DE10118329A1

DE10118329A1 - Determination of milk properties, particularly milk for transportation, by determination of a color vector from an optical spectrum of the milk, with the vector used to represent milk characteristics

Info

Publication number: DE10118329A1
Application number: DE2001118329
Authority: DE
Inventors: Peter Kaever; Marek Krasutzki; Jan-Hermann Reurik
Original assignee: Westfalia Landtechnik GmbH
Current assignee: GEA Farm Technologies GmbH
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2002-10-24
Also published as: EP1377813A1; WO2002084260A1

Abstract

Method for optical characterization of milk (5) using an optical system (1) has the following steps: (a) the optical system is calibrated at first frequency (b) an optical spectrum for the milk is determined for at least one frequency (c) the recorded spectrum is converted to a color vector in a first color space using a first image (d) the color vector is converted into a characteristic vector in characteristic space by use of a second image. Independent claims are made for an extended method in which the characteristic vector is compared with a reference vector and for a device for determining the optical properties of milk.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Qualitätsprüfung von Milch bzw. zur optischen Charakterisierung von Milch sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren.The invention relates to a method for quality control of milk or optical characterization of milk and a device for carrying it out of these procedures.

Bei der Verfahrensentwicklung in automatischen Melksystemen zeichnet sich nach einer ersten Phase, in der die prinzipielle Funktionsfähigkeit von Melksys temen gezeigt wurde, eine zweite Phase ab, in der erweiterte Funktionen, insbe sondere Funktionen zur Gewährleistung von Qualitätsstandards der Milch wie auch die Prüfung auf sinnfällig veränderte Milch in den Vordergrund rücken. Sinnfällig veränderte Milch bedeutet, dass die Milch durch Blut, Eiter oder durch Flocken verunreinigt ist, d. h. in der Erscheinung hinsichtlich Farbe, Geruch oder Konsistenz unerwünscht auffällig verändert ist. Zur Bestimmung der Sinnfällig keit sind verschiedene Verfahren bekannt. Einige Verfahren nutzen Leitwert- oder Dichtemessungen oder Siebe, um den Gehalt an Flocken zu bestimmen andere erfassen sinnfällige Veränderungen hinsichtlich farblicher Veränderungen der Milch. Bisher verwendete Analysegeräte auf Basis optischer Verfahren weisen eine umfangreiche Sensorik auf, die voluminös und teuer ist, so dass derartige Analysegeräte meist stationär untergebracht werden müssen.The process development in automatic milking systems stands out after a first phase in which the basic functionality of Melksys a second phase, in which extended functions, esp special functions to ensure quality standards of milk such as the focus is also on testing for milk that has been altered in a meaningful way. Obviously altered milk means that the milk is through blood, pus or through Flakes are contaminated, d. H. in appearance with regard to color, smell or Consistency is undesirably noticeably changed. To determine the meaningful Various methods are known. Some procedures use conductance or Density measurements or sieves to determine the flake content others capture obvious changes in color changes of the Milk. Previously used analysis devices based on optical methods an extensive sensor system that is voluminous and expensive, so that such Analyzers usually have to be stationary.

