WO2018007242A1 - Method and device for automatically placing milking cups onto the teats of a milk-producing animal - Google Patents

Method and device for automatically placing milking cups onto the teats of a milk-producing animal Download PDF

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WO2018007242A1
WO2018007242A1 PCT/EP2017/066191 EP2017066191W WO2018007242A1 WO 2018007242 A1 WO2018007242 A1 WO 2018007242A1 EP 2017066191 W EP2017066191 W EP 2017066191W WO 2018007242 A1 WO2018007242 A1 WO 2018007242A1
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WO
WIPO (PCT)
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teat
teats
milking
animal
determined
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/066191
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German (de)
French (fr)
Inventor
Magnus Wiethoff
Jarek JAGODZINSKI
Clemens RENNER
Original Assignee
Gea Farm Technologies Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Gea Farm Technologies Gmbh filed Critical Gea Farm Technologies Gmbh
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Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01JMANUFACTURE OF DAIRY PRODUCTS
    • A01J5/00Milking machines or devices
    • A01J5/017Automatic attaching or detaching of clusters
    • A01J5/0175Attaching of clusters

Definitions

  • the invention relates to a method for automatic application of teat cups to teats of a dairy animal, in particular a cow, in which a two-dimensional (2D) image of the teats of the animal is created, wherein distance information for at least a plurality of pixels of the 2D image are determined and wherein the position of at least one teat tip of one of the teats is determined based on an evaluation of the 2D image taking into account the distance information in a predetermined coordinate system.
  • the invention further relates to a device for automatically applying teat cups to teats of a dairy animal, in particular a cow.
  • Systems established to determine the position of the teats in the room Mention may be made here, in particular, of imaging methods in which an initially two-dimensional image with a large number of image points (pixels) is created, which is supplemented by distance information for all or at least part of the pixels.
  • the distance information relates, for example, to the distance between an image-capturing camera and the object reproduced by a pixel.
  • the distance information for example, stereoscopic methods are commonly used, in which the distance information is derived from a distance
  • WO 2007/104124 A1 discloses the use of an imaging time-of-flight (TOF) method as a further method, in which a two-dimensional image of the teats is carried out with the aid of only one camera, as well as distance information for each of the pixels can be obtained.
  • TOF imaging time-of-flight
  • a device for attaching the teat cups to the teats can be controlled.
  • robotic arms have prevailed here, which either grip individual milking cups and attach them to the teats using the position information or which move a complete milking cluster with a plurality of milking cups, wherein the milking cups can be selectively raised in order to set them one after the other.
  • the piecing process is made more difficult when teats project obliquely, ie not vertically downwards, from the udder. Often these teats are pushed away during an upward movement of the milking cup during the piecing process from the teat cup to the side and not detected by the teat cup. If a repetition of the piecing process fails, must be set manually, which is associated with the corresponding effort.
  • An inventive method of the type mentioned above has the following steps: In the evaluation of the two-dimensional image and the distance information, in addition to the position of at least one teat tip of one of the teats, an orientation of the teat in a predetermined coordinate system is determined. Based on the determined alignment of the teat, it is determined whether the teat has an inclination. If none Tilt is detected, one of the teat cup is attached to the position of the teat tip. If an inclination is detected, the teat cup is set at a piecing position that is offset from the position of the teat tip by an offset that is determined depending on the skew position.
  • the attachment position can be selectively influenced in the case of a determined inclination, in order to counteract a pushing away of the tilted teat by the teat cup.
  • An inclination of the teat is to be understood as a deviation of the orientation of the teat from a vertical direction. It can be set a tolerance range, such that only from a predetermined deviation angle of the vertical orientation of a skew is considered to be established.
  • the alignment of the teat is described by a direction vector, which points from the teat tip in the direction of a neck of the teat on the udder.
  • the offset is then determined on the basis of a projection of the direction vector on a horizontal plane.
  • the teat cup can be moved from the position of the teat tip in a horizontal plane in the direction of the approach of the teat to the udder.
  • the milking cup is then not positioned immediately under the teat tip, but rather between the neck of the teat and its tip under the teat for preparation. When lifting the milking cup at this position, the sloping teat lays over the opening of the milking cup, which is usually supplied with vacuum.
  • the length of the direction vector corresponds to the length of the teat.
  • the length of the teat can be determined in the evaluation of the 2D image taking into account the distance information. Alternatively, the length can be taken from stored animal-specific or genus-specific data.
  • the offset in the horizontal direction can then be determined by multiplying the length of the projection of the direction vector to the horizontal plane by a predetermined factor, which is preferably greater than 0 and less than 1. The factor determines at which position the milking cup should be placed below the oblique time.
  • the application is done in the middle below the teat, at a factor less than 0.5, attachment is closer to the tip of the teat, and at a factor between 0.5 and 1, attachment is closer to the attachment of the teat to the udder.
  • the predetermined factor is between 0.3 and 0.7, and more preferably between 0.45 and 0.55.
  • the distance information to the plurality of pixels of a 2D image are determined substantially simultaneously.
  • a movement of the animal leads to an image distortion which prevents a correct determination of the skew position.
  • the simultaneous determination of the distance information ensures that even with movement of the animal, the inclination of a teat correctly determined and the attachment position can be moved accordingly.
  • the 2D image is created using a time-of-flight sensor having a plurality of pixels, wherein for each of the pixels distance information is determined in a phase detection method.
  • This 3-dimensional mapping method meets the aforementioned criterion of simultaneously obtaining distance information and also provides it with a high refresh rate so that animal movements can be compensated during the piecing process.
  • At least one teat cup to be attached is also detected by the 2D image of the teats of the animal, and a position of the teat cup is extracted.
  • An application of the teat cup to one of the teats takes place taking into account a determined position of the teat in the predetermined coordinate system, as well as the determined position of the teat cup in the same coordinate system.
  • the coordinate system can be determined, for example, by the position of the camera.
  • the predetermined coordinate system can be converted based on the position of one of the teats or the milking cup so that its zero point is described by the position of one of these teats and / or the milking cup.
  • a device for the automatic application of milking cups to teats of a dairy animal, in particular a cow, has a piecing device and a sensor for detecting a two-dimensional image of the teats of the animal and distance information for at least a plurality of pixels of the two-dimensional image. It is distinguished by the fact that it has a sequence controller set up to carry out a method according to one of the aforementioned claims, which evaluates information from the sensor and controls the piecing device.
  • Fig. 1 is a schematic perspective view of an apparatus for automated milking
  • Fig. 2 is a flow chart of one embodiment of a method for applying milking cups to teats of a dairy animal
  • 3a-d a schematic representation of a piecing process of a teat cup to an obliquely standing teat in four partial images.
  • a part of an apparatus for automated milking is shown in a perspective view.
  • the device comprises a robot arm 1, which can be moved in the vertical direction via an arm drive unit, not shown here, and can be pivoted about a first pivot axis 2.
  • a holder 3 is mounted, which can be pivoted about a second pivot axis 4 via a drive unit, also not shown here.
  • a milking cluster 5 is mounted, the milking 6 carries.
  • the milking cluster 6 comprises four milking cups 7, which are connected via milk and vacuum tubes 8 to a milking device, also not shown here.
  • the four milking cups 7 shown in the illustrated embodiment serve for milking cows, for example.
  • a different number of, for example, two milking cups may be provided at the milking cluster.
  • the teat cups 7 are mounted in the illustrated embodiment via a segment element 9 on the milker carrier 5.
  • the segment element 9 comprises a plurality of annular, hollow segments, through which a traction means, for example a cable or a chain, runs in the interior of the segment element 9, which can be tensioned via an actuator.
  • an imaging sensor 10 is arranged on the cluster 5, which in the present case is designed as a TOF sensor and is correspondingly capable of producing a two-dimensional (2D) image with a predetermined number of pixels (pixels). in each case additional distance information for the distance between the image sensor 10 and the object imaged by the respective pixels is provided for the pixels.
  • the imaging sensor 10 can also be considered as a 3D sensor since it provides lateral and depth information.
  • the sensor 10 is for this reason also referred to as 3D sensor 10.
  • the 3D sensor 1 0 light sources 1 1 are arranged, which serve to illuminate the field of view detected by the 3D sensor 1 0.
  • the arrangement and orientation of the 3D sensor 10 is selected such that, with a suitable orientation of the milking device carrier 5, in principle all teats of the animal to be milked can lie in the field of view of the 3D sensor 10.
  • the 3D sensor 10 thus provides information from which the position and orientation of all teats of the dairy animal can be determined simultaneously.
  • the image detail is preferably also selected such that milking cups 7 can also be detected in the raised position by the 3D sensor 10.
  • a method according to the invention for the automatic application of milking cups to teats of a dairy animal will be explained in connection with a flow chart shown in FIG.
  • the method can be carried out, for example, using the apparatus shown in FIG. 1 and is explained by way of example with the reference numerals indicated in FIG. It is understood, however, that the method according to the invention can also be carried out with differently configured devices.
  • the robot arm used to move the milking cups 7 may be different from that shown in FIG.
  • another movement sequence can be provided using deviating, tiltable or movable arm elements.
  • the robot arm is conceivable in which the entire milking cluster is not carried simultaneously, but in which the robotic arm grips and attaches individual milking cups.
  • the imaging sensor 10 does not necessarily have to be mounted on the robot arm or the milking cluster, but can be arranged externally and aligned with the udder area of the dairy animal.
