniformity ratio described above, the detected laser dot reaction will be positioned differently on the detector surface 5 depending on the distance to the illuminated teat 2. Accordingly, the present invention provides an effective way of determining the position of the illuminated teat 2 relative to each known position in the automatic milking system by using a combination of triangle measurement and image processing.

Anordningens användning kan lämpligen följa en sekvens såsom den funktion som återges i ﬂg. 3 och beskrivs här nedan.The use of the device may suitably follow a sequence such as the function represented in ﬂ g. 3 and is described below.

I ett utförande initieras användningen av bildbearbetning medelst åtminstone det bildinfångande organet 4 och konvergensorganet 3. Dessa organ 3, 4 opererar till- sammans med det bildbearbetande organet 10 för att ﬁnna åtminstone en spenkan- didat. Spenigenkänning utföres med utnyttjande av åtminstone en av igenkännings- teknikerna RGB-(röd-grön-blå) analys eller konturanalys. Båda dessa tekniker är väl kända för fackmannen inom området och kommer av detta skäl icke att ytterligare beskrivas i denna ansökan.In one embodiment, the use of image processing is initiated by at least the image capturing means 4 and the convergence means 3. These means 3, 4 operate together with the image processing means 10 to find at least one teat candidate. Teat recognition is performed using at least one of the recognition techniques RGB (red-green-blue) analysis or contour analysis. Both of these techniques are well known to those skilled in the art and for this reason will not be further described in this application.

Sedan förﬂyttas det bildinfångande organet 4 i position. F örﬂyttningen kan ske me- delst en rörlig robotann på vilken videokameran är monterad, men även som en för- ﬂyttning på en stång eller en räls, båda väl lämpade för syftet. Läget för det bildin- fångande organet 4 är fastställbart medelst sensorer (ej visade) som avkänner x, y och z-koordinater.Then the image capture means 4 is moved into position. The movement can take place by means of a movable robot on which the camcorder is mounted, but also as a movement on a rod or a rail, both well suited for the purpose. The position of the image capturing means 4 can be determined by means of sensors (not shown) which sense x, y and z coordinates.

Enligt detta första utförande ligger det sökta läget för det bildinfångande organet 4 rakt framför spenen 2. Ett sådant läge möjliggör en förenklad systemgeometri som gör att de nödvändiga beräkningarna som utföres av det bildbearbetande organet 10 går lätt och snabbt. Detta beror på det faktum att den reﬂekterade och projicerade 10 15 20 25 5 2 2 3 5 7 'šl-'Ifsz-i i 8 laserpunkten från den belysta spenen 2 initialt är belägen endast i detektorytans 5 vertikala riktning. Denna förﬂyttning av det bildinfångande organet 4 fortsätter till dess att det rätta läget framför spen-2-kandidaten har hittats.According to this first embodiment, the desired position of the image capturing means 4 is located directly in front of the teat 2. Such a position enables a simplified system geometry which makes the necessary calculations performed by the image processing means 10 easy and fast. This is due to the fact that the reflected and projected laser point from the illuminated teat 2 is initially located only in the vertical direction of the detector surface 5. This movement of the image capture means 4 continues until the correct position in front of the teat-2 candidate has been found.

Efter att ha förﬂyttat det bildinfångande organet 4 till läge aktiveras ljuskällan för att belysa spen-2-kandidaten som nu blir den s.k. belysta spenen 2.After moving the image-capturing means 4 to position, the light source is activated to illuminate the teat-2 candidate, which now becomes the so-called illuminated teat 2.

Därefter detekterar det bildinfångande organet 4 den belysta spenens 2 reﬂekterade laserpunkt. Positionen för laserpunkten av den belysta spenen 2, som är proj icerad på detektorytan 5, jämföres med detektoms centrumpunkt 6 för att erhålla avståndet d. Ett förhållande kan upprättas mellan ett antal pixlar motsvarande ett avstånd, me- delst vilket förhållande det sökta avståndet d erhålles på ett snabbt sätt. Nu har tre avstånd, d, f och y, av fyra avstånd, d, f, y och x, fastställts och följaktligen kan det fjärde beräknas genom att använda ovan nämnda geometriska likformighetsförhål- landen.Thereafter, the image capturing means 4 detects the reflected laser point of the illuminated teat 2. The position of the laser point of the illuminated teat 2, which is projected on the detector surface 5, is compared with the center point 6 of the detector to obtain the distance d. A relationship can be established between a number of pixels corresponding to a distance, by means of which ratio in a fast way. Now, three distances, d, f and y, of four distances, d, f, y and x, have been determined and consequently the fourth can be calculated using the above-mentioned geometric uniformity ratios.

Genom att jämföra avståndet x med ett förutbestämt läge, t.ex. det exakta läget i tre dimensioner för vilken som helst av delama, är det möjligt att fastställa det exakta läget för den belysta spenen 2. Följaktligen har den belysta spenens 2 läge ﬁrnnits genom att använda endast ett bildinfängande organ 4 och en enda punktkälla ljus 1.By comparing the distance x with a predetermined position, e.g. the exact position in three dimensions for any of the parts, it is possible to determine the exact position of the illuminated teat 2. Consequently, the position of the illuminated teat 2 has been changed by using only an image capturing means 4 and a single point source light 1.

