奶頭處理方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括用于處理產(chǎn)奶動物的奶頭的設(shè)備的組件，并更特定地涉及一種能夠在有限的時間窗內(nèi)進行對一動物的全部奶頭的處理的組件。該組件可有利地被投入到乳品業(yè)設(shè)施的實踐中，該乳品業(yè)設(shè)施包括擠奶設(shè)備，并特定地包括自動擠奶設(shè)備。本發(fā)明可具體地在擠奶操作之前或之后實施，本發(fā)明可具體地在轉(zhuǎn)動的擠奶平臺上或靜止的擠奶隔欄處實施。
【背景技術(shù)】
[0002]長久以來在實踐中在擠奶之后都會使用所謂的“奶頭藥浴(teat dip) ”處理擠奶動物的奶頭。對奶頭進行藥浴的一個目的是為了通過施加一些例如碘酒溶液或其它消毒溶液的消毒劑流體來防止感染。為了防止其它導致感染的污染物入侵，可使用具有其它的或額外效果(例如在奶頭周圍產(chǎn)生屏障作用)的特定流體。這種屏障可特定地在一段時間內(nèi)起作用以允許奶頭的奶通路開口自己完全或部分關(guān)閉。在一些情況下，擠奶后可通過在奶頭上噴灑流體來完成奶頭藥浴。同樣經(jīng)過實踐的是，在擠奶之前，通過施加干凈的介質(zhì)，其也可以是處理介質(zhì)，尤其是處理流體，來處理擠奶動物的奶頭。在擠奶之前或之后實施藥浴，或者噴灑或另外地施加處理流體至動物的奶頭可被稱為預處理或后處理，并例如在第2007/0101945號美國專利申請公開中有說明，其中涉及奶頭藥浴或噴灑。如在專利申請EP-A-0536836中說明的使用擠奶機器人的自動擠奶中也已記載了進行后處理，其中揭示了將噴射噴嘴安裝在機器臂的端部，其還可操作奶杯，或者在EP-A-1166625中，鉗型機器臂可夾住并操縱奶頭噴灑裝置或奶頭藥浴裝置。
[0003]在美國專利6443094中說明了一種用于在動物旋轉(zhuǎn)的擠奶平臺上行進時將消毒劑施加至奶牛乳房上的自動系統(tǒng)。在第2011/245975或2006/196432號美國專利申請公開中已經(jīng)建議通過使用對奶頭位置或乳房位置進行圖像分析來對處理流體自動遞送至奶頭進行改進。具體而言，其已經(jīng)建議在旋轉(zhuǎn)的擠奶平臺上使用飛行時間(time-of-flight)相機來生成動物乳房區(qū)域的圖像，其在進行分析時允許機器臂移向個體動物的識別出的乳房位置，以對于乳房或奶頭、在乳房上或在奶頭處進行處理。
[0004]在大多數(shù)用于對動物的奶頭進行預處理或后處理的已知系統(tǒng)中，標準統(tǒng)一的流體施加過程被普遍應用于所有的動物。在自動擠奶的背景中，考慮到自動擠奶設(shè)施體現(xiàn)出巨大成本投資且需要很高生產(chǎn)利用率以便將成本保持在可接受限度之下，從包括成本有效的多種角度來看，迅速實施各種自動操作的需求可能是很重要的。迅速實施操作的需求的其它原因包括使對動物的干擾和侵犯最小化，從而優(yōu)選地減小由于操作帶來的對于動物的妨礙和傷害的程度。在旋轉(zhuǎn)擠奶室的場景中，例如從平臺周邊處的固定位置處對移動中的動物執(zhí)行操作時，重要的是在有限的時間范圍內(nèi)執(zhí)行特定的操作以便避免使平臺減速?？勺⒁獾降氖窃谶@種場景下，為了一只動物使平臺減速必定會致使阻擋平臺并延長所有動物在現(xiàn)場滯留的時間。類似地，在裝備有自動擠奶設(shè)備的固定隔欄中，重要的是推演出每一只動物在隔欄中花費的最小時間量，尤其是在完成擠奶或者在其開始之前。這使得該成本設(shè)施的生產(chǎn)利用率更高。