  • a technique other than the mentioned TOF method for acquiring the distance information may be used in addition to the 2D mapping.
  • a dairy animal enters or has entered an automated milking parlor.
  • the animal Upon entering or after the animal enters the milking parlor, the animal is identified in a first step S1.
  • various methods are known, for example by the animal wearing an RFI D (Radio Frequency I Dentification) mark, which is detected in the milking parlor or on entry into the milking parlor by a receiver, whereby an identification number of the animal is transmitted.
  • animal-specific data from a local or central data memory are queried based on the received identification number of the animal.
  • the animal-specific data also referred to below as animal data, includes information on the positioning of the animal in the milking parlor, a preferred position which the robotic arm, for example the robotic arm 1 and the milking parlor 5 assume as a standard animal-specific position and relative positional information of the animal's teats.
  • the various information and its meaning for the present method will be explained in more detail below.
  • the animal is positioned on the basis of the received position information within the milking parlor. This can be done, for example, by placing a feed trough arranged in the milking parlor in a suitable longitudinal position.
  • the step S3 can be omitted for positioning, for example, when a device for detecting the occupied animal position is present, which assumes a pre-positioning of the robot arm in subsequent process steps.
  • step S4 the robot arm is moved to the preferred position, which was received in step S2, under the animal to be milked.
  • a first 2D image together with distance information of the udder of the animal is recorded via the 3D sensor 10.
  • the picture is then examined to see if the typical structures of the animal's toes are visible.
  • known image analysis methods can be used, for example those for edge detection.
  • a search method can be interposed, in which the milking cluster 5 and / or the robot arm 1 are pivoted and / or tilted and / or varied in height, until the udder and the teats corresponding structure in the field of view of the imaging sensor 10 is located.
  • the number and location of a possibly detected teats are extracted from the 2D image information and the distance information provided by the 3D sensor. Should the number of structures recognized as possible teats exceed the number of teats actually present and optionally also retrieved in animal-specific manner in step S2, a corresponding number of structures are selected which correspond to the highest probability level (significance level), actually a teat , exhibit.
  • a position of the teat tip and the orientation of the teat are determined for a first or next teat to be attached.
  • FIGS. 3a to 3d an exemplary attachment process of a teat cup 7 to a teat 20 to be attached is shown in a sequence of four partial images.
  • the teat 20 has a teat tip 21 at a position P21.
  • the orientation of the teat 20 to be applied can be reproduced to a good approximation by a straight line and, for example, as shown in FIG. 3a, are described by a directional vector R20, which starts from the position P21 and ends at the point of attachment of the teat 20 to the udder.
  • the length of the directional vector R20 indicates the length of the teat 20 in the present case.
  • the position P21 of the teat tip 21 and the directional vector R20 describing its orientation, including the length of the teat 20 if necessary, are determined in step S6 from the 2D image information and the distance information provided by the 3D sensor.
  • the two rear teats are initially attached, since otherwise the milking equipment attached to the front teats conceals the rear teats.
  • a rear teat one of the cows usually two teats is called, which are located away from the head of the animal. With regard to their lateral position, the two posterior teats are usually located further inwards than the further spaced apart front teats.
  • a subsequent step S7 it is checked, for example based on the direction vector R20, whether the teat 20 to be attached is inclined.
  • a tolerance limit may be provided, for example an angle relative to the vertical, from which an inclination is assumed. It can e.g. be provided that only at an angle of the direction vector R20 of more than 1 0 ° relative to the vertical, the teat 20 is assumed to be inclined. If, according to these criteria, the teat 20 is not determined to be inclined, the process proceeds to a next step S8 in which the position P21 of the teat tip 21 is selected as the attachment position.
  • the teat cup 7 associated with the teat 20 found is tensioned by the segment elements 9. lifted and by means of the milking machine carrier 5 laterally and with respect to its height so moved that its opening is positioned centrally under the teat tip 21.
  • the position of the opening of the milking cup 7 is also referred to below as the position P7 (see Fig. 3a).
  • the teat cup 7 is further raised, whereby the teat 20, supported by the vacuum, slides into the teat cup 7 and sucks on the teat 20 or the udder.
  • the segment elements 9 of the milking cup 7 can be relaxed, so that the milking cluster 5 can be moved to apply additional milking cups 7.
  • the movement of the teat cup 7 in the piecing process is preferably carried out under continuous observation by the 3D sensor 10, wherein both the position P21 of the teat tip 21 and the position P7 of the teat cup 7 are repeatedly determined from the image and the distance information.
  • the robot arm 1 is then driven on the basis of the relative position of teat tip 21 to teat cup 7.
  • step S1 0 it is determined whether all milking cups 7 are attached to the number of existing teats. If so, the process ends and the milking process can begin or continue if milking of the corresponding teat has already started after successful preparation of one of the teats. If not all milking cups 7 have been set, the method branches from step S10 back to step S5, wherein again an image of the teats is picked up by the 3D sensor 10 and the position and orientation of a next teats 20 are determined in step S6.
  • step S7 if it is determined in the first or a subsequent execution in step S7 that the teat 20 to be attached is inclined, the process branches to a step S8 'instead of the step S8.
  • the attachment position with respect to the position P21 of the teat tip 21 is corrected by an offset ⁇ determined by the orientation R20 of the teat 20.
  • the offset ⁇ runs in the direction the projection of the directional vector R20 on a horizontal plane.
  • the amount of (then lateral) offset ⁇ is preferably a predetermined portion of the length of the projection of the directional vector R20 in the horizontal plane.
  • the predetermined proportion may preferably be 30% -70% and in particular 45% -55%. For example, if a proportion of 50% is selected, this means that the attachment position is below the inclined teat 20, in the example exactly centered between the teat tip 21 and the point of attachment of the teat 20 to the udder.
  • the fraction can be expressed as a factor between 0 and 1, by which the length of the projected direction vector R20 is multiplied.
  • step S9 in which the teat cup 7 is moved to the predetermined attachment position and is lifted by applying vacuum to the opening.
  • the point of attachment of the teat 20 to the udder can only be determined with great inaccuracy. It is then alternatively possible to determine the (lateral) displacement ⁇ only on the basis of the oblique position of the teat 20, assuming a predetermined length of the teat 20.
  • the predetermined length can be taken, for example, animal or species-specific stored data.
  • the correct recognition of the skew can be made difficult by an animal movement. Particularly in the case of 3D sensors which successively record distance data in the image area, for example in so-called SD laser scanners, movement of the animal results in image distortion which either results in an apparent skew or compensates for an actual skew.
  • the method according to the application can therefore be advantageously used with such methods for acquiring distance data, which provide the distance data substantially simultaneously for the entire image area.
  • the TOF method in which distance information for each pixel is determined at the same acquisition time and in real time with a high frame rate. Even in real time evaluated stereoscopic images can provide simultaneously detected distance information for all pixels and can therefore be used advantageously.

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for automatically placing milking cups (7) onto the teats of a milk-producing animal, more particularly a cow, comprising the following steps: - creating a two-dimensional image of the teats of the animal, wherein distance information is present for at least a plurality of image points on the two-dimensional image; - evaluating the two-dimensional image and the distance information and determining at least one position (P21) of at least one teat tip (21) of one of the teats (20) and determining an orientation of the teat (20) in a predefined coordinate system; - establishing whether the teat (20) has a skewed position; and - if no skewed position has been established, placing one of the milking cups (7) onto the position (P21) of the teat tip (21) or - if a skewed position has been established, placing the milking cup (7) at a placement position which is offset from the position (P21) by a skew value (DP) determined according to the skewed position. The invention also relates to a device for automatically placing milking cups (7) onto the teats (20) of a milk-producing animal, more particularly a cow, having a sequence control which is configured for carrying out a method of this type and which evaluates information from the sensor and controls the placement device.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM AUTOMATISCHEN ANSETZEN VON MELKBECHERN AN ZITZEN EINES MILCHGEBENDEN TIERES  METHOD AND DEVICE FOR THE AUTOMATIC INSTALLATION OF MILK CUPES AT TITLES OF A MILK-LIVING ANIMAL
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Ansetzen von Melkbechern an Zitzen eines milchgebenden Tieres, insbesondere einer Kuh, bei dem eine zweidimensionale (2D) Abbildung der Zitzen des Tieres erstellt wird, wobei Abstandsinformationen für zumindest eine Mehrzahl von Bildpunkten der 2D- Abbildung ermittelt werden und wobei die Position von zumindest einer Zitzenspitze einer der Zitzen anhand einer Auswertung der 2D-Abbildung unter Berücksichtigung der Abstandsinformationen in einem vorgegebenen Koordinatensystem bestimmt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum automatischen Ansetzen von Melkbechern an Zitzen eines milchgebenden Tieres, insbesondere einer Kuh. The invention relates to a method for automatic application of teat cups to teats of a dairy animal, in particular a cow, in which a two-dimensional (2D) image of the teats of the animal is created, wherein distance information for at least a plurality of pixels of the 2D image are determined and wherein the position of at least one teat tip of one of the teats is determined based on an evaluation of the 2D image taking into account the distance information in a predetermined coordinate system. The invention further relates to a device for automatically applying teat cups to teats of a dairy animal, in particular a cow.
