SE520825C2

SE520825C2 - Procedures and apparatus for orienting individual teats on a cow

Info

Publication number: SE520825C2
Application number: SE9702968A
Authority: SE
Inventors: Kurt Kimm; Gerald Wiese
Original assignee: Westfalia Landtechnik Gmbh
Priority date: 1996-09-09
Filing date: 1997-08-19
Publication date: 2003-09-02
Also published as: NL1006916C2; DE19636551A1; NL1006916A1; DE19636551C2; SE9702968D0; SE9702968L

Abstract

The teat position location method uses a gripper arm (11) initially controlled by a coarse positioning device (16). There is a fine positioning device (17) brought into operation when the gripper arm is inserted in a search position beneath the cow, and a teat is detected within the detection range of the coarse positioning device. The fine positioning device is used for alignment of a milking cup (9) attached to the end of the gripper arm. The gripper arm is retracted when the required number of teats have been located.

Description

lO 15 20 25 30 35 520 825 2 förutbestämt antal försök förgäves utförts för att an- bringa en mjölkkopp på en spene. Ett ytterligare mål med uppfinningen är att ange en anordning för orientering av enskilda spenar, medelst vilken koordinaterna hos en spe- ne ges, varvid skall säkerställas att under orienteringen av den enskilda spenen icke skall uppträda någon negativ inverkan på en ko från anordningen. 10 15 20 25 30 35 520 825 2 predetermined number of attempts were made in vain to place a milk cup on a teat. A further object of the invention is to provide a device for orienting individual teats, by means of which the coordinates of a teat are given, whereby it must be ensured that during the orientation of the individual teat no negative effect is to occur on a cow from the device.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom ett förfaringssätt för orienteringen av enskilda spenar med de särdrag som framgår av patentkrav 1 respektive med en anordning för orientering av enskilda spenar på en ko med de särdrag som anges i patentkrav 13. Lämpliga vidare- utvecklingar av förfaringssättet och anordningen framgår av underkraven.This object is solved according to the invention by a method for the orientation of individual teats with the features stated in claim 1 and with a device for orienting individual teats on a cow with the features stated in claim 13. Suitable further developments of the method and the device is stated in the subclaims.

Enligt förfaringssättet enligt uppfinningen för ori- entering av enskilda spenar föreslås, att gripararmen från ett referensläge föres in under kon i ett första sökningsplan. Gripararmen uppvisar en grovpositionerings- enhet och en i grovpositioneringens observationsområde belägen finpositioneringsenhet. Anordnandet av grovposi- tioneringsenheten och finpositioneringsenheten på gripar- armen motsvarar i huvudsak den anordning som är känd ge- nom DE 39 38 077 Al. När det gäller grovpositionerings- enheten handlar det företrädesvis om en ultraljudsensor.According to the method according to the invention for orienting individual teats, it is proposed that the gripper arm from a reference position is inserted under the cone in a first search plane. The gripper arm has a coarse positioning unit and a fine positioning unit located in the coarse positioning observation area. The arrangement of the coarse positioning unit and the fine positioning unit on the gripper arm essentially corresponds to the device known from DE 39 38 077 A1. In the case of the coarse positioning unit, it is preferably an ultrasonic sensor.

Gripararmen föres i det aktuella sökningsplanet. Ett över detta sökningsplan beläget avkänningsutrymme bestäm- mes av grovpositioneringsenhetens avståndsområde. Befin- ner sig en spene i avkänningsutrymmet, så aktiveras fin- positioneringsenheten. Finpositioneringsenheten uppvisar ett avkänningsområde. Det fastställes, vilken position spenen har inom finpositioneringsenhetens avkän- ningsområde. Inom finpositioneringsenhetens avkännings- omräde ges ett påsättningsområde, vilket överlappar öpp- ningen till en på gripararmen anordnad mjölkkopp. Har en spene fastställts inom finpositioneringsenhetens avkän- ningsområde, så avges därefter en avvikelse hos spenen från det, inom avkänningsområdet för finpositionerings- 10 15 20 25 30 35 520 825 3 enheten belägna påsättningsområdet. För exakt positione- ring av spenen inom pàsättningsomràdet föres gripararmen vidare i motsvarighet till den angivna avvikelsen. Genom förflyttningen av gripararmen bringas avkänningsområdet till läget för spenen. Koordinaterna för detta läge hos den påträffade spenen lagras.The gripper arm is moved in the current search plane. A sensing space located above this search plane is determined by the distance range of the coarse positioning unit. If there is a teat in the sensing space, the fine positioning unit is activated. The fine positioning unit has a sensing area. It is determined which position the teat has within the sensing area of the fine positioning unit. Within the sensing area of the fine positioning unit, an application area is provided, which overlaps the opening to a milk cup arranged on the gripper arm. If a teat has been determined within the sensing area of the fine positioning unit, then a deviation of the teat is then emitted from the attachment area located within the sensing area of the fine positioning unit 520 825. For exact positioning of the teat within the attachment area, the gripper arm is moved further in accordance with the specified deviation. By moving the gripper arm, the sensing area is brought to the position of the teat. The coordinates of this position of the found teat are stored.

För att träffa på ytterligare spenar deaktiveras först finpositioneringsenheten. Gripararmen föres där- efter i det aktuella sökningsplanet så, att det ännu icke avkända området för avkänningsutrymmet avkännes. Om i detta plan påträffas en ytterligare spene, så àterupp- till g) krav l. Har ett förutbestämt antal spenar orienterats så repas följden av förfarandesteg c) enligt patent- avslutas förfarandet.To hit additional teats, the fine positioning unit is first deactivated. The gripper arm is then moved in the relevant search plane so that the area of the sensing space which has not yet been detected is detected. If an additional teat is found in this plane, then re- to g) requirement l. If a predetermined number of teats has been oriented, the consequence of procedure step c) is scratched according to the patent - the procedure is terminated.

