NL2017995B1

NL2017995B1 - Melksysteem

Info

Publication number: NL2017995B1
Application number: NL2017995A
Authority: NL
Inventors: Emo Diderik Van Halsema Frans; Mostert Gerard; Steenbergen Rik
Original assignee: Lely Patent Nv
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2016-12-14
Publication date: 2018-06-26
Also published as: CA3045602A1; US12063907B2; WO2018111093A1; EP3554226B1; EP3554226A1; US20200000055A1

Abstract

Een melksysteem voor melken van een melkdier omvat een melkbeker, een met de melkbeker in stromingsverbinding staande meetkamer voor de gemolken melk, en met daarin of daarop aangebracht een sensorsysteem voor meten van ten minste één eigenschap van de melk. Het sensorsysteem omvat ten minste drie optische sensorinrichtingen elk ingericht voor meten van waarden van een eigenschap van de melk, en een sensorbesturing voor aansturen van het sensorsysteem en voor verwerken van de gemeten waarden. De sensorbesturing is ingericht voor herhaaldelijk gericht selecteren van een van de sensorinrichtingen, waarbij elke sensorinrichting selecteerbaar is, waarbij ten minste twee van de optische sensorinrichtingen identiek zijn, en waarbij het sensorsysteem is ingericht voor telkens meten van de lokale waarde van de eigenschap van de melk ter plekke van de geselecteerde sensorininrichting met behulp van de geselecteerde sensorinrichting, alsmede voor het bepalen van een waarde van de ten minste ene eigenschap van de melk in de meetkamer op basis van de door de veelheid van sensorinrichtingen lokaal gemeten waarden. Aldus kan het sensorsysteem op basis van de meerdere lokaal gemeten waarden van de melkeigenschap de waarde van de melkeigenschap van de gehele melk in de meetkamer betrouwbaar bepalen.

Description

Octrooicentrum

Nederland

Θ 2017995 (21) Aanvraagnummer: 2017995 © Aanvraag ingediend: 14/12/2016

BI OCTROOI (51) Int. CL:

A01J 5/013 (2017.01)

Aanvraag ingeschreven:	(73) Octrooihouder(s):
26/06/2018	Lely Patent N.V. te Maassluis.
(43) Aanvraag gepubliceerd:
-	(72) Uitvinder(s):
	Frans Emo Diderik van Halsema te Maassluis.
Octrooi verleend:	Gerard Mostert te Maassluis.
26/06/2018	Rik Steenbergen te Maassluis.
(45) Octrooischrift uitgegeven:
04/07/2018	(74) Gemachtigde:
	ir. M.J.F.M. Corten te Maassluis.

© Melksysteem (57) Een melksysteem voor melken van een melkdier omvat een melkbeker, een met de melkbeker in stromingsverbinding staande meetkamer voor de gemolken melk, en met daarin of daarop aangebracht een sensorsysteem voor meten van ten minste één eigenschap van de melk. Het sensorsysteem omvat ten minste drie optische sensorinrichtingen elk ingericht voor meten van waarden van een eigenschap van de melk, en een sensorbesturing voor aansturen van het sensorsysteem en voor verwerken van de gemeten waarden. De sensorbesturing is ingericht voor herhaaldelijk gericht selecteren van een van de sensorinrichtingen, waarbij elke sensorinrichting selecteerbaar is, waarbij ten minste twee van de optische sensorinrichtingen identiek zijn, en waarbij het sensorsysteem is ingericht voor telkens meten van de lokale waarde van de eigenschap van de melk ter plekke van de geselecteerde sensorininrichting met behulp van de geselecteerde sensorinrichting, alsmede voor het bepalen van een waarde van de ten minste ene eigenschap van de melk in de meetkamer op basis van de door de veelheid van sensorinrichtingen lokaal gemeten waarden. Aldus kan het sensorsysteem op basis van de meerdere lokaal gemeten waarden van de melkeigenschap de waarde van de melkeigenschap van de gehele melk in de meetkamer betrouwbaar bepalen.

NL BI 2017995

Dit octrooi is verleend ongeacht het bijgevoegde resultaat van het onderzoek naar de stand van de techniek en schriftelijke opinie. Het octrooischrift komt overeen met de oorspronkelijk ingediende stukken.

Melksysteem

De onderhavige heeft betrekking op een melksysteem voor melken van een melkdier, omvattende een melkbeker voor melken van de melk, een met de melkbeker in stromingsverbinding staande meetkamer voor althans tijdelijk bevatten van de gemolken melk, en met daarin of daarop aangebracht een sensorsysteem voor meten van ten minste één eigenschap van de melk.

Op zich zijn melksystemen met sensoren voor melkeigenschappen bekend. Zo openbaart US5,743,209 een systeem voor bewaken van melkproductie op een melkveebedrijf. Het systeem omvat onder andere een melkmeter 30 met een bemonsteringskamer 31 alsmede een analysecompartiment 33 met daarin een optische sonde 34 voor (infrarood)analyse van een melkmonster en een roerder voor homogeen maken van het monster.

Een nadeel van dit bekende systeem is dat het in de praktijk enerzijds beperkt dan wel traag is bij het meten van melkeigenschappen, en anderzijds nodeloos complex van opbouw.

Het is een doel van de onderhavige uitvinding om een melksysteem van de aangegeven soort te verschaffen met een hoge meetflexibiliteit en/of meetsnelheid en/of lage complexiteit.

De uitvinding bereikt dit doel met een melksysteem volgens conclusie 1, in het bijzonder een melksysteem voor melken van een melkdier, omvattende een melkbeker voor melken van de melk, een met de melkbeker in stromingsverbinding staande meetkamer voor althans tijdelijk bevatten van de gemolken melk, en met daarin of daarop aangebracht een sensorsysteem voor meten van ten minste één eigenschap van de melk, waarbij het sensorsysteem omvat een veelheid van ten minste drie optische sensorinrichtingen elk ingericht voor meten van waarden van een eigenschap van de melk, welke sensorinrichtingen in het bijzonder in een rij liggen, en een sensorbesturing voor aansturen van het sensorsysteem en voor verwerken van de gemeten waarden, waarbij de sensorbesturing is ingericht voor herhaaldelijk gericht selecteren van een van de sensorinrichtingen, waarbij elke sensorinrichting selecteerbaar is, waarbij ten minste twee van de optische sensorinrichtingen identiek zijn, waarbij het sensorsysteem is ingericht voor telkens meten van de lokale waarde van de eigenschap van de melk ter plekke van de geselecteerde sensorininrichting met behulp van de geselecteerde sensorinrichting, alsmede voor het bepalen van een waarde van de ten minste ene eigenschap van de melk in de meetkamer op basis van de door de veelheid van sensorinrichtingen lokaal gemeten waarden.

De uitvinding gaat uit van het inzicht dat het bijvoorbeeld niet nodig is om een roerder te verschaffen om kwalitatief goede metingen te krijgen. Het melksysteem is dan ook in het bijzonder vrij van homogeniseringsmiddelen in de meetkamer. De te meten eigenschap kan namelijk alternatief in de hoeveelheid melk op meerdere plekken worden gemeten, met behulp van de ten minste twee sensorinrichtingen. Aldus kan door middelen of een andere wiskundige bewerking eveneens een waarde worden verkregen die representatief is voor de hoeveelheid melk. Hierbij wordt met identieke sensorinrichting bedoeld dat de sensorinrichtingen in hoofdzaak dezelfde eigenschap meten op in hoofdzaak dezelfde manier, en in beginsel onderling uitwisselbaar zijn.

Het weglaten van de roerder heeft als voordelen onder andere dat het systeem mechanisch minder complex wordt, althans minder of geen bewegende delen nodig heeft, dat de melkkwaliteit niet negatief wordt beïnvloed door mogelijke vermenging met lucht of mechanische belasting van met name de melkvetbolletjes, en dat de meetkamer niet beperkt hoeft te zijn tot een monstername maar ook in-line kan worden toegepast.

Hier wordt benadrukt dat de sensorinrichtingen van het sensorsysteem, althans tenminste de identieke sensorinrichtingen, elk voor zich in staat zijn om een waarde van de melkeigenschap te meten, en wel telkens een lokale waarde van de melkeigenschap, ter plekke van de geselecteerde sensorinrichting. De sensorbesturing bepaalt vervolgens op basis van de door meerdere van de sensorinrichtingen lokaal bepaalde waarden van de melkeigenschap de/een waarde van de eigenschap van de gehele melk in de meetkamer, bijvoorbeeld zoals hierboven beschreven met een wiskundige bewerking. Een dergelijk systeem verschilt van een systeem waarbij verschillende sensoren elk een meetwaarde bepalen die niet direct tot een waarde van de melkeigenschap wordt herleid, maar waarbij het systeem die melkeigenschapwaarde slechts kan bepalen door verwerken van alle gemeten sensorwaarden. Bijvoorbeeld kan aldus geen spreiding in de waarden van de melkeigenschap over de melk in de meetkamer worden bepaald, zodat er ook geen uitspraak kan worden gedaan over homogeniteit, ontmenging en dergelijke. Bovendien kan hierbij een melkeigenschapwaarde zelfs indien gewenst niet lokaal bepaald worden, zoals onderin de melk, of juist in een toplaag. Bij de onderhavige uitvinding is dit alles wel het geval.