In automatisierten Melksystemen für milchgebende Tiere, beispielsweise für Kühe, kommt der Bestimmung der Position der Zitzen und insbesondere der Zitzenspitzen der Tiere eine maßgebliche Bedeutung zu. Nur wenn die Position mit ausreichender Orts- und Zeitauflösung erfasst werden kann, kann ein Ansetzvorgang automatisiert schnell und sicher und damit auch ohne Stress für das Tier durchgeführt werden. Für den Ansetzvorgang werden dreidimensionale (3D) Informationen über die Position der Zitze im Raum in einem vorgegebe- nen Koordinatensystem benötigt. Es haben sich in der Praxis verschiedeneIn automated milking systems for dairy animals, for example for cows, the determination of the position of the teats and in particular of the teat tips of the animals is of crucial importance. Only when the position can be detected with sufficient spatial and temporal resolution, a piecing process can be performed automatically quickly and safely and thus without stress for the animal. The piecing process requires three-dimensional (3D) information about the position of the teat in space in a given coordinate system. There have been different in practice
Systeme etabliert, um die Position der Zitzen im Raum zu bestimmen. Zu nennen sind hier insbesondere bildgebende Verfahren, bei denen ein zunächst zweidimensionales Abbild mit einer Vielzahl von Bildpunkten (Pixeln) erstellt wird, das für alle oder zumindest einen Teil der Bildpunkte um Abstandsinfor- mationen ergänzt wird. Die Abstandsinformationen betreffen beispielsweise den Abstand zwischen einer bildaufnehmenden Kamera und dem von einem Bildpunkt jeweils wiedergegebenen Objekt. Systems established to determine the position of the teats in the room. Mention may be made here, in particular, of imaging methods in which an initially two-dimensional image with a large number of image points (pixels) is created, which is supplemented by distance information for all or at least part of the pixels. The distance information relates, for example, to the distance between an image-capturing camera and the object reproduced by a pixel.
Zur Gewinnung der Abstandsinformationen sind beispielsweise stereoskopi- sehe Verfahren gebräuchlich, bei denen die Abstandsinformation aus einemTo obtain the distance information, for example, stereoscopic methods are commonly used, in which the distance information is derived from a distance
Vergleich zweier aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommenen Abbildungen gewonnen werden. Als eine weitere Methode ist aus der Druckschrift WO 2007/104 124 A1 die Verwendung eines bildgebenden Time-Of-Flight (TOF)- Verfahrens bekannt, bei dem mithilfe nur einer Kamera sowohl eine zweidi- mensionale Abbildung der Zitzen erfolgt, als auch Abstandsinformationen für jedes der Pixel gewonnen werden können. Mithilfe der Information über die Position der Zitzen im Raum kann eine Vorrichtung zum Ansetzen der Melkbecher an die Zitzen angesteuert werden. In der Praxis haben sich hier Roboterarme durchgesetzt, die entweder einzelne Melkbecher greifen und unter Verwendung der Positionsinformationen an die Zitzen ansetzen oder die ein vollständiges Melkzeug mit mehreren Melkbechern bewegen, wobei die Melkbecher selektiv angehoben werden können, um sie nacheinander ansetzen zu können. In Melkständen, in denen ein automatisiertes Melken durchgeführt wird, wird versucht, das Tier vor dem Melken in eine möglichst reproduzierbare Position zu bringen. Dennoch besteht eine Schwierigkeit beim automatisierten Melken darin, dass sich die Position der Zitzen, ebenso wie die Ausrichtung des Euters selbst bei ein und demselben Tier von Melkvorgang zu Melkvorgang stark unterscheidet. Die Unterschiede haben ihre Ursache z.B. in unterschiedlicher Körperhaltung des Tieres. Zudem unterliegen die Größe des Euters und damit die Positionen der Zitzen auch tages- zeitlichen und jahreszeitlichen Schwankungen. Comparison of two images taken from different directions can be obtained. WO 2007/104124 A1 discloses the use of an imaging time-of-flight (TOF) method as a further method, in which a two-dimensional image of the teats is carried out with the aid of only one camera, as well as distance information for each of the pixels can be obtained. Using the information about the position of the teats in the room, a device for attaching the teat cups to the teats can be controlled. In practice, robotic arms have prevailed here, which either grip individual milking cups and attach them to the teats using the position information or which move a complete milking cluster with a plurality of milking cups, wherein the milking cups can be selectively raised in order to set them one after the other. In milking parlors where automated milking is carried out, an attempt is made to bring the animal into a position that is as reproducible as possible before milking. However, one difficulty with automated milking is that the position of the teats as well as the orientation of the udder, even in one and the same animal, are very different from milking to milking. The differences have their cause eg in different posture of the animal. In addition, the size of the udder and thus the positions of the teats are also subject to daily and seasonal fluctuations.
Erschwert wird der Ansetzvorgang zudem, wenn Zitzen schräg, also nicht vertikal nach unten, vom Euter abstehen. Häufig werden diese Zitzen bei einer Aufwärtsbewegung des Melkbechers beim Ansetzvorgang vom Melkbecher zur Seite weggedrückt und nicht von dem Melkbecher erfasst. Wenn auch eine Wiederholung des Ansetzvorgangs fehlschlägt, muss manuell angesetzt werden, was mit entsprechendem Aufwand verbunden ist. In addition, the piecing process is made more difficult when teats project obliquely, ie not vertically downwards, from the udder. Often these teats are pushed away during an upward movement of the milking cup during the piecing process from the teat cup to the side and not detected by the teat cup. If a repetition of the piecing process fails, must be set manually, which is associated with the corresponding effort.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum au- tomatisierten Ansetzen von Melkbechern an Zitzen eines milchgebenden Tieres zu schaffen, bei dem ein Ansetzvorgang auch bei schräg stehenden Zitzen erfolgreich durchgeführt werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung mit den jeweiligen Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. It is therefore an object of the present invention to provide a method for the automated application of milking cups to teats of a dairy animal, in which a piecing process can be carried out successfully even with obliquely standing teats. It is a further object to provide an apparatus for carrying out this method. This object is achieved by a method or a device with the respective features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments are specified in the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Art weist die fol- genden Schritte auf: Bei der Auswertung der zweidimensionalen Abbildung und der Abstandsinformationen wird neben der Position von zumindest einer Zitzenspitze einer der Zitzen auch eine Ausrichtung der Zitze in einem vorgegebenen Koordinatensystem bestimmt. Basierend auf der ermittelten Ausrichtung der Zitze wird festgestellt, ob die Zitze eine Schrägstellung aufweist. Falls keine Schrägstellung festgestellt wird, wird einer der Melkbecher an der Position der Zitzenspitze angesetzt. Falls eine Schrägstellung festgestellt wird, wird der Melkbecher an einer Ansetzposition angesetzt, die gegenüber der Position der Zitzenspitze um einen Versatz verschoben ist, der abhängig von der Schräg- Stellung bestimmt wird. An inventive method of the type mentioned above has the following steps: In the evaluation of the two-dimensional image and the distance information, in addition to the position of at least one teat tip of one of the teats, an orientation of the teat in a predetermined coordinate system is determined. Based on the determined alignment of the teat, it is determined whether the teat has an inclination. If none Tilt is detected, one of the teat cup is attached to the position of the teat tip. If an inclination is detected, the teat cup is set at a piecing position that is offset from the position of the teat tip by an offset that is determined depending on the skew position.