När det gäller automatisk orientering av enskilda spenar pà en ko finns risken, att vid förflyttningen av gripararmen denna rör sig mot kon. Det första sökplanet att det säkerställes, att vid inför- är därför så valt, andet av gripararmen från ett referensläge till ett för- sta sökplan under kon icke uppstår några skador på kon.When it comes to automatic orientation of individual teats on a cow, there is a risk that when the gripper arm is moved, it moves towards the cow. The first search plane that it is ensured that when inserted is therefore so selected, the second of the gripper arm from a reference position to a first search plane under the cow does not cause any damage to the cow.

Beroende härpå kan det fallet förekomma, att man icke lyckades påträffa en spene i ett första sökplan. Har det så förflyttas tillåtet första sökplanet avkänts utan framgång, gripararmen i vertikal riktning till ett högre, sökningsplan och orienteringen àterupprepas på motvarande sätt.Depending on this, it may be the case that a teat was not found in a first search plane. If this is the case, the permitted first search plane is moved without success, the gripper arm in the vertical direction to a higher one, the search plan and the orientation are repeated in a corresponding manner.

Genom förfaringssàttet enligt uppfinningen ges en möjlighet, att pàträffa enskilda spenar automatiskt. En- ligt en ytterligare fördelaktig vidareutveckling av ori- enteringsförfarandet föreslås, att gripararmen efter en i ett maximalt tillåtet sökningsplan genomförd orientering àterföres till det första sökningsplanet. Orienteringen sker därefter i det första och eventuellt ytterligare sökningsplan, varvid det första sökningsplanet och even- tuellt de ytterligare sökningsplanen utökas.The method according to the invention provides an opportunity to encounter individual teats automatically. According to a further advantageous further development of the orientation procedure, it is proposed that the gripper arm be returned to the first search plane after an orientation carried out in a maximum permitted search plan. The orientation then takes place in the first and possibly additional search plan, whereby the first search plan and possibly the additional search plans are expanded.

Orienteringen av enskilda spenar på en ko blir pro- blematisk, då geometrin för de enskilda korna skiljer sig lO 15 20 25 30 520 825 4 mycket. Särskilt är kännedomen om kons buk av särskild betydelse, eftersom man skall säkerställa, att griparar- men under rörelserna icke gàr emot kons buk. Därför före- slàs, att gripararmens avstånd till en kobuk detekteras med en sensorenhet.The orientation of individual teats on a cow becomes problematic, as the geometry of the individual cows differs greatly. The knowledge of the cow's abdomen is of particular importance, since it must be ensured that the gripper arm does not go against the cow's abdomen during the movements. Therefore, it is proposed that the distance of the gripper arm to a cow belly be detected with a sensor unit.

Enligt en ytterligare fördelaktig vidareutveckling av förfaringssättet föreslås, att orienteringen i det ak- tuella sökningsplanet avslutas och gripararmen àterföres till det första sökningsplanet och orienteringen fortsät- tes i det första, utökade sökningsplanet, när avståndet mellan gripararmen och en kobuk, vilket detekteras me- delst en sensorenhet, underskrider ett förutbestämt vär- de.According to a further advantageous further development of the procedure, it is proposed that the orientation in the current search plane is terminated and the gripper arm is returned to the first search plane and the orientation is continued in the first, extended search plane, when the distance between the gripper arm and a cow belly is detected. a sensor unit, falls below a predetermined value.

Med kännedom om avstàndet mellan gripararmen och en kobuk och observationsomràdet för grovpositionerings- enheten fastställes lämpligen det maximalt tillàtna sök- ningsplanet och lagras. Detta maximalt tillåtna söknings- plan kan vara olika för olika kor.With knowledge of the distance between the gripper arm and a cow belly and the observation area for the rough positioning unit, the maximum permissible search plane is suitably determined and stored. This maximum allowable search plan may be different for different cows.

Fastställandet av avståndet för gripararmen sker be- röringsfritt, företrädesvis medelst àtminstone en kapaci- tiv sensor. När den kapacitiva sensorenheten närmar sig en kobuk förändras det elektriska fältet, varigenom sen- sorenheten avger en styrsignal.The distance of the gripper arm is determined without contact, preferably by means of at least one capacitive sensor. When the capacitive sensor unit approaches a cow belly, the electric field changes, whereby the sensor unit emits a control signal.

Mjölkningen respektive orienteringen av enskilda spenar pà en ko sker i en s k mjölkningsbox. En sàdan mjölkningsbox är känd från EP O 300 115 Al. Vid s k kon- ventionella mjölkningsboxar har kon en viss rörelse- frihet. Det är också känt med mjölkningsboxar, vid vilka kons rörelsefrihet är sä inskränkt, att denna under ori- enteringsoperationen varken kan röra sig framåt eller bakàt. mjölkningsoperationen kan leda till, Inskränkningen av rörelsefriheten för en ko under att en prestations- minskning hos kon inträder. Vidare kan kon vägra att gä in i mjölkningsboxen.The milking and the orientation of individual teats on a cow takes place in a so-called milking box. Such a milking box is known from EP 0 300 115 A1. In so-called conventional milking boxes, the cow has a certain freedom of movement. It is also known with milking boxes, in which the cow's freedom of movement is so restricted that during the orientation operation it can neither move forwards nor backwards. the milking operation can lead to, The restriction of the freedom of movement for a cow during a reduction in the performance of the cow occurs. Furthermore, the cow may refuse to enter the milking box.