Ook is het bij de onderhavige uitvinding mogelijk om redundante metingen uit te voeren, zoals door selecteren van verschillende sensorinrichtingen die in beginsel eenzelfde waarde zouden moeten geven, zoals sensorinrichtingen op dezelfde hoogte in de melk. Hierdoor kunnen afwijkingen op grond van bijvoorbeeld vervuiling van een van de sensorinrichtingen worden gecorrigeerd op basis van de andere metingen. Aldus kunnen metingen aan de melk in de meetkamer ook nog eens betrouwbaarder en/of betrouwbaarder worden.

Bijzondere uitvoeringsvormen zijn beschreven in de afhankelijke conclusies, alsmede in de nu volgende beschrijving.

De sensorinrichtingen liggen in het bijzonder in een rij, en meer in het bijzonder op een rij die zich tijdens melken in hoofdzaak verticaal uitstrekt. Hierbij betekent in hoofdzaak dat de hoek met de verticaal, die tijdens melken zou kunnen variëren, ten hoogste 25° bedraagt, zodat een afwijking op basis van de cosinus van de hoek ten hoogste 10% bedraagt. Uiteraard zal een kleinere maximale hoek voor een kleinere afwijking zorgen. Overigens is het ook mogelijk om een of meer sensorinrichtingen niet op een dergelijke verticale lijn te schikken, maar bijvoorbeeld op een horizontale lijn, op enige andere lijn of zelfs enige andere verdeling. Immers blijft het voordeel van meten in andere delen van de melk aldus gehandhaafd.

In uitvoeringsvormen zijn de optische sensorinrichtingen verdeeld over de meetkamer, in het bijzonder over de hoogte van de meetkamer. Hierbij dient de hoogte als in een tijdens gebruik verticale richting te worden opgevat. Aldus is het voor het melksysteem optimaal mogelijk om op meerdere plekken in de melk in de meetkamer te meten. Hierbij kan het van voordeel zijn om de sensorinrichtingen (ook) in horizontale richting verdeeld aan te brengen, bijvoorbeeld wanneer de meetkamer tijdens normaal gebruik een melkafvoer aan een zijkant heeft. Bij een verdeling (mede) over de hoogte zullen altijd metingen mogelij kzijn die een gevolg van eventueel uitzakken onder invloed van de zwaartekracht geheel of gedeeltelijk kunnen compenseren.

In uitvoeringsvormen zijn de optische sensorinrichtingen alle identieke sensorinrichtingen. Dit waarborgt dat alle metingen ook goed vergelijkbaar zijn. Het is overigens niet nodig dat alle optische sensorinrichtingen identiek zijn. Bijvoorbeeld zouden een of meer sensorinrichtingen kunnen zijn ingericht voor meten van een andere grootheid, zoals voor een andere golflengte.

In uitvoerinsgvormen omvatten een of meer van de optische sensorinrichtingen elk meerdere optische subsensoren. Hiermee wordt bedoeld dat de betreffende optische sensorinrichtingen een samengestelde sensor bevatten, met bijvoorbeeld meerdere lichtgevoelige elementen, die samen als één geheel werken. Juist omdat optische sensoren en hun lichtgevoelige elementen eenvoudig zeer compact kunnen worden uitgevoerd, leidt het verschaffen van dergelijke samengestelde sensorinrichtingen niet tot ruimtegebrek, maar wel tot een veelheid aan bruikbare gegevens, zowel wat betreft verscheidenheid in bijvoorbeeld golflengte, maar ook door ruimtelijke verdeling van de sensorinrichtingen. In het bijzonder zijn of omvatten de optische sensorinrichtingen elk een rgb-chip of rgb-ir-chip. Dit zijn chips met drie, respectievelijk vier soorten lichtgevoelige sensoren (rood, groen, blauw, infrarood, met telkens een geschikt gekozen golflengtebereik en/of piekgolflengte). Dit is vergelijkbaar met een beeldpunt van een (i)rgb-camera. Uiteraard kunnen er ook meerdere van dergelijek rgb-chips of beeldpunten zijn verschaft, bij voorkeur in een matrix.

In uitvoeringsvormen omvat het sensorsysteem voorts ten minste één lichtbron, in het bijzonder voor elke optische sensorinrichting ten minste een lichtbron. Deze kunnen alle bijvoorbeeld op een enkele drager zijn aangebracht, bijvoorbeeld een vlakke drager, waardoor dit systeem goed reflectiemetingen kan uitvoeren. Met voordeel zijn de ten minste ene lichtbron en de sensorinrichtingen zodanig geplaatst in of op de meetkamer, dat althans een deel van de melk in de meetkamer zich tussen de lichtbron(nen) en de sensorinrichtingen bevindt. Aldus is het systeem geschikt om transmissie-/absorptiemetingen te verrichten, alsmede reflectiemetingen.

Bijvoorbeeld zijn de lichtbron(nen) en de sensorinrichtingen elk geplaatst aan een zijde van de meetkamer, die in dit geval van een lichtdoorlatend of doorzichtig materiaal is vervaardigd. Ook kunnen de lichtbron(nen) en de sensorinrichtingen in de wand van de meetkamer zijn geplaatst, of in de meetkamer zelf, dus in de melk. In voordelige uitvoeringsvormen zijn de lichtbronnen en de sensorinrichtingen op twee of meer dragers verschaft, waarbij elke drager een of meer lichtbronnen en een of meer sensorinrichtingen omvat, met meer voordeel in een afwisselend patroon, zoals een schaakbordpatroon. In het bijzonder zijn ten minste twee dragers langgerekt, met een langsrichting, en strekken de ten minste twee dragers zich uit met een hoek tussen hun langsrichtingen, in het bijzonder een rechte hoek. Hierbij is er een voordeel dat er dan zeer veel verschillende padlengtes beschikbaar zijn tussen de verschillende sensorinrichtingen en de lichtbron(nen). Al dergelijke uitvoeringsvormen dragen bij an de mogelijkheid voor het melksysteem om met behulp van machinaal leren de gemeten waarden te verwerken tot waarden van een of meer melkeigenschappen.

In het bijzonder is de ten minste ene lichtbron een breedbandige lichtbron. Hiermee wordt bedoeld dat het uitgezonden licht ruim meer dan één kleur (van de zeven hoofdkleuren) omvat, in het bijzonder een FWHM van tenminste 100 nm heeft, meer in het bijzonder wit licht omvat, dat continu kan zijn of opgebouwd uit meerdere deelkleuren die overlappen. Overigens dient in deze aanvrage met licht zowel zichtbaar licht als nabijinfrarood (0,75-1,4 pm) te worden begrepen. Dergelijke breedbandige lichbronnen zijn bijvoorbeeld zeker LED's, zoals witlicht-LED's.

In uitvoeringsvormen is of omvat de eerste melkeigenschap, niet zijnde de hoogte, een kleur of absorptiespectrum van de melk. Optische metingen zijn geschikt voor het bepalen van andere parameterwaarden, onder andere vanwege hun hoge informatiedichtheid. In het bijzonder is of omvat de tweede melkeigenschap een kleur of absorptiespectrum van de melk. Met voordeel is de sensorbesturing ingericht om op basis van deze waarden een melksamenstelling of deel daarvan te bepalen. Bijvoorbeeld kan de sensorbesturing zijn ingericht om te concluderen dat de melk zogenaamde bloedmelk is, wanneer het aandeel rood in het absorptiespectrum een vooraf bepaalde drempel overschrijdt, of de kleur anderszins als rood wordt aangeduid, zoals met een reflectiewaarde boven een reflectiedrempel in he trode deel van het spectrum. Ook is het mogelijk om een indicatie van een vet- en/of eiwitgehalte te verkrijgen, zoals op zich bekend is uit de stand van de techniek. Bij niet-homogene melk in de meetkamer kan de onderhavige uitvinding op basis van de verschillende lokale metingen een nauwkeuriger en betrouwbaarder meting van bijvoorbeeld vetgehalte doen.