Durch die Ermittlung der Ausrichtung der anzusetzenden Zitze kann die Ansetzposition bei einer festgestellten Schrägstellung gezielt beeinflusst werden, um einem Wegdrücken der schrägstehenden Zitze durch den Melkbecher ent- gegen zu wirken. Unter einer Schrägstellung der Zitze ist dabei eine Abweichung der Ausrichtung der Zitze von einer vertikalen Richtung zu verstehen. Es kann ein Toleranzbereich festgelegt sein, derart, dass erst ab einem vorbestimmten Abweichungswinkel von der vertikalen Ausrichtung eine Schrägstellung als festgestellt gilt. By determining the orientation of the teat to be attached, the attachment position can be selectively influenced in the case of a determined inclination, in order to counteract a pushing away of the tilted teat by the teat cup. An inclination of the teat is to be understood as a deviation of the orientation of the teat from a vertical direction. It can be set a tolerance range, such that only from a predetermined deviation angle of the vertical orientation of a skew is considered to be established.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Ausrichtung der Zitze durch einen Richtungsvektor beschrieben, der von der Zitzenspitze in Richtung eines Ansatzes der Zitze am Euter weist. Bevorzugt wird dann der Versatz anhand einer Projektion des Richtungsvektors auf eine horizontale Ebene bestimmt wird. Beispielsweise kann der Melkbecher ausgehend von der Position der Zitzenspitze in einer horizontalen Ebene in Richtung des Ansatzes der Zitze am Euter verschoben werden. Der Melkbecher ist dann nicht unmittelbar unter der Zitzenspitze, wohl aber zwischen dem Ansatz der Zitze und ihrer Spitze unter der Zitze zum Ansetzen positioniert. Beim Anheben des Melk- bechers an dieser Position legt sich die schräg stehende Zitze über die Öffnung des Melkbechers, die üblicherweise mit Vakuum beaufschlagt ist. Die Zitze wird dann in den Melkbecher eingesogen, was bei weiterem Anheben der Melkbecher zu einem erfolgreichen Ansetzen führt. In einer bevorzugten Ausgestaltung entspricht die Länge des Richtungsvektors der Länge der Zitze. Die Länge der Zitze kann dabei bei der Auswertung der 2D-Abbildung unter Berücksichtigung der Abstandsinformationen bestimmt werden. Alternativ kann die Länge aus abgespeicherten tierspezifischen oder gattungsspezifischen Daten entnommen werden. Der Versatz in horizontaler Richtung kann dann bestimmt werden, indem die Länge der Projektion des Richtungsvektors auf die horizontale Ebene mit einem vorgegebenen Faktor, der bevorzugt größer 0 und kleiner 1 ist, multipliziert wird. Der Faktor legt fest, an welcher Position des Melkbechers unterhalb der schräg stehenden Zeit das Ansetzen erfolgen soll. Bei einem Faktor von 0,5 erfolgt das Ansetzen mittig unterhalb der Zitze, bei einem Faktor kleiner als 0,5 erfolgt das Ansetzen näher an der Zitzenspitze, bei einem Faktor zwischen 0,5 und 1 erfolgt das Ansetzen näher an dem Ansatz der Zitze am Euter. Bevorzugt liegt der vorgegebene Faktor zwischen 0,3 und 0,7 und besonders bevorzugt zwischen 0,45 und 0,55. In an advantageous embodiment of the method, the alignment of the teat is described by a direction vector, which points from the teat tip in the direction of a neck of the teat on the udder. Preferably, the offset is then determined on the basis of a projection of the direction vector on a horizontal plane. For example, the teat cup can be moved from the position of the teat tip in a horizontal plane in the direction of the approach of the teat to the udder. The milking cup is then not positioned immediately under the teat tip, but rather between the neck of the teat and its tip under the teat for preparation. When lifting the milking cup at this position, the sloping teat lays over the opening of the milking cup, which is usually supplied with vacuum. The teat is then sucked into the teat cup, resulting in a successful application of the teat cups as the milking cups are raised further. In a preferred embodiment, the length of the direction vector corresponds to the length of the teat. The length of the teat can be determined in the evaluation of the 2D image taking into account the distance information. Alternatively, the length can be taken from stored animal-specific or genus-specific data. The offset in the horizontal direction can then be determined by multiplying the length of the projection of the direction vector to the horizontal plane by a predetermined factor, which is preferably greater than 0 and less than 1. The factor determines at which position the milking cup should be placed below the oblique time. With a factor of 0.5, the application is done in the middle below the teat, at a factor less than 0.5, attachment is closer to the tip of the teat, and at a factor between 0.5 and 1, attachment is closer to the attachment of the teat to the udder. Preferably, the predetermined factor is between 0.3 and 0.7, and more preferably between 0.45 and 0.55.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die Abstandsinformationen zu der Mehrzahl der Bildpunkte einer 2D-Abbildung im Wesentlich gleichzeitig bestimmt. Bei einer zeilenweisen Ermittlung der Abstandsinformationen, wie sie beispielsweise bei (Laser-) Scanverfahren erfolgt, führt eine Bewegung des Tiers zu einer Bildverzerrung, die eine korrekte Bestimmung der Schrägstellung verhindert. Die gleichzeitige Ermittlung der Abstandsinformationen stellt sicher, dass auch bei Bewegung des Tiers die Schrägstellung einer Zitze korrekt festgestellt und die Ansetzposition entsprechend verschoben werden kann. In a further advantageous embodiment of the method, the distance information to the plurality of pixels of a 2D image are determined substantially simultaneously. In the case of a line-by-line determination of the distance information, as occurs, for example, in (laser) scanning methods, a movement of the animal leads to an image distortion which prevents a correct determination of the skew position. The simultaneous determination of the distance information ensures that even with movement of the animal, the inclination of a teat correctly determined and the attachment position can be moved accordingly.
Bevorzugt wird die 2D-Abbildung mithilfe eines Time-Of-Flight Sensors erstellt, der eine Mehrzahl von Bildpunkten aufweist, wobei für jeden der Bildpunkte Abstandsinformationen in einem Phasendetektionsverfahren ermittelt werden. Diese Methode zur 3-dimensionalen Abbildung erfüllt das zuvor genannte Krite- rium der gleichzeitigen Ermittlung der Abstandsinformationen und stellt diese zudem mit einer hohen Wiederholfrequenz zur Verfügung, so dass Tierbewegungen während des Ansetzvorgangs ausgeglichen werden können. Preferably, the 2D image is created using a time-of-flight sensor having a plurality of pixels, wherein for each of the pixels distance information is determined in a phase detection method. This 3-dimensional mapping method meets the aforementioned criterion of simultaneously obtaining distance information and also provides it with a high refresh rate so that animal movements can be compensated during the piecing process.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird von der 2D- Abbildung der Zitzen des Tieres auch mindestens ein anzusetzender Melkbecher erfasst und eine Position des Melkbechers extrahiert. Ein Ansetzen des Melkbechers an eine der Zitzen erfolgt unter Berücksichtigung einer ermittelten Position der Zitze im vorgegebenen Koordinatensystem, sowie der ermittelten Position des Melkbechers in dem gleichen Koordinatensystem. Das Koordina- tensystem kann dabei beispielsweise durch die Position der Kamera festgelegt sein. Alternativ kann das vorgegebene Koordinatensystem anhand der Position einer der Zitzen oder des Melkbechers so umgerechnet werden, dass sein Nullpunkt durch die Position einer dieser Zitzen und/oder des Melkbechers beschrieben ist. In a further advantageous embodiment of the method, at least one teat cup to be attached is also detected by the 2D image of the teats of the animal, and a position of the teat cup is extracted. An application of the teat cup to one of the teats takes place taking into account a determined position of the teat in the predetermined coordinate system, as well as the determined position of the teat cup in the same coordinate system. The coordinate system can be determined, for example, by the position of the camera. Alternatively, the predetermined coordinate system can be converted based on the position of one of the teats or the milking cup so that its zero point is described by the position of one of these teats and / or the milking cup.
Dabei können Abweichungen der ermittelten Positionen der Melkbecher mit hinterlegten (oder zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten) Positionen verglichen werden. Eine Abweichung kann auf eine Beschädigung des Melkzeugs hinweise, beispielsweise durch einen Tritt des michgebenden Tieres. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Ansetzen von Melkbechern an Zitzen eines milchgebenden Tieres, insbesondere einer Kuh, weist eine Ansetzvorrichtung und eine Sensor zur Erfassung einer zweidimensionalen Abbildung der Zitzen des Tieres und von Abstandsinformationen für zumindest eine Mehrzahl von Bildpunkten der zweidimensionalen Abbildung auf. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie eine zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der zuvor genannten Ansprüche eingerichtete Ablaufsteuerung aufweist, die Informationen von dem Sensor auswertet und die Ansetzvorrichtung ansteuert. In this case, deviations of the determined positions of the teat cups can be compared with stored (or determined at an earlier point in time) positions. A deviation may be due to damage to the milking cluster, for example as a result of a stepping by the animal giving birth. A device according to the invention for the automatic application of milking cups to teats of a dairy animal, in particular a cow, has a piecing device and a sensor for detecting a two-dimensional image of the teats of the animal and distance information for at least a plurality of pixels of the two-dimensional image. It is distinguished by the fact that it has a sequence controller set up to carry out a method according to one of the aforementioned claims, which evaluates information from the sensor and controls the piecing device.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mithilfe von Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen: The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment with reference to figures. The figures show:
Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum automatisierten Melken; Fig. 1 is a schematic perspective view of an apparatus for automated milking;
Fig. 2 ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Ansetzen von Melkbechern an Zitzen eines milchgebenden Tieres; und Fig. 2 is a flow chart of one embodiment of a method for applying milking cups to teats of a dairy animal; and
Fig. 3a-d eine schematische Darstellung eines Ansetzvorgangs eines Melkbechers an eine schräg stehende Zitze in vier Teilbildern. 3a-d a schematic representation of a piecing process of a teat cup to an obliquely standing teat in four partial images.
