NL8800042A

NL8800042A - Ultrasonic detector for automatic milking device - uses ultrasonic sensors for feeding and-or following teat of cow, and terminal appts. for controlling milking operation

Info

Publication number: NL8800042A
Application number: NL8800042A
Authority: NL
Original assignee: Multinorm Bv
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1989-08-01

Abstract

The ultrasonic detector comprises a transmitter and a receiver for ultrasonic waves and a conical reflection surface disposed in the vicinity of the transmitter for reflection of the ultrasonic waves, in order to obtain a detection field of predetermined dimensions. In the vicinity of the receiver a conical reflection surface is disposed for determining the area within which the ultrasonic waves are reflected back to the receiver. The transmitter and receiver are integrated into a transmitter/ receiver unit. The transmitter/receiver unit is disposed in lying position while the conical reflection surface is located above it. The reflections from the moving teat measured by the ultrasonic sensors (52, 69, 71) are converted into sampled digital values/delta x, delta y) being relative position coordinates w.r.t. the sensors.

Description

fc: ï V.fc: ï V.

H AL/CP/470 Muit. * -1-H AL / CP / 470 Mut. * -1-

Ultrasone detector voor een automatische melkinrichtingUltrasonic detector for an automatic milking machine

De onderhavige uitvinding betreft een ultrasone detector volgens conclusie l.The present invention relates to an ultrasonic detector according to claim 1.

Ultrasone detectie-apparatuur voor automatische melkinrichtingen is beschreven in de Europese octrooiaanvrage 5 232.568 van dezelfde aanvraagster. Een probleem bij dit bekende systeem is het verkrijgen van een nauwkeurig qua hoogte bepaald detectieveld, terwijl in het door de hoogte bepaalde vlak een zo wijd mogelijke bundel gegenereerd moet worden, ten einde een koeieuier voorzien van een speen te 10 kunnen zoeken, vinden en/of benaderen.Ultrasonic detection equipment for automatic milking devices is described in European patent application 5 232,568 of the same applicant. A problem with this known system is obtaining an accurately height-determined detection field, while in the height-determined plane the widest possible beam has to be generated, in order to be able to search for, find and / or find a cow egg provided with a teat. or approach.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van een beschrijving van een in een tekening getoond uitvoe-ringsvoorbeeld daarvan, waarin tonen: 15 fig. 1 een perspectivisch aanzicht van een automa tische melkinrichting, waarbij een ultrasone detector volgens de onderhavige uitvinding wordt toegepast; fig. 2 een schematisch, perspectivisch aanzicht van detail II uit fig. I; 20 fig. 3 detail III uit fig. 2; fig. 4 doorsnede over lijn IV-IV uit fig. 3; en fig. 5 detail V uit fig. 1.Further advantages, features and details of the present invention will become apparent from a description of an exemplary embodiment thereof shown in a drawing, in which: fig. 1 shows a perspective view of an automatic milking device, wherein an ultrasonic detector according to the present invention is used; fig. 2 shows a schematic, perspective view of detail II from fig. I; Fig. 3 detail III from fig. 2; Fig. 4 is a section along line IV-IV from Fig. 3; and fig. 5 detail V from fig. 1.

Bij een robot 1 (fig. 1) voor een automatische melkinrichting wordt een melkrek 2 vanuit een door kabels 3 25 resp. 4 via hefboom 5 en actuator 6 bepaalde nulstand naar een niet getoonde uier van bijv. een koe of een geit, gebracht. De robot 1 is verplaatsbaar langs rails 7 en 8 voor gebruik bij verschillende melklokaties; verdere details hiervan zijn beschreven in de niet vóórgepubliceerde Europese 30 octrooiaanvrage 87,202238.9.In a robot 1 (fig. 1) for an automatic milking implement, a milking rack 2 is moved from a cable 3, resp. 4, the zero position determined via lever 5 and actuator 6 is brought to an udder of a cow or goat, for example, which is not shown. The robot 1 is movable along rails 7 and 8 for use at different milking locations; further details of this are described in the non-prepublished European patent application 87,202238.9.

Op het melkrek 2 zijn vier melkbekers 9 gemonteerd, zoals beschreven in EP-A-232.568. Een grijper 10 van de melk- . 8800042.Four teat cups 9 are mounted on the milk rack 2, as described in EP-A-232.568. A grab 10 of the milk. 8800042.

* -2- robot 1 grijpt aan op het melkrek 2 en kan deze driedimensionaal bewegen.* -2- robot 1 engages the milking rack 2 and can move it three-dimensionally.

