ES2982407T3 - Eliminación automática de contaminación en carcasas - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de identificación, eliminación y control de contaminaciones en un cadáver de animal (2), y a un método correspondiente. El sistema de la invención comprende los siguientes elementos: un sistema de detección, un sistema de eliminación, un sistema de control y un medio de procesamiento. El método de la invención implica el uso de un sistema de detección para determinar la existencia y localización de contaminaciones, e informar de la existencia y localización a un medio de procesamiento, para guiar una herramienta de eliminación hasta la localización de la contaminación y eliminar la contaminación. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Eliminación automática de contaminación en carcasas

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de identificación, eliminación e inspección de contaminaciones en una carcasa (o cuerpo de animal sacrificado) (2), y a un método correspondiente. El sistema de la invención comprende los siguientes elementos: un sistema de detección, un sistema de eliminación, un sistema de inspección y un medio de procesamiento.

El método de la invención implica el uso de un sistema de detección para determinar la existencia y ubicación de contaminaciones, y para informar de la existencia y ubicación a un medio de procesamiento, para guiar una herramienta de eliminación a la ubicación de la contaminación y eliminar la contaminación.

Antecedentes de la técnica

Las carcasas de animales sacrificados, por ejemplo bovinos y porcinos, pueden ser contaminadas durante el proceso de sacrificio. Las contaminaciones pueden proceder del animal, por ejemplo, materia fecal, bilis o pelo, o del entorno de producción, por ejemplo, aceite graso.

Las contaminaciones en la carcasa deben eliminarse para garantizar la seguridad y salud del consumidor, y para garantizar la vida útil del producto y por razones estéticas.

La tarea de asegurar carcasas libres de contaminación requiere primero detectar la presencia de contaminación y luego eliminar la contaminación, por ejemplo, usando vapor y succión, o usando un cuchillo para recortar partes contaminadas de la carcasa. Hoy en día, los operadores realizan estas operaciones de detección y eliminación. El operador de detección es típicamente un inspector veterinario que debe buscar enfermedad en el animal, abscesos, huesos rotos, etc., además de detectar contaminación. Si se detecta contaminación, es eliminada por el inspector veterinario o por otro operador. Este enfoque manual presenta varios inconvenientes: Los inspectores pueden distraerse o llegar a cansarse y pasar por alto la contaminación durante la inspección. Por ejemplo, si una parte de la carcasa necesita atención, la contaminación en otra parte se puede pasar por alto.

La inspección manual es inherentemente subjetiva y variará con el tiempo, entre inspectores y entre mataderos y países.

Si la contaminación es eliminada por otro operador distinto al operador de detección, el operador que realiza la eliminación debe volver a localizar la contaminación, lo que es ineficiente.

La inspección y eliminación manuales requieren mucho trabajo y, por lo tanto, son costosas. Para reducir el riesgo de pasar por alto la contaminación, los inspectores están típicamente muy entrenados y tienen ciclos de trabajo relativamente cortos para evitar fatiga y pérdida de concentración.

Por lo tanto, sería ventajosa la automatización del proceso de eliminación de la contaminación.

El documento WO9945138 describe un método y un aparato para detectar contaminación por ingesta o fecal en una carcasa animal usando espectroscopía fluorescente.

El documento WO2010103261 describe métodos para analizar una carcasa animal, carne obtenida a partir del mismo, o producto producido por u obtenido a partir de un animal para determinar la presencia o ausencia de materia fecal. El documento WO199945138 describe un aparato para detectar contaminación por ingesta o materia fecal en una carcasa animal utilizando espectroscopia fluorescente.

El documento WO2009138083 A1 describe un dispositivo de limpieza para limpiar la superficie de una carcasa por contacto, comprendiendo el dispositivo de limpieza una pluralidad de chorros de descarga de vapor y una boquilla de succión. En este documento se describe un robot que tiene al menos dos direcciones de movimiento lineal y se ha montado un dispositivo de limpieza en el brazo del robot.

Sin embargo, el sistema y el método descritos en la presente memoria, para identificación, eliminación e inspección de contaminaciones de una carcasa animal, nunca se han descrito.

Compendio de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de detección, eliminación e inspección para la identificación, eliminación e inspección de contaminaciones en una carcasa de animal.