In Fig. 1 ist ein Teil einer Vorrichtung zum automatisierten Melken in einer perspektivischen Darstellung gezeigt. Die Vorrichtung umfasst einen Roboterarm 1 , der über eine hier nicht dargestellte Armantriebseinheit in vertikaler Richtung verfahren und um eine erste Schwenkachse 2 verschwenkt werden kann. An einem freien Ende des Roboterarms 1 ist ein Halter 3 angebracht, der über eine hier ebenfalls nicht dargestellte Antriebseinheit um eine zweite Schwenkachse 4 verschwenkt werden kann. Am Halter 3 ist ein Melkzeugträger 5 montiert, der Melkzeug 6 trägt. In Fig. 1, a part of an apparatus for automated milking is shown in a perspective view. The device comprises a robot arm 1, which can be moved in the vertical direction via an arm drive unit, not shown here, and can be pivoted about a first pivot axis 2. At a free end of the robot arm 1, a holder 3 is mounted, which can be pivoted about a second pivot axis 4 via a drive unit, also not shown here. On the holder 3, a milking cluster 5 is mounted, the milking 6 carries.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Melkzeug 6 vier Melkbecher 7, die über Milch- und Vakuumschläuche 8 mit einer hier ebenfalls nicht dargestellten Melkeinrichtung verbunden sind. Die im dargestellten Ausführungsbeispiel gezeigten vier Melkbecher 7 dienen dem Melken von beispielsweise Kühen. Für andere Tiere, beispielsweise Ziegen oder Schafe, kann eine andere Anzahl von beispielsweise zwei Melkbechern beim Melkzeug vorgesehen sein. Die Melkbecher 7 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel über ein Segmentelement 9 an dem Melkzeugträger 5 montiert. Das Segmentelement 9 umfasst eine Mehrzahl von ringförmigen, hohlen Segmenten, durch die im Inneren des Segmentelements 9 ein Zugmittel, beispielsweise ein Seil oder eine Kette, ver- läuft, das über einen Aktor gespannt werden kann. In der Abbildung der Figur 1 sind die Zugelemente aller Segmentelemente 9 gespannt, wodurch alle vier Melkbecher 7 sich in der dargestellten angehobenen Position befinden. Die Zugmittel der Segmentelemente 9 können selektiv über ihre Aktoren betätigt werden, sodass jeder einzelne der Melkbecher 7 in eine angehobene oder ab- gesenkte Position gebracht werden kann. In the illustrated embodiment, the milking cluster 6 comprises four milking cups 7, which are connected via milk and vacuum tubes 8 to a milking device, also not shown here. The four milking cups 7 shown in the illustrated embodiment serve for milking cows, for example. For other animals, such as goats or sheep, a different number of, for example, two milking cups may be provided at the milking cluster. The teat cups 7 are mounted in the illustrated embodiment via a segment element 9 on the milker carrier 5. The segment element 9 comprises a plurality of annular, hollow segments, through which a traction means, for example a cable or a chain, runs in the interior of the segment element 9, which can be tensioned via an actuator. In the illustration of Figure 1, the tension elements of all segment elements 9 are stretched, whereby all four teat cups 7 are in the illustrated raised position. The traction means of the segment elements 9 can be selectively actuated via their actuators, so that each one of the teat cups 7 can be brought into a raised or lowered position.
Weiterhin ist an dem Melkzeugträger 5 ein bildgebender Sensor 1 0 angeordnet, der im vorliegenden Fall als ein TOF-Sensor ausgebildet ist und entsprechend in der Lage ist, eine zweidimensionale (2D-) Abbildung mit einer vorgegebenen Anzahl von Bildpunkten (Pixeln) zu erstellen, wobei für die Bildpunkte jeweils zusätzlich Abstandsinformationen für den Abstand zwischen dem Bildsensor 1 0 und dem von den jeweiligen Pixel abgebildeten Objekt bereitgestellt werden. In diesem Sinne kann der bildgebende Sensor 1 0 auch als ein 3D-Sensor angesehen werden, da er Lateral- und Tiefeninformationen bereitstellt. Nachfolgend wird der Sensor 1 0 aus diesem Grund auch als 3D-Sensor 1 0 bezeichnet. Furthermore, an imaging sensor 10 is arranged on the cluster 5, which in the present case is designed as a TOF sensor and is correspondingly capable of producing a two-dimensional (2D) image with a predetermined number of pixels (pixels). in each case additional distance information for the distance between the image sensor 10 and the object imaged by the respective pixels is provided for the pixels. In this sense, the imaging sensor 10 can also be considered as a 3D sensor since it provides lateral and depth information. Hereinafter, the sensor 10 is for this reason also referred to as 3D sensor 10.
Um den 3D-Sensor 1 0 herum sind Lichtquellen 1 1 angeordnet, die einer Beleuchtung des von den 3D-Sensor 1 0 erfassten Blickfelds dienen. Die Anordnung und Ausrichtung des 3D-Sensors 1 0 ist so gewählt, dass bei geeigneter Ausrichtung des Melkzeugträgers 5 prinzipiell alle Zitzen des zu melkenden Tieres im Blickfeld des 3D-Sensors 1 0 liegen können. Von möglichen Verde- ckungen der Zitzen abgesehen, stellt der 3D-Sensor 10 somit Informationen zur Verfügung, aus der die Lage und Ausrichtung aller Zitzen des milchgebenden Tieres gleichzeitig ermittelt werden kann. Der Bildausschnitt ist bevorzugt zu- dem so gewählt, dass auch Melkbecher 7 in der angehobenen Position vom 3D-Sensor 1 0 erfasst werden können. Around the 3D sensor 1 0 light sources 1 1 are arranged, which serve to illuminate the field of view detected by the 3D sensor 1 0. The arrangement and orientation of the 3D sensor 10 is selected such that, with a suitable orientation of the milking device carrier 5, in principle all teats of the animal to be milked can lie in the field of view of the 3D sensor 10. Apart from possible coverings of the teats, the 3D sensor 10 thus provides information from which the position and orientation of all teats of the dairy animal can be determined simultaneously. The image detail is preferably also selected such that milking cups 7 can also be detected in the raised position by the 3D sensor 10.
Nachfolgend wird im Zusammenhang mit einem in Fig. 2 wiedergegebenen Flussdiagramm ein erfindungsgemäßes Verfahren zum automatischen Anset- zen von Melkbechern an Zitzen eines milchgebenden Tieres erläutert. Das Verfahren kann z.B. unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung durchgeführt werden und wird beispielhaft mit den in Fig. 1 angegebenen Bezugszeichen erläutert. Es versteht sich jedoch, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch mit anders ausgestalteten Vorrichtungen durchgeführt werden kann. Beispielsweise kann der Roboterarm, der zur Bewegung der Melkbecher 7 verwendet wird, sich von dem in Figur 1 dargestellten unterscheiden. Es kann zum einen ein anderer Bewegungsablauf unter Verwendung von abweichend verschwenkbaren, kippbaren oder verfahrbaren Armelementen vorgesehen sein. Zum anderen ist beispielsweise auch eine Ausgestaltung des Roboterarms denkbar, bei der nicht das gesamte Melkzeug gleichzeitig getragen wird, sondern bei der der Roboterarm einzelne Melkbecher greift und ansetzt. Auch der bildgebende Sensor 1 0 muss nicht zwingend am Roboterarm bzw. dem Melkzeugträger montiert sein, sondern kann extern angeordnet und auf den Euterbereich des milchgebenden Tieres ausgerichtet sein. Schließlich kann eine andere Technik als das genannte TOF-Verfahren zur Erfassung der Abstandsinformationen zusätzlich zur 2D-Abbildung verwendet werden. In the following, a method according to the invention for the automatic application of milking cups to teats of a dairy animal will be explained in connection with a flow chart shown in FIG. The method can be carried out, for example, using the apparatus shown in FIG. 1 and is explained by way of example with the reference numerals indicated in FIG. It is understood, however, that the method according to the invention can also be carried out with differently configured devices. For example, the robot arm used to move the milking cups 7 may be different from that shown in FIG. On the one hand, another movement sequence can be provided using deviating, tiltable or movable arm elements. On the other hand, for example, an embodiment of the robot arm is conceivable in which the entire milking cluster is not carried simultaneously, but in which the robotic arm grips and attaches individual milking cups. Also, the imaging sensor 10 does not necessarily have to be mounted on the robot arm or the milking cluster, but can be arranged externally and aligned with the udder area of the dairy animal. Finally, a technique other than the mentioned TOF method for acquiring the distance information may be used in addition to the 2D mapping.
Für das im Folgenden beschriebene Ansetzverfahren wird davon ausgegangen, dass ein milchgebendes Tier in einen automatisierten Melkstand eintritt bzw. in diesen eingetreten ist. Beim Eintreten oder nach dem Eintreten des Tieres in den Melkstand wird in einem ersten Schritt S1 das Tier identifiziert. Zu diesem Zweck sind verschiedene Verfahren bekannt, beispielsweise indem das Tier eine RFI D (Radio Frequency I Dentification)-Marke trägt, die im Melkstand oder beim Eintritt in den Melkstand von einem Empfänger erfasst wird, wobei eine Identifikationsnummer des Tieres übertragen wird. In einem nächsten Schritt S2 werden anhand der empfangenen Identifikationsnummer des Tieres tierspezifische Daten aus einem lokalen oder zentralen Datenspeicher abgefragt. Zu den tierspezifischen Daten, nachfolgend auch Tierdaten genannt, gehören Informationen zur Positionierung des Tieres in dem Melkstand, eine Vorzugsposition, die der Roboterarm, beispielsweise der Ro- boterarm 1 und der Melkzeugträger 5 als tierspezifische Standardposition einnehmen und relative Positionsinformationen der Zitzen des Tieres untereinander. Die verschiedenen Informationen und ihre Bedeutung für das vorliegende Verfahren werden nachfolgend detaillierter erläutert. In einem nächsten Schritt S3 wird das Tier anhand der empfangenen Positionsinformationen innerhalb des Melkstands positioniert. Dieses kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass ein in dem Melkstand angeordneter Futtertrog in eine geeignete Längsposition gebracht wird. In anderen Ausgestaltungen des Melkstands kann vorgesehen sein, anstelle des Futtertrogs eine Posi- tionierung über einen am Hinterteil des Tieres anliegenden und bezüglich seiner Position einstellbaren Bügel innerhalb des Melkstands in eine geeignete Position zu bringen. Es wird darauf hingewiesen, dass in weiteren alternativen Ausgestaltungen der Schritt S3 zur Positionierung entfallen kann, beispielswei- se wenn eine Vorrichtung zum Erkennen der eingenommenen Tierposition vorhanden ist, die eine Vorpositionierung des Roboterarms in nachfolgenden Verfahrensschritten übernimmt. For the method of attachment described below it is assumed that a dairy animal enters or has entered an automated milking parlor. Upon entering or after the animal enters the milking parlor, the animal is identified in a first step S1. For this purpose, various methods are known, for example by the animal wearing an RFI D (Radio Frequency I Dentification) mark, which is detected in the milking parlor or on entry into the milking parlor by a receiver, whereby an identification number of the animal is transmitted. In a next step S2 animal-specific data from a local or central data memory are queried based on the received identification number of the animal. The animal-specific data, also referred to below as animal data, includes information on the positioning of the animal in the milking parlor, a preferred position which the robotic arm, for example the robotic arm 1 and the milking parlor 5 assume as a standard animal-specific position and relative positional information of the animal's teats. The various information and its meaning for the present method will be explained in more detail below. In a next step S3, the animal is positioned on the basis of the received position information within the milking parlor. This can be done, for example, by placing a feed trough arranged in the milking parlor in a suitable longitudinal position. In other embodiments of the milking parlor, it may be provided that instead of the feeding trough a positive tion to bring about a lying on the rear of the animal and adjustable in position stirrup within the milking parlor in a suitable position. It should be noted that in further alternative embodiments, the step S3 can be omitted for positioning, for example, when a device for detecting the occupied animal position is present, which assumes a pre-positioning of the robot arm in subsequent process steps.
