СХЕМА И СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ
DETECTION CIRCUIT AND METHOD

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится в целом к производству молочных продуктов и более конкретно к схемам обнаружения, компьютерным программным продуктам и способам обнаружения для устройства очистки сосков.
ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
В современном автоматизированном производстве молока существуют доступные схемы и способы, которые автоматически измеряют различные параметры, включающие надой и качество производимого молока. Другие параметры измеряются и используются для инициации автоматически выполняемых действий.
Некоторые из этих действий связаны с гигиеной и чистотой на молочной ферме для удовлетворения требований, определяемых властями и ассоциациями, и для достижения благополучия животных и высокого качества при производстве молока.
Одно из этих действий относится к очистке сосков вымени животных перед доением для удаления грязи и почвы на сосках и для предотвращения распространения инфекций, например мастита, в стаде. Одно из автоматизированных устройств очистки сосков, используемое с этой целью, является устройством, которое включает стакан для очистки сосков, в котором содержатся соски дойных животных во время их очистки.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Иногда тем не менее сосок дойного животного не очищается должным образом таким автоматизированным устройством очистки сосков, и в результате инфекция, такая как мастит, может распространяться от одного дойного животного к другому. Дополнительно, качество молока будет ухудшаться.
Задачей настоящего изобретения, таким образом, является обеспечение схемы, компьютерного программного продукта и способа, соответственно, для устройства очистки сосков вышеупомянутого типа, с помощью которого можно избежать раскрытых выше проблем.
Дополнительной задачей изобретения является обеспечение таких схем, компьютерного программного продукта и способа, которые являются надежными, эффективными, быстрыми, точными, правильными, достоверными, безопасными, удобными в использовании и недорогими.
Эти задачи согласно настоящему изобретению достигаются схемами, компьютерными программными продуктами и способами, заявленными в прилагаемой формуле изобретения.
Согласно первому аспекту изобретения обеспечивают схему обнаружения, содержащую измерительное устройство для автоматического измерения связанного с сосками параметра в стакане для очистки сосков или рядом с ним во время или до отвода стакана для очистки сосков от соска или после завершения процесса очистки сосков. Устройство обработки функционально соединено с измерительным устройством и выполнено с возможностью автоматического сравнения измеренного связанного с сосками параметра с опорным значением и для автоматического определения, расправлен ли сосок дойного животного, содержащийся в стакане для очистки сосков, во время процесса очистки сосков, на основе сравнения.
С помощью настоящего изобретения процесс очистки сосков можно контролировать и повторять, если определено, что сосок не содержался в стакане для очистки сосков в расправленном состоянии во время процесса очистки сосков, т.е. не очищен должным образом. Это крайне важно для гарантии чистоты, для удовлетворения требований гигиены и для обеспечения качества молока.
Предпочтительно, связанный с сосками параметр является параметром, связанным с наличием соска дойного животного в стакане для очистки сосков или над ним или с положением соска относительно стакана для очистки сосков.
В одном из вариантов воплощения схема измерения содержит видеосистему, предпочтительно видеосистему, обеспеченную для трехмерного видения, такую как видеосистема, использующая лазерную триангуляцию, или стереоскопическая система, если требуется, снабженная источником света и схемой генерации спекл-структур для создания света, имеющего спекл-структуру, или видеосистема, предпочтительно времяпролетная камера или камера выборки активного волнового фронта, которая имеет двухмерный массив пикселей и которая выполнена с возможностью обеспечения для каждого пикселя расстояния между камерой и точкой изображаемого объекта.
Видеосистему предпочтительно устанавливают на манипулятор, обеспеченный для сбора стакана для очистки сосков, для удержания стакана для очистки сосков во время процесса очистки и для отвода стакана для очистки сосков после завершения процесса очистки сосков.