Boven de melkbekers 9 is een sensoreenheid 12 aangebracht, die twee liggende ultrasone zend/ontvang-eenheden 5 13 resp. 14 omvat - op zichzelf bekend -, en daarboven aangebrachte kegels 15 resp. 16 (fig. 2), bij voorkeur uit kunststof. Een voorbeeld van signaalverwerking van uit ultrasone sensors afkomstige signalen is beschreven in EP-A-232.568.A sensor unit 12 is arranged above the teat cups 9, which two ultrasonic transmit / receive units 5, 13, respectively. 14 comprises, known per se, and cones 15 and 8 arranged above it. 16 (fig. 2), preferably made of plastic. An example of signal processing of signals from ultrasonic sensors is described in EP-A-232,568.

In een huis 17 voor de sensors is een ruimte 18 10 voor het opnemen van de elektronica aanwezig, welke elektronica op niet getoonde wijze met een centrale stuureenheid is verbonden. Bij voorkeur zijn de kegels 15, 16 en het huis 17 van aluminium of kunststof - de kegelvlakken glad gepolijst -, opdat de zend/ontvang-eenheid robuust is, bestand is 15 tegen vuil en niet kan roesten.In a housing 17 for the sensors there is a space 18 for receiving the electronics, which electronics are connected to a central control unit in a manner not shown. Preferably, the cones 15, 16 and the housing 17 are made of aluminum or plastic - the conical surfaces are smoothly polished - so that the transmitter / receiver unit is robust, resistant to dirt and cannot rust.

Indien de zend/ontvang-eenheden 13 en 14 onder een onderlinge hoek c* van bijv. 50° zijn opgesteld, ontstaat een geschikt detectieveld voor slechts één speen tegelijk, zonder dat de sensoreenheden zich in eikaars detectieveld bevinden; 20 ter vermijding van dit laatstgenoemde kan een scherm 19 uit geluiddempend materiaal aan het huis 17 zijn bevestigd.If the transmit / receive units 13 and 14 are arranged at an mutual angle c * of, for example, 50 °, a suitable detection field is created for only one teat at a time, without the sensor units being in each other's detection field; 20 to avoid the latter, a screen 19 of sound-damping material may be attached to the housing 17.

Bij de getoonde voorkeursuitvoeringsvorm zijn de kegelstukken 15, 16 aan het huis gemonteerd, bijv. gelijmd.In the preferred embodiment shown, the cone pieces 15, 16 are mounted on the housing, e.g. glued.

Door een zend/ontvang-eenheid 13 (fig. 3, 4) vol-25 gens pijlen A uitgezonden en ontvangen bundels ultrasone golven vormen een brede bundel, zoals aangegeven met de pijlen C. De halve tophoek β van de kegel bedraagt bij voorkeur ongeveer 35°, terwijl de kegel bij voorkeur enigszins naar voren geheld staat opgesteld, opdat een generatrice G van het 30 kegel vlak een hoek if van ongeveer 45° met de liggend opgestelde zend/ontvang-eenheid 13 maakt.Beams of ultrasonic waves emitted and received by a transmit / receive unit 13 (Fig. 3, 4) according to arrows A form a wide beam, as indicated by arrows C. The half apex angle β of the cone is preferably approximately 35 °, while the cone is preferably arranged slightly inclined forward, so that a generator G of the cone plane makes an angle if of approximately 45 ° with the transmit / receive unit 13 arranged horizontally.

Door variatie van de halve tophoek β van de kegel en/of de afstand tussen de top van de kegel en het hart van de sensor en/of de afmetingen van de sensor kan de omvang van 35 het veld in horizontale richting aangepast worden.By varying the half top angle β of the cone and / or the distance between the top of the cone and the center of the sensor and / or the dimensions of the sensor, the size of the field can be adjusted in horizontal direction.

Indien enigszins van de kegelvorm wordt afgeweken, bijv. een generatrice G' een enigszins concave vorm ten op- .8800042.If it deviates slightly from the conical shape, for example a generator G 'has a slightly concave shape as compared to 8800042.

f -3- zichte van de vertikaal heeft, kan zodoende de hoogte van het detectieveld - de richtingen tussen de bundellijnen C - naar wens gevormd worden.f -3- has a view of the vertical, the height of the detection field - the directions between the beam lines C - can thus be formed as desired.