In einem nächsten Schritt S4 wird der Roboterarm an die Vorzugsposition, die im Schritt S2 empfangen wurde, unter das zu melkende Tier verfahren. In a next step S4, the robot arm is moved to the preferred position, which was received in step S2, under the animal to be milked.
In einem nächsten Schritt S5 wird über den 3D-Sensor 10 eine erste 2D- Abbildung mitsamt Abstandsinformationen des Euters des Tieres aufgenommen. Die Abbildung wird daraufhin untersucht, ob typische Strukturen der Zit- zen des Tieres sichtbar sind. Zu diesem Zweck können bekannte Bildanalyseverfahren eingesetzt werden, beispielsweise solche zur Kantenerkennung. Sollte es nicht möglich sein, überhaupt einer Zitze entsprechende Strukturen zu erkennen, kann ein Suchverfahren zwischengeschaltet werden, bei dem der Melkzeugträger 5 und/oder der Roboterarm 1 verschwenkt und/oder verkippt und/oder in ihrer Höhe variiert werden, bis eine dem Euter und den Zitzen entsprechende Struktur im Sichtfeld des bildgebenden Sensors 10 liegt. In a next step S5, a first 2D image together with distance information of the udder of the animal is recorded via the 3D sensor 10. The picture is then examined to see if the typical structures of the animal's toes are visible. For this purpose, known image analysis methods can be used, for example those for edge detection. Should it not be possible to detect structures corresponding to a teat at all, a search method can be interposed, in which the milking cluster 5 and / or the robot arm 1 are pivoted and / or tilted and / or varied in height, until the udder and the teats corresponding structure in the field of view of the imaging sensor 10 is located.
Wenn Zitzen in der 2D-Abbildung erkannt werden können, werden die Anzahl und die jeweilige Position einer möglicherweise erkannten Zitze aus den 2D- Bildinformationen und den Abstandsinformationen, die der 3D-Sensor liefert, extrahiert. Sollte die Anzahl der als mögliche Zitzen erkannten Strukturen die Anzahl der tatsächlich vorhandenen und gegebenenfalls ebenfalls im Schritt S2 tierspezifisch abgerufenen Zahl der Zitzen übersteigen, wird eine entsprechende Anzahl von Strukturen ausgewählt, die das höchste Wahrscheinlichkeitsni- veau (Signifikanzniveau), tatsächlich einer Zitze zu entsprechen, aufweisen. When teats can be detected in the 2D image, the number and location of a possibly detected teats are extracted from the 2D image information and the distance information provided by the 3D sensor. Should the number of structures recognized as possible teats exceed the number of teats actually present and optionally also retrieved in animal-specific manner in step S2, a corresponding number of structures are selected which correspond to the highest probability level (significance level), actually a teat , exhibit.
In einem nächsten Schritt S6 werden für eine erste bzw. nächste anzusetzende Zitze eine Position der Zitzenspitze und die Ausrichtung der Zitze ermittelt. In den Fig. 3a bis 3d ist ein beispielhafter Ansetzvorgang eines Melkbechers 7 an eine anzusetzende Zitze 20 in einer Sequenz von vier Teilbildern dargestellt. Wie die Fig. 3a zeigt, weist die Zitze 20 eine Zitzenspitze 21 an einer Position P21 auf. Die Ausrichtung der anzusetzenden Zitze 20 kann in guter Näherung durch eine Gerade wiedergegeben werden und beispielsweise, wie in der Fig. 3a dargestellt, durch einen Richtungsvektor R20 beschrieben werden, der von der Position P21 ausgeht und an dem Ansatzpunkt der Zitze 20 am Euter endet. Die Länge des Richtungsvektors R20 gibt vorliegend die Länge der Zitze 20 an. In a next step S6, a position of the teat tip and the orientation of the teat are determined for a first or next teat to be attached. In FIGS. 3a to 3d, an exemplary attachment process of a teat cup 7 to a teat 20 to be attached is shown in a sequence of four partial images. As shown in Fig. 3a, the teat 20 has a teat tip 21 at a position P21. The orientation of the teat 20 to be applied can be reproduced to a good approximation by a straight line and, for example, as shown in FIG. 3a, are described by a directional vector R20, which starts from the position P21 and ends at the point of attachment of the teat 20 to the udder. The length of the directional vector R20 indicates the length of the teat 20 in the present case.
Es versteht sich, dass anstelle des Wertepaares aus Position P21 und Richtungsvektor R20 auch ein Wertepaar aus der Position P21 und einer Position des Ansatzpunkts der Zitze 20 am Euter ermittelt werden kann. Diese unterschiedlichen Wertepaare beinhalten die gleiche Information. Wie nachfolgend noch erläutert wird, kann das anmeldungsgemäße Verfahren auch durchgeführt werden, wenn neben der Position P21 die Richtung des Verlaufs der Zitze 20 ermittelt wird, ohne dass eine Information über die Länge der Zitze 20 vorliegt. It is understood that, instead of the value pair from position P21 and direction vector R20, it is also possible to determine a pair of values from the position P21 and a position of the point of attachment of the teat 20 to the udder. These different value pairs contain the same information. As will be explained below, the method according to the application can also be carried out if, in addition to the position P21, the direction of the course of the teat 20 is determined without information about the length of the teat 20 being present.
Die Position P21 der Zitzenspitze 21 und der ihre Ausrichtung beschreibende Richtungsvektor R20, einschließlich ggf. der Länge der Zitze 20, werden im Schritt S6 aus den 2D-Bildinformationen und den Abstandsinformationen, die der 3D-Sensor liefert, ermittelt. The position P21 of the teat tip 21 and the directional vector R20 describing its orientation, including the length of the teat 20 if necessary, are determined in step S6 from the 2D image information and the distance information provided by the 3D sensor.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Geometrie des Roboterarms 1 und der Anordnung des Sensors 1 0 werden bevorzugt zunächst die beiden hinteren Zitzen angesetzt, da andernfalls an vordere Zitzen angesetztes Melkzeug die hinteren Zitzen verdeckt. Als hintere Zitze wird eine der bei Kühen üblicherweise zwei Zitzen bezeichnet, die entfernt vom Kopf des Tieres liegen. Bezüglich ihrer Lateralposition liegen die beiden hinteren Zitzen meist weiter innen als die weiter voneinander beabstandeten vorderen Zitzen. In the case of the geometry of the robot arm 1 shown in FIG. 1 and the arrangement of the sensor 110, preferably the two rear teats are initially attached, since otherwise the milking equipment attached to the front teats conceals the rear teats. As a rear teat one of the cows usually two teats is called, which are located away from the head of the animal. With regard to their lateral position, the two posterior teats are usually located further inwards than the further spaced apart front teats.
In einem nachfolgenden Schritt S7 wird, beispielsweise anhand des Richtungsvektors R20, überprüft, ob die anzusetzende Zitze 20 schräg steht. Dabei kann eine Toleranzgrenze vorgesehen sein, beispielsweise ein Winkel gegenüber der Vertikalen, ab dem überhaupt eine Schrägstellung angenommen wird. Es kann z.B. vorgesehen sein, dass nur bei einem Winkel des Richtungsvektors R20 von mehr als 1 0° gegenüber der Vertikalen die Zitze 20 als schräg stehend angenommen wird. Falls gemäß dieser Kriterien die Zitze 20 nicht als schräg stehend bestimmt wird, wird das Verfahren mit einem nächsten Schritt S8 fort- geführt, in dem als Ansetzposition die Position P21 der Zitzenspitze 21 gewählt wird. In a subsequent step S7, it is checked, for example based on the direction vector R20, whether the teat 20 to be attached is inclined. In this case, a tolerance limit may be provided, for example an angle relative to the vertical, from which an inclination is assumed. It can e.g. be provided that only at an angle of the direction vector R20 of more than 1 0 ° relative to the vertical, the teat 20 is assumed to be inclined. If, according to these criteria, the teat 20 is not determined to be inclined, the process proceeds to a next step S8 in which the position P21 of the teat tip 21 is selected as the attachment position.