In alternatieve uitvoeringsvormen is of omvat de tweede melkeigenschap het vóórkomen of de concentratie is of omvat van vlokjes en/of andere deeltjes in de melk die voldoen aan een voorafbepaald optisch criterium. Dergelijke vlokjes zijn een indicatie van klinische mastitis, en leiden ertoe dat de mei kniet voor menselijke consumptie mag worden bestemd. Automatische detectie, zoals mogelijk wordt met de uitvinding, kan vroegtijdig optreden tegen veroorzakers van deze afwijking bevorderen. Het bepalen van voorkomen van dergelijke vlokjes kan goed met de optische sensorinrichtingen van onderhavige uitvinding, vanwege de eigenschappen van licht. Bijvoorbeeld zullen vlokjes erop vallend licht meer absorberen dan de melk zelf, zodat een extra absorptie van licht ten opzichte van de directe omgeving als een vlokje kan worden aangemerkt. Juist omdat bij de onderhavige uitvinding lokaal kan worden gemeten, kunnen dergelijke vergelijkingen en detecties goed worden uitgevoerd. Voorts is het mogelijk om luchtbelletjes te onderscheiden van vlokjes. Uiteraard zijn luchtbelletjes geen indicatie van mastitis, en wanneer geen onderscheid kan worden gemaakt tussen luchtbelletjes en vlokjes kunnen er veel vals-positieve detecties volgen. De onderhavige uitvinding maakt hierbij gebruik van het inzicht dat luchtbelletjes licht niet of nauwelijks absorberen, maar wel verstrooien, welk verstrooid licht kan worden gedetecteerd met geschikt geplaatste sensorinrichtingen. En de transmissie kan zelfs enigszins toenemen bij licht dat recht door het luchtbelletje gaat. In deze gevallen is de sensorbesturing met voordeel overeenkomstig ingericht tot het doen van de beschreven detecties. Bovendien is de sensorbesturing met voordeel ingericht tot volgen van gedetecteerde deeltjes, zogenaamd tracking. Telkens als een afwijking in bijvoorbeeld absorptiewaarde of een andere parameterwaarde wordt gedetecteerd, wordt hetzij een luchtbelletje, hetzij een vlokje gedetecteerd. Deze detectie wordt betrouwbaarder als de afwijking zich in de beoogde stromingsrichting van melk in de meetkamer verplaatst, zoals naar een melkafvoeropening. Als een dergelijke verplaatsing niet, of onvoldoende betrouwbaar wordt gedetecteerd, concludeert de sensorbesturing tot geen deeltje. Als de verplaatsing wel wordt gedetecteerd, maar als er juist een piekje in verstrooid licht of de transmissie wordt gedetecteerd, dan concludeert de sensorbesturing tot luchtbelletje, althans geen vlokje. En als zowel een verplaatsing wordt gedetecteerd als een tijdsverloop van de optische parameterwaarde die hoort bij een vlokje, dan concludeert de sensorbesturing tot vlokje. Dergelijke gedetecteerde vlokjes kunnen worden geteld, en bij overschrijden van een drempelwaarde of drempelconcentratie kan de sensorbesturing een alarm afgeven, en kan het melksysteem een andere bestemming voor de melk kiezen.

Een belangrijke opmerking over de onderhavige uitvinding is dat deze geen betrekking heeft op een op cytometrie gebaseerd systeem, waarin melk door een capillair wordt geleid om in de melkcellen en deeltjes te detecteren en te tellen. Niet alleen is een dergelijk systeem totaal ongeschikt voor een inline-toepassing, maar het is ook een zeer complex en gevoelig systeem. Een ander belangrijk nadeel is dat het, vanwege het door een capillair leiden van de melk, zeer lang duurt eer een enigszins relevante hoeveelheid melk is doorgemeten, zelfs van een melkmonster. In de onderhavige uitvinding is altijd sprake van een meetkamer met een inhoud van tenminste meerdere cm³.

In uitvoeringsvormen is het sensorsysteem tevens ingericht voor het meten van de hoogte van melk in de meetkamer, waarbij het sensorsysteem is ingericht voor bepalen van de hoogte in afhankelijkheid van de door de sensorinrichtingen gemeten waarden en van de hoogte in de meetkamer van de sensorinrichtingen. Met de uitvinding is de hoogte eenvoudig te meten, door bijvoorbeeld te kijken naar de hoogte van de hoogste sensorinrichting die een transmissiewaarde voor licht geeft die lager is dan een vooraf bepaalde drempelwaarde, met name omdat zich melk(schuim) voor de sensorinrichting bevindt en licht dus wordt geabsorbeerd. Op basis van de hoogte kan bijvoorbeeld een melkhoeveelheid of melkstroom worden bepaald. Indien de meetkamer geen melkafvoeropening heeft, maar wel een bekende vorm, kan direct uit de hoogte het melkvolume worden bepaald. Indien de meetkamer een melkafvoeropening heeft, zal de melkuitstroomsnelheid afhangen van de hoogte van de melk boven die opening, alsmede van waarden zoals de doorsneeoppervlakte en stromingsweerstand. Niettemin is het vrij eenvoudig mogelijk, op basis van hydrostatische berekeningen dan wel praktijktests, om te bepalen welke melkstroom hoort bij welke hoogtewaarde, desgewenst met inbegrip van een verloop in de tijd van die hoogtewaarde. Voorts is het voor sommige parameters, zoals met name een (vacuüm)drukniveau, van belang om te weten hoe hoog het niveau van de melk in de meetkamer is.

In uitvoeringsvormen omvat de meetkamer voorts een melkafvoeropening en een klepinrichting met een bestuurbare doorlaatopening en een klepbesturing voor besturen van de klepinrichting, waarbij de klepbesturing werkzaam verbonden is met de sensorbesturing en is ingericht om de doorlaatopening te besturen op basis van de gemeten waarde van de hoogte. In het bijzonder is de klepbesturing ingericht teneinde de hoogte van de melk in de meetkamer zo veel mogelijk constant te houden. Bij deze uitvoeringsvormen is het melksysteem in staat om de hoogte enigszins tot goed te besturen, of zelfs zo veel mogelijk gelijk te houden. Daardoor zullen andere parameterwaarden ook vaak gelijk blijven, zoals de genoemde (vacuüm)druk. Ook kunnen melkstroomberekeningen aan de hand van de doorlaatoppervlakte van de melkafvoeropening eenvoudiger worden berekend. Hiertoe is in het bijzonder een klepstandmonitor verschaft die de kiepstand doorgeeft aan de sensorbesturing.

Ook blijkt in de praktijk dat schuim- en filmvorming van de melk in de meetkamer minder wordt als de melk al een poos op een (ongeveer) gelijk niveau blijft. Dat maakt de metingen nog betrouwbaarder, zogezegd schoner.

Bovendien maakt de schiere veelheid aan gegevens, zoals van de verschillende lokaal gemeten waarden van de melkeigenschap, het beter mogelijk om met machinaal leren het verwerken van de gegevens te verbeteren. Derhalve is de sensorbesturing in het bijzonder ingericht voor met behulp van machinaal leren bewerken van de gemeten waarden tot ten minste één waarde van een melkeigenschap, in het bijzonder ten minste één gehalte van een bestanddeel van de melk. Machinaal leren houdt hierbij tenminste een verandering in van een verwerkingsalgoritme dat de gemeten waarden verwerkt tot waarden van een melkeigenschap.

In uitvoeringsvormen omvat het sensorsysteem een temperatuursensor. Dit maakt het mogelijk om de gemeten waarden te corrigeren voor temperatuurverschillen. Over het algemeen zal de melktemperatuur zelf vrij constant zijn, maar als bijvoorbeeld de omgevingstemperatuur heel laag of heel hoog is, kan dat reeds zijn invloed hebben op de melktemperatuur, en dus op de elektrische eigenschappen die worden gemeten. De temperatuursensor is niet bijzonder beperkt, en omvat bijvoorbeeld een afzonderlijke elektrode.

In uitvoeringsvormen is de meetkamer star met de melkbeker verbonden, in het bijzonder unitair daarmee verbonden. Bij deze uitvoeringsvormen bevindt de meetkamer zich zeer dicht tot direct bij de uitgang van de melkbeker. Aldus kunnen meetwaarden, en daarmee waarden van de melkeigenschap(pen) zo snel mogelijk worden verkregen, zodat ook het op basis daarvan handelen zo snel mogelijk kan plaatsvinden. Hierbij kan het bijvoorbeeld van voordeel zijn wanneer het melksysteem is ingericht om de eerste melkstralen (voormelkstralen) te detecteren. Dit kan een controle vormen voor het al dan niet correct aansluiten van de melkbeker op de speen. Immers zijn die melkstralen een bevestiging van correct aansluiten, terwijl het uitblijven daarvan na een drempeltijd duidt op incorrect aansluiten. Ook kan het melksysteem zijn ingericht om op basis van een bepaalde melkeigenschap een melken-gerelateerde handeling uit te voeren. Met name wanneer een eigenschap van voormelk, d.w.z. de eerste hoeveelheid melk, aanleiding is tot een dergelijke melken-gerelateerde handeling kan de snelheidswinst van voordeel zijn. Het is hierbij mogelijk om het melksysteem in te richten om een grotere hoeveelheid melk (voormelk) op te vangen om in de meetkamer metingen aan te verrichten, bijvoorbeeld op grond van gezondheidsattenties in een database. De besturing kan dan zijn ingericht om het niveau van de melk in de meetkamer te meten en een signaal te geven als een vooraf bepaald niveau is bereikt, dat afhankelijk kan zijn van de identiteit of een andere eigenschap van het te melken dier. Desgewenst kan die eerste (voor)melk dan door het melksysteem worden afgevoerd, voor verdere tests of naar een riool of voormelkopvang.

