早期识别奶牛跛行的测试系统及其方法
【专利摘要】本发明涉及一种早期识别奶牛跛行的测试系统，包括依次安装的3D薄膜应力板和斜坡道，在所述的3D薄膜应力板和斜坡道的两侧分别安装有护栏，在护栏上安装有光电传感器，还包括与光电传感器连接的计数器；所述的3D薄膜应力板上面铺设有抗滑防腐橡胶垫，计数器和3D薄膜应力板均与数据采集和记录装置连接。优点是：采用3D薄膜应力板作为测试传感器拾取奶牛对地面作用力，测试中奶牛可以无干扰地通过测试通道，具有简单、方便可行的特点；该测试方法对环境、光线等均没有特殊的要求；薄膜压力板采集的数据信息量大，更能准确地反应奶牛的行走过程中对地面作用力的真实状态，从而可以通过数据分析结果早期识别奶牛是否跛行以及哪条腿跛行的情况。
【专利说明】早期识别奶牛跛行的测试系统及其方法
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种早期识别奶牛跛行的测试系统及其方法，该测试系统主要安装在奶牛挤奶厅的出口处，通过合理安装护栏、分隔板、斜坡道和抗滑防腐橡胶垫等组件，消除左右两块3D薄膜应力板测取压力信号的影响因素，保证奶牛以最自然的状态通过测试系统，使得最终获取的识别奶牛是否跛行以及哪条腿跛行的数据更准确。
[0003]
【背景技术】
[0004]现有的识别奶牛跛行技术主要是通过经验丰富的养殖技术人员对奶牛的跛行状况进行肉眼观察，在发现奶牛跛行时，情况已经相当严重，治愈的可能性很低。这样导致不能早期识别奶牛的跛行情况，造成极大的经济损失。目前，动物足压量测步道系统的技术基本实现，但该技术只适合于体重较轻的动物，只能判断其是否有跛行，并不能判断出哪条腿有跛行。
[0005]
【发明内容】
[0006]为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种早期识别奶牛跛行的测试系统及其方法，本发明的技术方案是:一种早期识别奶牛跛行的测试系统，其特征在于，包括依次安装的3D薄膜应力板和斜坡道，在所述的3D薄膜应力板和斜坡道的两侧分别安装有护栏，在其中的一护栏上安装有光电传感器，还包括与光电传感器连接的计数器；所述的3D薄膜应力板上面铺设有抗滑防腐橡胶垫，计数器和3D薄膜应力板均与数据采集和记录装置连接。
[0007]所述的3D薄膜应力板包括左3D薄膜应力板和右3D薄膜应力板,所述的左3D薄膜应力板和右3D薄膜应力板之间安装有分隔板。
[0008]所述的左、右两块3D薄膜应力板用于测取奶牛通过测试通道时四只蹄部对地面的作用力，采集每个肢蹄作用在上面产生的数据；计数器用于测试出奶牛行走在该通道内的平均速度；护栏用于保证奶牛进入测试通道后沿直线行走；分隔板的边角倒圆，用于奶牛的左右肢蹄能够分别行走在左、右两块3D薄膜应力板上，防止左右肢蹄交叉串位；斜坡道用于引导奶牛进入护栏和左、右3D薄膜应力板形成的测试通道中，使奶牛通过测试通道时的速度基本接近牛在无干扰时的自由行走速度；抗滑防腐橡胶垫用于防止奶牛在行走时打滑，保护应力板遭受奶牛排泄物的腐蚀。
[0009]所述的光电传感器为三个，沿奶牛的行进方向均匀设置。
[0010]一种早期识别奶牛跛行的测试方法，包括以下步骤:
(I)、让奶牛通过斜坡道进入测试通道中；(2)、测试通道底部的左、右两块3D薄膜应力板测取奶牛蹄部在垂直方向对地面的作用力Fz、应力板平面内左右方向的压力Fx及应力板平面内前进方向的压力Fy，左、右两块3D薄膜应力板采集的压力数据传输至数据采集和记录装置中；其中，在左、右两块3D薄膜应力板的中间安装有边角倒圆的分隔板，其安装高度适中，防止奶牛在通过测试通道时左右肢蹄交叉串位，产生无效的肢蹄压力信号。铺设在左、右两块3D薄膜应力板上的抗滑防腐橡胶垫防止奶牛在行走时打滑，影响应力板对压力信号的测取，同时起到保护柔性应力板遭受奶牛排泄物的腐蚀。