El método de la invención implica el uso de un sistema de detección para determinar la existencia y ubicación de contaminaciones, y para informar de la existencia y ubicación a un sistema de IT (es decir, un medio de procesamiento), para guiar una herramienta de eliminación a la ubicación de la contaminación y eliminar la contaminación, y finalmente para inspeccionar y verificar que cualquier contaminación ha sido eliminada adecuadamente, y para informar del resultado de la inspección a un sistema de IT de modo que la carcasa pueda liberarse o retenerse para acciones correctivas adicionales según el resultado de la inspección.

Otros objetos de la invención serán evidentes para el experto en la técnica a partir de la lectura de la siguiente descripción detallada y de los dibujos adjuntos.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se ilustra adicionalmente con referencia al dibujo adjunto, en donde:

La Fig. 1 muestra una vista general esquemática del sistema de la invención, en donde:

(A) ilustra el sistema de detección de la invención, en donde (3) ilustra una o más cámara(s), y (4) ilustra una o más fuentes de luz;

(B) ilustra el sistema de eliminación de la invención, en donde (5) ilustra la herramienta de eliminación para su uso según la invención, y (6) ilustra un robot que comprende un brazo robótico (6a) para su uso según la invención; y

(C) ilustra el sistema de inspección de la invención, en donde (3) ilustra una o más cámaras, (4) ilustra una o más fuentes de luz;

(2 ) ilustra el objeto/carcasa animal a analizar; y

(7) Ilustra el medio de procesamiento para su uso según la invención.

Descripción detallada de la invención

En su primer aspecto, la presente invención proporciona un sistema según la reivindicación 1 para la identificación, la eliminación e inspección de contaminaciones de una carcasa animal (2 ), que comprende los elementos siguientes:

i. un sistema(A)de detección, comprendiendo una o más cámaras (3), en comunicación con un medio (7) de procesamiento, y una o más fuentes (4) de luz, opcionalmente en comunicación con el medio (7) de procesamiento, cuyo sistema de detección es capaz de identificar la presencia, y de determinar y ubicar cualquier contaminación en un espacio tridimensional (3D);

ii. un sistema (B) de, en comunicación con un medio (7) de procesamiento, y capaz de eliminar cualquier contaminación determinada por el sistema (A) de detección de la invención, y/o capaz de recortar cualquier zona contaminada de la carcasa, incluyendo dicho sistema de eliminación un sistema (C) de inspección,que comprende una o más cámaras (3) , en comunicación con un medio (7) de procesamiento, y una o más fuentes (4) de luz, opcionalmente en comunicación con el medio (7) de tratamiento, cuyo sistema de inspección es capaz de identificar la presencia, y de determinar la ubicación de cualquier contaminación; y

iii. un medio (7) de procesamiento, en comunicación con el sistema (A) de detección y el sistema (B) de eliminación, incluido el sistema (C) de inspección.

El sistema de eliminación comprende una herramienta (5) de extracción, montada en un brazo robótico (6a), guiado por un robot (6) en comunicación con el medio (7) de procesamiento.

Sistema de detección

El sistema (A) de detección de la invención puede caracterizarse por comprender una o más cámaras RGB (3) con alta resolución de píxeles, destinadas a cubrir toda la carcasa (2 ) con suficiente resolución, y capaces de resolver incluso pequeñas contaminaciones.

Las cámaras (3) para su uso según la invención pueden ser multiespectrales, es decir, pueden resolver espectralmente varias longitudes de onda para formar una imagen multiespectral de la carcasa de partes de la misma. Las cámaras pueden colocarse en alojamientos que son adecuados para protegerlas de perturbaciones procedentes de procedimientos de sacrificio, por ejemplo procedentes de operadores en las proximidades, y de la limpieza.

Para garantizar una iluminación adecuada de la carcasa (2), de modo que se puedan grabar imágenes claras con tiempos de obturación lo suficientemente cortos como para evitar borrosidad por movimiento perjudicial en las imágenes, el sistema de la invención comprende una o más fuentes (4) de luz. La luz usar según la invención tendrá representadas las longitudes de onda apropiadas para garantizar la detección de contaminación, y también garantizará que se puedan distinguir diferentes tipos de contaminación mediante imágenes multiespectrales.

Las fuentes (4) de luz pueden basarse en diodos emisores de luz de longitudes de onda seleccionadas. La temporización de la emisión desde las diferentes longitudes de onda puede usarse para adquirir imágenes multiespectrales, de manera que una o más longitudes de onda iluminen la carcasa de animal durante un tiempo muy corto, mientras que una cámara adquiere una imagen, seguida inmediatamente por otra imagen donde una o más (otras) longitudes de onda iluminan la carcasa.