Ook kan tijdens het verdere verloop van een melkingreep bijzonder snel worden ingegrepen als daartoe aanleiding bestaat. Bijvoorbeeld zou bij het aftrappen van een melkbeker tijdens een melking de speen een verwonding kunnen hebben opgelopen. Na heraansluiten van de melkbeker zou dan bloed in de melk terecht kunnen komen. Omdat die melk geen voormelk is zou het niet tijdig signaleren van bloed kunnen leiden tot ongewenste verontreiniging van de melk in de consumptiemelktank. Het melksysteem volgens de uitvinding is optimaal in staat om deze situatie snel te ondervangen. Deze uitvoeringsvorm waarborgt ook dat in beginsel alle melk aan onderzoek kan worden onderworpen. Het is echter ook mogelijk om slechts een deel van de melk, zoals een evenredig deel, door de meetkamer te leiden, en de overige melk verder buiten de meetkamer om naar een melkglas of de melktank te leiden.

In uitvoeringsvormen omvat het melksysteem een melkleiding die de melkbeker verbindt met een melktank, waarbij de meetkamer met een monsterleiding afsluitbaar verbonden is met de melkleiding. Bij deze uitvoeringsvorm is er het voordeel dat de meting slechts op een fractie van de melk wordt uitgevoerd, zodat de melkstroom zo weinig mogelijk wordt gehinderd. Ook indien er bijvoorbeeld chemische stoffen gemoeid zijn met een bewerking in de meetkamer, of de melk onderworpen wordt aan een test waarbij de kwaliteit achteruitgaat, is het verbruik van die stoffen of het melkverlies zo gering als mogelijk of nodig is. Ook is het aldus mogelijk om met een enkele meting, of althans minder metingen, gegevens te verzamelen omtrent een betrekkelijk groot deel van, of zelfs van het geheel van, de melk van een melking. Zo verandert het vetgehalte van de melk van laag naar hoger gedurende een melking. Indien het melksysteem is ingericht om een proportioneel deel van de gewonnen melk naar de monsterleiding te sturen, door een overeenkomstig ingerichte klepinrichting of dergelijke, kan met een enkele meting het (gemiddelde) vetgehalte van de melk als geheel worden bepaald.

In uitvoeringsvormen is de meetkamer het melkglas. Bij deze uitvoeringsvorm vormt de meetkamer met de sensorinrichtingen een gebruikelijk onderdeel van een robotmelkinrichting. Een voordeel van deze uitvoeringen is dat de melkstroom aldus zeer weinig wordt verstoord. Het is niettemin ook eenvoudig te waarborgen dat alle melk wordt gemeten, simpelweg doordat alle melk eerst wordt opgevangen in dit melkglas. Toch kan nog steeds een verloop in de tijd van de waarde van een melkparameter of -eigenschap worden bepaald, doordat die waarde in het gehele melkglas kan worden bepaald, d.w.z. tenminste in het deel ervan waar zich melk bevindt. In het geval dat er onvoldoende menging plaatsvindt om tot een homogeen geheel van melk te komen, biedt het door de uitvinding verschafte meten op verschillende plaatsen in de melk in de meetkamer, d.w.z. hier het melkglas, uitkomst doordat de lokale gemeten waarden bijvoorbeeld kunnen worden gemiddeld. Mocht er wel sprake zijn van een voldoende homogene hoeveelheid melk, dan kan de ontwikkeling in de tijd worden herleid uit het tijdsverloop van de gemeten waarde, waarbij rekening wordt gehouden met de toestroom van melk (per tijdseenheid).

Bijvoorbeeld verandert een parameterwaarde van x bij een reeds gemolken volume V door toestromen van een nieuwe hoeveelheid melkAV met een eigen parameterwaarde x' naar (x + Δχ) bij een nieuw volume (V + AV). In het eenvoudigste, lineaire geval is de parameterwaarde x' van het nieuw toegestroomde melkvolume AV dan gelijk aan x + Δχ(1 +V/AV). Uiteraard zal de vereiste resolutie steeds groter worden, doch vergelijkbare afleidingsmethoden zijn voor de vakman duidelijk.

Hier wordt voorts in het algemeen opgemerkt dat het melksysteem een melkbestemmingsinrichting omvat die werkzaam is verbonden met het sensorsysteem, althans de besturing daarvan, en die is ingericht om op basis van de door de sensorbesturing bepaalde waarde van de ten minste ene melkeigenschap de bijbehorende gemolken melk naar een van meerdere bestemmingen te sturen. Het melkbestemmingssysteem omvat in een dergelijk geval meerdere afvoerleidingen, waarvan er ten minste één naar een consumptiemelktank voert, en ten minste één naar een riool of afvalmelkopvangtank.

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening die uitsluitend ter illustratie en niet-beperkend enkele uitvoeringsvormen toont, en daarin toont:

- Figuur 1 een schematisch zijaanzicht van een melksysteem volgens de uitvinding,

- Figuur 2 een schematische doorsnede van een deel van een melksysteem volgens de onderhavige uitvinding,

- Figuur 3 in gedeeltelijke dwarsdoorsnede een detail van een melksysteem volgens de uitvinding,

- Figuur 4 een schematisch zijaanzicht van een alternatieve optische sensorinrichting 26,

- Figuren 5a en 5b schematische diagrammen van een reeks meetwaarden en een verdere verwerking daarvan, en

- Figuur 6a en Figuur 6b voor twee verschillende sensorelementen een tijdsverloop van respectieve transmissiewaarden.

Figuur 1 toont schematisch een zijaanzicht van een melksysteem 1 volgens de uitvinding. Het melksysteem 1 omvat een melkbox 2 met een robot 3 met een robotarm 4 alsmede een melkbeker 5 met een meetkamer 6 en een melkslang 7 waarin een klep 8. Met 9 is een besturing aangeduid en met 10 een melkslangmelkstoommeter. Met 11 is een camera aangeduid.

Voorts is met 40 een melkdier aangeduid met een uier 41 en spenen 42.

Het getoonde melksysteem is een melkrobotsysteem, dat de melkbekers 5 volautomatisch kan aansluiten op de spenen 42 van een melkdier 40, zoals een koe. Niettemin is de uitvinding eveneens van toepassing op een conventioneel melksysteem, waarbij de melkbekers met de hand worden aangesloten op de spenen. Bij het getoonde robotmelksysteem zijn onderdelen die voor de uitvinding niet van wezenlijk belang zijn, zoals een speendetectiesysteem en melkpomp, niet getoond.

De melkbeker 5 omvat een meetkamer 6 die uitloopt in een melkslang 7. De melkslang 7 kan worden afgesloten met een klep 8 die onder besturing staat van een besturing 9. De melkslangmelkstroommeter 10 is na de klep 8 aangebracht op de melkslang 7, voor het meten van de melkstroom door de melkslang 7 tijdens melken. Deze melkslangmelkstroommeter 10 is verbonden de besturing 9, net als de camera 11. Deze camera 11 kan niet alleen dienen als hulpmiddel om de positie van het melkdier 40 of de spenen 42 te bepalen, maar met name om een stand van de melkbeker 5 op de speen 42 te bepalen. Al naargelang de vorm van de uier en de speen 42 kan het zo zijn dat de melkbeker 5 niet geheel verticaal hangt, doch onder een hoek met de verticaal. Bovendien kan de camera 11 ook dienen om de hoogte van de melkbeker 5 en eventueel van de klep 8 te bepalen. Deze hoogte(n) kan(kunnen) van belang zijn bij het bepalen van de melkstroom op basis van de doorlaatopening van de klep 8. Een en ander zal nader worden toegelicht met behulp van figuur 2.