Die Nachteile verfügbarer Geräte, die mittels farblicher Auswertung arbeiten, be ziehen sich überwiegend auf die Leistungsfähigkeit der Auswertverfahren, die auf . Basis der Absolutwerte oder Verhältnisse der optischen Spektren nur Teilaspekte des Farbvektors erfassen und damit keine leistungsfähige Grundlage für das Be schreiben verkehrsfähiger Proben bei der farblichen Beurteilung sinnfällig veränderter Milch bieten. Die bei existierenden Geräten einer einfachen Signalaufberei tung unterzogenen Rohinformationen zu den Farben stellen keine hinreichend einfache und umfassende Größe dar, mit der eine Entscheidung über die Sinnfäl ligkeit abgeleitet werden kann.The disadvantages of available devices that work by means of color evaluation, be predominantly relate to the performance of the evaluation process. Only partial aspects based on the absolute values or ratios of the optical spectra of the color vector and thus no powerful basis for the Be write marketable samples in the color assessment of obviously changed ones Offer milk. A simple signal processing for existing devices raw information on the colors does not provide sufficient information simple and comprehensive size with which a decision about the meaningful maturity can be derived.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die erwähnten Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und zum einen Verfahren zur optischen Charakterisie rung von Milch und zum anderen ein Verfahren zur Qualitätsprüfung von Milch anzugeben, mit welchen mit optischen Mitteln Entscheidungskriterien über die Sinnfälligkeit abgeleitet werden können. Darüber hinaus sollen Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren angegeben werden.It is an object of the present invention, the disadvantages of the prior art to overcome the technology and on the one hand method for optical characterization milk and on the other hand a method for quality testing of milk indicate with which optical means decision criteria about the Naturalness can be derived. In addition, devices for Implementation of these procedures can be specified.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 bzw. 2 sowie durch die Merkmale des Anspruchs 17 bzw. 18. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweilig abhängigen Ansprüche.This object is achieved by the features of claims 1 and 2 as well by the features of claims 17 and 18. Advantageous further developments are the subject of the respective dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Charakterisierung von Milch mit einem optischen System erfasst folgende Verfahrensschritte: Zunächst wird das optische System bei mindestens einer Frequenz kalibriert. Anschließend wird mindestens ein optisches Spektrum der Milch bei mindestens einer Frequenz auf genommen, woraufhin das erhaltene Spektrum mit Hilfe einer ersten Abbildung in einen Farbraum auf mindestens einen Farbvektor abgebildet wird. Schließlich wird mindestens ein Farbvektor mit Hilfe einer zweiten Abbildung in einen Merkmalsraum auf einen Merkmalsvektor abgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Qualitätsprüfung von Milch umfasst die gleichen Verfahrensschrit te wie das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Charakterisierung von Milch und den weiteren, dass der Merkmalsvektor mit einem Referenzvektor ver glichen wird.The method according to the invention for the optical characterization of milk with An optical system records the following process steps: First, the optical system calibrated at at least one frequency. Then will at least one optical spectrum of the milk at at least one frequency taken, whereupon the spectrum obtained with the aid of a first figure in a color space is mapped to at least one color vector. Finally at least one color vector is transformed into one with the help of a second image Feature space mapped to a feature vector. The invention Milk quality control procedures include the same process step te as the inventive method for the optical characterization of Milk and the others that the feature vector ver with a reference vector is compared.

Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Milch berührungslos, in Echtzeit und im Durchflussverfahren charakterisiert. Durch die Kalibrierung wird die optische Übertragungsfunktion des optischen Systems festgestellt, damit sie später aus den mit Milch aufgenommenen optischen Spektren heraus gerechnet werden kann. Beispielsweise erfolgt für die Rohwerte des Sensors der Offsetab gleich sowie eine automatische Kalibrierung mit Referenzwerten. In diesem Schritt werden die einzelnen Rohwerte noch für sich isoliert betrachtet. Mit die sem Schritt werden z. B. farbliche Veränderungen im Sensorkopf kompensiert. In einer besonderen Betriebsart des Sensors können, abhängig von externen System zuständen Kalibrierungsalgorithmen angestoßen werden, die zur Bestimmung der Offsetabgleichswerte erforderlich sind.With the aid of the method according to the invention, the milk becomes contactless, in Characterized in real time and in the flow method. Through the calibration the optical transfer function of the optical system is determined so that it later calculated from the optical spectra recorded with milk can be. For example, the offset of the raw values of the sensor is carried out same as well as an automatic calibration with reference values. In this Step, the individual raw values are considered in isolation. With the sem step are z. B. color changes in the sensor head compensated. In a special operating mode of the sensor, depending on the external system Calibration algorithms are triggered to determine the Offset adjustment values are required.

Die Übertragungsfunktion des optischen Systems wird von dem von einer Licht quelle imitierten Lichtspektrum als auch von der spektralen Sensitivität des De tektors bestimmt. Desweiteren haben zusätzliche optische Komponenten des opti schen Systems (z. B. Fenster einer Messkammer, in der die Milch geführt wird, Spiegel etc.) bzw. Verunreinigungen im optischen Strahlengang Einfluss auf die optische Übertagungsfunktion.The transfer function of the optical system is different from that of a light source imitated light spectrum as well as the spectral sensitivity of the De tector determined. Furthermore, additional optical components of the opti system (e.g. window of a measuring chamber in which the milk is led, Mirror etc.) or impurities in the optical beam path influence the optical transmission function.

Das Spektrum des verwendeten Lichtes kann im infraroten Spektralbereich, im sichtbaren und/oder im UV-spektral Bereich des elektromagnetischen Spektrums liegen. Eine Kombination von unterschiedlichen Frequenzbereichen, sowie die Kombination von schmalbandigen und breitbandigen Frequenzbereichen ist vor teilhaft, wenn sich die Verunreinigungen in Milch wie z. B. Blut, Eiter oder Flo cken bei verschiedenen Frequenzen unterschiedlich gut erkennen lassen, d. h. der Kontrast zwischen den jeweiligen Arten der Verunreinigung gegenüber verkehrs fähiger Milch bei verschiedenen Frequenzen unterschiedlich groß ist.The spectrum of the light used can be in the infrared spectral range visible and / or in the UV spectral range of the electromagnetic spectrum lie. A combination of different frequency ranges, as well as the A combination of narrowband and broadband frequency ranges is planned partial if the contaminants in milk such as. B. blood, pus or flo can be recognized differently at different frequencies, d. H. the Contrast between the different types of pollution compared to traffic capable milk at different frequencies.

