用于控制旋转式挤奶厅布置的系统和计算机实施的方法以及计算机程序与流程

1.本发明大体上涉及动物在挤奶时位于旋转平台上的解决方案。具体地说，本发明涉及一种用于操作旋转式挤奶厅布置的旋转平台的系统以及一种用于这类系统的计算机实施的方法。本发明还涉及用于所述方法的对应的计算机程序。


背景技术：

2.现今的自动挤奶布置是非常复杂的设备。具体地说，旋转式挤奶厅布置就是这样一个实例。即，此处，承载大量动物的极其沉重的平台旋转，同时挤奶机为位于其上的动物挤奶。需要许多大功率电动马达来实现平台的旋转。例如，为了基于当前平台上的动物的挤奶特性调整旋转速度，这些马达还必须可以极高的准确性进行控制。此外，在发生事故或故障的情况下，必须能够尽快停止和/或反转平台的旋转。
3.通常，在平台下方布置一个或多个摩擦驱动轮，所述轮作用于平台的驱动表面以使其旋转。为了所需的控制，还可以采用集成的制动系统，例如在us 2016/0278340中所描述。wo2020/021521公开了另一种控制解决方案的实例。此处，计算挤奶平台的最佳角速度以最大化每单位时间挤奶的动物的数量。ep 2060173示出了一种设计，其中平台的移动响应于为平台上的挤奶隔间服务的挤奶机器人的当前性能而变化。
4.申请人已发现，如果驱动机构组织成布置在旋转平台下方以使其旋转的一个或多个驱动单元，则可以改进旋转式挤奶厅布置的效率和可靠性。每个驱动单元又可以包含单个驱动马达或一对相互配合的驱动马达，以减少相对于驱动轨道的打滑。
5.如果驱动单元发生故障，例如由于驱动马达失灵、驱动轮或变速器/齿轮箱故障，则控制旋转平台的整体可能性会劣化。具体地说，迟缓其移动可以使其效率低下。换句话说，从给定的速度，停止平台将需要更长的时间。当然，这对人员和动物的安全都有负面影响。


技术实现要素：

6.因此，本发明的目的是提供一种解决方案，所述解决方案提供任何故障的驱动单元的及早通知，使得可以采取适当的安全措施。
7.根据本发明的一个方面，所述目的通过一种用于操作旋转式挤奶厅布置的系统来实现，所述旋转式挤奶厅布置包含带有多个隔间的旋转平台，所述多个隔间中的每一个被配置成在挤奶期间收容相应动物。所述布置包含一个或多个驱动单元，所述一个或多个驱动单元被配置成使旋转平台围绕旋转轴线在至少第一旋转方向上移动。所述系统包含控制单元，其被配置成在旋转平台以第一操作模式操作期间，获得驱动单元中的每一个的第一操作参数的相应第一状态。控制单元还被配置成在旋转平台以第二操作模式操作期间，获得驱动单元中的每一个的第一操作参数的相应第二状态。例如，控制单元因此可以分别在空闲模式下和稳态操作中，获得关于每个驱动单元的相应电流或转矩的信息。控制单元被
进一步配置成对于驱动单元中的每一个，将第一操作参数的第一和第二状态相互比较；并且如果对于一个或多个检测到的驱动单元，第一和第二状态之间的差不超过阈值水平，则控制单元被配置成针对一个或多个检测到的驱动单元产生第一警报。换句话说，如果例如特定驱动单元的电流或转矩在空闲模式下与稳态操作中几乎相同，则此驱动单元最可能有缺陷—一种应该由第一警报指示的情况。
8.以上系统是有利的，因为它能够以直接且可靠的方式识别有故障的驱动单元。因此，可以采取适当的措施来补偿和减轻任何有故障的驱动单元的影响，例如通过阻止旋转平台的操作或降低每个驱动单元上的最大稳态速度来补偿由有故障的驱动单元造成的较长制动时间，和/或对有故障的驱动单元发出检查/维修警报。借助第一警报识别任何有故障的驱动单元也可以被视为任何发生故障的驱动单元的软件脱离，这意味着控制单元不能依赖发生故障的驱动单元来控制旋转平台的速度。即，对于每个未正确工作的驱动单元，操作、加速和延缓/制动旋转平台的能力劣化。从安全的角度来看，制动能力在这里是最关键的方面。
9.第一警报不仅仅涉及发生故障的驱动马达或变速器/齿轮箱的指示。相反，根据情况，第一警报可以只是涉及磨损的驱动轮或未正确接合的驱动轮的指示。在一些类型的旋转式挤奶厅布置中，驱动单元手动转动到并固定在驱动轮接合旋转平台上的驱动表面的位置。所述系统在此还能够实现任何不正确固定的驱动单元的识别。