De hier getoonde meetkamer 6 is star verbonden met de melkbeker 5. Met voordeel, doch niet noodzakelijkerwijs, omvat elke melkbeker 5 een dergelijke meetkamer 6. Aldus kunnen per uierkwartier de nodige metingen worden verricht. Het is ook mogelijk om de meetkamer, met de sensorinrichting volgens de uitvinding, elders of anders te verschaffen. Bijvoorbeeld is de meetkamer verschaft in of als het melkglas (hier niet getoond) van het melksysteem. Met name melkrobots hebben vrijwel altijd een melkglas (of ander buffervat) voor opvangen van de melk van een melking. Op basis van beoordeling van de gemolken melk, met behulp van een of meer metingen, die enige tijd vergen, wordt vervolgens beslist, door de besturing, welke bestemming de melk moet krijgen: consumptiemelk, biestmelk, afvalmelk, enzovoort. Door de sensorinrichting in het melkglas te verschaffen, kunnen voor de gehele melkgift de metingen worden verricht. Voorts is het mogelijk om een monsterkamer van een bemonsteringsinrichting als de meetkamer 6 te verschaffen. Hierbij neemt een monstername inrichting een melkmonster uit een melkleiding, bijvoorbeeld de melkslang 7 per melkbeker 5, of een gezamenlijke melkleiding na een melkklauw voor vier melkbekers tegelijk, of zelfs nog verder in het melksysteem. Ook voor een dergelijk melksysteem met bemonsteringsinrichting biedt de onderhavige uitvinding vele, zo niet alle genoemde voordelen.

Figuur 2 toont een schematische doorsnede van een deel van een melksysteem volgens de onderhavige uitvinding. Hierin zijn soortgelijke onderdelen aangeduid met gelijke verwijzingscijfers.

De melkbeker 5 omvat een bekerhuls 12 en een voering 13, met daartussen een pulsatieruimte 14. In de voering bevindt zich een speenruimte 15 die uitloopt in een eerste melkuitstroomopening 16. Een behuizing 17 voor de meetkamer 6 vormt een star geheel met de melkbeker 5. De eerste melkuitstroomopening 16 loopt (vrijwel) direct over in de melkinlaat 18 die via een convexe uitloop 19 verbonden is met de meetkamer 6. In de meetkamer 6 bevindt zich hier melk 20. Daarboven is via een vacuümuitlaat 21 een vacuümleiding 22 aangesloten. Met 23 is een meetengte aangeduid met daarop een alternatieve sensorlocatie 24. De meetengte 23 loopt via de tweede melkuitstroomopening 25 uit in de melkslang 7.

Met 26 is een optische sensorinrichting aangeduid die een reeks optische sensorelementen 27 omvat. De optische sensorelementen 27 zijn hier verschaft in een L-vorm, en omvatten elk een matrix van beeldpunten of pixels (hier niet nader aangegeven). De pixels kunnen hetzij algemeen lichtgevoelig zijn, hetzij specifiek kleurgevoelig, zoals rood-, groen- of blauwgevoelig, aldus een rgb-sensor of-chip vormend. Desgewenst is het sensorelement aangevuld met (nabij)infraroodgevoelige pixels. Belangrijk om op te merken is dat elk sensorelement 27 op zich in staat is om lokaal een of meer melkeigenschappen te meten, uiteraard indien nodig in samenwerking met de besturing voor verwerken van de signalen. Een en ander zal verderop nader worden toegelicht.

Het melksysteem volgens de uitvinding omvat in uitvoeringsvormen de getoonde starre combinatie van een melkbeker 5 en een behuizing 17 met de meetkamer 6. De gemolken melk uit de speen in de speenruimte 15 loopt via de eerste melkuitstroomopening 16 en de melkinlaat 18 direct via de uitloop 19 naar de meetkamer 6. Er kunnen zich met voordeel ook optische sensor(element)en en een of meer lichtbronnen bevinden ter hoogte van deze uitloop, bijvoorbeeld rondom de uitloop in een ringvorm. Een dergelijk uitgerust melksysteem kan bijvoorbeeld melkstralen tellen, door onderbreken van een lichtstraal, door veranderen van reflectie aan de melk enzovoort. Voorts zal door de convexe vorm van de uitloop 19 en het daarbij optredende Coanda-effect de binnenkomende melk grotendeels aan de wand van de behuizing 17 “kleven” en aldus minimaal opschuimen. Mede hierdoor zal in beginsel een hoeveelheid eenfasige melk 20 op de bodem van de meetkamer 6 worden gevormd, waarbij in de ruimte daarboven slechts lucht aanwezig is. Deze lucht, zij het onder een lagere dan atmosferische druk, kan worden weggezogen via de vacuümuitlaat 21 en de vacuümleiding 22, die op een hier niet nader weergegeven vacuümsysteem van het melksysteem zijn aangesloten. In beginsel zal de druk overeenkomen met een normaal melkvacuüm zoals rond 40 kPa.

De behuizing 17 van de meetkamer 6 en de bekerhuls 12 van de melkbeker 5 vormen hier een star geheel. De directe verbinding biedt het voordeel van een directere meting aan melk van het melkdier. De meetengte 23 is hier bijvoorbeeld een versmald deel van de meetkamer, met twee (ongeveer) evenwijdige wanden die doorlaatbaar kunnen zijn voor licht of andere straling of velden. Dit is uiteraard relevant indien de optische sensorinrichting zich buiten de meetkamer bevindt. Merk op dat een meetengte 23 niet nodig is als de optische sensorinrichting zich in de meetkamer 6 bevindt.

De gemolken melk wordt (tijdelijk) opgevangen in de meetkamer 6, waarbij het melkniveau bij begin van de melking zal stijgen. Het niveau van de melk 20 in de meetkamer 6 kan, als een eerste parameter van de melk, worden gemeten met behulp van een optische sensorinrichting 26. In de getoonde uitvoeringsvorm omvat deze een reeks optische sensorelementen 27 die zich over de hoogte van de meetkamer 6 uitstrekken. Het hoogste optische sensorelement 27 dat een signaal vertoont dat voldoet aan een vooraf bepaald criterium, zoals een gemeten transmissie boven een drempelwaarde, geeft het niveau van de melk 20 aan.

De optische sensorinrichting 26 staat in werkzame verbinding met de hier niet getoonde besturing 9, en geeft een aan de gemeten melkhoogte gerelateerd signaal door. De besturing 9 is tevens verbonden met de regelbare klep 8. De grootte van de doorlaatopening van de klep 8 wordt door de besturing bepaald op basis van het gemeten melkniveau. Als het melkniveau in de meetkamer 6 stijgt, althans tot boven een gewenste waarde, dan is blijkbaar de melktoestroom toegenomen. Om deze te compenseren met een (ongeveer) even grote melkuitstroom door de tweede melkuitstroomopening 25 zal de besturing de klep 8 verder openzetten. Omgekeerd, als het melkniveau zakt, zal de besturing de klep verder dichtzetten. Aldus wordt een in hoofdzaak zo gelijkmatig mogelijk melkniveau in de meetkamer 6 bereikt.

Een voordeel hiervan is bijvoorbeeld dat in de met de meetkamer 6 en de tweede melkuitstroomopening 25 verbonden meetengte 23, althans het deel van de meetkamer waaromheen de optische sensorinrichting 26 is geplaatst, altijd geheel onder melk kan worden gehouden maar tevens aldoor worden doorstroomd met verse melk. Aldus kan een zeer betrouwbare meting van melkeigenschappen worden gewaarborgd.

De optische sensorinrichting 26 kan soms een onjuiste hoogte van de melk 20 in de meetkamer 6 meten, bijvoorbeeld indien de sensor 26 zich langs een wand van de meetkamer 6 bevindt en deze een hoek maakt met de verticaal, zoals bij aansluiten van de melkbeker 5 op een schuinstaande speen. Om hiervoor te corrigeren kan gebruik worden gemaakt van een neigingssensor, zoals de camera 11 uit figuur 1. Deze kan vaststellen of de melkbeker met de behuizing 17 van de meetkamer 6 zich onder een hoek met de verticaal bevindt, en zo ja, kan deze hoek vaststellen met behulp van daartoe geschikte beeldverwerkingsprogrammatuur. De aldus verkregen hoek kan worden doorgegeven aan de besturing 9 die daarmee de juiste hoogte van de melk in de meetkamer 6 kan bepalen volgens eenvoudige geometrische formules.

