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(dòng)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(shí)間窗內(nèi)進(jìn)行對(duì)一動(dòng)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(shí)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(dòng)擠奶設(shè)備。本發(fā)明可具體地在擠奶操作之前或之后實(shí)施，本發(fā)明可具體地在轉(zhuǎn)動(dòng)的擠奶平臺(tái)上或靜止的擠奶隔欄處實(shí)施。
【背景技術(shù)】
[0002]長(zhǎng)久以來(lái)在實(shí)踐中在擠奶之后都會(huì)使用所謂的“奶頭藥浴(teat dip) ”處理擠奶動(dòng)物的奶頭。對(duì)奶頭進(jìn)行藥浴的一個(gè)目的是為了通過(guò)施加一些例如碘酒溶液或其它消毒溶液的消毒劑流體來(lái)防止感染。為了防止其它導(dǎo)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?chē)a(chǎn)生屏障作用)的特定流體。這種屏障可特定地在一段時(shí)間內(nèi)起作用以允許奶頭的奶通路開(kāi)口自己完全或部分關(guān)閉。在一些情況下，擠奶后可通過(guò)在奶頭上噴灑流體來(lái)完成奶頭藥浴。同樣經(jīng)過(guò)實(shí)踐的是，在擠奶之前，通過(guò)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(lái)處理擠奶動(dòng)物的奶頭。在擠奶之前或之后實(shí)施藥浴，或者噴灑或另外地施加處理流體至動(dòng)物的奶頭可被稱為預(yù)處理或后處理，并例如在第2007/0101945號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)中有說(shuō)明，其中涉及奶頭藥浴或噴灑。如在專(zhuān)利申請(qǐng)EP-A-0536836中說(shuō)明的使用擠奶機(jī)器人的自動(dòng)擠奶中也已記載了進(jìn)行后處理，其中揭示了將噴射噴嘴安裝在機(jī)器臂的端部，其還可操作奶杯，或者在EP-A-1166625中，鉗型機(jī)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(guó)專(zhuān)利6443094中說(shuō)明了一種用于在動(dòng)物旋轉(zhuǎn)的擠奶平臺(tái)上行進(jìn)時(shí)將消毒劑施加至奶牛乳房上的自動(dòng)系統(tǒng)。在第2011/245975或2006/196432號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)中已經(jīng)建議通過(guò)使用對(duì)奶頭位置或乳房位置進(jìn)行圖像分析來(lái)對(duì)處理流體自動(dòng)遞送至奶頭進(jìn)行改進(jìn)。具體而言，其已經(jīng)建議在旋轉(zhuǎn)的擠奶平臺(tái)上使用飛行時(shí)間(time-of-flight)相機(jī)來(lái)生成動(dòng)物乳房區(qū)域的圖像，其在進(jìn)行分析時(shí)允許機(jī)器臂移向個(gè)體動(dòng)物的識(shí)別出的乳房位置，以對(duì)于乳房或奶頭、在乳房上或在奶頭處進(jìn)行處理。
[0004]在大多數(shù)用于對(duì)動(dòng)物的奶頭進(jìn)行預(yù)處理或后處理的已知系統(tǒng)中，標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的流體施加過(guò)程被普遍應(yīng)用于所有的動(dòng)物。在自動(dòng)擠奶的背景中，考慮到自動(dòng)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(lái)看，迅速實(shí)施各種自動(dòng)操作的需求可能是很重要的。迅速實(shí)施操作的需求的其它原因包括使對(duì)動(dòng)物的干擾和侵犯最小化，從而優(yōu)選地減小由于操作帶來(lái)的對(duì)于動(dòng)物的妨礙和傷害的程度。在旋轉(zhuǎn)擠奶室的場(chǎng)景中，例如從平臺(tái)周邊處的固定位置處對(duì)移動(dòng)中的動(dòng)物執(zhí)行操作時(shí)，重要的是在有限的時(shí)間范圍內(nèi)執(zhí)行特定的操作以便避免使平臺(tái)減速?？勺⒁獾降氖窃谶@種場(chǎng)景下，為了一只動(dòng)物使平臺(tái)減速必定會(huì)致使阻擋平臺(tái)并延長(zhǎng)所有動(dòng)物在現(xiàn)場(chǎng)滯留的時(shí)間。類(lèi)似地，在裝備有自動(dòng)擠奶設(shè)備的固定隔欄中，重要的是推演出每一只動(dòng)物在隔欄中花費(fèi)的最小時(shí)間量，尤其是在完成擠奶或者在其開(kāi)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(shí)，確定個(gè)體動(dòng)物的乳房位置或乳頭位置，以便通過(guò)確保可靠的更精確地確定處理區(qū)域目標(biāo)改進(jìn)處理的效果。