10.根据一个实施例，至少一个驱动单元中的每一个含有至少一个驱动马达，所述至少一个驱动马达被布置成接合旋转平台的驱动表面，并且经由至少一个驱动轮作用于驱动表面以便使旋转平台执行所述移动，并且控制单元响应于第一警报而被进一步配置成阻止旋转平台的操作或降低旋转平台的最大稳态速度，和/或对有故障的驱动单元发出检查/维修警报。优选地，旋转式挤奶厅布置在此包含至少两个这样的驱动单元。因此，如果驱动单元中的一个没有正确地工作，则旋转式挤奶厅布置可以仍然运行，同时出于安全原因，工作的驱动单元(包含有故障的驱动单元)上的最大稳态速度降低。换句话说，旋转平台不必响应于指示有故障的驱动单元的警报而关停。旋转式挤奶厅布置通常包含更多数量的驱动单元，如从五到十六的任何数量的驱动单元，因此最大允许的稳态速度可以响应于所指示的有故障的驱动单元数量的增加而逐步降低。
11.每个驱动单元可以包含单个驱动马达，所述单个驱动马达被布置成以不可脱离的方式接合旋转平台的驱动表面。在这种情况下，驱动单元优选地手动固定在驱动轮接合旋转平台的驱动表面的位置。换句话说，不可脱离的方式在此意味着在旋转式挤奶厅布置的操作期间驱动单元不能(自动)脱离。然而，可以在停止旋转平台之后手动脱离驱动单元。
12.替代地，至少一个驱动单元中的每一个可以含有第一和第二驱动马达，所述第一和第二驱动马达被布置成接合旋转平台的呈驱动轨道形式的所述驱动表面中的两个，并且经由相应驱动轮作用于驱动轨道的相应侧以便使旋转平台执行所述移动。因此，第一和第二驱动马达以高效的方式协作。
13.根据一个实施例，响应于第一警报，控制单元被进一步配置成向一个或多个检测到的驱动单元发送第一控制信号，所述第一控制信号被配置成使一个或多个检测到的驱动单元自动/物理地从驱动轨道脱离。这是有益的，因为如果第一和第二驱动马达中的一个符合要求地工作，而另一个静止不动，则驱动轨道的相对侧经历不同程度的阻力。这又可能导
致旋转平台脱轨，这样既危险又成本高。
14.根据另一实施例，第一操作模式涉及在空闲模式下操作至少一个驱动单元，在所述空闲模式下没有接合至少一个驱动单元中的任一个的驱动马达以使旋转平台围绕旋转轴线在至少第一旋转方向上移动；并且第二操作模式涉及在稳态模式下操作至少一个驱动单元，在所述稳态模式下接合至少一个驱动单元以使旋转平台围绕旋转轴线在至少第一旋转方向上以稳态速度移动。因此，在未接合空闲模式下运行驱动马达时，获得/记录驱动马达的第一操作参数(这类电流或转矩)，由此将在稳态模式下获得的驱动马达的第一操作参数(如电流或转矩)与在空闲模式下获得的参考值进行比较，以确定是否有任何驱动马达发生故障。
15.根据另一个实施例，第一操作模式涉及在未接合斜升模式下操作至少一个驱动单元，在所述未接合斜升模式下没有接合至少一个驱动单元中的任一个的驱动马达以使旋转平台围绕旋转轴线在至少第一旋转方向上朝着稳态速度加速；并且第二操作模式涉及在接合斜升模式下操作至少一个驱动单元，在所述接合斜升模式下接合至少一个驱动单元以使旋转平台围绕旋转轴线在至少第一旋转方向上朝着稳态速度加速。因此，当在未接合(未负载)斜升操作中运行驱动马达到期望稳态速度时，获得/记录驱动马达的第一操作参数(这类电流或转矩)，其中第一参数可用作可绘制在参考曲线上的参考值，其随后与在旋转平台(从静止)加速到期望稳态速度时在接合斜升操作中的第一参数的值/曲线进行比较。因此，如果第一和第二状态之间的差不超过阈值水平，则控制单元被配置成在斜升操作期间，针对一个或多个检测到的驱动单元产生第一警报。
16.根据另一个实施例，所述布置包含至少三个驱动单元。此处，如果第一和第二状态之间的差对于至少三个驱动单元中的每一个超过阈值水平。即通过第一检查点，则控制单元被进一步配置成在旋转平台以第二操作模式操作期间，获得至少三个驱动单元中的每一个的第一操作参数，例如每个驱动单元的转矩或者馈送到其的电流的幅值。控制单元被配置成成对地比较每个驱动单元的第一操作参数与其它驱动单元中的每一个的第一操作参数，以得出驱动单元的每个组合之间的相应第一差值。基于第一差值，控制单元被配置成确定驱动单元中的特定一个驱动单元的第一操作参数是否与驱动单元中的其它驱动单元的第一操作参数偏离大于第一阈值差。如果是，则控制单元被配置成针对所述特定一个驱动单元产生第二警报。因此，可以将在第二状态(第二操作模式)下表现出偏离性能的驱动单元点样为有故障的。换句话说，所述实施例检测在第二操作模式期间，例如在旋转平台的稳态操作中，可能发生故障的驱动单元。