Mit der ersten Abbildung des erhaltenen Spektrums in den Farbraum auf mindes tens einen Farbvektor wird eine sichere und robuste Klassifizierung der Farbe der Milch möglich. Durch diese Abbildung wird eine geschlossene Formulierung der Beurteilungskriterien ermöglicht, wobei gleichzeitig die gesamt Information der gemessen Spektralbereiche einfließt. Durch die erste Abbildung wird die Komplexität eines optischen Spektrums auf einen vergleichsweise einfachen Farbvek tor reduziert, der als Einträge wenige Zahlen aufweist, die jedoch die optischen Eigenschaften von Milch umfassend beschreiben.With the first mapping of the spectrum obtained in the color space to at least At least one color vector is a safe and robust classification of the color of the Milk possible. Through this illustration a closed wording of the Assessment criteria enables, while at the same time the entire information of the measured spectral ranges. The first figure shows the complexity of an optical spectrum on a comparatively simple color vek Tor reduced, which has a few numbers as entries, but the optical Describe the properties of milk comprehensively.

Mit Hilfe der zweiten Abbildung wird der Farbvektor in einen Merkmalsraum auf einen Merkmalsvektor abgebildet. Mit dieser Abbildung wird somit der Farbvek tor, welcher die Farbe der Milch wiedergibt, auf einen Merkmalsvektor mit weni gen, jedoch relevanten Einträgen abgebildet. Beispielsweise kann als ein Eintrag des Merkmalsvektors der Winkel stehen, mit dem sich der Farbvektor im Farb raum um eine bestimmte Achse gedreht hat, oder der Faktor stehen, um den der Farbvektor gestaucht oder gestreckt wird.With the help of the second illustration, the color vector is drawn into a feature space mapped a feature vector. With this illustration the color vec gate, which reproduces the color of the milk, on a feature vector with less relevant but relevant entries. For example, as an entry of the feature vector are the angle with which the color vector is in the color space has rotated around a certain axis, or the factor by which the Color vector is compressed or stretched.

Der Vergleich des Merkmalsvektors mit einem Referenzvektor liefert ein Kriteri um für die Qualität sinnfällig veränderter Milch. Der Referenzvektor kann extern vorgegeben sein, könnte somit ein vorgegebener Standard sein. Er kann aber auch ein zuvor gespeicherter Merkmalsvektor aus früheren Messungen sein, so dass ein Vergleich der Milch zwischen zwei verschiedenen Zeitpunkten ermöglicht wird. Mit Hilfe des Merkmalsvektors lässt sich die zeitliche Entwicklung der Farbei genschaften der Milch nachvollziehen, woraus Informationen über den Gesund heitszustand einer Kuh oder der Herde bzw. die Abweichung der Physiologie ei ner Kuh gegenüber der der Herde gezogen werden können. Mit Hilfe des Refe renzvektors werden Mittelwerte und/oder Schwankungsbreiten vorgegeben, um die bzw. innerhalb derer ein Merkmalsvektor liegen muss, damit die Milch einen vorgegebenen Qualitätsstandard genügt.The comparison of the feature vector with a reference vector provides a criterion in order to change the quality of milk that is noticeably different. The reference vector can be external could be a given standard. But he can also a previously stored feature vector from previous measurements, so that a Comparison of the milk between two different times is made possible. With the help of the feature vector, the temporal development of the color understand the properties of milk, from which information about the healthy condition of a cow or herd or the deviation of the physiology a cow opposite the herd can be pulled. With the help of the Refe The reference vector specifies mean values and / or fluctuation ranges in order which or within which a feature vector must lie so that the milk unites specified quality standard is sufficient.