Las imágenes obtenidas por las cámaras (3) se analizan en línea, es decir, justo después de que se haya tomado la imagen, usando algoritmos de análisis de imágenes estándar, diseñados para detectar la contaminación del estiércol al marcar estos con un color, por lo que la ubicación de la contaminación se identifica fácilmente.

En una realización, se analizan imágenes para determinar la existencia de posibles contaminaciones. Los algoritmos pueden determinar, por ejemplo, el tipo de contaminación, por ejemplo, fecal o de aceite.

En otra realización, se usan algoritmos para categorizar contaminaciones según que herramienta es la más adecuada para la eliminación de la contaminación en cuestión, por ejemplo, succión por vacío con vapor o recorte con cuchilla.

En una realización adicional, se usan algoritmos para determinar la mejor trayectoria de la herramienta de eliminación con el fin de eliminar de manera segura la contaminación.

Los algoritmos usados en el análisis de datos pueden ser una combinación de algoritmos de análisis de imágenes clásicos, redes neuronales artificiales, redes convolucionales profundas y algoritmos de aprendizaje de refuerzo y aprendizaje automático tales como Random Forest, k-Nearest Linkers o Support Vector Machines.

El sistema (A) de detección de la invención también comprende medios para determinar la ubicación de contaminaciones en el espacio tridimensional, por ejemplo, mediante el uso de visión estéreo, luz estructurada, mediciones de profundidad de tiempo de vuelo, o combinaciones de los mismos.

La determinación de la ubicación 3D de la contaminación puede basarse en las mismas cámaras que detectan la contaminación, o puede basarse en sensores/cámaras de medición en 3D separados. En este último caso, las cámaras de detección y los sensores/cámaras de medición en 3D deben calibrarse, de modo que la ubicación en las imágenes de detección en 2D pueda transformarse en una ubicación en 3D en el espacio.

Si la carcasa se está moviendo, por ejemplo, sobre un carril en voladizo o sobre una cinta transportadora, los sistemas pueden tener medios para predecir la ubicación de la contaminación en cuestión en tiempos futuros después de la detección, por ejemplo, midiendo la velocidad de la carcasa, o usando información sobre la velocidad de los medios de transporte de la carcasa en el matadero, y/o por medio de sistemas de seguimiento basados en identidad, tales como identificadores de radiofrecuencia.

Sistema de eliminación

El sistema (B) de eliminación de la invención comprende una o más herramientas (5) de eliminación, apropiadas para eliminar cualquier contaminación, y/o para recortar cualquier zona contaminada de la carcasa. Las herramientas (5) de eliminación para su uso según la invención pueden estar, por ejemplo, en forma de dispositivos de succión de vapor al vacío y/o cuchillas, por ejemplo, hojas de cuchilla o cuchillos wizard giratorios.

Las herramientas (5) de eliminación para su uso según la invención serán dirigidas a la ubicación de la contaminación y serán movidas a lo largo de una trayectoria para eliminar la contaminación por medio de un dispositivo de transporte mecánico, equipado con una o más herramientas de eliminación. El dispositivo puede, por ejemplo, tener la forma de uno o más brazos robóticos (6a).

El dispositivo de transporte también puede estar equipado con una o más cámaras y/o sensores (3). Las cámaras/sensores (3) pueden usarse para detectar y/o localizar la contaminación en la carcasa, y/o para aumentar la precisión de una ubicación predeterminada.

Las cámaras/sensores (3) también pueden usarse para determinar la distancia del dispositivo de transporte y/o la herramienta de eliminación desde la carcasa. Los sensores (3) pueden ser en particular sensores de distancia y/o sensores de fuerza.

Sistema de Inspección

El sistema (C) de inspección de la invención comprende una o más cámaras (3) destinadas a cubrir toda la carcasa (2), con suficiente resolución para poder resolver incluso pequeñas contaminaciones. Las cámaras (3) para usar según la invención pueden ser multiespectrales, es decir, pueden ser capaces de resolver espectralmente varias longitudes de onda para formar una imagen multiespectral de la carcasa, o de partes del mismo.

Las cámaras (3) para usar según la invención pueden colocarse en alojamientos que son adecuados para protegerlas de perturbaciones consecuencia de los procedimientos de matadero, por ejemplo, de operadores en las proximidades, y/o de limpieza.

En una realización, las cámaras (3) se colocan en uno o más dispositivos de transporte, por ejemplo, en un brazo robótico (6a), y pueden programarse para inspeccionar las ubicaciones de cualquier contaminación detectada y eliminada previamente.