Een belangrijke grootheid tijdens melken is de melkstroom. De melkstroom kan op uiterst eenvoudige wijze worden bepaald op basis van de hoogte van de melk 20 in de meetkamer 6 en de grootte van de doorlaatopening van de klep 8. Bij overigens gelijkblijvende omstandigheden, met name het drukverschil tussen het vacuüm in het bovenste deel van de meetkamer 6, dat wil zeggen in de vacuümleiding 22, en het vacuüm dat heerst om de melk af te voeren door de melkslang 7, kan de melkstroom eenvoudig worden berekend met behulp van hydrostatische vergelijkingen. Aldus zou de besturing 9 van figuur 1, samen met de optische sensorinrichting 26 en de klep 8 kunnen dienen als een melkstroommeter. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat de vloeistof in de meetkamer geen melk-luchtmengsel is maar in hoofdzaak zuivere melk, hetgeen juist een bereikt voordeel volgens de uitvinding is. Niettemin is het, naast het alternatief van ijkmetingen, ook mogelijk om deze berekening van de melkstroom betrouwbaarder te maken. Daartoe kan bijvoorbeeld een vacuümsensor worden verschaft (hier niet getoond) in de vacuümleiding 22, doch die kan ook worden verschaft in bijvoorbeeld het bovenste deel van de meetkamer 6. Het aldaar heersende (melk)vacuüm, alsmede het heersende melktransportvacuüm, dat bepaald wordt door het melksysteem en eveneens verderop in de melkslang kan worden gemeten, bepalen samen met de hoogte van de melkkolom het drukverschil over de doorlaatopening van de klep 8, en daarmee de grootte van de melkstroom.

Een andere grootheid die invloed kan hebben op de berekening van de melkstroom is de hoogte van de melkkolom boven de klep 8. In de schematische weergave volgens figuur 2 zal deze bij benadering constant kunnen zijn, onafhankelijk van de hoogte waarop de melkbeker 5 op een speen wordt aangesloten. Aangezien de klep 8 zich echter ook een heel eind verderop in de melkslang 7 kan bevinden, bijvoorbeeld een meter of meer, kan het zo zijn dat de hoogte van de melkkolom boven de klep sterk kan variëren in afhankelijkheid van de hoogte van de spenen van het melkdier. Om deze hoogte te kunnen verdisconteren, kan het voordelig zijn om gebruik te maken van bijvoorbeeld de camera 11 van figuur 1 om de hoogte van de melkbeker en/of van de klep 8 te bepalen. Met name uit het hoogteverschil kan een verschil in hoogte van de melkkolom worden bepaald, die immers de meetkamer tot en met het deel van de melkslang 7 tot aan de klep 8 vult. Hier wordt opgemerkt dat de speenhoogte een diereigenschap is, die ook kan worden opgeslagen en opgezocht in de besturing 9 van het melksysteem. Hierbij wordt er wel van uitgegaan dat de resulterende positie en vorm van de melkslang, en dus het hoogteverschil tussen de meetkamer 6 en de klep 8, bij elke melking van dit melkdier in hoofdzaak constant is. Andere meetwijzen en- sensoren om dit hoogteverschil te bepalen en te verdisconteren worden hier niet uitgesloten.

Het is bovendien mogelijk om een aanvullende melkstroommeter te verschaffen, met name een melkslangmelkstroommeter 10. Deze bevindt zich in figuur 2 na de klep 8, doch dat zou ook tussen de meetkamer 6 en de klep 8 kunnen zijn. Omdat ter plekke van de melkslangmelkstroommeter 10 de melkstroom een eenfasig systeem betreft, kunnen zeer veel verschillende meters worden gebruikt, met name ook zeer eenvoudige en betrouwbare meter. Een voorbeeld hiervan is een melkstroommeter op basis van het magnetohydrodynamische principe, die als voordeel heeft dat deze geheel contactloos de melkstroom kan meten.

De optische sensorinrichting 26 is niet alleen ingericht voor meten van de hoogte van de melk 20 in de meetkamer 6, maar ook voor een of meer andere melkeigenschappen. Bijvoorbeeld wordt door de optische sensorelementen 27 een kleur van de melk bepaald, door meten van opvallend en gereflecteerd licht, of geabsorbeerd/getransmitteerd licht. Daartoe kan hetzij een externe lichtbron worden gebruikt, hetzij een daartoe in het melksysteem verschafte lichtbron worden gebruikt, welke laatste het voordeel biedt van een betere beheersbaarheid en hogere intensiteit vanwege de geringere afstand. Deze zijn hier niet weergegeven, maar worden verderop nader toegelicht. De kleur kan per sensorelement 27 lokaal worden bepaald, waarbij een meting boven het niveau van de melk kan worden genegeerd. Door evalueren van alle gemeten kleuren kan over de hele melk een uitspraak worden gedaan. Bijvoorbeeld zou een enkele meting van een lichte roodverkleuring, die niet herhaald is in enig ander optisch sensorelement 27 kunnen worden beschouwd als een vals-positieve roodmeting, zodat de melk toch niet hoeft te worden afgekeurd. De meting kan zo betrouwbaarder zijn dan wanneer een enkele sensor voor de gehele melk een waarde bepaalt.

Op deze wijze kan ook een kleurgradiënt worden herkend, zoals ten gevolge van bovendrijvend melkschuim, of een inhomogene laag melk. Bovendien kunnen afwijkingen zoals bloedmelk, die sterker rood kleurt dan consumptiemelk, worden herkend. Ook kan het melksysteem zijn ingericht om op basis van dergelijke afwijkingen de gemolken melk naar een vooraf bepaalde bestemming te sturen, zoals naar een riool voor bloedmelk. De daartoe geschikte stuurmiddelen zoals kleppen en dergelijke zijn hier niet weergegeven.

Ook kan de sensorinrichting zijn ingericht om een geheel of gedeeltelijk spectrum te meten, d.w.z. een reeks waarden voor de intensiteit van het gereflecteerd, getransmitteerde of verstrooide licht in twee of meer golflengtegebieden. Op basis van een dergelijk spectrum zijn meer uitspraken te doen dan met een enkele waarde, bijvoorbeeld alleen rood zoals hierboven besproken. Indien bijvoorbeeld de (standaard) rode, groene en blauwe golflengtegebieden van een rgb-chip worden gekozen, kunnen reeds uitspraken worden gedaan over gehalten aan vet en/of eiwit van de melk 20. Daartoe kunnen de pixels van de optische sensorelementen 27 overeenkomstig gevoelig zijn, bijvoorbeeld met behulp van geschikte kleurfilters. Verwezen wordt onder andere naar EP1000535A1, en het artikel Visible and near-infrared bulk optical properties of raw milk, van Aernouts et al. in J. Dairy Sci. 98:6727-6738. Ook wordt hier opgemerkt dat met behulp van ijkmetingen een zelflerend melksysteem kan worden verschaft, dat beter kan worden naarmate er meer metingen zijn verricht. Ook is het mogelijk om op andere wijze de hoeveelheid gegevens uit te breiden. Bijvoorbeeld kan aan de rgb-chip een NIR-gevoelig element worden toegevoegd, zodat het aantal golflengtegebieden toeneemt. Een voorbeeld van een dergelijk systeem is het AfiLab systeem van de firma Afimilk. Ook is het mogelijk om in plaats van, of in aanvulling op, de standaard rgb-gebieden méér golflengtegebieden te meten, door verschaffen van overeenkomstig gevoelige optische sensor(sub)elementen/pixels met geschikte filters of dergelijke. Idealiter zijn of omvatten de optische sensorelementen 27 spectrometers voor bepalen van een optisch en/of NIR-spectrum (in absorptie en/of transmissie en/of verstrooiing) van de melk, met voordeel lokaal. De besturing is dan met voordeel ingericht om lokaal een melkeigenschap omvattende een gehalte aan vet, eiwit, koolhydraten (lactose) of dergelijke te bepalen. Op basis van deze lokaal verzamelde waarden van de een of meer melkeigenschappen kan dan een verbeterde, d.z.w. nauwkeurigere en/of betrouwbaardere, waarde voor die melkeigenschap(pen) van de melk als geheel worden gegeven door de besturing.

Een ander voordeel van het lokaal bepalen van waarden van melkeigenschappen is dat het verloop door de meetkamer kan worden gevolgd. Bijvoorbeeld is de optische sensorinrichting 26 ingericht voor detecteren van deeltjes. Dit wordt verderop nader toegelicht. Wat hier van belang is, is dat een dergelijk deeltje de meetkamer binnenkomt en bijvoorbeeld bovenaan, in een bovenste laag van de melk 20 wordt gedetecteerd door een bovenste optische sensorelement 27. Het deeltje zal door de meetkamer 6 bewegen, en deze uiteindelijk verlaten via de tweede melkuitstroomopening 25, en zal daarbij langs telkens andere optische sensorelementen 27 van de optische sensorinrichting 26 bewegen, om aldaar te worden gedetecteerd. Indien een dergelijke detectie wordt herhaald bij alle, of althans tenminste een vooraf bepaald aantal sensorelementen 27, kan de detectie als betrouwbaar worden gezien. Bovendien kan aldus een snelheid van de melk in de meetkamer worden bepaald, door delen van de afstand tussen de respectieve sensorelementen en het tijdsverschil van de bijbehorende detectie. Aldus kan voorts een waarde worden bepaald van het gehalte aan deeltjes of vlokjes in de melk, op basis waarvan kan worden geconcludeerd tot mastitis, indien dat aantal een vooraf bepaalde deeltjesaantallengrens overschrijdt.