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist der Referenzvektor ein vormals gespei cherter Merkmalsvektor eines Tieres bzw. einer Tiergruppe oder Herde. Durch den Vergleich des Merkmalsvektors mit vorherigen Merkmalsvektoren wird eine Veränderung der Milch einer Kuh frühzeitig festgestellt. In a further development of the invention, the reference vector is previously stored feature vector of an animal or group of animals or herd. By the comparison of the feature vector with previous feature vectors becomes a Change in a cow's milk detected early.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Transmissionsspekt rum aufgenommen. Bei einem Transmissionsspektrum wird durch geeignete Wahl der vom Lichtstrahl zu durchlaufenden Strecke innerhalb der Milch ein besonders gutes Signal zu Rauschverhältnis erzielt. Beispielsweise fallen Verunreinigungen im optischen System (d. h. nicht in der Milch) weniger ins Gewicht, wenn die vom Licht durchlaufende Strecke in der Milch länger ist, da der Einfluss der optischen Eigenschaften der Milch auf das optische Transmissionsspektrum mit der Wegstrecke skaliert und die Verunreinigungen im optischen Systems anteilsmäßig kleiner werden.In an advantageous embodiment of the invention, a transmission spectrum recorded around. In the case of a transmission spectrum, the choice is suitable the distance within the milk to be traversed by the light beam is a special one good signal to noise ratio achieved. For example, impurities fall in the optical system (i.e. not in milk) less weight if the from Light traversing distance in the milk is longer because of the influence of the optical Properties of milk on the optical transmission spectrum with the Distance scaled and the impurities in the optical system proportionately get smaller.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Reflektionsspektrum auf genommen. Der Vorteil des Reflektionsspektrums liegt in einem einfacheren opti schen Aufbau, da die üblicherweise für Transmissionsspektren erforderlichen zwei Fenster entfallen. Möglich ist auch, dass sowohl ein Transmissionsspektrum als auch ein Reflektionsspektrum aufgenommen wird. Der Vorteil hierin besteht, dass hiermit sowohl die absorptiven als auch die dispersiven Komponenten der optischen Eigenschaften der Milch erfasst werden. Während ein Transmissions spektrum in erster Linie die absorptiven Eigenschaften erfasst, erfasst ein Reflek tionsspektrum in erster Linie die dispersiven Eigenschaften, da der Reflekti onskoeffizient in erster Linie vom Brechungsindex und damit von der Dispersion beeinflusst wird. Dieses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bestimmte Ver änderungen der Milch besser in der Absorption, andere Veränderungen besser in der Reflektion erkennbar sind.In a further embodiment of the invention, a reflection spectrum is created taken. The advantage of the reflection spectrum lies in a simpler opti cal structure, since the usually required for transmission spectra two windows are omitted. It is also possible that both a transmission spectrum as well as a reflection spectrum is recorded. The advantage here is that herewith both the absorptive and the dispersive components of the optical properties of the milk are recorded. During a transmission spectrum primarily records the absorptive properties, a reflect captures tion spectrum primarily the dispersive properties, since the reflecti on coefficient primarily from the refractive index and thus from the dispersion being affected. This is particularly advantageous if certain ver changes in milk better in absorption, other changes better in the reflection can be seen.