Beräkningen av den belysta spenens 2 relativa position, utföres företrädesvis i ett tredimensionellt Kartesianskt referenssystem eller polärt koordinatsystem medelst det bildbearbetande organet 10. Det bildbearbetande organet 10 arbetar tillsammans med andra delar av mjölkningssystemet som styr systemfunktionen, till vilka delar information lämnas med avseende på den belysta spenens 2 läge.The calculation of the relative position of the illuminated teat 2 is preferably performed in a three-dimensional Cartesian reference system or polar coordinate system by means of the image processing means 10. The image processing means 10 cooperates with other parts of the milking system which control the system function, to which parts information is provided. teat 2 position.

Nu kan infästning av exempelvis en spenkopp för automatisk mjölkning av ett djur följa, emedan det rätta läget har fastställts av mjölkningssystemets styming.Now attachment of, for example, a teat cup for automatic milking of an animal can follow, since the correct position has been determined by the control of the milking system.

Claims

5 2 2 3 5 7:; _ :: = - =; _'_ =; '. Ï': - Élšïš Patentkrav

Device for determining a position in space for a teat (2) of an animal's udder (11) using a light source (1) for illuminating the teat (2) and an image capturing means ( 4) having a detector surface (5), and associated with an image processing means (10) whereby a relative distance (y) from an aperture (12) in the light source (1) to a detector center point (6) on the detector surface (5) ) is determined in advance and a relative distance (t) from the detector surface (5) to the optical center of a converging member (3) is determined in advance, characterized in that the position in space of any of the converging means (3), the detector surface (5) and the aperture (12) the light source (1) are determined; the light source (1) is arranged to illuminate a discrete area of an object, such as the teat (2), the light source (1) being arranged to illuminate in the horizontal plane; the image capturing means (4) is arranged to capture an image of the illuminated area; the image processing means (10) is arranged to determine a distance (d) between the center point (6) of the detector and the projection of the discrete area of the illuminated teat on the detection surface (5); the image processing means (10) is arranged to calculate the distance (x) from the aperture (l2) in the light source (1) to the illuminated teat (2); and wherein the image processing means (10) is arranged to determine the position in space of the illuminated teat (2) relative to one of the determined positions. . Device according to claim 1, characterized in that the image processing means (10) is arranged to use a triangle measurement technique and / or geometric similarity ratios between the parts included in the device, such as the convergence means (3), the detector surface (5) and the aperture (12) in the light source. (1). . Device according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the image-capturing means (4) is movable to a determinable position in space from which it can locate at least one teat candidate, determining the distance to it in x direction and calculate its position in space relative to the image-capturing means (4). . Device according to claim 3, characterized in that the image-capturing means (4) is arranged to be dared to be moved to a position directly in front of a teat candidate, i.e. has substantially the same y- and z-coordinates, and to recognize a teat (2), said recognition being based on image analysis, such as RGB (red-green-blue) analysis and / or contour analysis. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the distance (f) from the detector surface to the optical center of the converging means (3) is substantially the same as the focal length of the converging means (3). Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light source (1) which illuminates the teat (2) is a laser. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the convergence means (3) is an arrangement which comprises at least one optical lens. . Method for determining a position in space for a teat (2) of an animal's udder (11) using a light source (1) for illuminating the teat (2) and an image capturing means (4) having a detector surface ( 5) and which is associated with an image processing means (10) whereby a relative distance (y) from an aperture (12) in the light source (1) to a center point (6) of a detector on the detector surface (5) is determined in advance and a relative distance (f) from the detector surface (5) to the optical center of the converging means (3) is determined in advance, characterized by the steps of determining the position in space of any of the converging means (3), the detecting surface (5) and the aperture ( 12) in the light source (1); illuminating a discrete area of an object, such as the teat (2), with the light source (1), the light source (1) illuminating in the horizontal plane; capturing an image of the illuminated area with the image capturing means (4); 10 15 20 25 30 10. ll. 1

2. 1

Determining a distance (d) between the center point (6) of the detector and the projection of the discrete area of the illuminated teat on the detector surface (5) with the image processing means (10); calculating the distance (x) from the aperture (12) in the light source (1) to the illuminated teat (2) with the image processing means (10); and determining the position in space of the illuminated teat (2) relative to any of the determined positions by means of the image processing means (10). Method according to claim 8, characterized by the use of a triangle measurement technique and / or geometric uniformity relations between constituent parts by means of the image processing means (10), the parts constituting, for example, the convergence means (3), the detector surface (5) and the aperture (12) in the light source. (1). Method according to one of Claims 8 to 9, characterized in that it moves the image-capturing means (4) to a determinable position in space from which it can locate at least one teat candidate, to determine the distance therefrom in the x-direction and to calculate its position in the space relative to the image capturing means (4). Method according to one of Claims 10, characterized in that the image-capturing member (4) is moved to a position directly in front of a teat candidate, i.e. to a position with substantially the same y and z coordinates, and recognize a teat (2), the recognition being based on image analysis, such as RGB (red-green-blue) analysis and / or contour analysis. Method according to one of Claims 8 to 11, characterized in that the teat (2) is illuminated with a laser light source (1). Automated milking system, characterized in that said automated milking system comprises means according to any one of the preceding claims.