El sistema (C) de inspección está incluido en el sistema (B) de eliminación, de modo que el sistema (B) de eliminación realiza tanto la eliminación como la inspección de la eliminación.

Método para identificación, eliminación e inspección

En otro aspecto, la presente invención proporciona un método para la identificación, eliminación e inspección de contaminaciones en una carcasa (2 ) de animal, cuyo método comprende las etapas posteriores de:

a. someter un objeto (2 ) a una etapa de detección para la identificación de cualquier contaminación utilizando el sistema (A) de detección;

b. someter el objeto (2) a una etapa de eliminación y/o recorte usando el sistema (B) de eliminación de la invención; y c. someter el objeto (2) a una etapa de inspección utilizando el sistema © de inspección (C).

El objeto (2) a analizar según el método de la invención puede ser estático o puede moverse, por ejemplo, a lo largo de un carril superior o sobre una cinta transportadora.

En una realización, si la carcasa se está moviendo, el sistema comprende medios para predecir la ubicación de la contaminación en tiempos futuros después de la detección, por ejemplo midiendo la velocidad de la carcasa en movimiento, usando información sobre la velocidad de los medios de transporte de la carcasa usados en el matadero, y/o por medio de un sistema de seguimiento basado en identidad, por ejemplo usando identificadores de radiofrecuencia.

El sistema (B) de eliminación empleado en la etapa b es capaz de realizar tanto la eliminación como la inspección de cualquier contaminación identificada en la carcasa (2 ) del animal.

El objeto (2) que se ha de analizar según el método de la invención puede ser un cuerpo de un animal sacrificado, o carne obtenida a partir del mismo, o productos producidos u obtenidos a partir de un animal.

Las contaminaciones buscadas identificadas y eliminadas por el método de la invención o usando el sistema de la invención pueden proceder del animal, y pueden ser, por ejemplo, materia fecal, bilis o pelo, o del entorno de producción, por ejemplo, aceite graso, cuyas contaminaciones deben eliminarse para garantizar la seguridad y salud del consumidor, y para garantizar la vida útil del producto y por razones estéticas.

Cualquier combinación de dos o más de las realizaciones descritas en la presente memoria se considera dentro del alcance de la presente invención.

Lista de signos de referencia

En las figuras, estructuras, elementos o partes idénticos que aparecen en más de una figura están generalmente identificados con el mismo número en todas las figuras en las que aparecen.

1. El sistema de la invención

2. Objeto que se ha de analizar/carcasa animal

3. Cámara/sensor

4. Fuente de luz

5. Herramienta de eliminación

6. Robot

6a. Brazo robótico

7. Medio de procesamiento

Ejemplos

La invención se ilustra adicionalmente con referencia a los siguientes ejemplos, que no pretenden limitar de ninguna manera el alcance de la invención tal como se reivindica.

Ejemplo 1

Detección de la contaminación fecal

Se toma una imagen con una cámara RGB industrial estándar (cámara Basler), con una alta resolución de píxeles, por lo que era posible ver incluso contaminantes muy pequeños, es decir, por debajo de aprox. 0,5 mm.

La imagen se analizó en línea, es decir, inmediatamente después de tomar la imagen, y un algoritmo detecta la contaminación con fertilizante trazando estas en la imagen con un color, por lo que es fácil ver rápidamente dónde se encuentra la contaminación del estiércol en la carcasa.

El algoritmo utilizado para la detección es el Aprendizaje Profundo, que utiliza una Red Neuronal Convolucional (CNN). Es un pliegue por píxel, es decir, cada píxel se clasifica, pero evalúa y dentro de un núcleo, es decir, un área más pequeña, por lo que muchos factores entran en juego en relación con si el píxel en cuestión es estiércol o no. Este conocimiento es la red, que implica millones de factores para optimizar en relación con el conjunto de tareas.

El algoritmo se realiza entrenando la red dándole muchas imágenes, aprox. 2000 imágenes, donde se ha ingerido la contaminación del estiércol, es decir, cualquier píxel que sea contaminante del estiércol se ingiere en la imagen. De este modo se obtiene una variación en el modelo, que corresponderá en gran medida a la varianza de la realidad, y por tanto se obtiene un resultado controlado por datos, que se considera una buena representación de la realidad.

La red se basa en algoritmos y redes conocidos disponibles con, por ejemplo, Tensor Flow (de Google) y PyTorch (de Facebook).