17.根据再另一个实施例，控制单元被进一步配置成在旋转平台以第二操作模式操作期间，获得至少三个驱动单元中的每一个的至少一个第二操作参数，例如电压的相应幅值和/或到其的频率的相应值(rpm)。与上面类似，控制单元被配置成成对地比较驱动单元中的每一个的至少一个第二操作参数与每个其它驱动单元的至少一个第二操作参数，以得出驱动单元的每个组合之间的相应至少一个第二差值。基于所述差值，控制单元被配置成确定驱动单元中的特定一个驱动单元的第二操作参数是否与驱动单元中的其它驱动单元的第二操作参数偏离大于第二阈值差。如果是，则控制单元被配置成针对所述特定一个驱动单元产生第三警报。这提供了检测有缺陷的驱动单元的附加手段。
18.根据本发明的另一方面，所述目的通过一种操作旋转式挤奶厅布置的计算机实施
的方法来实现，所述旋转式挤奶厅布置包含带有多个隔间的旋转平台，所述多个隔间中的每一个被配置成在挤奶期间收容相应动物。还假定，所述布置包含至少一个驱动单元，所述至少一个驱动单元被配置成使旋转平台围绕旋转轴线在至少第一旋转方向上移动。所述方法涉及在旋转平台以第一操作模式操作期间，获得至少一个驱动单元中的每一个的第一操作参数的相应第一状态。所述方法还涉及在旋转平台以第二操作模式操作期间，获得至少一个驱动单元中的每一个的第一操作参数的相应第二状态。对于至少一个驱动单元中的每一个，将第一操作参数的第一和第二状态相互比较。如果对于一个或多个检测到的驱动单元，第一和第二状态之间的差不超过阈值水平，则所述方法涉及针对一个或多个检测到的驱动单元产生第一警报。本方法及其优选实施例的优点从以上参考系统的讨论中显而易见。
19.根据本发明的另一方面，所述目的通过一种可加载到通信连接到处理单元的非易失性数据载体中的计算机程序来实现。计算机程序包含用于当在处理单元上运行程序时执行上述方法的软件。
20.本发明的另外的优点、有益特征和应用将从以下描述和从属权利要求中显而易见。
附图说明
21.现在将借助于作为实例公开的优选实施例并且参考附图更接近地说明本发明。
22.图1示出根据本发明一个实施例的旋转式挤奶厅布置的旋转平台；
23.图2示出根据本发明的一个实施例的用于操作旋转平台的系统；
24.图3示出根据本发明第一实施例的驱动单元的透视图；
25.图4示出根据本发明第二实施例的驱动单元的透视图；
26.图5a-b示意性地示出根据本发明的第二实施例的驱动单元的功能；并且
27.图6借助于流程图示出根据本发明的一般方法。
具体实施方式
28.图1示出了旋转平台130，其形成旋转式挤奶厅布置的部分。在此实施例中，旋转平台130具有18个挤奶隔间s。然而，当然，根据本发明任何更高或更低数量的隔间s是可以想象的。然而，每个隔间s被配置成收容正由挤奶机进行挤奶的相应动物。
29.根据本发明的系统包含至少一个驱动单元和控制单元220。驱动单元使旋转平台130围绕旋转轴线p在至少第一旋转方向rf上移动。根据旋转平台130的尺寸，驱动单元的数量可以是从一到例如十六的任何数量。
30.图2示出根据本发明的一个实施例的用于操作旋转平台130的系统。所述系统包含控制单元220，其被配置成在旋转平台130以第一操作模式操作期间，分别获得驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51的相应第一状态。
31.第一操作模式可以涉及在空闲模式或未接合斜升模式下操作驱动单元和旋转平台130，在所述空闲模式或未接合斜升模式下没有接合驱动单元241、242、243、244或245中任一个的驱动马达以使旋转平台130围绕旋转轴线p在至少第一旋转方向rf上移动。因此，
驱动单元在空闲模式或未接合斜升模式下运行，并且旋转平台静止不动。第二操作模式可以涉及在稳态模式或接合斜升模式下操作驱动单元和旋转平台130，在所述稳态模式或接合斜升模式下接合驱动单元241、242、243、244和245以使旋转平台130围绕旋转轴线p在至少第一旋转方向rf上以稳定速度移动或加速到稳定速度。