In einer Weiterbildung der Erfindung wird das optische Spektrum im Pulsbetrieb aufgenommen. Pulsbetrieb heißt hier, dass in vorgebbaren zeitlichen Abständen das optische Spektrum aufgenommen wird, so dass eine Historie der Farbverände rungen der Milch selbst innerhalb eines Melkvorganges möglich ist. In a further development of the invention, the optical spectrum is in pulse mode added. Pulse mode here means that at predeterminable time intervals the optical spectrum is recorded so that a history of color changes milk itself is possible within a milking process.

In einer noch weiteren Ausgestaltung wird das optische Spektrum kontinuierlich aufgenommen, wobei eine Charakterisierung der Milch hinsichtlich seiner opti schen Eigenschaften jederzeit möglich ist.In a still further embodiment, the optical spectrum becomes continuous added, with a characterization of the milk in terms of its opti properties is possible at any time.

Nach einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Kalibrierung des optischen Systems unter Verwendung von Referenzgrößen. Da die Lichtquelle, der Detektor und gegebenenfalls zusätzlich verwendete optische Komponenten wie z. B. Fenster transmittierte bzw. reflektierte Lichtstrahlen in ihren farblichen Eigenschaften verändern, muss für eine präzise Charakterisierung der Milch dieser Einfluss rechnerisch korrigiert werden. Dieses geschieht bei spielsweise indem anstelle der Milch eine Referenzgröße mit bekannten optischen Eigenschaften gemessen wird. Als Referenzgröße kann beispielsweise anstelle von Milch oder Wasser eine andere Flüssigkeit verwendet werden. Alternativ kann das optische System auch charakterisiert werden, indem die Milch aus dem optischen Strahlengang entfernt wird. Bevorzugt wird als Referenzgröße eine Ka librierflüssigkeit anstelle der Milch verwendet.According to yet another advantageous embodiment of the invention, the Calibration of the optical system using reference values. There the light source, the detector and any additional optical used Components such as B. window transmitted or reflected light rays in change their color properties, for precise characterization the milk this influence can be corrected mathematically. This happens at for example by replacing the milk with a reference quantity with known optical Properties is measured. For example, instead of another liquid from milk or water can be used. alternative the optical system can also be characterized by removing the milk from the optical beam path is removed. A Ka is preferred as the reference variable Libration fluid used instead of milk.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das mindestens eine optische Spektrum auf Farbvektoren bekannter Farbsysteme linear abgebil det. Durch diese Abbildung wird die Komplexität des optischen Spektrums auf einen Satz von wenigen Zahlen abgebildet, ohne dass (im Falle von Milch) wich tige Informationen verloren gehen. Damit werden die optischen Eigenschaften der Milch mit einem Satz von wenigen Zahlen hinreichend genau beschrieben. Opti sche Merkmale lassen sich somit numerisch in effizienter Weise erfassen und verwerten. Die Abbildung erfolgt derart, dass in Bezug auf eine geeignete Wahl von Farbbasisvektoren (beispielsweise rot, grün, blau im RGB-System) z. B. Sätti gungs- bzw. Intensitätsparameter quantifiziert werden. Die Abbildung des opti schen Spektrums auf einen Farbvektor wird mit Hilfe eines Rechners auf effizien te Weise durch Superpositionen der einzelnen Farben generiert. Bekannte Farb systeme (z. B. RGB, CMY, . . .) zeichnen sich dadurch aus, dass die Abbildung des optischen Spektrums auf einen Farbvektor eindeutig ist, d. h. die Einträge im Farbvektor wohl definiert sind.In a further preferred embodiment of the invention, this is at least an optical spectrum on color vectors of known color systems is linearly displayed det. This figure shows the complexity of the optical spectrum depicted a set of a few numbers without (in the case of milk) giving way information is lost. The optical properties of the Milk is described in sufficient detail with a set of a few numbers. Opti cal features can thus be numerically and efficiently recorded recycle. The mapping is done in such a way that in relation to a suitable choice of color basis vectors (for example red, green, blue in the RGB system) z. B. Satti intensity parameters are quantified. The illustration of the opti spectrum on a color vector is calculated with the help of a computer generated by superpositions of the individual colors. Known color systems (e.g. RGB, CMY,...) are characterized by the fact that the image of the optical spectrum on a color vector is unique, d. H. the entries in Color vector are well defined.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Abbil dung eine nichtlineare Abbildung. Beispielsweise wird der Betrag des Farbvektors festgestellt. Je nach Farbsystem gibt der Betrag des Farbvektors Aufschluss über die Helligkeit der Milch. Alternativ wird die Rotation des Farbvektors bezüglich einer vorgebbaren Achse im Farbraum festgestellt. Die Rotation des Farbvektors gibt eine Verschiebung der Farbe an. Wird beispielsweise mit weißem Licht auf eine von Blut gefärbte Milch eingestrahlt, so wird die Farbe von weiß nach rot verschoben. Die Rotation des Farbvektors wird mit Schwellwerten und/oder Tole ranzbereichen verglichen. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der mindestens eine Farbvektor normiert. Durch die Normierung können Rückschlüs se auf Lufteinschlüsse, Schaum oder Ablagerungen in der Milch bzw. am Sensor kopf gezogen werden.In a further preferred embodiment of the invention, the second illustration is a non-linear mapping. For example, the amount of the color vector detected. Depending on the color system, the amount of the color vector provides information the brightness of the milk. Alternatively, the rotation of the color vector is related a definable axis in the color space. The rotation of the color vector indicates a shift in color. For example, with white light a milk colored by blood is injected, the color changes from white to red postponed. The rotation of the color vector is associated with threshold values and / or toles compared areas. In a further embodiment of the invention, the normalized at least one color vector. The normalization allows conclusions air pockets, foam or deposits in the milk or on the sensor head pulled.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Abbildung die Inten sitätsabbildung, d. h. der Farbvektor wird gleich dem Merkmalsvektor gesetzt. Hierbei gibt der Merkmalsvektor direkt die Farbe der Milch wieder.In a further embodiment of the invention, the second figure is the Inten sity mapping, d. H. the color vector is set equal to the feature vector. The feature vector directly reflects the color of the milk.