Låter man kon fä en viss rörelsefrihet i mjölknings- att den orienterade spe- boxen, så måste man säkerställa, nen icke redan har orienterats vid en tidigare tidpunkt. 10 15 20 25 30 35 520 825 5 Därför föreslås, att en prövning genomföres, huruvida ko- ordinaterna för den inom grovpositioneringsenhetens ob- servationsomráde orienterade spenen redan har lagrats.If you allow the cow a certain freedom of movement in milking that the oriented spe box, then you must ensure that the nen has not already been oriented at an earlier time. 10 15 20 25 30 35 520 825 5 Therefore, it is proposed that an examination be carried out as to whether the coordinates of the teat oriented within the observation area of the rough positioning unit have already been stored.

Enligt en lämplig vidareutveckling föreslås, att man prö- var huruvida koordinaterna för den inom finposi- tioneringsenhetens avkänningsområde orienterade spenen redan har lagrats. Leder prövningen till det positiva re- sultatet, att koordinaterna för den påträffade spenen ännu icke har lagrats, så lagras dessa. I annat fall fortsättes orienteringsoperationen. Är koordinaterna för den enskilda spenen kända, sä sorteras och lagras spen- koordinaterna enligt ett förutbestämt schema. Det är lämpligt, att först lagra koordinatornerna för den bakre spenen, varvid först lagring av den från roboten vända spenen och därefter lagringen av den mot roboten vända spenen fastställes. Därefter sker lagringen av de främre spenarna i samma turordning.According to a suitable further development, it is proposed to test whether the coordinates of the teat oriented within the sensing area of the fine positioning unit have already been stored. If the test leads to the positive result, that the coordinates of the found teat have not yet been stored, these are stored. Otherwise, the orientation operation is continued. If the coordinates for the individual teat are known, the teat coordinates are sorted and stored according to a predetermined schedule. It is convenient to first store the coordinators of the rear teat, first determining the storage of the teat facing the robot and then the storage of the teat facing the robot. Thereafter, the front teats are stored in the same order.

Såsom redan nämnts ovan, kan en ko röra sig framåt och/eller bakåt i en mjölkningsbox. För att kompensera rörelse under orienteringsoperationen föreslås, att först kons läge i förhållande till referensläget bestämmes. Un- der orienteringen av en spene föres gripararmen i mot- svarighet till en förändring av kons läge, varigenom en kompensation av kons rörelse uppnås. Förutom kompensa- tionen av en kons rörelse säkerställes genom detta för- faringssätt, att ett sökningsplan avkännes fullständigt.As already mentioned above, a cow can move forwards and / or backwards in a milking box. To compensate for movement during the orientation operation, it is proposed that first the position of the cow in relation to the reference position is determined. During the orientation of a teat, the gripper arm is moved in response to a change in the position of the cow, whereby a compensation of the cow's movement is achieved. In addition to the compensation of a cow's movement, this procedure ensures that a search plan is fully sensed.

Bestämningen av kons läge i en mjölkningsbox sker före- trädesvis kontinuerligt eller kvasikontinuerligt.The determination of the cow's position in a milking box is preferably continuous or quasi-continuous.

Föremål för uppfinningen är också en anordning för orientering av enskilda spenar på en ko. Anordningen om- fattar en i ett sökningsplan rörlig gripararm. Gripar- armen uppvisar en grovpositioneringsenhet och en i grov- positioneringsenhetens siktfält belägen finposi- tioneringsenhet. Med grovpositioneringsenheten och finpo- sitioneringsenheten är förbunden en utvärderingsenhet, vilken är förbunden med en styrenhet för styrning av en positioneringsdrivanordning. Anordningen kännetecknas 10 15 20 25 30 35 520 825 6 därav, att gripararmen uppvisar åtminstone en sensoren- het, vilken detekterar ett område ovanför gripararmen och av att anordningen utför förfaringssättet enligt något av kraven l - 12. Härigenom detekteras avståndet mellan gri- pararmen och en kobuk, varigenom säkerställes, att gri- pararmen icke föres mot kobuken.The object of the invention is also a device for orienting individual teats on a cow. The device comprises a gripper arm movable in a search plane. The gripper arm has a coarse positioning unit and a fine positioning unit located in the field of view of the coarse positioning unit. Connected to the coarse positioning unit and the fine positioning unit is an evaluation unit, which is connected to a control unit for controlling a positioning drive device. The device is characterized in that the gripper arm has at least one sensor unit which detects an area above the gripper arm and in that the device performs the method according to any one of claims 1 - 12. Hereby the distance between the gripper arm and a cow belly, thereby ensuring that the gripper arm is not moved against the cow belly.

Företrädesvis handlar det beträffande sensorenheten om åtminstone en kapacitiv sensor. Sensorenheten är för- bunden med styrenheten, varvid styrenheten styr posi- tioneringsdrivanordningen så, att orienteringen slutar i det aktuella sökningsplanet och gripararmen återgår till ett första sökningsplan och orienteringen fortsätter i det första, utökade sökningsplanet, när det av sensor- enheten detekterade avståndet till kobuken underskrider ett förutbestämt värde.Preferably, the sensor unit is at least one capacitive sensor. The sensor unit is connected to the control unit, the control unit controlling the positioning drive device so that the orientation ends in the current search plane and the gripper arm returns to a first search plane and the orientation continues in the first, extended search plane, when the distance to the abdomen detected by the sensor unit falls below a predetermined value.

Grovpositioneringsenheten till en anordning är an- ordnad i ett hus med en täckvägg. Sensorenheten är före- trädesvis anordnad på täckväggen.The rough positioning unit of a device is arranged in a housing with a cover wall. The sensor unit is preferably arranged on the cover wall.