[0011](3 )、该步骤与步骤(2 )同步进行，测试通道一侧的护栏上安装有光电传感器，奶牛在测试通道内行走的过程中遮挡住光电传感器，此时光电传感器的光电管发出触发信号且启动数据采集和记录装置，同时与光电传感器相连的光电计数器开始计数，一直到牛完全走出该光电传感器所对应的区域，则停止计数，由此可以估算出奶牛行走在该通道内的平均速度；通过该数据采 集和记录装置所采集的数据进行分析，进而可以早期识别奶牛是否跛行以及哪条腿跛行的情况。
[0012]本发明的优点是:采用3D薄膜应力板作为测试传感器拾取奶牛对地面作用力，测试中奶牛可以无干扰地通过测试通道，具有简单、方便可行的特点；该测试方法对环境、光线等均没有特殊的要求；薄膜压力板采集的数据信息量大，更能准确地反应奶牛的行走过程中对地面作用力的真实状态，从而可以通过数据分析结果早期识别奶牛是否跛行以及哪条腿跛行的情况。
[0013]
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明的主体结构示意图(去除一侧护栏)。
[0015]
【具体实施方式】
[0016]下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
[0017]参见图1，本发明涉及一种早期识别奶牛跛行的测试系统，包括依次安装的3D薄膜应力板和斜坡道5，在所述的3D薄膜应力板和斜坡道5的两侧分别安装有护栏3，在其中的一护栏3上安装有光电传感器2，还包括与光电传感器2连接的计数器；所述的3D薄膜应力板上面铺设有抗滑防腐橡胶垫6，计数器和3D薄膜应力板均与数据采集和记录装置连接。
[0018]所述的3D薄膜应力板包括左3D薄膜应力板11和右3D薄膜应力板12，所述的左3D薄膜应力11板和右3D薄膜应力板12之间安装有分隔板4。
[0019]所述的左、右两块3D薄膜应力板用于测取奶牛通过测试通道时四只蹄部对地面的作用力，采集每个肢蹄作用在上面产生的数据；计数器用于测试出奶牛行走在该通道内的平均速度；护栏用于保证奶牛进入测试通道后沿直线行走；分隔板的边角倒圆，用于奶牛的左右肢蹄能够分别行走在左、右两块3D薄膜应力板上，防止左右肢蹄交叉串位；斜坡道用于引导奶牛进入护栏和左、右3D薄膜应力板形成的测试通道中，使奶牛通过测试通道时的速度基本接近牛在无干扰时的自由行走速度内；抗滑防腐橡胶垫用于防止奶牛在行走时打滑,保护柔性应力板遭受奶牛排泄物的腐蚀。
[0020]所述的光电传感器2为三个，沿奶牛的行进方向均匀设置。
[0021]本发明还涉及一种早期识别奶牛跛行的测试方法，包括以下步骤:
(1)、让奶牛通过斜坡道进入测试通道中；测试通道包括底部的左、右两块3D薄膜应力板和设置在左、右两块3D薄膜应力板两侧的护栏；
(2)、测试通道底部的左、右两块3D薄膜应力板测取奶牛每只蹄部在垂直方向对地面的作用力Fz、应力板平面内左右方向的压力Fx及应力板平面内前进方向的压力Fy，左、右两块3D薄膜应力板采集的压力数据传输至数据采集和记录装置中；其中，在左、右两块3D薄膜应力板的中间安装有边角倒圆的分隔板，其安装高度适中，防止奶牛在通过测试通道时左右肢蹄交叉串位，产生无效的肢蹄压力信号。铺设在左、右两块3D薄膜应力板上的抗滑防腐橡胶垫防止奶牛在行走时打滑，影响应力板对压力信号的测取，同时起到保护柔性应力板遭受奶牛排泄物的腐蚀。