Para fotografiar los cerdos, se usó una cámara multiespectral, es decir, una cámara RGB estándar y una cámara de infrarrojo cercano, por lo que se obtiene una imagen con una longitud de onda fuera del área visible humana. Esta imagen tiene cuatro valores en cada píxel de la imagen, es decir, cuatro intervalos de longitud de onda: rojo, verde, azul e infrarrojo cercano.

Se usó un método Random Forests, que es un método de conjunto dentro del Aprendizaje Automático. Cada píxel se evalúa en relación con varios factores, simultáneos incluyendo información de píxeles circundantes.

La piel del cerdo se limpia mediante quemado, por lo que a menudo se produce contaminación del estiércol en el interior, cuando se saca el extremo graso, lo que se realiza mediante una máquina. La aparición de la contaminación del estiércol es aprox. 2% de todas las mitades de las carcasas de cerdo. En comparación, la incidencia de estiércol en el ganado vacuno es aprox. 14% de todas las carcasas bovinas.

Claims (7)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para la identificación, eliminación y control de contaminaciones en una carcasa (2) de animal, que comprende los elementos siguientes:

1. un medio (7) de procesamiento.

ii. un sistema (A) de detección,que comprende una o más cámaras (3), en comunicación con el medio (7) de procesamiento, y una o más fuentes (4) de luz, opcionalmente en comunicación con el medio (7) de procesamiento, cuyo sistema de detección es capaz de identificar y determinar la presencia y ubicación de cualquier contaminación en un espacio tridimensional (3D);

iii. un sistema (B) de eliminación que comprende una herramienta (5) de eliminación, montada sobre un brazo robótico (6a), guiado por un robot (6), en comunicación con el medio (7) de procesamiento, y capaz de eliminar o recortar cualquier contaminación determinada por el sistema (A) de detección, incluyendo dicho sistema (B) de eliminación-un sistema(C)de inspección, que comprende una o más cámaras (3), en comunicación con el medio (7) de procesamiento, y una o más fuentes(4)de luz, opcionalmente en comunicación con el medio (7) de tratamiento, cuyo sistema de inspección es capaz de identificar la presencia, y de determinar la ubicación de cualquier contaminación en la carcasa del animal;

en donde el sistema (B) de eliminación está dispuesto para realizar tanto la eliminación de cualquier contaminación, como la inspección de esta eliminación.

2. El sistema de la reivindicación 1, en donde la herramienta (5) de eliminación es un dispositivo de succión de vapor al vacío, y/o una cuchilla, por ejemplo, hojas de cuchilla o cuchillos wizard giratorios.

3. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, cuyo sistema comprende medios para predecir la localización de la contaminación en una carcasa de animal entrante en momentos posteriores después de la detección.

4. El sistema de una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, para la identificación, eliminación y control de contaminaciones que se originan en la carcasa de un animal, y que pueden ser, por ejemplo, materia fecal, bilis o pelo, o contaminaciones que se originan en el entorno de producción, por ejemplo, aceite graso.

5. Un método de uso del sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, para la identificación, eliminación y control de contaminaciones en una carcasa (2) deanimal,cuyo procedimiento comprende las etapas siguientes de:

a. someter una carcasa (2 ) de animal a una etapa de detección para la identificación de cualquier contaminación utilizando el sistema (A) de detección que comprende una o más cámaras (3), en comunicación con el medio (7) de procesamiento, y una o más fuentes (4) de luz, opcionalmente en comunicación con el medio (7) de procesamiento, cuyo sistema de detección es capaz de identificar y determinar la presencia y ubicación de cualquier contaminación en un espacio tridimensional (3D); y

b. someter el objeto (2) a una etapa de eliminación y/o recorte usando el sistema (B) de eliminación en comunicación con el medio (7) de procesamiento, y capaz de eliminar o recortar cualquier contaminación según lo determinado por el sistema (A) de detección;

cuyo método requiere además que el sistema (B) de eliminación empleado en la etapa b realice tanto la eliminación como una inspección posterior de contaminaciones en la carcasa del animal.

6. El método de la reivindicación 5, en donde la carcasa (2) del animal a analizar puede ser estático o puede moverse.

7. El método de la reivindicación 6, en donde, si la carcasa del animal se está moviendo, el sistema comprende medios para predecir la ubicación de la contaminación en momentos posteriores después de la detección, por ejemplo, midiendo la velocidad de la carcasa del animal en movimiento, usando información sobre la velocidad de los medios de transporte del animal sacrificado, y/o por medio de un sistema de seguimiento basado en identidad.