32.第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51可以表示分别在第一和第二状态下馈送到驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的电流的相应幅值。替代地，第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51可以表示驱动单元中的每一个的相应转矩或者馈送到驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的电压的相应幅值或频率的相应值。
33.然而，控制单元220被配置成在旋转平台130以第二操作模式操作期间，获得驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51的相应第二状态。
34.对于驱动单元241、242、243、244和245中的每一个，控制单元220被配置成将第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51的第一和第二状态相互比较，例如在空闲模式下和在稳态模式下馈送到每个驱动单元的相应电流的幅值。如果对于一个或多个检测到的驱动单元，比方说241，第一和第二状态之间的差不超过阈值水平，则控制单元220被配置成针对一个或多个检测到的驱动单元，此处241，产生第一警报a1。
35.通常，根据本发明，选择第一和第二状态，使得按预期操作的驱动单元分别在第一和第二状态下示出明显不同的第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51的值。
36.根据本发明，驱动单元241、242、243、244和245中的每一个包含至少一个驱动马达，所述至少一个驱动马达被布置成接合旋转平台130的驱动表面。因此，至少一个驱动马达机械地连接到至少一个驱动轮，所述驱动轮又作用于驱动表面以便使旋转平台130执行其旋转移动。
37.每个驱动单元241、242、243、244和245被配置成产生指示所讨论的驱动单元的相应第一、第二和/或第三操作参数的至少一个相应信号p11、p12、p13；p21、p22、p23；p31、p32、p33；p41、p42、p43和p51、p52、p53。第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51可以表示分别馈送到驱动单元241、242、243、244和245的电流的相应幅值或者驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的相应转矩。第二操作参数p12、p22、p32、p42和p52可以表示分别馈送到驱动单元241、242、243、244和245的电压的相应幅值。第三操作参数p13、p23、p33、p43和p53可以表示分别馈送到驱动单元241、242、243、244和245的频率的相应值。
38.图3示出根据本发明第一实施例的驱动单元241的透视图。此处，驱动单元241含有单个驱动马达341，所述单个驱动马达被布置成以如先前所描述的不可脱离的方式接合旋转平台130的驱动表面。示出驱动单元241处于未接合外部位置，用于在空闲模式或未接合斜升模式下记录第一操作参数。此后，驱动单元241可以通过将驱动单元手动转动到内部位置并锁定配备有滚轮361和362的臂来固定接合，所述滚轮被布置成将驱动轮350压入与旋转平台130上的驱动表面的牢固接合。由于驱动马达341无法自动从内部锁定或接合位置与旋转平台130脱离，所以检测到的驱动单元342的故障可以被认为是软件脱离。这意味着控制单元220在控制旋转平台130时不能依赖驱动单元342。具体地说，响应于第一警报a1，控制单元220因此可以被配置成降低旋转平台130的最大允许稳态速度并向所述布置的操作员，对驱动单元342发出检查/维修警报。