Enligt ett ytterligare fördelaktigt utförande av an- ordningen uppvisar denna en finpositioneringsenhet, vil- ken uppvisar en vertikalt rörlig U-formig ram med senso- rer, vilka i huvudsak fastställer respektive detekterar en strålning inom det av ramen begränsade utrymmet. Ramen är, via en hållare, svängbart förbunden med gripararmen.According to a further advantageous embodiment of the device, it has a fine positioning unit, which has a vertically movable U-shaped frame with sensors, which essentially detect and detect radiation within the space limited by the frame. The frame is, via a holder, pivotally connected to the gripper arm.

Hållaren uppvisar företrädesvis åtminstone en hàllararm, vilken över åtminstone en del av dess längdutsträckning är fjäderelastiskt utförd. Härigenom uppnås en viss ef- tergivlighet hos finpositioneringsenheten, varigenom, för det fall, att finpositioneringsenheten stöter mot en ko- del, denna stöt kompenseras av den fjäderelastiska hàl- lararmen.The holder preferably has at least one holding arm, which over at least a part of its longitudinal extension is of spring-elastic design. This achieves a certain resilience of the fine positioning unit, whereby, in the event that the fine positioning unit impinges on a code part, this shock is compensated by the spring-elastic holding arm.

Ytterligare fördelar och särdrag hos uppfinningen beskrives i samband med det på ritningen visade ut- föringsexemplet. Därpå visar: fig l en ovanvy av en mjölkningsanläggning, fig 2 en mjölkningsbox, fig 3 en gripararm, 10 l5 20 25 30 35 520 825 7 fig 4 schematiskt en gripararm och sökningsplan, fig 5 en gripararm med ett sökningsplan och ett av- känningsutrymme, och fig 6 en ovanvy av en finpositioneringsenhet.Further advantages and features of the invention are described in connection with the exemplary embodiment shown in the drawing. Then: Fig. 1 shows a top view of a milking parlor, Fig. 2 a milking box, Fig. 3 a gripper arm, Fig. 4 schematically shows a gripper arm and search plane, Fig. 5 a gripper arm with a search plane and a sensing space , and Fig. 6 is a plan view of a fine positioning unit.

Fig 1 visar en mjölkningsanläggning med en ren- göringsbox 1 och med två mjölkningsboxar 2, 3. Ren- göringsboxen 1 och mjölkningsboxarna 2, 3 är anordnade efter varandra. Parallellt med rengöringsboxen 1 och mjölkningsboxarna 2, 3 sträcker sig en gäng 4 pà vilken korna när de enskilda boxarna 1, 2, 3. Vid änden av gàng- en 4 är anordnat ett utsläpp 5, genom vilket korna lämnar mjölkningsboxen. Rengöringsboxen 1 och mjölkningsboxarna 2, 3 uppvisar vardera en ingàngsdörr 6 och en utgàngsdörr 7 genom vilken en ko kan beträda en rengöringsbox respek- tive en mjölkningsbox 2 eller 3 och lämna dessa. Ingångs- dörrarna 6 och utgàngsdörrarna 7 är styrbara medelst en icke visad styranordning.Fig. 1 shows a milking system with a cleaning box 1 and with two milking boxes 2, 3. The cleaning box 1 and the milking boxes 2, 3 are arranged one after the other. In parallel with the cleaning box 1 and the milking boxes 2, 3, a gang 4 extends on which the cows reach the individual boxes 1, 2, 3. At the end of the gang 4 a discharge 5 is arranged, through which the cows leave the milking box. The cleaning box 1 and the milking boxes 2, 3 each have an entrance door 6 and an exit door 7 through which a cow can enter a cleaning box and a milking box 2 or 3, respectively, and leave them. The entrance doors 6 and the exit doors 7 can be controlled by means of a control device (not shown).

Varje mjölkningsbox 2, 3 uppvisar en mjölkkoppshàl- laranordning 8, i vilken mjölkkoppen 9 hàlles.Each milking box 2, 3 has a milk cup holder device 8, in which the milk cup 9 is held.

För anbringande av den enskilda mjölkkoppen 9 pä en spene till en ko 10 är anordnad en anordning, vilken upp- visar en rörlig gripararm 11. Gripararmen är rörlig i riktningarna X, Y, Z. Gripararmen 11 är via en slid 12 förbunden med en i X-riktningen sig sträckande styrning 13. Sliden 12 är rörlig pà styrningen 13 i X-riktningen.For mounting the individual milk cup 9 on a teat to a cow 10, a device is provided, which has a movable gripper arm 11. The gripper arm is movable in the directions X, Y, Z. The gripper arm 11 is connected via a slide 12 to a X-direction extending guide 13. The slide 12 is movable on the guide 13 in the X-direction.

Vidare är en ytterligare styrning anordnad, vilken är ut- förd vinkelrätt till styrningen 13 och gripararmen 11, sä att gripararmen 11 är rörlig även i en vinkelrätt till ritningsplanet stäende Y-riktning.Furthermore, a further guide is provided, which is designed perpendicular to the guide 13 and the gripper arm 11, so that the gripper arm 11 is movable even in a Y-direction perpendicular to the drawing plane.

Gripararmen 11 uppvisar pä dess in i mjölkningsboxen 2 respektive 3 rörliga änddel en gripare 14, vilken me- delst svängbart anordnade gripbackar 15 kan upptaga och hälla en mjölkkopp 9 frán mjölkkoppshàllaranordningen 8.The gripper arm 11 has on its end part movable into the milking box 2 and 3, respectively, a gripper 14, which by means of pivotally arranged gripping jaws 15 can receive and pour a milk cup 9 from the milk cup holder device 8.