可預(yù)測(cè)的是，改進(jìn)這種技術(shù)的精確度可在一些情況下，通過(guò)避免為確保最小預(yù)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(fèi)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(cè)設(shè)備(例如用于靶向施加處理流體的3D成像相機(jī)和相關(guān)圖像處理器件)的奶頭處理設(shè)備的實(shí)施，與其復(fù)雜性的增加一起，已經(jīng)同時(shí)使得執(zhí)行相關(guān)操作所需的最小時(shí)間變長(zhǎng)。在此情況下，將改進(jìn)的奶頭處理與精密的奶頭檢測(cè)和定位設(shè)備相關(guān)聯(lián)地實(shí)現(xiàn)，則可發(fā)生時(shí)間延遲，如果在確定奶頭定位中無(wú)論何種原因存在延遲的話。在自動(dòng)后處理中，這可能導(dǎo)致推遲將動(dòng)物從擠奶隔欄中放出。在自動(dòng)預(yù)處理中，這可能導(dǎo)致延遲開(kāi)始擠奶。在這兩種情況下，在擠奶平臺(tái)的場(chǎng)景中，這可導(dǎo)致延遲平臺(tái)上的所有動(dòng)物和操作。在這兩種情況下，在靜止擠奶隔欄的場(chǎng)景中，這導(dǎo)致延遲準(zhǔn)許后續(xù)動(dòng)物進(jìn)入，動(dòng)物們可能需要在隊(duì)伍中等待。因此，盡管在對(duì)奶頭的處理中形成了各種優(yōu)勢(shì)，但是仍然希望進(jìn)一步改進(jìn)與可能地或優(yōu)選地在自動(dòng)擠奶設(shè)施中進(jìn)行擠奶相關(guān)聯(lián)的奶頭預(yù)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(shū)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行解釋。
[0007]本方法和設(shè)備可特定地在自動(dòng)擠奶設(shè)施中或與其相關(guān)聯(lián)地實(shí)施，自動(dòng)擠奶設(shè)施例如是具有自動(dòng)擠奶設(shè)備的固定自動(dòng)擠奶操作室或旋轉(zhuǎn)的擠奶平臺(tái)。該方法使用具有控制系統(tǒng)的預(yù)處理或后處理機(jī)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(zhuān)門(mén)的控制系統(tǒng)，或者該控制系統(tǒng)可額外包括機(jī)器人本身的控制系統(tǒng)的元件，或者該控制系統(tǒng)可與機(jī)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(hào)，該擠奶設(shè)施控制系統(tǒng)可以是靜止隔欄類(lèi)型也可以是移動(dòng)平臺(tái)類(lèi)型。該設(shè)備可進(jìn)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(jī)器人能在其臂上攜帶奶頭處理裝置并且可另外地?cái)y帶例如相機(jī)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(shí)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(gè)或多個(gè)噴嘴。在推薦的發(fā)明中，可對(duì)具有任意數(shù)量η的奶頭21至ζ η的動(dòng)物進(jìn)行處理。常見(jiàn)示例包括具有兩個(gè)或四個(gè)奶頭的動(dòng)物。本方法包括建立所述預(yù)處理或后處理操作的起始時(shí)間h的初始步驟。該時(shí)間可特定地在來(lái)自相關(guān)聯(lián)的擠奶設(shè)施控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)之后而被確定，該輸入信號(hào)指示擠奶已經(jīng)完成并且相關(guān)動(dòng)物可進(jìn)行后處理。時(shí)間h可選地在來(lái)自相關(guān)聯(lián)的擠奶設(shè)施控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)之后而被確定，輸入信號(hào)指示在擠奶前動(dòng)物已經(jīng)進(jìn)入隔欄中。可選地，時(shí)間tQ可例如對(duì)應(yīng)于將移動(dòng)平臺(tái)的動(dòng)物隔欄移動(dòng)至預(yù)處理或后處理的起始位置:尤其是，在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)移至用于在該平臺(tái)上的隔欄處啟動(dòng)預(yù)處理或后處理操作的相關(guān)角位置時(shí)產(chǎn)生信號(hào)以設(shè)置時(shí)間當(dāng)時(shí)間h建立后，開(kāi)始預(yù)處理或后處理設(shè)備的搜索階段以便確定在預(yù)處理或后處理位置有動(dòng)物。該步驟可通過(guò)使用任意適用的傳感器檢測(cè)動(dòng)物的物理存在來(lái)實(shí)現(xiàn)。一種適用的傳感器可包括相機(jī)，例如3D相機(jī)或所謂的飛行時(shí)間(TOF)相機(jī)。因此，預(yù)處理或后處理設(shè)備可包括用于檢測(cè)動(dòng)物存在的檢測(cè)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(jī)，更特定地為3D相機(jī)，其優(yōu)選地定向成指向相關(guān)的預(yù)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(lái)自動(dòng)物隔欄的圖像)。