In einem nachfolgenden Schritt S9 wird der Melkbecher 7, der der aufgefundenen Zitze 20 zugeordnet ist, durch Anspannung der Segmentelemente 9 an- gehoben und mittels des Melkzeugträgers 5 lateral und bzgl. seiner Höhe so verfahren, dass seine Öffnung zentral unter der Zitzenspitze 21 positioniert ist. Die Position der Öffnung des Melkbechers 7 wird nachfolgend auch als Position P7 bezeichnet (vgl. Fig. 3a). Während die Öffnung des Melkbechers 7 mit Va- kuum beaufschlagt wird, wird der Melkbecher 7 weiter angehoben, wodurch die Zitze 20 unterstützt durch das Vakuum in den Melkbecher 7 gleitet und sich dieser an der Zitze 20 bzw. dem Euter festsaugt. Nach erfolgreichem Ansetzen können die Segmentelemente 9 des Melkbechers 7 entspannt werden, so dass der Melkzeugträger 5 zum Ansetzen weiterer Melkbecher 7 bewegt werden kann. In a subsequent step S9, the teat cup 7 associated with the teat 20 found is tensioned by the segment elements 9. lifted and by means of the milking machine carrier 5 laterally and with respect to its height so moved that its opening is positioned centrally under the teat tip 21. The position of the opening of the milking cup 7 is also referred to below as the position P7 (see Fig. 3a). While vacuum is applied to the opening of the teat cup 7, the teat cup 7 is further raised, whereby the teat 20, supported by the vacuum, slides into the teat cup 7 and sucks on the teat 20 or the udder. After successful preparation, the segment elements 9 of the milking cup 7 can be relaxed, so that the milking cluster 5 can be moved to apply additional milking cups 7.
Die Bewegung des Melkbechers 7 bei dem Ansetzvorgang erfolgt bevorzugt unter kontinuierlicher Beobachtung durch den 3D-Sensor 1 0, wobei sowohl die Position P21 der Zitzenspitze 21 als auch die Position P7 des Melkbechers 7 aus dem Abbild und den Abstandsinformationen wiederholt ermittelt werden.The movement of the teat cup 7 in the piecing process is preferably carried out under continuous observation by the 3D sensor 10, wherein both the position P21 of the teat tip 21 and the position P7 of the teat cup 7 are repeatedly determined from the image and the distance information.
Der Roboterarm 1 wird dann anhand der Relativposition von Zitzenspitze 21 zu Melkbecher 7 angesteuert. The robot arm 1 is then driven on the basis of the relative position of teat tip 21 to teat cup 7.
In einem nächsten Schritt S1 0 wird festgestellt, ob alle Melkbecher 7 an die Anzahl der vorhandenen Zitzen angesetzt sind. Wenn dem so ist, endet das Verfahren und der Melkprozess kann beginnen bzw. fortgesetzt werden, falls bereits nach erfolgreichem Ansetzen einer der Zitzen mit dem Melken der entsprechenden Zitze begonnen wurde. Falls noch nicht alle Melkbecher 7 angesetzt sind, verzweigt das Verfahren von dem Schritt S10 zurück zu dem Schritt S5, wobei wiederum ein Abbild der Zitzen von dem 3D-Sensor 10 aufgenommen wird und im Schritt S6 Position und Ausrichtung einer nächsten Zitzen 20 ermittelt wird. Vorteilhaft ist dabei vorgesehen, zunächst die beiden hinteren Zitzen anzusetzen und dann erst die beiden vorderen Zitzen. Ob dabei zunächst jeweils zuerst an die linke oder die rechte der hinteren bzw. später der vorderen Zitzen angesetzt wird, ist davon abhängig, welche der Zitzen besser sichtbar ist. In a next step S1 0 it is determined whether all milking cups 7 are attached to the number of existing teats. If so, the process ends and the milking process can begin or continue if milking of the corresponding teat has already started after successful preparation of one of the teats. If not all milking cups 7 have been set, the method branches from step S10 back to step S5, wherein again an image of the teats is picked up by the 3D sensor 10 and the position and orientation of a next teats 20 are determined in step S6. Advantageously, it is provided initially to apply the two rear teats and then only the two front teats. Whether the first or the left or the right of the front teats is first applied to each of them first depends on which of the teats is better visible.
Wenn bei der ersten oder einer nachfolgenden Ausführung im Schritt S7 dagegen festgestellt wird, dass die anzusetzende Zitze 20 schräg steht, verzweigt das Verfahren zu einem Schritt S8' anstelle des Schrittes S8. On the other hand, if it is determined in the first or a subsequent execution in step S7 that the teat 20 to be attached is inclined, the process branches to a step S8 'instead of the step S8.
In diesem Schritt S8' wird die Ansetzposition gegenüber der Position P21 der Zitzenspitze 21 um einen Versatz ΔΡ korrigiert, der anhand der Ausrichtung R20 der Zitze 20 bestimmt wird. Bevorzugt verläuft der Versatz ΔΡ in Richtung der Projektion des Richtungsvektors R20 auf eine horizontale Ebene. Der Betrag des (dann lateralen) Versatzes ΔΡ ist bevorzugt ein vorbestimmter Anteil der Länge der Projektion des Richtungsvektors R20 in der horizontalen Ebene. Der vorbestimmte Anteil kann bevorzugt 30% - 70% und insbesondere 45% - 55% betragen. Wird beispielsweise ein Anteil von 50% gewählt, bedeutet dieses, dass die Ansetzposition unterhalb der schrägstehende Zitze 20 liegt, und zwar im Beispiel genau mittig zwischen der Zitzenspitze 21 und dem Ansatzpunkt der Zitze 20 am Euter. Der Anteil kann als Faktor zwischen 0 und 1 ausgedrückt werden, mit dem die Länge des projizierten Richtungsvektors R20 multipliziert wird. In this step S8 ', the attachment position with respect to the position P21 of the teat tip 21 is corrected by an offset Δθ determined by the orientation R20 of the teat 20. *** " Preferably, the offset ΔΡ runs in the direction the projection of the directional vector R20 on a horizontal plane. The amount of (then lateral) offset ΔΡ is preferably a predetermined portion of the length of the projection of the directional vector R20 in the horizontal plane. The predetermined proportion may preferably be 30% -70% and in particular 45% -55%. For example, if a proportion of 50% is selected, this means that the attachment position is below the inclined teat 20, in the example exactly centered between the teat tip 21 and the point of attachment of the teat 20 to the udder. The fraction can be expressed as a factor between 0 and 1, by which the length of the projected direction vector R20 is multiplied.
Danach wird das Verfahren wie zuvor mit dem Schritt S9 fortgeführt, in dem der Melkbecher 7 an die bestimmte Ansetzposition gefahren wird und unter Beaufschlagung der Öffnung mit Vakuum angehoben wird. Thereafter, the process is continued as before with step S9, in which the teat cup 7 is moved to the predetermined attachment position and is lifted by applying vacuum to the opening.
Die von der Zitzenspitze 21 aus in Richtung des Ansatzpunktes am Euter verschobene Ansetzposition führt dann zu der in Fig. 3b gezeigten Situation, in der die schräg stehende Zitze 20 weiter schräg gestellt wird, bis sie mit einem vorderen Abschnitt über der Öffnung des Zitzenbechers 7 liegt. Spätestens in der Position wird sie vom Vakuum an der Öffnung des Zitzenbechers 7 eingesogen und gleitet, wie Fig. 3c zeigt, in den Zitzenbecher hinein. Ein nachfolgendes weiteres Anheben des Zitzenbechers 7 (Fig. 3d) führt zu einem erfolgreichen Ansetzen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die (laterale) Verschiebung ΔΡ abhängig von der Länge der Projektion des Richtungsvektors R20 und somit sowohl von der Länge der Zitze 20, als auch von dem Winkel der Schrägstellung gegenüber der vertikalen Ausrichtung. Abhängig vom Blickwinkel des 3D- Sensors 1 0 kann häufig zwar die Schrägstellung der Zitze 20 im Bereich der Zitzenspitze 21 aus den Daten des 3D-Sensors 1 0 bestimmt werden, der Ansatzpunkt der Zitze 20 am Euter jedoch nur mit großer Ungenauigkeit ermittelt werden. Es ist dann alternativ möglich, die (laterale) Verschiebung ΔΡ nur anhand der Schrägstellung der Zitze 20 unter Annahme einer vorbestimmten Länge der Zitze 20 festzulegen. Die vorbestimmte Länge kann beispielsweise tier- oder gattungsspezifischen hinterlegten Daten entnommen werden. The Ansetzposition shifted from the teat tip 21 in the direction of the starting point at the udder then leads to the situation shown in Fig. 3b, in which the inclined teat 20 is further inclined until it lies with a front portion above the opening of the teat cup 7 , At the latest in the position, it is sucked in by the vacuum at the opening of the teat cup 7 and, as shown in FIG. 3c, slides into the teat cup. A subsequent further lifting of the teat cup 7 (Fig. 3d) leads to a successful attachment. In the illustrated embodiment, the (lateral) displacement ΔΡ is dependent on the length of the projection of the directional vector R20 and thus on both the length of the teat 20 and the angle of inclination with respect to the vertical orientation. Depending on the viewing angle of the 3D sensor 10, although the inclination of the teat 20 in the region of the teat tip 21 can often be determined from the data of the 3D sensor 10, the point of attachment of the teat 20 to the udder can only be determined with great inaccuracy. It is then alternatively possible to determine the (lateral) displacement ΔΡ only on the basis of the oblique position of the teat 20, assuming a predetermined length of the teat 20. The predetermined length can be taken, for example, animal or species-specific stored data.