Figuur 3 toont schematisch in gedeeltelijke dwarsdoorsnede een detail van een melksysteem volgens de uitvinding. Hierin is 17 de behuizing van de meetkamer, althans een wand daarvan. Binnen de behuizing zijn verschaft een optische sensorinrichting 26 met optische sensorelementen 27, die elk meerdere pixels omvatten, en die zijn verschaft op een printplaat (pcb). Met 30 is een lichtbron aangegeven, die meerdere deellichtbronnen 29 met elk meerdere LED's 29-r, 29-g, 29b omvatten, en die zijn verschaft op een printplaat 31 (pcb). De printplaten 31, en aldus de sensorerinrichting 26 en de lichtbron 30 zijn werkzaam verbonden met de besturing

9.

Voorts zijn alternatieve posities voor de sensorinrichting en lichtbron verschaft, in de vorm van sensorinrichting 26' en lichtbron 30', die beide buiten de behuizing 17 van de meetkamer zijn geplaatst in plaats van daarbinnen. Bij de alternatieve lichtbron 30' is voorts een reeks collimatoren 33 verschaft, die zorgen dat de LED's 29'-r, 29'-g en 29'b respectieve min of meer evenwijdige lichtbundels 32-r, 3218 g en 32-b uitzenden.

In de opstelling met sensor 26 en lichtbron 30 zal duidelijk zijn dat althans een deel van de melk zich tussen beide bevindt, en dit deel wordt doorgemeten op optische eigenschappen. Een voordeel van deze plaatsing is dat de optische weglengte betrekkelijk gering is, en de absorptie in de melk, die specifiek gezien betrekkelijk hoog is, niet zo groot is dat er geen nauwkeurige metingen kunnen worden gedaan. Anderzijds is een en ander gevoeliger voor vervuiling door aankoekende melkresten, en is ook moeilijker te verwisselen, waarvoor de alternatieve sensor 26' en/of lichtbron 30' betere mogelijkheden bieden.

De opbouw van (elk van) de sensorelementen 27 is met een reeks pixels 28, zoals tenminste 3 pixels (rood groen en blauw). Alternatief kunnen er twee of meer lichtgevoelige elementen zoals fotodetectoren zijn verschaft, of ook meer en/of andere pixels, zoals (nabij)infraroodgevoelige pixels, of ook meerdere groepen pixels, zoals in een ccd-camera-achtig optisch element 27. Van dergelijke elementen 27 zijn er hier in verticale richting vijf boven elkaar verschaft. In horizontale richting is dit aantal in de figuur onbepaald, en is bijvoorbeeld een of meer. Ook zijn onregelmatige opstellingen mogelijk, zoals in figuur 2. Elk ander meervoudig totaal aantal sensorelementen 27 is mogelijk.

Het aantal deellichtbronnen 29 in de lichtbron 30 is hier in verticale richting eveneens vijf, d.w.z. gelijk aan het aantal sensorelementen 27. Dit biedt voordelen wat betreft de onderlinge vergelijkbaarheid van de metingen. Niettemin is een kleiner of groter aantal deellichtbronnen 29 goed mogelijk.

De collimatoren 33 zijn verschaft voor bundelen van het door de LED's 29' uitgezonden licht in bundels 32-r, 32-g en 32-b. Dergelijke bundels verbeteren de koppeling tussen lichtbron en sensorelement nog verder, en in het bijzonder zijn dergelijke lichtbundels geschikt voor het meten van verstrooiing van licht, hetgeen weer nuttig is voor het meten van deeltjes in de melk. Een en ander wordt verderop nader toegelicht.

Figuur 4 toont een schematisch zijaanzicht van een alternatieve optische sensorinrichting 26. Deze takken 26-1 en 26-2 staan op een onderlinge afstand, vergelijkbaar met onderdelen 26 en 30 in Figuur 3. Daartussen kan zich dan de melk bevinden. De sensorinrichting 26 omvat twee kruislings opgestelde delen 26-1 en 262, elk met vijf optische sensorelementen 27-1, 27-2, 27-3, ... , die in dit geval elk negen in een 3x3 matrix opgestelde subelementen omvatten. Deze subelementen omvatten telkens een centrale witlicht-LED 29 en daaromheen afwisselende rgb-pixels

28-r, 28-g en 28-b.

Met een dergelijke kruislingse opstelling zijn er vele verschillende meetcombinaties mogelijk, tussen verschillende LED's en verschillende pixels, dus voor verschillende kleuren en door de kruislingse opstelling ook voor verschillende weglengten. Door de verschillende LED's en/of pixels gecoördineerd aan te sturen respectievelijk uit te lezen kan de besturing aldus een grote hoeveelheid gegevens verzamelen, op basis waarvan de besturing zeer betrouwbaar en nauwkeurig de bijbehorende melkeigenschappen kan bepalen. De besturing is dan met voordeel dienovereenkomstig ingericht. Merk op dat andere opstellingen ook mogelijk zijn, zoals alle lichtdeelbronnen op de ene tak 26-1, al dan niet witlicht-LED's, verschillende gekleurde LED's (visueel, (N)IR) of andere lichtbronnen, en alle lichtgevoelige elementen, zoals rgb-chips, fotodetectoren enzovoort, op de andere tak 262. Bovendien hoeven de takken 26-1 en -2 niet elk vijf elementen te hebben, maar is elk aantal geschikt, en ook hoeven ze niet onder een rechte hoek te staan, maar kunnen ze onder elke gewenste hoek staan.

Figuren 5a en 5b zijn schematische diagrammen van een reeks meetwaarden en een verdere verwerking daarvan.

Figuur 5a toont voorbeeldmeetwaarden van door pixels 28 in de tak 26-2 gemeten intensiteit van licht dat wordt uitgezonden door de LED's 29 van diezelfde tweede tak 26-2. De door de verschillende pixels gemeten intensiteitswaarden zijn per pixel uitgezet, en deze omvatten rode, groene en blauwe intensiteitswaarden. Te zien is een veelheid aan gemeten intensiteitswaarde, die per stuk of zelfs als geheel zonder nadere toelichting in dit geval nog weinig zeggen. De besturing is echter ingericht om deze waarden te verwerken tot melkeigenschapswaarden.

In Figuur 5b staat een voorbeeld van een verwerkt stel intensiteitswaarden, en wel is gekeken naarde intensiteitswaarden zoals gemeten door alleen de rode pixels 28-r in de tweede tak 26-2, teruggerekend naar een reflectiepercentage en uitgezet tegen de hoogte waarop de betreffende rode pixels zich bevinden in de meetkamer. Te zien is dat voor een hoogte tussen 0 en hi de reflectie Rm boven een vooraf bepaalde drempel Rd ligt. Dat geeft aan dat de melk roder is dan die drempelwaarde, hetgeen duidt op bloedmelk. De besturing kan de betreffende melk vervolgens naar een riool of andere niet voor consumptiemelk bestemde opslag sturen. Ook kan de besturing zijn ingericht om een bijbehorend alarmsignaal et genereren, bijvoorbeeld voor waarschuwen van een bedienende persoon of voor opslag in een logboek. Voorts is te zien dat tussen hi en h2 de reflectiewaarde lager ligt. De besturing kan daaruit opmaken dat het melkniveau hi bedraagt, en er melkschuim aanwezig is tussen de hoogten hi en h2. Op basis hiervan kan de besturing concluderen tot een melksnelheid, zoals in de beschrijvingsinleiding nader is beschreven.

Daarnaast kunnen de gemeten intensiteitswaarde voor de verschillende kleuren c.q. golflengten door de besturing worden aangewend voor het bepalen van een vetgehalte, eiwitgehalte, en/of koolhydraat(lactose-)gehalte, bijvoorbeeld op basis van de bevindingen in het bovengenoemde artikel van Aernouts et al. (I.c.), of het artikel Visible and near-infrared spectroscopie analysis of raw milk for cow health monitoring: Reflectance or transmittance? van Aernouts et al., J. Dairy Sc. 94: Pages 5315-5329. Desgewenst kunnen hierin andere metingen worden betrokken, zoals de voor Figuur 3 en hieronder voor Figuur 6 beschreven verstrooiingswaarden, en kunnen meerdere of verschillende golflengtegebieden, met name in het infrarood, worden gemeten. Geschikte LED's en/of andere bronnen alsmede geschikte optische (sub)elementen (pixels met geschikte filters) zijn dan verschaft. Bovendien is het mogelijk om de gemeten waarden af te zetten tegen de gehalten van vet, eiwit, lactose en dergelijke zoals in een laboratorium of melkfabriek gemeten in een monster of bulkpartij van de melk. Op basis van dergelijke vergelijkingen met referentiewaarden kan de besturing met behulp van machinaal leren of dergelijke en steeds nauwkeuriger algoritme ontwikkelen. Hierbij wordt opgemerkt dat het niet altijd van belang is om zeer betrouwbare absolute waarden te hebben, hetgeen met behulp van enkele golflengtegebiedjes niet eenvoudig is. Soms is het ook voldoende om een betrouwbare ontwikkeling in de tijd van een of meer gehalten te kunnen detecteren, zonder een absolute waarde te weten. Het melksysteem volgens de uitvinding en de bijbehorende werkwijze kunnen daartoe geschikt zijn.