In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung wird der Merkmalsvektor ge speichert. Durch eine tierindividuelle Speicherung und den Vergleich mit Vergan genheitswerten können Rückschlüsse über den gesundheitlichen Zustand der Kuh gezogen werden. Durch die Speicherung des Merkmalsvektors wird ein zeitlicher Verlauf der optischen Eigenschaften der Milch festgehalten.In a special embodiment of the invention, the feature vector is ge stores. Through animal-specific storage and comparison with Vergan Values can draw conclusions about the health of the cow to be pulled. By storing the feature vector, a temporal The course of the optical properties of the milk is recorded.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur optischen Charakterisierung von Milch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst eine Steuereinheit und ein optisches System mit einer Lichtquelle, einen Detektor und eine mit der Milch befüllbare Messkammer, wobei die Lichtquelle, die Messkammer, und der Detektor in einem Strahlengang angeordnet sind und die Daten des Detektors der Steuereinheit zugeführt werden.The device according to the invention for the optical characterization of milk for carrying out the method according to the invention comprises a control unit and an optical system with a light source, a detector and one with the Milk fillable measuring chamber, the light source, the measuring chamber, and the Are arranged in a beam path and the data of the detector Control unit are fed.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Milch, insbesondere von sinnfälliger Milch zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, um fasst eine Steuereinheit, die einen Komparator aufweist, und ein optisches System mit einer Lichtquelle, einen Detektor und einer mit der Milch befüllbare Mess kammer, wobei die Lichtquelle, die Messkammer und der Detektor in einen Strah lengang angeordnet sind und die Daten des Detektors der Steuereinheit zugefügt werden, dessen Komparator die Daten mit vorgebbaren und/oder gespeicherten Daten vergleicht.The device according to the invention for quality testing of milk, in particular of obvious milk to carry out the method according to the invention, um includes a control unit, which has a comparator, and an optical system with a light source, a detector and a measuring device that can be filled with milk chamber, the light source, the measuring chamber and the detector in one beam lengang are arranged and the data of the detector added to the control unit be, the comparator of the data with predetermined and / or saved Compares data.

In einem Transmissionsaufbau befindet sich die Messkammer zwischen der Lichtquelle und dem Detektor, wobei der Lichtstrahl die zu untersuchende Milch durchstrahlt. In einem Reflektionsaufbau tastet der Lichtstrahl ausgehend von der Lichtquelle die Oberfläche der zu untersuchenden Milch ab und wird zum Detek tor reflektiert. Der Komparator vergleicht die von der Steuereinheit ermittelten Daten mit vorgegebenen und/oder zuvor gespeicherten Daten, womit sich Verän derungen der Tierphysiologie erkennen lassen. Durch einfache Vergleiche der Daten mit denen für verkehrsfähige Milch vorgegebenen Schwellenwerten und Toleranzbereichen wird eine Prüfung auf Sinnfälligkeit der Milch vorgenommen. Diese im Merkmalsraum stattfindende Prüfung erlaubt einen Vergleich anhand weniger skalarer Parameter. Komplexere Merkmale wie z. B. die farbliche Verän derung der Milch lassen sich so durch skalare Maßzahlen mit den in verkehrsfähi ger Milch ermittelten Werten vergleichen, wobei sich insbesondere Toleranzbe reiche einfach spezifizieren lassen.In a transmission setup, the measuring chamber is located between the Light source and the detector, the light beam being the milk to be examined irradiated. In a reflection structure, the light beam probes from the Light source from the surface of the milk to be examined and becomes a detec gate reflected. The comparator compares those determined by the control unit Data with predefined and / or previously stored data, which changes changes in animal physiology. By simple comparisons of the Data with the threshold values specified for marketable milk and Tolerance ranges, a check is made to determine if the milk is sensible. This check, which takes place in the characteristics room, allows a comparison based on less scalar parameter. More complex features such as B. the color change The milk can be changed by scalar measures with the marketable Compare the milk values determined, whereby tolerance values in particular simply specify the rich.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kalibrierflüssigkeit in die Messkammer einleitbar. Mit dieser Kalibrierflüssigkeit wird das optische System als solches ohne die zu untersuchende Milch geeicht, insbesondere kann hiermit die Funktionsfähigkeit des Gerätes überwacht werden. Eine Speicherung der optischen Übertragungsfunktion des optischen Systems, insbesondere eine Speiche rung der dadurch entstehenden Offset-Kompensation bzw. der Kalibrierwerte, in einer Datenbank ist zweckmäßig, um die Funktionsfähigkeit des Gerätes zu über wachen.In a further embodiment of the invention, a calibration fluid is in the Measuring chamber can be introduced. With this calibration fluid the optical system calibrated as such without the milk to be examined, in particular can hereby the functionality of the device can be monitored. A storage of the optical Transfer function of the optical system, in particular a spoke the resulting offset compensation or the calibration values, in A database is useful to check the functionality of the device wake up.

Das hier vorgeschlagene Verfahren erlaubt eine kompakte Formulierung der Merkmale verkehrsfähiger Milch. Die zweistufige Abbildung von Rohwerten in den Farbraum mit einer nachgeschalteten Abbildung in den Merkmalsraum bringt ein hohes Maß an Griffigkeit bei der Entwicklung der Verfahren und erlaubt die leistungsfähige Implementierung von Verfahren mit einem hohen Maß an Selekti vität und geringem numerischen Aufwand. Das Verfahren kann so ausgestaltet werden, dass der Vakuumabfall äußerst gering ausfällt und sich eine ausgezeich nete Reinigungsfähigkeit ergibt, zumal das Verfahren kontaktlos arbeitet.The method proposed here allows a compact formulation of the Characteristics of marketable milk. The two-stage mapping of raw values in brings the color space into the feature space with a subsequent image a high degree of grip in the development of the processes and allows the powerful implementation of processes with a high degree of selectivity vity and low numerical effort. The method can be designed in this way that the vacuum drop is extremely low and an excellent Nete cleanability results, especially since the process works without contact.