[0005]正如已經(jīng)提及的，系統(tǒng)已經(jīng)被推薦用于，在執(zhí)行乳頭處理操作時，確定個體動物的乳房位置或乳頭位置，以便通過確?？煽康母_地確定處理區(qū)域目標改進處理的效果?？深A測的是，改進這種技術(shù)的精確度可在一些情況下，通過避免為確保最小預期覆蓋而需要在比所需區(qū)域更大的區(qū)域上盲目且浪費地施加處理介質(zhì)(例如流體)，從而減少處理流體的消耗。然而，包括精密的奶頭位置檢測設(shè)備(例如用于靶向施加處理流體的3D成像相機和相關(guān)圖像處理器件)的奶頭處理設(shè)備的實施，與其復雜性的增加一起，已經(jīng)同時使得執(zhí)行相關(guān)操作所需的最小時間變長。在此情況下，將改進的奶頭處理與精密的奶頭檢測和定位設(shè)備相關(guān)聯(lián)地實現(xiàn)，則可發(fā)生時間延遲，如果在確定奶頭定位中無論何種原因存在延遲的話。在自動后處理中，這可能導致推遲將動物從擠奶隔欄中放出。在自動預處理中，這可能導致延遲開始擠奶。在這兩種情況下，在擠奶平臺的場景中，這可導致延遲平臺上的所有動物和操作。在這兩種情況下，在靜止擠奶隔欄的場景中，這導致延遲準許后續(xù)動物進入，動物們可能需要在隊伍中等待。因此，盡管在對奶頭的處理中形成了各種優(yōu)勢，但是仍然希望進一步改進與可能地或優(yōu)選地在自動擠奶設(shè)施中進行擠奶相關(guān)聯(lián)的奶頭預處理或后處理的效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此，本發(fā)明提供了一種如隨附的權(quán)利要求書中限定的方法和設(shè)備。依據(jù)本發(fā)明的方法在隨附的權(quán)利要求1中限定。其進一步優(yōu)選的特征在隨附的從屬權(quán)利要求2至10中限定。依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備在隨附的權(quán)利要求11中限定。其進一步優(yōu)選的特征在隨附的從屬權(quán)利要求12至15中限定。本發(fā)明的額外的非限定性特征在這里進行解釋。
[0007]本方法和設(shè)備可特定地在自動擠奶設(shè)施中或與其相關(guān)聯(lián)地實施，自動擠奶設(shè)施例如是具有自動擠奶設(shè)備的固定自動擠奶操作室或旋轉(zhuǎn)的擠奶平臺。該方法使用具有控制系統(tǒng)的預處理或后處理機器設(shè)備執(zhí)行，該控制系統(tǒng)可特定地為用于處理裝置的專門的控制系統(tǒng)，或者該控制系統(tǒng)可額外包括機器人本身的控制系統(tǒng)的元件，或者該控制系統(tǒng)可與機器人本身的控制系統(tǒng)的元件相關(guān)聯(lián)。該處理設(shè)備的控制系統(tǒng)可特定地被連接至擠奶設(shè)施控制系統(tǒng)并與其交換信號，該擠奶設(shè)施控制系統(tǒng)可以是靜止隔欄類型也可以是移動平臺類型。該設(shè)備可進一步包括成像設(shè)備和與其相關(guān)聯(lián)的圖像處理設(shè)備。
[0008]該機器人能在其臂上攜帶奶頭處理裝置并且可另外地攜帶例如相機的成像設(shè)備(優(yōu)選在同一臂上)。奶頭處理裝置可以是任意的施藥器，用于將例如處理流體的處理介質(zhì)施加到奶頭上。在一些實施例中，奶頭藥浴裝置或奶頭噴灑裝置可用于處理奶頭。因此，可使用例如藥浴杯或流體刷裝置的藥浴裝置，或者可提供一個或多個噴嘴。在推薦的發(fā)明中，可對具有任意數(shù)量η的奶頭21至ζ η的動物進行處理。常見示例包括具有兩個或四個奶頭的動物。本方法包括建立所述預處理或后處理操作的起始時間h的初始步驟。該時間可特定地在來自相關(guān)聯(lián)的擠奶設(shè)施控制系統(tǒng)的輸入信號之后而被確定，該輸入信號指示擠奶已經(jīng)完成并且相關(guān)動物可進行后處理。時間h可選地在來自相關(guān)聯(lián)的擠奶設(shè)施控制系統(tǒng)的輸入信號之后而被確定，輸入信號指示在擠奶前動物已經(jīng)進入隔欄中?？蛇x地，時間tQ可例如對應于將移動平臺的動物隔欄移動至預處理或后處理的起始位置:尤其是，在旋轉(zhuǎn)平臺移至用于在該平臺上的隔欄處啟動預處理或后處理操作的相關(guān)角位置時產(chǎn)生信號以設(shè)置時間當時間h建立后，開始預處理或后處理設(shè)備的搜索階段以便確定在預處理或后處理位置有動物。該步驟可通過使用任意適用的傳感器檢測動物的物理存在來實現(xiàn)。一種適用的傳感器可包括相機，例如3D相機或所謂的飛行時間(TOF)相機。因此，預處理或后處理設(shè)備可包括用于檢測動物存在的檢測裝置或與其相關(guān)聯(lián)，該裝置可以是圖像捕捉設(shè)備，例如相機，更特定地為3D相機，其優(yōu)選地定向成指向相關(guān)的預處理或后處理位置。該圖像捕捉設(shè)備可額外地包括適用的圖像處理系統(tǒng)或與其相關(guān)聯(lián)，該圖像處理系統(tǒng)能夠分析所捕捉的圖像(例如來自動物隔欄的圖像)。