39.图4示出根据本发明第二实施例的驱动单元242的透视图。此处，驱动单元242分别含有第一驱动马达541和第二驱动马达542(另外参见图5a和5b)，所述第一和第二驱动马达被布置成接合旋转平台130的驱动轨道230。具体地说，第一驱动马达541和第二驱动马达542中的每一个机械地连接到相应驱动轮551和552，所述驱动轮作用于驱动轨道230的相对侧以便使旋转平台130执行其旋转移动，如下面进一步参考图5a和5b所描述。
40.响应于第一警报a1，控制单元220优选地被配置成将第一控制信号c2发送到已被检测为有故障的任何驱动单元242。第一控制信号c2被配置成使检测到的驱动单元242自动/物理地从驱动轨道230脱离。
41.图5a和5b示出根据本发明第二实施例的驱动单元242的示意图。图5a示出驱动单元242的操作，其中使旋转平台130在第一方向rf上移动，比方说向前移动；并且图5b示出驱动单元242的操作，其中使旋转平台130在第二方向rb上移动，比方说向后移动。第一驱动马达541和第二驱动马达542各自被布置成接合旋转平台130的呈驱动轨道230形式的驱动表面。驱动轨道230优选地位于旋转平台130下方，并且驱动轨道230沿循旋转平台130的圆形轮廓。
42.现在另外再次参考图4，驱动单元242包含致动器410，所述致动器响应于控制信号c2而被配置成通过将第一驱动轮351与第二驱动轮352分离来使驱动单元242从驱动轨道230脱离。致动器410又可以包含气动缸、液压缸和/或被布置成使第一驱动轮551和第二驱动轮552彼此分离的电动线性马达。
43.第一驱动轮551布置在驱动轨道230的第一侧，例如在由驱动轨道230形成的圆形环道的内侧。第一驱动轮551由驱动单元242中的第一驱动马达541操作。第二驱动轮552布置在驱动轨道230的第二侧，例如在圆形环道的外侧，并且由驱动单元242中的第二驱动马达542操作。
44.优选地，驱动单元242含有至少一个夹持构件，所述夹持构件在接合模式下被配置成将第一驱动轮551推向驱动轨道230的第一侧且将第二驱动轮352推向驱动轨道230的第二侧。图4中所示的本发明的实施例分别具有两个夹持构件421和422，其可由如螺旋弹簧和/或板弹簧的弹性元件表示。因此，在实践中，每当致动器410被去激活时，夹持构件421和422将驱动轮551和552压向驱动轨道230，使得驱动轮551和552接合驱动轮且可以使平台130旋转。致动器410的激活使得整个马达和驱动轮布置541/551和542/552分别通过围绕枢转轴线旋转而远离彼此摆动。
45.根据本发明的一个实施例，所述布置包含至少三个驱动单元241、242、243、244和245。此处，如果第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51的第一和第二状态之间的差对于至少三个驱动单元241、242、243、244和245中的每一个超过阈值水平，则控制单元220被配置成执行以下步骤。
46.在旋转平台130以第二操作模式操作(此处稳态操作)期间，控制单元220被配置成分别获得驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51。控制单元220被进一步配置成成对地比较驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51与其它驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的第一操作参数p11、p21、p31、p41和p51，以得出至少三个驱动单元241、242、243、244和245的驱动单元的每个组合之间的相应第一差值。基于第一差值，控制单元220被配置成确
定驱动单元中的特定驱动单元，比方说242，的第一操作参数是否与驱动单元241、243、244和245中的其它驱动单元的第一操作参数偏离大于第一阈值差。如果是，则断定驱动单元242在第二操作模式(此处稳态操作)下具有不典型的操作行为。因此，控制单元220被配置成针对驱动单元242产生第二警报a2。