Weitere Vorteile und bevorzugte Ausgestaltungen werden anhand der folgenden Zeichnung erläutert. Diese sei schematisch die Erfindung erläuternd nicht als den Geist der Erfindung einschränkend aufzufassen, sondern soll nur exemplarisch einige Bestandteile der Erfindung beispielhaft verdeutlichen. Es zeigen schema tisch:Further advantages and preferred embodiments are described in the following Drawing explained. This is schematically not illustrative of the invention as the To restrict the spirit of the invention, but is only intended to be exemplary illustrate some components of the invention by way of example. It show scheme table:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Qualitätsprüfung; und FIG. 1 shows an inventive device for quality inspection; and

Fig. 2 ein bekanntes Farbsystem. Fig. 2 shows a known color system.

Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Qualitätsprüfung von Milch, insbesondere von sinnfällig veränderter Milch mit einem optischen System 1, einer Lichtquelle 2 und einem Detektor 3, wobei der von der Lichtquel le 2 ausgehende Lichtstrahl 10 durch die Fenster 7 einer Messkammer 4 tritt. Die Messkammer 4 kann mit Milch 5 über einen Milcheinlass 8 befüllt werden. Vor teilhafterweise wird die Farbe der Milch 5 im Durchfluss gemessen, welches durch den Milcheinlass 8 und einem Milchauslass 9 ermöglicht wird. Die Daten des Detektors 3 werden einer Steuereinheit 6 zugeführt, welche die Daten vor zugsweise nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auswertet und an einen Kom parator 11 weiterleitet, der durch Vergleich dieser mit Daten verkehrsfähiger Milch bzw. gespeicherten Daten vergleicht, woraufhin die Vergleichergebnisse über eine Anzeige 12 ausgegeben werden. Fig. 1 shows schematically a device according to the invention for checking the quality of milk, in particular manifest modified milk with an optical system 1, a light source 2 and a detector 3, wherein the passage of the Lichtquel le 2 outgoing light beam 10 through the window 7 of a measuring chamber 4 , The measuring chamber 4 can be filled with milk 5 via a milk inlet 8 . The color of the milk 5 is measured in flow, which is made possible by the milk inlet 8 and a milk outlet 9 . The data of the detector 3 are fed to a control unit 6 , which evaluates the data before, preferably according to the method according to the invention, and forwards them to a comparator 11 , which compares them with data of marketable milk or stored data, whereupon the comparison results via a display 12 be issued.

Fig. 2 zeigt das bekannte Farbsystem RGB. Jede darzustellende Farbe wird durch einen Punkt im Zylinder repräsentiert, wobei der Winkel α den Farbton, bzw. die Mischung der Farbtöne von Punkt R (rot) über Punkt G (gelb) nach Punkt B (blau) und wieder zu Punkt R (rot) beschreibt, der Betrag r des auf die Grundflä che des Zylinders projizierten Vektors die Sättigung der Farbtöne angibt und die Höhe h die Intensität der Farbe beziffert. In diesem System befinden sich alle rei nen Grautöne auf der Mittelachse des Zylinders, wobei der oberste Punkt O auf der Mittelachse des Zylinders reines weiß und der unterste Punkt U reines schwarz repräsentiert. Eine Drehung des Farbvektors um die Mittelachse des Zy linders beschreibt eine Verschiebung des Farbtones, eine Streckung oder Stau chung des Farbvektors bedeutet im allgemeinen eine Intensitätsveränderung sowie eine Veränderung in der Sättigung. Auf diese Weise ist durch die Angabe von 3 Zahlen die Farbe der Milch eindeutig bestimmt. FIG. 2 shows the known color system RGB. Each color to be displayed is represented by a point in the cylinder, the angle α representing the color or the mixture of colors from point R (red) to point G (yellow) to point B (blue) and back to point R (red) describes the amount r of the vector projected onto the base surface of the cylinder indicating the saturation of the color tones and the height h numbering the intensity of the color. In this system, all pure shades of gray are on the central axis of the cylinder, the uppermost point O on the central axis of the cylinder representing pure white and the lowest point U representing pure black. A rotation of the color vector about the central axis of the cylinder describes a shift in the hue, an extension or contraction of the color vector generally means a change in intensity and a change in saturation. In this way, the color of the milk is clearly determined by giving 3 numbers.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur optischen Charakterisierung von Milch 5 mit einem optischen System 1 umfasst folgende Verfahrensschritte: Zunächst wird das optische System kalibriert, dann wird mindestens ein optisches Spektrum der Milch bei mindestens einer Frequenz aufgenommen, dann wird das erhaltene Spektrum mit Hilfe einer ersten Abbildung in einem Farbraum auf mindestens einen Farbvektor abgebildet, und schließlich wird der mindestens eine Farbvektor mit Hilfe einer zweiten Abbildung in einem Merkmalsraum auf einen Merkmals vektor abgebildet. Das Verfahren erlaubt eine kompakte Formulierung der Merk male verkehrsfähiger Milch und bietet ein hohes Maß an Selektivität bei geringem numerischen Aufwand. The method according to the invention for the optical characterization of milk 5 with an optical system 1 comprises the following method steps: first the optical system is calibrated, then at least one optical spectrum of the milk is recorded at at least one frequency, then the spectrum obtained is shown in FIG a color space is mapped to at least one color vector, and finally the at least one color vector is mapped to a feature vector with the aid of a second mapping in a feature space. The process allows a compact formulation of the characteristics of marketable milk and offers a high degree of selectivity with little numerical effort.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