Figuur 6a en Figuur 6b tonen voor twee verschillende sensorelementen een tijdsverloop van een transmissiewaarde Ti respectievelijk T2.

Een dergelijke transmissiewaarde kan bijvoorbeeld worden gemeten met de opstelling volgens Fig. 3, met de deellichtbronnen 29' en collimatoren 33, die respectieve lichtbundels 32 uitzenden, en die worden gemeten met aan een overzijde van een meetengte of de meetkamer gelegen optische (sub)elementen van de sensorinrichting 26'. In dit geval is bijvoorbeeld Ti gemeten door een bovenaan in de sensorinrichting 26' gelegen optisch sensorsubelement, terwijl T2 gemeten is door een onderaan de sensorinrichting 26' gelegen sensorsubelement.

Wanneer een vlokje, luchtbelletje, of ander deeltje in een uitgezonden bundel terechtkomt, zal dit het licht in de bundel verstrooien, absorberen en/of bundelen. Dit is zichtbaar in het gemeten signaal. Zo vertoont Ti op tijdstip to een piekje, op tijdstip ti een golving met piekje, en op tijdstip t2 een dal in het signaal. In beginsel zou de besturing hieruit kunnen concluderen dat op to een lichtconcentrerend deeltje voorbij gaat, op tijdstip t1 een luchtbelletje voorbijkomt, dat licht verstrooit (waardoor de intensiteit zakt) maar ook deels bundelt (en op dat moment de intensiteit juist verhoogt), en op tijdstip t2 een verstrooiend en/of absorberend deeltje voorbijkomt. Merk hierbij op dat het precieze gedrag en zeker de absolute waarden sterk afhankelijk zijn van de eigenschappen van het deeltje, zoals afmeting en samenstelling. Niettemin is in het algemeen over het karakter wel een uitspraak te doen door het bovenstaande in acht te nemen. Het is in de praktijk echter niet eenvoudig om betrouwbaar een deeltje te detecteren én te kwalificeren. Daarbij helpt het om tenminste een tweede meting te hebben, hier in de vorm van de meting T2, die plaatsvindt verderop in de stromingsrichting van de melk, die naar beneden is (althans in de opstelling van Figuur

2). In het T2 diagram is te zien dat op tijdstip ti+At en ί2+Δί de signalen in Ti bij ti respectievelijk t2 herhaald worden. Dit duidt erop dat beide metingen gecorreleerd zijn en horen bij echte deeltjes. Deze in beginsel redundante metingen verhogen aldus de betrouwbaarheid van de detectie van deeltjes. Echter is ook te zien dat het signaal in Ti bij to niet herhaald is in T2. Alhoewel dit niet noodzakelijkerwijs hoeft te betekenen dat er geen deeltje was, is de kans klein dat dit een mastitisvlokje betrof. Dus door zowel naar de aard van het signaal (dal, piekje of golving) als naar de herhaling op een andere plaats te kijken, kunnen mastitis gerelateerde deeltjes/vlokjes betrouwbaarder worden gedetecteerd. Daar bovendien de melkstroom kan worden gemeten, althans tenminste het volume op enig moment, kan ook de dichtheid van dergelijke deeltjes in de melk worden bepaald door de besturing. Op basis van de door de besturing gedetecteerde deeltjesdichtheid kan de besturing een signaal geven betreffende mastitis ja/nee, zoals een alarmsignaal of een signaal dat de betreffende melk naar een andere bestemming dan de consumptiemelktank leidt.

Voorts is het voor de besturing uit de gemeten signalen mogelijk om de melksnelheid te bepalen. Immers geldt voor de gecorreleerde signalen bij ti en ti+At respectievelijk t2 en ί2+Δί dat deze een bekende afstand Δχ (afstand tussen de betreffende detectoren/deellichtbronnen) afleggen in de tijd At. De snelheid is dan eenvoudig Δχ/At. Hoewel deze snelheid door wervelingen in de melk kan variëren voor verschillende deeltjes, zal een middeling daarvan een goede indicatie zijn voor de snelheid van de melk door de meetkamer. Samen met de melkhoogte dan wel de doorsneeoppervlakte van de tweede melkuitstroomopening kan de besturing daaruit eenvoudig het debiet van de melk bepalen, en daaruit wederom de totale hoeveelheid melk.

Claims

CONCLUSIES

1. Melksysteem voor melken van een melkdier, omvattende

- een melkbeker voor melken van de melk,

- een met de melkbeker in stromingsverbinding staande meetkamer voor althans tijdelijk bevatten van de gemolken melk, en met daarin of daarop aangebracht een sensorsysteem voor meten van ten minste één eigenschap van de melk, waarbij het sensorsysteem omvat

- een veelheid van ten minste drie optische sensorinrichtingen elk ingericht voor meten van waarden van een eigenschap van de melk, welke sensorinrichtingen in het bijzonder in een rij liggen, en

- een sensorbesturing voor aansturen van het sensorsysteem en voor verwerken van de gemeten waarden, waarbij de sensorbesturing is ingericht voor herhaaldelijk gericht selecteren van een van de sensorinrichtingen, waarbij elke sensorinrichting selecteerbaar is, waarbij ten minste twee van de optische sensorinrichtingen identiek zijn, waarbij het sensorsysteem is ingericht voor telkens meten van de lokale waarde van de eigenschap van de melk ter plekke van de geselecteerde sensorinrichting met behulp van de geselecteerde sensorinrichting, alsmede voor het bepalen van een waarde van de ten minste ene eigenschap van de melk in de meetkamer op basis van de door de veelheid van sensorinrichtingen lokaal gemeten waarden.
2. Melksysteem volgens conclusie 1, voorts vrij zijnde van homogeniseringsmiddelen in de meetkamer.
3. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de optische sensorinrichtingen zijn verdeeld over de meetkamer, in het bijzonder over de hoogte van de meetkamer.
4. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de optische sensorinrichtingen alle identieke sensorinrichtingen zijn.
5. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een of meer van de optische sensorinrichtingen elk meerdere optische subsensoren omvatten, in het bijzonder elk een rgb-chip of rgb-ir-chip zijn of omvatten.
6. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het sensorsysteem voorts ten minste één lichtbron omvat, in het bijzonder voor elke optische sensorinrichting ten minste een lichtbron, waarbij de ten minste ene lichtbron in het bijzonder een breedbandige lichtbron is.
7. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de eerste melkeigenschap, niet zijnde de hoogte, een kleur of absorptiespectrum van de melk is of omvat.
8. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de tweede

5 melkeigenschap, niet zijnde de hoogte, het vóórkomen of de concentratie is of omvat van vlokjes en/of andere deeltjes in de melk die voldoen aan een vooraf bepaald optisch criterium.
9. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het sensorsysteem voorts is ingericht voor bepalen van de hoogte van melk in de
10 meetkamer in afhankelijkheid van de door de sensorinrichtingen gemeten waarden en van de hoogte in de meetkamer van de sensorinrichtingen.

10. Melksysteem volgens conclusie 9, waarbij de meetkamer voorts omvat een melkafvoeropening en een klepinrichting met een bestuurbare doorlaatopening en een klepbesturing voor besturen van de klepinrichting, waarbij de klepbesturing

15 werkzaam verbonden is met de sensorbesturing en is ingericht om de doorlaatopening te besturen op basis van de gemeten waarde van de hoogte, in het bijzonder zodanig dat de hoogte van de melk in de meetkamer zo veel mogelijk constant wordt gehouden.
11. Melksysteem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de meetkamer star met de melkbeker is verbonden, in het bijzonder unitair daarmee is

20 verbonden.
12. Melksysteem volgens een der conclusies 1-10, waarbij het melksysteem een melkleiding omvat die de melkbeker verbindt met een melktank, waarbij de meetkamer met een monsterleiding afsluitbaar verbonden is met de melkleiding.
13. Melksysteem volgens een der conclusies 1-10, waarbij de meetkamer het

25 melkglas is.

1/6