Gripararmen 11 uppvisar en grovpositioneringsenhet 16.The gripper arm 11 has a coarse positioning unit 16.

Grovpositioneringsenheten 16 bildas företrädesvis av en ultraljudsensor, vars strälgàng är riktad i X-riktningen över en öppning till mjölkkoppen 9. 10 15 20 25 30 35 520 825 8 Över mjölkkoppens 9 öppning är anordnad en finposi- tioneringsenhet 17. Finpositioneringsenheten 17 uppvisar en U-formig ram 18. Inom ramen 18 och dess skänklar är anordnade sensorer 19, vilka i huvudsak fastställer re- spektive detekterar en strålning inuti det av ramen 18 begränsade utrymmet. Ramen 18 är rörlig i Y-riktningen.The coarse positioning unit 16 is preferably formed by an ultrasonic sensor, the beam path of which is directed in the X-direction over an opening to the milk cup 9. A fine positioning unit 17 is arranged above the opening of the milk cup 9. The fine positioning unit 17 has a U- shaped frame 18. Within the frame 18 and its legs are arranged sensors 19, which substantially determine and detect a radiation inside the space limited by the frame 18. The frame 18 is movable in the Y-direction.

För att hälla ramen 18 pä griparen 11 är anordnad en hàl- lare 20. en andra hällararm 22.To pour the frame 18 on the gripper 11, a holder 20 is arranged, a second pouring arm 22.

Hàllaren 20 omfattar en första hällararm 21 och Den första och den andra hällarar- men 21, 22 är huvudsak L-formigt utförda. Den första och den andra hällararmen 21, 22 är anordnade parallellt med varandra och förbundna med varandra via ett stag 31. Den ena änden av vardera hällararmen 21, 22 är svängbart för- bunden med gripararmen 11. För svängning av hàllaren 20 är anordnad en icke visad svängningsenhet, varvid det i huvudsak handlar om en hydrauliskt eller pneumatiskt dri- ven kolv-cylinder-enhet. Den ena änden av vardera hàllar- armen 21, 22 är förbunden med ramen 18. Såsom framgår av fig 3, är den i huvudsak vertikalt sig sträckande delen av den första hällararmen 21 och den andra hällararmen 22 skruvformigt utförd. Detta skruvformiga utförande av häl- lararmarna 21, 22 ger hàllaren 20 en fjäderelastisk egen- skap, varigenom ramen 18 kan vika undan exempelvis i kon- takt med buken pà kon.The holder 20 comprises a first holder arm 21 and The first and the second holder arm 21, 22 are substantially L-shaped. The first and the second rocker arm 21, 22 are arranged parallel to each other and connected to each other via a strut 31. One end of each rocker arm 21, 22 is pivotally connected to the gripper arm 11. For non-pivoting the holder 20 a non-rotating arm 20 is provided. shown pivoting unit, in which case it is mainly a hydraulically or pneumatically driven piston-cylinder unit. One end of each holding arm 21, 22 is connected to the frame 18. As shown in Fig. 3, the substantially vertically extending part of the first holding arm 21 and the second holding arm 22 is helically formed. This helical design of the holding arms 21, 22 gives the holding 20 a spring-elastic property, whereby the frame 18 can fold away, for example in contact with the belly of the cone.

Grovpositioneringsenheten 16 är anordnad i ett hus 23. Huset 23 uppvisar en täckvägg 24, pà vilken en sen- sorenhet 25. Sensorenheten 25 bildas av en kapacitivt ar- betande sensor. Sensorenheten 25, grovpositionerings- enheten 16 och finpositioneringsenheten 17 är förbundna med en icke visad styrning till gripararmen 11.The coarse positioning unit 16 is arranged in a housing 23. The housing 23 has a cover wall 24, on which a sensor unit 25. The sensor unit 25 is formed by a capacitively operating sensor. The sensor unit 25, the coarse positioning unit 16 and the fine positioning unit 17 are connected to a guide (not shown) to the gripper arm 11.

En ko 10 som skall mjölkas beträder en mjölkningsbox 2. Ingàngsdörren 6 stänges. Kon 10 intager det i fig 2 visade läget. Såsom framgår av fig 2, har kon 10 i mjölk- ningsboxen 2 en viss rörelsefrihet. Den kan röra sig framåt eller bakåt. Före det att en mjölkningsoperation genomföres, bestämmes kons position i förhållande till gripararmens referensläge. Kons 10 läge i Z-riktningen lO 15 20 25 30 35 520 825 9 bestämmes av två pà avstånd från varandra anordnade sen- sorer 26, 27. Beträffande sensorerna 26, 27 handlar det om ultraljudsensorer. Var och en av ultraljudsensorna 26, 27 mäter avståndet till kon 10. Sensorns 27 avstånd till kon 10 motsvarar sträckan a och sensorns 26 avstånd till kon 10 motsvarar avståndet b. De båda sensornerna 26, 27 är i huvudsak så anordnade på mjölkningsboxen 2, att des- Avståndet e mellan de Från fastställandet sa fastställer bakdelen av kon 10. båda sensorerna 26, 27 är konstant. av avstånden a, b och e kan kons 10 bredd i mjölknings- boxen 2 bestämmes. Med f betecknas i fig 2 avståndet mel- lan kons mitt och sensorn 26.A cow 10 to be milked enters a milking box 2. The entrance door 6 is closed. The cone 10 assumes the position shown in Fig. 2. As can be seen from Fig. 2, the cone 10 in the milking box 2 has a certain freedom of movement. It can move forward or backward. Before performing a milking operation, the position of the cow in relation to the reference position of the gripper arm is determined. The position of the cone 10 in the Z-direction 10 15 20 25 30 35 520 825 9 is determined by two sensors 26, 27 arranged at a distance from each other. The sensors 26, 27 are ultrasonic sensors. Each of the ultrasonic sensors 26, 27 measures the distance to the cone 10. The distance of the sensor 27 to the cone 10 corresponds to the distance a and the distance of the sensor 26 to the cone 10 corresponds to the distance b. des- The distance e between the From the determination sa determines the rear part of the cone 10. both sensors 26, 27 are constant. of the distances a, b and e, the width of the cow 10 in the milking box 2 can be determined. In Fig. 2, denotes the distance between the center of the cone and the sensor 26.