[0009]本方法進(jìn)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(dòng)對(duì)在所述預(yù)處理或后處理位置處所述個(gè)體動(dòng)物的所述奶頭中第一個(gè)奶頭21的空間奶頭位置的自動(dòng)檢測(cè)。空間奶頭位置可特定地相對(duì)于關(guān)于所述動(dòng)物的和/或關(guān)于預(yù)處理或后處理位置的所述參考點(diǎn)來(lái)限定，以及:
[0011](ii)記錄所述檢測(cè)到的個(gè)體動(dòng)物奶頭的空間位置，優(yōu)選地，通過(guò)在機(jī)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(chǔ)所述檢測(cè)到的位置來(lái)記錄所述檢測(cè)到的個(gè)體動(dòng)物奶頭的空間位置，以及
[0012](iii)通過(guò)所述控制系統(tǒng)通過(guò)例如運(yùn)算或計(jì)算，推導(dǎo)出用于處理所述奶頭的專(zhuān)門(mén)的奶頭處理行動(dòng)?？蛇m用的奶頭處理行動(dòng)可以是流體施加行動(dòng)，例如用處理流體敷涂所述奶頭的例如噴灑或藥浴行動(dòng)。該方法進(jìn)一步包括以下步驟:
[0013](iv)啟動(dòng)和執(zhí)行在所述檢測(cè)到的空間位置處對(duì)所述檢測(cè)到的奶頭的所述處理行動(dòng)，以及
[0014](V)針對(duì)所述動(dòng)物的后續(xù)的每一個(gè)奶頭22至z n重復(fù)一次所述啟動(dòng)、記錄、推導(dǎo)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(jī)器人手臂(優(yōu)選地遠(yuǎn)離動(dòng)物)收回至收回位置；
[0015]其中如果，在所述起始時(shí)間h之后，在任意上述步驟(優(yōu)選地除對(duì)于最后的奶頭Zn的步驟iv以外)完成之前，預(yù)定義時(shí)間Atd過(guò)去，則所述步驟中斷，并且可推導(dǎo)出默認(rèn)處理行動(dòng)并由處理設(shè)備執(zhí)行默認(rèn)處理行動(dòng)，該默認(rèn)處理行動(dòng)可以是處理裝置的默認(rèn)移動(dòng)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(jī)器人手臂(優(yōu)選地遠(yuǎn)離該動(dòng)物)收回至收回位置。機(jī)器人手臂的收回位置可對(duì)應(yīng)于起始位置。機(jī)器人手臂的起始位置可還對(duì)應(yīng)于檢測(cè)動(dòng)物存在于在預(yù)處理或后處理位置處的位置。
[0016]關(guān)于步驟(ii)，檢測(cè)到的個(gè)體動(dòng)物的奶頭的空間位置可被記錄，即臨時(shí)存儲(chǔ)，并通過(guò)例如在設(shè)備控制系統(tǒng)中的運(yùn)算單元用作并推導(dǎo)出使用處理裝置的相關(guān)奶頭的專(zhuān)門(mén)的處理行動(dòng)。
[0017]關(guān)于步驟(iii)，推導(dǎo)出專(zhuān)門(mén)處理行動(dòng)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(dòng)生成機(jī)器人手臂的移動(dòng)行動(dòng)，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(gè)噴嘴或者例如藥浴杯或其它施藥器)的機(jī)器人手臂移至在檢測(cè)到的奶頭附近的位置(例如專(zhuān)門(mén)處理位置)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，當(dāng)從處理位置致動(dòng)噴嘴或多個(gè)噴嘴時(shí)，可使噴灑流體敷涂奶頭。優(yōu)選地，該行動(dòng)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(dòng)至通過(guò)所述檢測(cè)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(zhuān)門(mén)的處理位置。
[0018]關(guān)于步驟(iv)，啟動(dòng)和執(zhí)行所述檢測(cè)到的奶頭的所述處理行動(dòng)的步驟，其可優(yōu)選地包括將所述處理裝置移動(dòng)至相關(guān)檢測(cè)到的奶頭位置處或附近的專(zhuān)門(mén)的處理位置處或周?chē)?，雖然在一些實(shí)施例中，機(jī)器人手臂可保持一個(gè)或多個(gè)處理裝置(例如噴嘴)在所述檢測(cè)到的個(gè)體動(dòng)物的奶頭的空間位置處或附近靜止。在一些實(shí)施例中，處理行動(dòng)可以是處理路徑的形式，機(jī)器人手臂和至少一個(gè)處理裝置被移動(dòng)通過(guò)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(dòng)可以是從處理裝置噴灑處理流體的噴灑行動(dòng)，處理裝置可包括一個(gè)或多個(gè)噴嘴。該噴灑行動(dòng)，無(wú)論是從靜止的機(jī)器人手臂位置還是從移動(dòng)的機(jī)器人手臂，都可從而通過(guò)例如對(duì)奶頭敷涂處理流體來(lái)處理所述奶頭。為了這一目的，可將流體噴灑至奶頭上或周?chē)?，并且流體可從單個(gè)噴嘴或者多個(gè)噴嘴噴灑出。相對(duì)于奶頭的專(zhuān)門(mén)的噴灑路徑可特