optisches System
optical system

22

Lichtquelle
light source

33

Detektor
detector

44

Messkammer
measuring chamber

55

Milch
milk

66

Steuereinheit
control unit

77

Fenster
window

88th

Milcheinlass
milk inlet

99

Milchauslass
milk outlet

1010

Lichtstrahl
beam of light

1111

Komparator
comparator

1212

Anzeige
display

Claims

1. A method for the optical characterization of milk ( 5 ) with an optical system ( 1 ), which comprises the following method steps:

a) the optical system ( 1 ) is calibrated at at least one frequency;
b) at least one optical spectrum of the milk ( 5 ) is recorded at at least one frequency;
c) the spectrum obtained is mapped with the aid of a first mapping into a color space on at least one color vector; and
d) the at least one color vector is mapped using a second image in a feature space from a feature vector.

2. Method for quality inspection of milk ( 5 ), in particular sensible milk ( 5 ), with an optical system ( 1 ), which comprises the following method steps:

a) the optical system ( 1 ) is calibrated at at least one frequency;
b) an optical spectrum of the milk ( 5 ) is recorded at at least one frequency;
c) the spectrum obtained is mapped with the aid of a first mapping into a color space on at least one color vector;
d) the at least one color vector is mapped using a second image in a feature space from a feature vector; and
e) the feature vector is compared with a reference vector.

3. The method according to claim 2, characterized in that the reference vector is a previously stored feature vector.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that a transmission spectrum is recorded.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a reflection spectrum is recorded.

6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical spectrum is recorded in pulse mode.

7. The method according to any one of the preceding claims 1 to 5, characterized records that the optical spectrum is recorded continuously.

8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the calibration of the optical system ( 1 ) is carried out using reference variables.

9. The method according to claim 8, characterized in that a calibration liquid is used in place of the milk ( 5 ) as a reference.

10. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the at least one optical spectrum on color vectors is more well known Color systems are mapped linearly.

11. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that that the second map is a non-linear map.

12. The method according to claim 11, characterized in that the amount of Color vector is determined.

13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that the Rotation of the color vector with respect to a given axis in the color space is determined.

14. The method according to any one of claims 11 to 12, characterized in that that the at least one color vector is normalized.

15. The method according to any one of the preceding claims 1 to 10, characterized ge indicates that the second figure is the identity figure.

16. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the feature vector is saved.

17. Device for the optical characterization of milk ( 5 ) for carrying out the method according to the invention according to claim 1 with a control unit ( 6 ) and an optical system ( 1 ) comprising a light source ( 2 ), a detector ( 3 ) and one with the milk ( 5 ) fillable measuring chamber ( 4 ), the light source ( 2 ), the measuring chamber ( 4 ) and the detector ( 3 ) being arranged in a beam path and the data from the detector ( 3 ) being fed to the control unit ( 6 ).

18. Apparatus for quality inspection of milk ( 5 ) for performing the method according to the invention according to claim 2, in particular of sensible milk, with a control unit ( 6 ) having a comparator ( 7 ), and an optical system ( 1 ) comprising a Light source ( 2 ), a detector ( 3 ) and a measuring chamber ( 4 ) which can be filled with milk ( 5 ), the light source ( 2 ), measuring chamber ( 4 ) and detector ( 3 ) being arranged in a beam path and the Data of the detector ( 3 ) of the control unit ( 6 ) are fed, the comparator ( 11 ) of which compares the data with pre-specifiable and / or stored data.

19. The apparatus according to claim 17, characterized in that a calibration liquid can be introduced into the measuring chamber ( 4 ).