Door variatie van de hoek d' kan de hoofdrichting 5 van het veld aangepast worden aan de stand van de sensor.By varying the angle d ', the main direction of the field can be adapted to the position of the sensor.

Via een zuigerstang 30 (fig. 5) kan een bovenstuk 31 van de melkbeker 9 automatisch omhoog bewogen worden, terwijl de positie van een melkbeker ten opzichte van een speen 20' met behulp van bij tenminste één melkbeker aangebrachte 10 ultrasone zend/ontvang-eenheden 32 gecorrigeerd kan worden.Via a piston rod 30 (fig. 5), a top piece 31 of the teat cup 9 can be automatically moved upwards, while the position of a teat cup relative to a teat 20 'with the aid of 10 ultrasonic transmitting / receiving units mounted on at least one teat cup 32 can be corrected.

Hierbij worden de ultrasone golven tegen een ultrasoon spiegelvlak 33 in een kruispunt C gericht, waar de speen zich dient te bevinden ten einde het bovenstuk 31 op juiste wijze daaromheen te kunnen brengen. Bij voorkeur bestaat het spie-15 gelvlak 33 uit een kegelvlak, zoals getoond in de fig. 3 en 4, waarbij echter een generatrice een enigszins convexe vorm heeft, ten einde een ook in hoogte verbrede bundel te krijgen. Bij bepaalde uitvoeringsvormen zal een dergelijke zend/ ontvang-eenheid 32 achterwege kunnen blijven, bijv. bij een 20 uitvoeringsvorm die gebruik maakt van drie sensoreenheden, zoals aangegeven met 13, 14.The ultrasonic waves are hereby directed against an ultrasonic mirror surface 33 in an intersection C, where the teat must be located in order to be able to bring the top piece 31 around it correctly. Preferably, the mirror surface 33 consists of a conical surface, as shown in Figures 3 and 4, but a generator has a somewhat convex shape, in order to obtain a beam which is also widened in height. In certain embodiments, such a transmit / receive unit 32 may be omitted, eg in an embodiment using three sensor units, as indicated by 13, 14.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot het bovenbeschreven uitvoeringsvoorbeeld, waarin een geïntegreerde zend/ontvang-eenheid wordt toegepast. De reflectievlakken 25 kunnen ook zowel bij een afzonderlijke ontvanger als bij een afzonderlijke ultrasone zender worden toegepast.The present invention is not limited to the above-described exemplary embodiment, in which an integrated transmit / receive unit is used. The reflection surfaces 25 can also be used with a separate receiver as well as with a separate ultrasonic transmitter.

.$800042. $ 800042

Claims

1. Ultrasonic detector for an automatic milking device, comprising a transmitter for ultrasonic waves and a receiver for ultrasonic waves and a substantially conical reflection plane arranged in the vicinity of the transmitter for reflection of the ultrasonic waves emitted by the transmitter, in order to obtain a beam of ultrasonic waves of predetermined dimensions.

2. Ultrasonic detector according to claim 1, wherein a substantially conical reflection surface is arranged in the vicinity of the receiver for determining the area within which the ultrasonic waves are radiated back to the receiver.

Ultrasonic detector according to claim 1 or 2, wherein the transmitter and receiver are integrated in a transmitter / receiver unit 15.

The ultrasonic detector of claim 3, wherein the transmit / receive unit is disposed horizontally, with the conical reflection surface located above it.

Ultrasonic detector according to any one of the preceding claims, wherein the center line of the cone or cone is arranged slightly obliquely relative to the vertical.

Ultrasonic detector according to any one of the preceding claims, wherein the size of the half top angle of the cone is between about 20 ° and 45 °, eg 22.5 ° or 35 °.

Ultrasonic detector according to claim 4, 5 or 6, characterized in that the magnitude of the angle between a genera of the conical plane and a line perpendicular to a vertical cut-off plane is approximately 45 °.

Ultrasonic detector according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the reflection surface is formed by a plastic cone piece.

Ultrasonic detector according to any one of claims 1-8, characterized in that a generator of the substantially .8800042 -5- * conical surface is somewhat concave or convex with respect to a centerline of the cone body.

10. Milking cluster provided with four teat cups for bringing respective teats to a cow, two ultrasonic detectors according to one of the preceding claims being arranged at an mutual angle, eg 50 °.

Milking cluster according to one of the preceding claims, in which at least one teat cup has an additional ultrasonic sensor unit.

Milking cluster according to claim 10, characterized by at least one further sensor unit. 8800042