[0009]本方法進一步包括:
[0010](i)優(yōu)選地使用所述成像設(shè)備和圖像處理設(shè)備，啟動對在所述預處理或后處理位置處所述個體動物的所述奶頭中第一個奶頭21的空間奶頭位置的自動檢測。空間奶頭位置可特定地相對于關(guān)于所述動物的和/或關(guān)于預處理或后處理位置的所述參考點來限定，以及:
[0011](ii)記錄所述檢測到的個體動物奶頭的空間位置，優(yōu)選地，通過在機器人設(shè)備控制系統(tǒng)中的或與其相關(guān)聯(lián)的寄存器中存儲所述檢測到的位置來記錄所述檢測到的個體動物奶頭的空間位置，以及
[0012](iii)通過所述控制系統(tǒng)通過例如運算或計算，推導出用于處理所述奶頭的專門的奶頭處理行動?？蛇m用的奶頭處理行動可以是流體施加行動，例如用處理流體敷涂所述奶頭的例如噴灑或藥浴行動。該方法進一步包括以下步驟:
[0013](iv)啟動和執(zhí)行在所述檢測到的空間位置處對所述檢測到的奶頭的所述處理行動，以及
[0014](V)針對所述動物的后續(xù)的每一個奶頭22至z n重復一次所述啟動、記錄、推導和處理步驟i至iv，直到其所有奶頭都已處理，并且在此后使機器人手臂(優(yōu)選地遠離動物)收回至收回位置；
[0015]其中如果，在所述起始時間h之后，在任意上述步驟(優(yōu)選地除對于最后的奶頭Zn的步驟iv以外)完成之前，預定義時間Atd過去，則所述步驟中斷，并且可推導出默認處理行動并由處理設(shè)備執(zhí)行默認處理行動，該默認處理行動可以是處理裝置的默認移動路徑形式，用于處理所有剩余的未處理的奶頭，且具體地僅處理剩余的未處理的奶頭，并且在此后使所述機器人手臂(優(yōu)選地遠離該動物)收回至收回位置。機器人手臂的收回位置可對應于起始位置。機器人手臂的起始位置可還對應于檢測動物存在于在預處理或后處理位置處的位置。
[0016]關(guān)于步驟(ii)，檢測到的個體動物的奶頭的空間位置可被記錄，即臨時存儲，并通過例如在設(shè)備控制系統(tǒng)中的運算單元用作并推導出使用處理裝置的相關(guān)奶頭的專門的處理行動。
[0017]關(guān)于步驟(iii)，推導出專門處理行動的該步驟，例如用處理流體敷涂奶頭，其可優(yōu)選地包括控制系統(tǒng)自動生成機器人手臂的移動行動，其可特定地作用于確保具有處理裝置(例如處理流體或處理介質(zhì)的噴嘴或多個噴嘴或者例如藥浴杯或其它施藥器)的機器人手臂移至在檢測到的奶頭附近的位置(例如專門處理位置)。在本發(fā)明的實施例中，當從處理位置致動噴嘴或多個噴嘴時，可使噴灑流體敷涂奶頭。優(yōu)選地，該行動必須至少有效地將所述處理裝置(例如噴嘴或處理流體涂抹刷或例如藥浴裝置的其它施藥器)移動至通過所述檢測到的奶頭的所記錄的空間奶頭位置所定義的，或者其附近的，或者關(guān)于其的專門的處理位置。
[0018]關(guān)于步驟(iv)，啟動和執(zhí)行所述檢測到的奶頭的所述處理行動的步驟，其可優(yōu)選地包括將所述處理裝置移動至相關(guān)檢測到的奶頭位置處或附近的專門的處理位置處或周圍，雖然在一些實施例中，機器人手臂可保持一個或多個處理裝置(例如噴嘴)在所述檢測到的個體動物的奶頭的空間位置處或附近靜止。在一些實施例中，處理行動可以是處理路徑的形式，機器人手臂和至少一個處理裝置被移動通過該處理路徑以便處理相關(guān)的奶頭。優(yōu)選地，可適用的處理行動可以是從處理裝置噴灑處理流體的噴灑行動，處理裝置可包括一個或多個噴嘴。該噴灑行動，無論是從靜止的機器人手臂位置還是從移動的機器人手臂，都可從而通過例如對奶頭敷涂處理流體來處理所述奶頭。為了這一目的，可將流體噴灑至奶頭上或周圍，并且流體可從單個噴嘴或者多個噴嘴噴灑出。相對于奶頭的專門的噴灑路徑可特