[0022]( 3 )、该步骤与步骤(2 )同步进行，测试通道一侧的护栏上安装有光电传感器，奶牛在测试通道内行走的过程中遮挡住光电传感器，此时光电传感器的光电管发出触发信号且启动数据采集和记录装置，同时与光电传感器相连的光电计数器开始计数，一直到牛完全走出该光电传感器所对应的区域，则停止计数，由此可以估算出奶牛行走在该通道内的平均速度；通过该数据采集和记录装置所采集的数据(压力数据以及行进速度)进行分析，进而可以早期识别奶牛是否跛 行以及哪条腿跛行的情况。
[0023]具体为:3D薄膜应力板的薄膜压力传感器拾取奶牛每只蹄自由通过时的三维压力信号(Fx、Fy、Fz)，通过数值计算获得与跛行相关度高的每个肢蹄归一化后的峰值压力、平均压力、传递能量(地面作用力对频率的积分)等参数，最终通过测得参数与给定的识别准则和阈值条件相比，即可得出识别奶牛是否跛行以及哪条腿跛行的情况。
【权利要求】
1.一种早期识别奶牛跛行的测试系统，其特征在于，包括依次安装的3D薄膜应力板和斜坡道，在所述的3D薄膜应力板和斜坡道的两侧分别安装有护栏，在其中的一护栏上安装有光电传感器，还包括与光电传感器连接的计数器；所述的3D薄膜应力板上面铺设有抗滑防腐橡胶垫，计数器和3D薄膜应力板均与数据采集和记录装置连接。
2.根据权利要求1所述的早期识别奶牛跛行的测试系统，其特征在于，所述的3D薄膜应力板包括左3D薄膜应力板和右3D薄膜应力板,所述的左3D薄膜应力板和右3D薄膜应力板之间安装有分隔板。
3.根据权利要求2所述的早期识别奶牛跛行的测试系统，其特征在于，所述的左、右两块3D薄膜应力板用于测取奶牛通过测试通道时四只蹄部对地面的作用力，采集每个肢蹄作用在上面产生的数据；计数器用于测试出奶牛行走在该通道内的平均速度；护栏用于保证奶牛进入测试通道后沿直线行走；分隔板的边角倒圆，用于奶牛的左右肢蹄能够分别行走在左、右两块3D薄膜应力板上，防止左右肢蹄交叉串位；斜坡道用于引导奶牛进入护栏和左、右3D薄膜应力板形成的测试通道中，使奶牛通过测试通道时的速度基本接近牛在无干扰时的自由行走速度；抗滑防腐橡胶垫用于防止奶牛在行走时打滑，保护应力板遭受奶牛排泄物的腐蚀。
4.根据权利要求1所述的早期识别奶牛跛行的测试系统，其特征在于，所述的光电传感器为三个，沿奶牛的行进方向均匀设置。
5.一种早期识别奶牛跛行的测试方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)、让奶牛通过斜坡道 进入测试通道中； (2)、测试通道底部的左、右两块3D薄膜应力板测取奶牛每只蹄部在垂直方向对地面的作用力Fz、应力板平面内左右方向的压力Fx及应力板平面内前进方向的压力Fy，左、右两块3D薄膜应力板采集的压力数据传输至数据采集和记录装置中；其中，在左、右两块3D薄膜应力板的中间安装有边角倒圆的分隔板，其安装高度适中，防止奶牛在通过测试通道时左右肢蹄交叉串位，产生无效的肢蹄压力信号； 铺设在左、右两块3D薄膜应力板上的抗滑防腐橡胶垫防止奶牛在行走时打滑，影响应力板对压力信号的测取，同时起到保护柔性应力板遭受奶牛排泄物的腐蚀； (3)、该步骤与步骤(2)同步进行，测试通道一侧的护栏上安装有光电传感器，奶牛在测试通道内行走的过程中遮挡住光电传感器，此时光电传感器的光电管发出触发信号且启动数据采集和记录装置，同时与光电传感器相连的光电计数器开始计数，一直到牛完全走出该光电传感器所对应的区域，则停止计数，由此可以估算出奶牛行走在该通道内的平均速度；通过该数据采集和记录装置所采集的数据进行分析，进而可以早期识别奶牛是否跛行以及哪条腿跛行的情况。
【文档编号】A01K29/00GK103960157SQ201410223877
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】张永, 刘召, 洪宝棣, 刘彩霞, 宗哲英, 谢学虎 申请人:内蒙古农业大学