Предпочтительно, видеосистема выполнена с возможностью записи, по меньшей мере, одного изображения области, которая включает верхний конец стакана для очистки сосков в нижнем его участке во время отвода стакана для очистки сосков и процессор изображений, выполненный с возможностью вывода связанного с сосками параметра из изображения.
Связанный с сосками параметр может быть положением соска в плоскости, по существу ортогональной направлению отвода стакана для очистки сосков. Обычно плоскость является горизонтальной плоскостью, и отвод стакана для очистки сосков выполняют вертикально книзу. Положение является абсолютным положением в некоторой системе координат или является положением относительно положения стакана для очистки сосков в описанной выше плоскости.
С помощью данного варианта воплощения такая же видеосистема может быть использована для обнаружения того, очищен ли сосок дойного животного в процессе очистки сосков или нет, и для других целей, таких как, например, обнаружение положения соска для прикрепления доильного стакана или стакана для очистки сосков.
В другом варианте воплощения схема измерения содержит источник волн, обеспеченный для передачи волн, предпочтительно микроволн, по направлению к области внутри или непосредственно над стаканом для очистки сосков, и датчик, обеспеченный для обнаружения волн от источника волн. Предпочтительно, источник волн и датчик устанавливают в стенки стакана для очистки сосков на противоположных сторонах, так что измеренным связанным с сосками параметром будет поглощение соском в положении между источником волн и датчиком.
С помощью данного варианта воплощения получают очень простую и надежную схему обнаружения, которая является правильной и достоверной.
Согласно второму аспекту изобретения обеспечивают компьютерный программный продукт. Компьютерный программный продукт допускает загрузку во внутреннюю память компьютера и содержит участки программного кода для выполнения следующих этапов при запуске компьютерного программного продукта на компьютере: автоматического обеспечения связанного с сосками параметра, измеренного в стакане для очистки сосков или рядом с ним во время или до отвода стакана для очистки сосков от соска после завершения процесса очистки сосков, автоматического сравнения измеренного связанного с сосками параметра с опорным значением и автоматического определения, расправлен ли сосок дойного животного, содержащийся в стакане для очистки сосков, во время процесса очистки сосков, на основе сравнения.
Согласно третьему аспекту изобретения обеспечивают способ обнаружения, содержащий раскрытые выше этапы.
Изобретение допускает реализацию в доильной системе фактически любого типа, имеющей устройство для очистки сосков раскрытого выше типа.
Дополнительные характеристики изобретения и его преимущества будут очевидны из последующего подробного описания предпочтительных вариантов воплощения настоящего изобретения, приведенных ниже, и сопроводительных фиг.1-6, которые приведены только с целью иллюстрации и, таким образом, не ограничивают настоящее изобретение.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 схематически иллюстрирует доильную систему, в которой реализована схема обнаружения согласно одному варианту воплощения изобретения.
Фиг.2 схематически, более подробно, иллюстрирует схему обнаружения, показанную на фиг.1.
Фиг.3 схематически иллюстрирует примерное изображение, записанное схемой обнаружения, показанной на фиг.1.
Фиг.4 схематически иллюстрирует схему обнаружения согласно дополнительному варианту воплощения изобретения.
Фиг.5 является блок-схемой способа обнаружения согласно дополнительному варианту воплощения изобретения.
Фиг.6 иллюстрирует компьютерный программный продукт для выполнения способа, показанного на фиг.5 при запуске продукта на компьютере.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
Фиг.1 схематически иллюстрирует доильную систему, в которой реализована схема обнаружения согласно одному варианту воплощения изобретения. Доильная система содержит доильный станок 11 и доильный аппарат 12 с доильными стаканами 13. Робот 14, снабженный манипулятором 14а, обеспечен для автоматического прикрепления доильных стаканов 13 к соскам дойного животного 15 перед доением. Устройство 16 очистки сосков, включающее стакан 17 для очистки сосков, может быть обеспечено для очистки сосков дойного животного 15 до прикрепления доильных стаканов 13 к соскам дойного животного 15. Стакан 17 для очистки сосков может автоматически прикрепляться или располагаться таким образом, чтобы содержать соски дойного животного 15, например последовательно, с помощью робота 14. Обычно очищающая жидкость, воздух и/или вода подается на сосок дойного животного 15 в процессе очистки сосков, при этом сосок содержится внутри стакана 17 для очистки сосков, причем стакан для очистки сосков удерживается манипулятором 14а.