Die korrekte Erkennung, dass - unter eventueller Berücksichtigung von Toleranzen - überhaupt eine Schrägstellung vorliegt, und auch die Bestimmung der Richtung dieser Schrägstellung sind dagegen von Bedeutung für einen erfolg- reichen Ansetzvorgang. Die korrekte Erkennung der Schrägstellung kann durch eine Tierbewegung erschwert werden. Insbesondere bei 3D-Sensoren, die Abstandsdaten im Bildbereich sukzessiv erfassen, z.B. bei sogenannten SD- Laserscannern, führt eine Bewegung des Tiers zu einer Bildverzerrung, die entweder in einer scheinbaren Schrägstellung resultiert oder die eine tatsächliche Schrägstellung kompensiert. Das anmeldungsgemäße Verfahren kann daher vorteilhaft mit solchen Methoden zur Erfassung von Abstandsdaten eingesetzt werden, die die Abstandsdaten im Wesentlich zeitgleich für den gesamten Bildbereich liefern. Besonders vorteilhaft ist diesbezüglich das TOF-Verfahren, bei dem Abstandsinformationen zu jedem Bildpunkt zum gleichen Aufnahmezeitpunkt und in Echtzeit mit hoher Bildwiederholfrequenz bestimmt werden. Auch in Echtzeit ausgewertete stereoskopische Aufnahmen können zeitgleich erfasste Abstandsinformationen für alle Bildpunkte liefern und können daher vorteilhaft eingesetzt werden. The correct recognition that there is any inclination at all, taking into account tolerances, if any, and also the determination of the direction of this inclination, are of importance for a successful outcome. rich piecing process. The correct recognition of the skew can be made difficult by an animal movement. Particularly in the case of 3D sensors which successively record distance data in the image area, for example in so-called SD laser scanners, movement of the animal results in image distortion which either results in an apparent skew or compensates for an actual skew. The method according to the application can therefore be advantageously used with such methods for acquiring distance data, which provide the distance data substantially simultaneously for the entire image area. Particularly advantageous in this regard is the TOF method, in which distance information for each pixel is determined at the same acquisition time and in real time with a high frame rate. Even in real time evaluated stereoscopic images can provide simultaneously detected distance information for all pixels and can therefore be used advantageously.
Bezugszeichen reference numeral
Roboterarm robot arm
erste Schwenkachse  first pivot axis
Halter  holder
zweite Schwenkachse Melkzeugträger Melkzeug  second swivel axis Melkzeugträger milking
Melkbecher  teat cups
Milch- und Vakuumschläuche Segmentelement  Milk and vacuum hoses segment element
Sensor sensor
Lichtquelle  light source
Zitze teat
Zitzenspitze  teat end
Position der Zitzenspitze Richtungsvektor Position des Melkbechers Versatz Position of the teat tip Directional vector Position of the milking cup Offset
S1 -S10. S8' Verfahrensschritte S1 -S10. S8 'process steps

Claims

Ansprüche claims
1 . Verfahren zum automatischen Ansetzen von Melkbechern (7) an Zitzen1 . Method for automatically setting milking cups (7) on teats
(20) eines milchgebenden Tieres, insbesondere einer Kuh, mit den folgenden Schritten: (20) of a dairy animal, in particular a cow, comprising the following steps:
- Erstellen einer zweidimensionalen Abbildung von Zitzen (20) des Tieres, wobei Abstandsinformationen für zumindest eine Mehrzahl von Bildpunkten der zweidimensionalen Abbildung vorliegen;  - creating a two-dimensional image of teats (20) of the animal, wherein there are distance information for at least a plurality of pixels of the two-dimensional image;
- Auswerten der zweidimensionalen Abbildung und der Abstandsinformationen und Ermitteln mindestens einer Position (P21 ) von zumindest einer Zitzenspitze (21 ) einer der Zitzen (20) sowie einer Ausrichtung der Zitze (20) in einem vorgegebenen Koordinatensystem;  - evaluating the two-dimensional image and the distance information and determining at least one position (P21) of at least one teat tip (21) of one of the teats (20) and an orientation of the teat (20) in a predetermined coordinate system;
- Feststellen, ob die Zitze (20) eine Schrägstellung aufweist; und  - Determining whether the teat (20) has an inclination; and
- Ansetzen eines der Melkbecher (7) an der Position (P21 ) der Zitzenspitze (21 ), falls eine Schrägstellung nicht festgestellt wird, oder - attaching one of the teat cups (7) at the position (P21) of the teat tip (21), if an inclination is not detected, or
- Ansetzen des Melkbechers (7) an einer Ansetzposition, die gegenüber der Position (P21 ) der Zitzenspitze (21 ) um einen Versatz (ΔΡ) verschoben ist, der abhängig von der Schrägstellung bestimmt wird, falls eine Schrägstellung festgestellt wird. - Setting the teat cup (7) at a piecing position which is offset from the position (P21) of the teat tip (21) by an offset (ΔΡ), which is determined depending on the inclination, if an inclination is detected.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Ausrichtung der Zitze (20) durch einen Richtungsvektor (R20) beschrieben wird, der von der Zitzenspitze2. The method of claim 1, wherein the orientation of the teat (20) by a directional vector (R20) is described, which from the teat tip
(21 ) in Richtung eines Ansatzes der Zitze (20) am Euter weist. (21) points in the direction of an approach of the teat (20) on the udder.
3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der Versatz (ΔΡ) anhand einer Projektion des Richtungsvektors (R20) in eine horizontale Ebene bestimmt wird. 3. The method of claim 2, wherein the offset (ΔΡ) is determined based on a projection of the direction vector (R20) in a horizontal plane.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Länge des Richtungsvektors 4. The method of claim 3, wherein the length of the direction vector
(R20) der Länge der Zitze (20) entspricht und bei dem der Versatz (ΔΡ) gleich der Länge der Projektion des Richtungsvektors (R20) in die horizontale Ebene multipliziert mit einem vorgegebenen Faktor ist.  (R20) corresponds to the length of the teat (20) and wherein the offset (ΔΡ) is equal to the length of the projection of the directional vector (R20) in the horizontal plane multiplied by a predetermined factor.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der vorgegebene Faktor zwischen 0,3 und 0,7 und bevorzugt zwischen 0,45 und 0,55 liegt. 5. The method of claim 4, wherein the predetermined factor is between 0.3 and 0.7 and preferably between 0.45 and 0.55.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Länge der Zitze (20) aus der zweidimensionalen Abbildung und den Abstandsinformationen bestimmt wird. 6. The method according to any one of claims 3 to 5, wherein the length of the teat (20) from the two-dimensional image and the distance information is determined.
7. Verfahren nach einem der der Ansprüche 3 bis 5, bei dem die Länge der Zitze (20) tierindividuell oder gattungsindividuell vorgegeben wird. 7. The method according to any one of claims 3 to 5, wherein the length of the teat (20) is predetermined animal-specific or generic individual.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Abstandsinformationen zu der Mehrzahl der Bildpunkte einer 2D-Abbildung im Wesentlich gleichzeitig bestimmt werden. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, wherein the distance information to the plurality of pixels of a 2D image are determined substantially simultaneously.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die 2D-Abbildung mithilfe eines Time-Of-Flight Sensors erstellt wird, der eine Mehrzahl von Bildpunkten aufweist, wobei für jeden der Bildpunkte Abstandsinformationen in einem Phasendetektionsverfahren ermittelt werden. 9. Method according to one of claims 1 to 9, wherein the 2D image is created using a time-of-flight sensor having a plurality of pixels, distance information being determined for each of the pixels in a phase detection method.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem in der 2D- Abbildung auch mindestens ein anzusetzender Melkbecher (7) erfasst wird und eine Position (P7) des Melkbechers (7) ermittelt wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 10, wherein in the 2D image and at least one to be applied milking cup (7) is detected and a position (P7) of the milking cup (7) is determined.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 1 1 , bei dem der Melkbecher (7) unter Berücksichtigung der ermittelten Position (P21 ) der Zitzenspitze (21 ) im vorgegebenen Koordinatensystem sowie der ermittelten Position (P7) des Melkbechers (7) in dem gleichen Koordinatensystem angesetzt wird. 1 1. Method according to Claim 1 1, in which the teat cup (7) is set in the same coordinate system, taking into account the determined position (P21) of the teat tip (21) in the predetermined coordinate system and the determined position (P7) of the teat cup (7).
12. Vorrichtung zum automatischen Ansetzen von Melkbechern (7) an Zitzen (20) eines milchgebenden Tieres, insbesondere einer Kuh, aufweisend eine Ansetzvorrichtung und einen Sensor (10) zur Erfassung einer zweidimensionalen Abbildung der Zitzen des Tieres und von Abstandsinformationen für zumindest eine Mehrzahl von Bildpunkten der zweidimensionalen Abbildung, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der zuvor genannten Ansprüche eingerichtete Ablaufsteuerung aufweist, die Informationen von dem Sensor (10) auswertet und die Ansetzvorrichtung ansteuert. 12. A device for automatic application of milking cups (7) to teats (20) of a dairy animal, in particular a cow, comprising a piecing device and a sensor (10) for detecting a two-dimensional image of the teats of the animal and distance information for at least a plurality of Pixels of the two-dimensional image, characterized in that it has a set up for carrying out a method according to one of the preceding claims sequence control that evaluates information from the sensor (10) and controls the attachment device.
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