Bestämningen av kons läge i X-riktningen sker me- delst en sensor 28. Sensorn 28 befinner sig bakom en stänkskärm i mjölkningsboxen 2. Den mäter genom en icke visad öppning i stänkskärmen avståndet c till den bakers- ta delen av kon. Av sensorerna 26, 27 och 28 fastställda data överföres till en styrenhet. Är läget för en ko 10 i en mjölkningsbox 2 verifie- rat, så kan en mjölkningsoperation utlösas när koordina- terna för de enskilda spenarna på kon 10 är kända i en styrenhet.The position of the cow in the X-direction is determined by means of a sensor 28. The sensor 28 is located behind a mudguard in the milking box 2. It measures the distance c to the rear part of the cow through an opening not shown in the mudguard. Data determined by the sensors 26, 27 and 28 is transmitted to a control unit. If the position of a cow 10 in a milking box 2 is verified, a milking operation can be triggered when the coordinates of the individual teats on the cow 10 are known in a control unit.

På grund av olika inflytanden kan under vissa om- ständigheter päsättningsoperationen för mjölkkoppen på spenen till en ko vara framgångslös. Påsättningsopera- tionen avbrytes när ett bestämt antal pàsättningsförsök har avslutats utan framgång. Härefter föreligger nödvän- digheten att på nytt bestämma spenens koordinater. För bestämning av koordinaterna för varje spene måste varje spene orienteras. Härför föreslås, att gripararmen, vil- ken uppvisar grovpositioneringsenheten 16 och en i sikt- området 29 för grovpositioneringsenheten 16 belägen fin- positioneringsenhet 17, från ett referensläge XR, YR, ZR rör sig till ett första sökningsplan Xæ, Zm under kon.Due to different influences, under certain circumstances the attachment operation for the milk cup on the teat of a cow can be unsuccessful. The fitting operation is interrupted when a certain number of fitting attempts have been completed without success. After this, there is the need to re-determine the coordinates of the teat. To determine the coordinates of each teat, each teat must be oriented. For this purpose, it is proposed that the gripper arm, which has the coarse positioning unit 16 and a fine positioning unit 17 located in the viewing area 29 of the coarse positioning unit 16, move from a reference position XR, YR, ZR to a first search plane Xæ, Zm below the cone.

Gripararmen 11 föres i detta första sökningsplan X9, Zm och ett över detta sökningsplan beläget avkänningsutrymme XMJ ZM_AY avkännes med grovpositioneringsenheten 16. Har lO 15 20 25 30 35 520 825 10 i det första sökningsplanet Xm, Zg med grovposionerings- enheten 16 icke påträffats någon spene så, föres gripar- armen 11 i Y-riktningen till ett därnäst högre beläget Zw, Gripararmen föres på Yﬁ-höjd i sök- Zmp högre sökningsplanet någon spene av grovpositione- sökningsplan Xàu ningsplanet X8” Påträffas icke heller i det härnäst ringsenheten 16, så föres gripararmen 11 vidare i Y- riktningen och avkänningsoperationen återupprepas. Rör- ligheten hos gripararmen 11 i Y-riktningen är möjlig en- dast till dess att ett maximalt tillåtet sökningsplan Xmﬁx, Zgæx har uppnåtts. Har icke heller i det maximalt tillåtna sökningsplanet Xmæx, Zgwxpåträffats någon spene, så återgår gripararmen ll till det första sökningsplanet Xm, Zm och rörelseomràdet i detta första sökningsplan ökas. Ökningen av rörelseomràdet för gripararmen 11 kan ske såväl i Z-riktningen som i X-riktningen. Företrädes- ZS endast i Z- Z's1, icke påträffats vis sker en ökning av sökningsplanet XS, riktningen. Har i det ökade första planet X'sh vil- ket visas med streckade linjer i fig 4, någon spene, så rör sig gripararmen 11 i Y-riktningen till nästa högre belägna förstorade sökningsplan. Det därnäst belägna högre sökningsplanet och alla därpå föl- Zm är även förstorade liksom det Z's1.The gripper arm 11 is moved in this first search plane X9, Zm and a sensing space XMJ ZM_AY located above this search plane is sensed with the coarse positioning unit 16. In the first search plane Xm, Zg with the coarse positioning unit 16 no teat has been found. so, the gripper arm 11 is moved in the Y-direction to a second higher situated Zw. The gripper arm is moved at Y the gripper arm 11 is moved further in the Y-direction and the sensing operation is repeated. The movement of the gripper arm 11 in the Y-direction is possible only until a maximum permissible search plane Xm ﬁ x, Zgæx has been reached. If no teat has been found in the maximum permissible search plane Xmæx, Zgwx, the gripper arm ll returns to the first search plane Xm, Zm and the range of motion in this first search plane is increased. The increase in the range of movement of the gripper arm 11 can take place both in the Z-direction and in the X-direction. Preferred- ZS only in Z- Z's1, not found wise, there is an increase of the search plane XS, the direction. If in the increased first plane X'sh which is shown in broken lines in Fig. 4, there is some teat, then the gripper arm 11 moves in the Y-direction to the next higher located enlarged search plane. The next higher search plane and all that follow it- Zm are also enlarged as well as the Z's1.