Устройство 18 обработки и управления обеспечено для обработки и управления доильной системой и обычно содержит микрокомпьютер, соответствующее программное обеспечение и базу данных дойных животных, обслуживаемых доильной системой. Такая база данных обычно включает информацию о дойных животных, такую как, например, время последнего доения дойных животных, их надои молока, качество их молока и т.д. В частности, устройство 18 обработки и управления функционально соединено с доильным аппаратом 12, роботом 14 и устройством 16 очистки сосков для управления их работой.
Для обнаружения сосков дойного животного 15 и автоматического определения их положения для обеспечения информации, позволяющей устройству 18 обработки и управления управлять роботом 14 для автоматического прикрепления стакана 17 для очистки сосков и доильных стаканов 13 к соскам дойного животного 15, устройство 19 видеообнаружения сосков располагают на манипуляторе 14а и функционально соединяют с устройством 18 обработки и управления для передачи на него данных изображений.
Устройство 19 видеообнаружения сосков в соответствии с изобретением также обеспечено для автоматического измерения связанного с сосками параметра в стакане 17 для очистки сосков или рядом с ним во время или до отвода стакана 17 для очистки сосков от соска после завершения процесса очистки сосков. Измеренный, связанный с соском параметр направляется на устройство 18 обработки и управления, которое, в свою очередь, обеспечено для автоматического сравнения измеренного связанного с сосками параметра с опорным значением и для автоматического определения того, расправлен ли сосок дойного животного 15, содержащийся в стакане 17 для очистки сосков, во время процесса очистки сосков, на основе сравнения. Таким образом, можно определить, очищен ли должным образом сосок дойного животного 15.
Фиг.2 схематически, более подробно, иллюстрирует схему обнаружения, показанную на фиг.1. Устройство 19 видеообнаружения сосков обеспечено для записи, по меньшей мере, одного изображения области, которая включает верхний конец 17а стакана 17 для очистки сосков в нижнем его участке, во время отвода стакана 17 для очистки сосков. Фиг.3 иллюстрирует пример такого изображения 31.
Дополнительно, процессор изображений выполнен с возможностью вывода связанного с сосками параметра из изображения. Процессор изображений может быть встроен в устройство 19 видеообнаружения сосков, или может быть встроен в устройство 18 обработки и управления, или может быть отдельным автономным устройством.
Отвод стакана 17 для очистки сосков от соска 15а обычно выполняют опусканием стакана 17 для очистки сосков, которое выполняет манипулятор 14а, предпочтительно относительно медленно, в то время как сосок 15а высушивается и/или вытирается.
Связанный с сосками параметр предпочтительно является положением соска в горизонтальной плоскости xy, которая по существу ортогональна направлению z отвода стакана 17 для очистки сосков. В частности, положение может быть положением относительно положения стакана 17 для очистки сосков в плоскости xy.
C этой целью устройство 19 видеообнаружения соска может быть обеспечено для трехмерного видения, такого как видеосистема, использующая лазерную триангуляцию, или стереоскопическая система, если требуется, снабженная источником света и схемой генерации спекл-структур для создания света, имеющего спекл-структуру. Альтернативно, устройство 19 видеообнаружения соска является времяпролетной камерой или камерой выборки активного волнового фронта, которая имеет двухмерный массив пикселей и которая способна обеспечить для каждого пикселя расстояние между камерой и точкой изображаемого объекта.