47.替代地或另外，根据本发明的一个实施例，并且条件是所述布置包含至少三个驱动单元241、242、243、244和245，控制单元220被配置成执行以下步骤。
48.在旋转平台130以第二操作模式操作期间，控制单元220被配置成获得至少三个驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的至少一个第二操作参数p12、p22、p32、p42和p52；并且成对地比较驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的至少一个第二操作参数p12、p22、p32、p42和p52与其它驱动单元241、242、243、244和245中的每一个的至少一个第二操作参数p12、p22、p32、p42和p52，以得出驱动单元241、242、243、244和245的每个组合之间的相应至少一个第二差值。基于差值，控制单元220被配置成确定特定驱动单元，比方说243的至少一个第二操作参数操作参数p12、p22、p32、p42和p52是否与至少三个驱动单元241、242、244和245中的其它驱动单元的至少一个第二操作参数偏离大于第二阈值差。如果是，与上面类似，这解释为驱动单元243在第二操作模式下具有不典型的操作行为的标志。因此，控制单元220被配置成针对驱动单元243产生第三警报a3。
49.如果控制单元220被配置成通过执行计算机程序227以自动方式实现上文描述的程序，这通常是有利的。因此，控制单元220可以包含存储计算机程序227的存储器单元225，即非易失性数据载体，所述计算机程序又含有用于当在至少一个处理器223上运行计算机程序227时使形式为中央控制单元220中的至少一个处理器223的处理电路系统执行上文描述的动作的软件。
50.为了总结，且参考图6中的流程图，我们现在将描述根据本发明的操作旋转式挤奶厅布置的旋转平台的一般计算机实施的方法。
51.在第一步骤610中，在旋转平台以第一操作模式操作期间，获得每个驱动单元的第一操作参数的相应第一状态。
52.然后，在步骤620中，在旋转平台以第二操作模式操作期间，获得每个驱动单元的第一操作参数的相应第二状态。
53.在随后的步骤630中，对于驱动单元中的每一个，将第一操作参数的第一和第二状态相互比较。
54.此后，在步骤640中，检查第一操作参数的第一和第二状态之间的相应差是否高于驱动单元中的每一个的阈值。如果是，则程序结束。否则，接着是步骤650，其中针对所述差不超过阈值的每个驱动单元产生第一警报。然后，程序结束。
55.可借助于编程的处理器控制参考图6描述的所有过程步骤以及步骤的任何子序列。此外，尽管在上面参考附图描述的本发明的实施例包括处理器和在至少一个处理器中执行的过程，但是本发明因此也扩展到被适配以用于将本发明付诸实践的计算机程序，特别是载体上或载体中的计算机程序。程序可以形式为源代码、目标代码、中间源代码以及如部分地编译形式或适合于在实现根据本发明的过程中使用的任何其它形式的目标代码。程序可以是操作系统的一部分，或者是单独的应用程序。载体可以是能够承载程序的任何实体或装置。例如，载体可以包括存储介质，如闪速存储器、rom(只读存储器)例如dvd(数字视
频/通用盘)、cd(紧致盘)或半导体rom、eprom(可擦除可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)或磁记录介质，例如软盘或硬盘。此外，载体可以是可传输载体，如可以经由电缆或光缆或通过无线电或通过其它手段传达的电信号或光信号。当程序以可以由电缆或其它装置或手段直接地传达的信号体现时，载体可以由这类电缆或装置或手段构成。替代地，载体可以是其中嵌入有程序的集成电路，所述集成电路被适配用于执行相关过程或用于在执行相关过程时使用。
56.术语“包括/包括有”当用在本说明书中时被视为指定存在陈述的特征、整数、步骤或组件。然而，术语不排除存在或添加一个或多个附加特征、整数、步骤或组件或它们的组。
57.本发明不局限于各图中描述的实施例，而是可以在权利要求的范围内自由地变化。