Det maximalt tillåtna sökningsplanet detekteras av jande sökningsplan XQU första sökningsplanet X'Sh sensorenheten 25, vilken detekterar avståndet mellan gri- pararmen ll och en kobuk.The maximum allowable search plane is detected by the first search plane XQU first search plane X'Sh sensor unit 25, which detects the distance between the gripper arm 11 and a cow belly.

Har inom grovpositioneringsenhetens 16 siktområde 29 lokaliserats en spene, så aktiveras finpositione- ringsenheten 17. Finpositioneringsenhetens 17 ram 18 hö- jes i huvudsak i Y-riktningen. Inuti finpositione- ringsenhetens ram 18 är bildat ett avkänningsområde FA, vilket bestämmes av sensorerna 19. Inuti avkännings- området FA är anordnat ett påsättningsområde AB, vilket överlappar öppningen till den på gripararmen 11 anordnade mjölkkoppen 9. Först bestämmes spenens 30 läge inom av- känningsområdet FA för finpositioneringsenheten 17. Vi 10 l5 20 520 825 ll hänvisar i detta sammanhang till fig 6. Därefter fast- ställes en avvikelse hos spenen 30 fràn det inom av- känningsomràdet FA för finpositioneringsenheten 17 be- lägna pàsättningsomràdet AB. Därefter föres gripararmen ll motsvarande den fastställda avvikelsen så, att spenen 30 ligger inom pàsättningsomràdet AB. Före det att ko- ordinaterna Xm, ZZL Yu för den första spenen lagras, prö- vas huruvida dessa koordinater för en spene redan före- ligger. Detta är icke alldeles nödvändigt när man påträf- far en första spene 30. Därefter lagras spenens 30 koor- dinater. Är koordinaterna XHJ ZZL Ym_lagrade, sà deakti- veras finpositioneringsenheten 17 och gripararmen ll fö- res i det aktuella sökningsplanet XM, Zü, Den ovan be- skrivna orienteringen av en spene upprepas till dess att alla spenar påträffats. Efter det att koordinaterna för varje spene pà kon är kända, lagras dessa i en för- utbestämd turordning.If a teat has been located within the sight area 29 of the coarse positioning unit 16, the fine positioning unit 17 is activated. The frame 18 of the fine positioning unit 17 is raised substantially in the Y-direction. Inside the frame 18 of the fine positioning unit a sensing area FA is formed, which is determined by the sensors 19. Inside the sensing area FA an application area AB is arranged, which overlaps the opening to the milk cup 9 arranged on the gripper arm 11. First the position of the teat 30 is determined within the sensing area FA for the fine-positioning unit 17. We refer in this connection to Fig. 6. Thereafter, a deviation of the teat 30 from the attachment area AB located within the sensing area FA for the fine-positioning unit 17 is determined. Thereafter, the gripper arm 11 corresponding to the determined deviation is moved so that the teat 30 lies within the application area AB. Before storing the coordinates Xm, ZZL Yu for the first teat, it is tested whether these coordinates for a teat already exist. This is not absolutely necessary when a first teat 30 is found. Thereafter, the 30 teat coordinates are stored. If the coordinates XHJ ZZL are Ym_stored, then the fine positioning unit 17 is deactivated and the gripper arm ll is moved in the current search plane XM, Zü. The orientation of a teat described above is repeated until all the teats have been found. After the coordinates of each teat on the cow are known, these are stored in a predetermined order.

Det ovan beskrivna förfaringssättet för orientering av enskilda spenar kan användas icke endast när pàsätt- ningsförsök med en mjölkkopp pà en spene skett utan fram- gång, utan också när data för en ko skall inmatas för första gängen. f ïï ä: 1.4 g: 'z sig lO 15 20 25 30 35 520 825 12 REFERENSLISTA 1 Rengöringsbox 2, 3. Mjölkningsbox 4 Gång 5. Utgång 6 Ingàngsdörr 7 Utgàngsdörr 8 Mjökkoppshàllaranordning 9. Mjölkkopp 10. KO 11. Gripararm 12. Slid 13. Styrning 14. Gripare 15. Gripback 16. Grovpositioneringsenhet 17. Finpositioneringsenhet 18. Ram 19. Sensor 20. Hållare 21. Första hàllararm 22. Andra hàllararm 23. Hus 24. Täckvägg 25. Sensorenhet 26, 27, 28. 29. Siktomràde Sensorer 30. Spene 31. Tvärstag XR; YR Referensposition Xæj Z¶1Sökningsplan Xmﬁ Zmﬁ AY Avkänningsutrymme FA Avkänningsomràde AB Pàsättningsomràde Xmæx; Xmwx Maximalt tillåtet sökningsplan XZ; YZ; Zz Koordinater för spenenThe above-described procedure for orienting individual teats can be used not only when attempting to place a milk cup on a teat without success, but also when data for a cow is to be entered for the first time. f ïï ä: 1.4 g: 'z sig lO 15 20 25 30 35 520 825 12 REFERENCE LIST 1 Cleaning box 2, 3. Milking box 4 Hallway 5. Exit 6 Entrance door 7 Exit door 8 Milk cup holder device 9. Milk cup 10. KO 11. Gripper arm 12. Slide 13. Steering 14. Gripper 15. Gripback 16. Rough positioning unit 17. Fine positioning unit 18. Frame 19. Sensor 20. Holder 21. First holding arm 22. Second holding arm 23. Housing 24. Cover wall 25. Sensor unit 26, 27, 28. 29. Sight area Sensors 30. Teat 31. Crossbar XR; YR Reference position Xæj Z¶1Search plan Xm ﬁ Zm ﬁ AY Sensing area FA Sensing area AB Application area Xmæx; Xmwx Maximum permitted search plan XZ; YZ; Zz Coordinates of the teat