Таким образом, устройство 19 видеообнаружения соска допускает определение положения соска 15а не только в направлении x, но также в направлении y, т.е. в направлении вдоль оптической оси устройства 19 видеообнаружения соска. С помощью определения положения соска 15а в плоскости xy и сравнения этого положения с положением стакана 17 для очистки сосков в горизонтальной плоскости xy (которое одновременно отображается устройством 19 видеообнаружения соска), можно определить, содержится ли сосок 15а должным образом в стакане 17 для очистки сосков или нет, т.е. расправлен ли он, что в свою очередь указывает на то, очищен ли сосок или нет в процессе очистки сосков, до отвода стакана 17 для очистки сосков.
То есть, если сосок 15а, содержащийся в стакане 17 для очистки сосков, расправлен, определяют, что сосок 15а очищен в процессе очистки сосков, до отвода стакана 17 для очистки сосков. Если сосок 15а не содержится в стакане 17 для очистки сосков должным образом, т.е. не расправлен, определяют, что сосок 15а не очищен или очищен не полностью или не очищен должным образом в процессе очистки сосков, до отвода стакана 17 для очистки сосков. Наконец, если сосок 15а не содержится в стакане 17 для очистки сосков, определяют, что сосок 15а не очищен в процессе очистки сосков, до отвода стакана 17 для очистки сосков.
Вышеуказанный подход к обнаружению может быть повторен, когда стакан 17 для очистки сосков отведен, чтобы обеспечить безопасное обнаружение соска 15а и избежать любых ошибок при обнаружении сосков. В частности, изображения могут записываться при двух различных стадиях отвода стакана 17 для очистки сосков, выбранных, чтобы отличать сосок от втянутой другой части вымени.
Идентификация соска на изображении(ях) может быть основана на форме, например внешнем контуре, соска 15а, например, определенной при предыдущем обнаружении соска 15а.
Если определяют, что сосок не очищен в процессе очистки сосков (или очищен не полностью или не очищен должным образом), может быть запущено устройство 18 обработки и управления для автоматического поиска соска, правильного расположения стакана 17 для очистки сосков и повторения процесса очистки сосков, полностью автоматически.
Следует понимать, что устройство 18 обработки и управления может также использовать другие параметры при определении того, очищен ли сосок дойного животного или нет в процессе очистки сосков.
Например, устройство 18 обработки и управления может выполнять определение, основываясь на усилии, требуемом роботу 14 для отвода стакана 17 для очистки сосков, или на одном или нескольких усилиях в манипуляторе 14а, например, измеренных в виде одного или несколько надавливаний, если робот 14 является гидравлическим или пневматическим роботом, во время отвода стакана 17 для очистки сосков.
Дополнительно, устройство 18 обработки и управления может выполнять определение, основываясь на одной или нескольких степенях вакуума, измеренных в стакане 17 для очистки сосков.
С этой целью несколько датчиков давления (не показаны) могут быть обеспечены в манипуляторе 14а и/или в стакане 17 для очистки сосков и функционально соединены с устройством 18 обработки и управления.
Фиг.4 схематически иллюстрирует схему обнаружения согласно дополнительному варианту воплощения изобретения. Схема содержит источник 41 волн, обеспеченный для передачи волн, предпочтительно микроволн, по направлению к области внутри стакана 17' для очистки сосков, и датчик 42, обеспеченный для обнаружения волн от источника 41 волн. Источник 41 волн и датчик 42 установлены в стенки стакана 17' для очистки сосков, предпочтительно на противоположных сторонах, для обнаружения передачи волн через внутреннюю часть стакана 17' для очистки сосков после завершения процесса очистки сосков. Измеренный связанный с соском параметр, таким образом, является поглощением соском 15а в положении между источником 41 волн и датчиком 42.
Схема дополнительно включает устройство 18 обработки и управления, показанное на фиг.1, функционально соединенное посредством провода или беспроводным образом с источником 41 волн и датчиком 42 для автоматического сравнения измеренного поглощения с опорным значением и для автоматического определения того, очищен ли сосок 15а дойного животного полностью и должным образом или нет в процессе очистки сосков, на основе сравнения.
Опорное значение, предпочтительно, является значением между значением поглощения, которое было бы получено, если бы стакан 17' для очистки сосков был пустым, и значением поглощения, которое было бы получено, если бы сосок, содержащийся внутри стакана 17' для очистки сосков, был расправлен. Таким образом, сравнивая измеренное поглощение с опорным значением, можно определить, расправлен ли сосок 15а, содержащийся внутри стакана 17' для очистки сосков, или нет, что в свою очередь указывает на то, очищен ли сосок 15а полностью и должным образом или нет в процессе очистки сосков, до измерения поглощения.
Источник 41 волн и датчик 42 могут альтернативно располагаться на верхней части стакана 17' для очистки сосков или над ним для измерения поглощения непосредственно над стаканом 17' для очистки сосков.
В одном варианте схема, показанная на фиг.4, выполнена с возможностью автоматического измерения связанного с соском параметра внутри стакана 17' для очистки сосков или рядом с ним многократно во время отвода стакана 17' для очистки сосков. Таким образом, если обнаружено, что какой-либо объект содержится в стакане 17' для очистки сосков, может быть определена длина этого объекта и этот результат измерения может быть использован для определения того, является ли этот объект соском или нет. Например, если к стакану 17' для очистки сосков применен вакуум, часть вымени дойного животного (которая не является соском) может быть втянута в стакан 17' для очистки сосков и быть очищена в процессе очистки сосков. Вышеуказанное повторное обнаружение может быть использовано для определения, является ли в действительности втянутая внутрь часть вымени соском. Таким образом, может быть увеличено количество правильных обнаружений соска.
Следует понимать, что источник 41 волн и датчик 42 могут быть приспособлены к использованию других типов волн помимо микроволн, таких как, например, свет, инфракрасный свет, звуковые или ультразвуковые волны.
Дополнительно, схема может содержать пассивный датчик для измерения наличия соска в стакане для очистки соска или над ним после завершения процесса очистки сосков или во время отвода стакана для очистки сосков. В таком случае без источника волн можно обойтись. Датчик может быть, например, датчиком для измерения давления, света или электрического параметра, такого как сопротивление, индуктивность или емкость.
Фиг.5 является блок-схемой способа обнаружения для устройства очистки сосков, включающего стакан для очистки сосков, в котором содержатся соски дойного животного во время процесса их очистки согласно дополнительному варианту воплощения изобретения. Согласно способу на этапе 51 связанный с соском параметр в стакане для очистки сосков или рядом с ним автоматически обеспечивают или измеряют после завершения процесса очистки сосков. Измеренный связанный с соском параметр на этапе 52 автоматически сравнивают с опорным значением. Наконец, на этапе 53 автоматически определяют, очищен ли сосок дойного животного полностью и должным образом или нет в процессе очистки сосков, на основе сравнения. Способ может быть реализован посредством любой из раскрытых выше схем.
Дополнительно обеспечивают компьютерный программный продукт, допускающий загрузку во внутреннюю память компьютера, причем компьютерный программный продукт содержит участки программного кода для выполнения вышеуказанного способа при запуске компьютерного программного продукта на компьютере. Фиг.6 иллюстрирует такой компьютерный программный продукт 61.
Следует понимать, что различные признаки различных вариантов воплощения изобретения, описанные выше, могут быть объединены дополнительным образом для достижения других дополнительных вариантов воплощении изобретения. В частности, схема изобретения может быть включена фактически в систему производства молочных продуктов любого типа, которая содержит устройство очистки сосков, снабженное стаканом для очистки сосков и для вариантов воплощения по фиг.1-3 манипулятор для удержания стакана для очистки сосков.