Claims

10 15 20 25 30 35 520 825 13 PATENT REQUIREMENTS

A method of orienting individual teats (30) on a cow, comprising: a) moving a gripper arm (ll), which up- (16) for the coarse positioning unit (17), to a first search plane (X9, Zs ﬂ (ll)) in the current and sensing of a sensing space located above it and one in sight (16) from a reference position (29) fine positioning unit ZR / YR) b) moving the gripper arm (xsrní Zsrn) take the search plane (XSLn; Zsrn) located sensing space (Xzxrní ZArnï ÅY) c) activating the fine positioning unit (17), when (29) otherwise continuation of located (XRI below the cone; the area of the search plane with the coarse positioning unit (16); within the coarse positioning unit of the coarse positioning unit (16), step i); oriented a teat (30) for the fine positioning unit d) determining the position of the teat within an off- (FA) (16), - e) determining a deviation between the teat (30) (1'7) sensing area and a predetermined, within the fine positioning unit (FA) (AB), which overlaps the opening of a gripper arm (II) (9); f) moving the gripper arm (30) sensing area located on the application area arranged milk cup (ll) corresponding to the deviation, so that the teat is within the application area (AB); (XZ / ZZ / YZ) hit the teat (30) and end of the orientation when g) storing the coordinates of the pà- has been located; (17) a predetermined number of teats (30) h) deactivating the fine positioning unit and continuing the orientation operation with step b); (ll) permitted search plane (Xæ ﬂ Zm ﬂ i) movement of the gripper arm in the vertical direction in a higher direction, and continuation of the orientation operation with step b).

A method according to claim 1, wherein the gripping (II) pair arm after orientation in a maximum allowed 10 15 20 25 30 520 825 14 is returned to the first search (XSMax; ZSMax) (Xsi 1 Zsi) preferably only in one direction, ( X's1í Z's1) (X's1, ní Z's1, n) -

A method according to claim 1 or 2, wherein (25) and a cow belly. the search plane and the orientation in the first, extended, preferably in the Z-direction, search plane and possibly further extended search plane at a sensor unit detects the distance between gri- (ll)

A method according to claim 3, wherein the ori- (Xs1í Zsn) and the gripper arm (II) are returned to the first search ((Xsní Zs1) extended, preferably only in one direction, (Xs1í Zs1) 1 the distance is less than one predetermined value.the pairing in the current search plane ends the plane and the orientation continues in the first, preferably in the Z-direction, the search plane when

A method according to claim 3 or 4, wherein from the distance the maximum permissible search plane (X¶mx; Zmmx) is determined and stored.

A method according to claim 3, 4 or 5, (25) having at least one capacitive sensor, it. the sensor unit non-contact, preferably determines the distance

A method according to any one of claims 1 to 6, wherein the coarse positioning unit is tested whether the coordinates of it within (16) (30) have already been stored. sight area oriented teat

A method according to claim 7, wherein it is tested whether the coordinates of it within the fine positioning (17) (FA) have already been stored. device sensing area oriented teat (30)

A method according to any one of claims 1 to 8, wherein the coordinates (XzL2¿, L ZZL2¿, L, Y¿L2¿, ﬂ for the individual teats are sorted and stored according to a predetermined schedule.

A method according to any one of claims 1 to 9, wherein before step a) the position of the cow in relation to the reference position (XR, YR, ZR) and the gripper arm (II) is determined during the orientation of a teat is moved corresponding to a change in the position of the cow.

A method according to claim 10, wherein the (19)

A method according to claim 10 or 11, ionic sensors detect the position of the cow. whereby the position of the cow is determined continuously or quasi-continuously.

Device for orienting individual teats on (Xg ﬂ Zmà movable gripper arm (11), which has a coarse positioning unit (16) (16) (29) and one with coarse position (17) which is connected to a cow, with an evaluation unit connected in a search plane and a fine positioning unit (16) located in the viewing area (17) of the coarse positioning unit, and the fine positioning unit, the positioning unit control unit for controlling a positioning drive device, (11) which detects a feature characterized by the gripper arm having (ll) for the method according to any one of claims 1 - 12. at least one sensor unit prevails above the gripper arm and in that the device

Device according to claim 13, characterized (25) preferably by means of at least one capacitive sensor (19), (11).

Device according to claim 13 or 14, (25) is wherein the control unit controls the position of the sensor unit without contact, detects the area above the gripper arm, characterized in that the sensor unit connected to the control unit, the ionizing drive device so that the orientation in the action (Xsní Zsn) returned to a first search plane ends and the gripper arm (Xs1í Zsl) preferably only counts the search plane (ll) the orientation in the first, extended, and in a direction, preferably in the Z direction, the search plane (Xs1; Zsi) (25) detected distance to the cow belly falls below a fore is continued when, the value determined by the sensor unit.

Device according to claim 13, 14 or 15, wherein the coarse positioning unit (16) is arranged in a 2: e: az 2: öë: v4 gzäpš 520 825 16 k ä n n e t e c k n a d (24). (23) by the sensor unit with a cover wall (24), (25)

Device according to any one of claims 13 for housing is arranged on the cover wall 16, characterized in that the fine positioning unit (17) has a vertically movable U-shaped frame (18) (19), and detects a radiation within that of the frame. (18) with sensors which substantially determine the respective boundary space, the frame being connected to a holder (20) and this pivotally connected to the gripper arm (11) and the holder (20) having at least one holding member. alarm arm (21, 22), which over at least a part of its longitudinal extent is spring-resilient.