SCHWEINEHALTUNG
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Mathias Bichmann, Kiel
Trächtigkeitsdiagnose per Ultraschal l
ln der Ferkelproduktion ist die Überwa
chung des Fruchtbarkeitsgeschehens von überragender wirtschaftl icher Bedeutung.
Sie ist bei Gruppenhaltung von Sauen erschwert, so daß hier Automatisierungen sinnvoll sind. Ziel des Vorhabens war es, die Sonderarbeit "Trächtigkeitsdiagnose mittels Ultraschall" zu automatisieren.
H ierfür wurde ein Merkmalserfassungs
und Meßprinzip entwickelt, das durch die Erfassung von zwei Körpermaßen der Sauen den Ansetzpunkt für den Ultra
schall kopf automatisch ermittelt und eine Trächtigkeitsdiagnose vornimmt.
manueller und automatisierter Diagnose gleich : Er liegt etwa 10 cm vor dem rech
ten Hinterlauf mittig zwischen Kniefalte und Gesäuge. Der Scha llkopf muß bei der Messung rücken- und kopfwärts geneigt sein, um ein Anpeilen der Harnblase zu vermeiden. Während der Bescha llung ist die Schallrichtung durch Neigen des Schallkopfes zu verändern, um einen Schallkegel im Tierkörper aufzuspannen und so den Such bereich zu vergrößern . Merkma le für den
automatischen Schallkopfansatz
Die zentrale Fragestellung der Automati-
Längspositionierung - length positioning
sehen. I m U nterschied zum Melkroboter bei M ilchkühen, bei dem die Zitzen als optische Extrema relativ ei nfach lokali
siert werden können, ist die Position des Ansetzpunktes für den U ltraschallkopf an Sauen nicht direkt zu erfassen . Daher wurde nach Hilfsmerkmalen der Sauen
physis gesucht, die mit der Position des Ansetzpun ktes möglichst hoch korreliert sind . Der Ansetzpunkt war dabei als ein in der Längs- und in der Höhenachse be
stimmter Punkt defi niert.
Zu diesem Zweck wu rde ein Meßstand angefertigt, in dem an 1 15 Sa uen jeweils 62 Körperma ße erfaßt wurden. Durch Be
trachtung der Korrelatio
nen ei nzelner Körpermaße mit der Position des An-
D
ie Frage nach der Automatisierbarkeit eines Trächtigkeits-Diagnoseverfahrens ist in Abhängigkeit von Tierschutzrelevanz, Ökonomie und Praktikabi
lität zu bea ntworten. Von den bekannten labora naly
tischen und klinischen Verfa hren der Trächtig
keitsdiagnose sind nur d ie nicht invasiven Ultraschaii
Diagnoseverfa hren und hier besonders das A-Scan Verfahren nach dem I m
pu ls-Echo-Prinzip für eine Automatisierung geeignet.
1 70 .---, setzpun ktes konnten zwei
y = Längsposition Ansetzpunkt length positioning of transducer
y = -1 5,348 + 0,802 X
r" = 0,87 Maße ermittelt werden, die
eine hinreichend genaue Schätzu ng des Ansetz
pu nktes zulassen . Die Längsposition des Ansetz
punktes kann mit der
" Länge des Tierkörpers von Trogkante zu Schin
ken " , seine Höhenposition mit der " maximalen R ückenhöhe des Tieres"
x = Länge Trogkante - Schinken length trough edge to croup
70 90 geschätzt werden. Die ent-
cm Längsposition Ansetzpunkt - length positioning of Iransduc er
1 1 0 sprechenden Zusam men
hä nge zeigt Bild 1 . Die Ultraschaii-Trächtig
keitsdiagnose
Höhenpositionierung - height positioning
Technische U msetzung120.---,
Das Diagnoseverfa hren beruht auf der Reflektion von U ltraschallwellen von den Fruchtblasen im Ute
rus einer Sau, der wä hrend der Frühträchtigkeit von der Höhe des Beckens auf die Bauchdecke absinkt.
y = Höhenposition Ansetzpunkt y = 7,()6) + 0,376 X
,.. = 0,586 Für die technische Reali
sierung wurden benötigt:
die M erkmalserfassung und -Umsetzung am Tier, d ie Vortriebsein heit zum Anfahren des Schal lkopfes an das Tier und schließlich der Schall kopf selbst mit einer den Anforderungen entsprechenden Führung.
Als Antriebe dienen Pneu-
cm height positioning of lransducer x = maximale Rückenhöhe
Durch das Anpeilen ei
ner Fruchtblase mit einem A-Sca n-U itraschallgerät ab dem 30. Trächtigkeitstag können nahezu alle Sauen korrekt auf Trächtigkeit klassifiziert werden.
Der Ansetzpu nkt am
1 00
80 70 . 60
0
Tierkörper für den U ltrascha llkopf ist bei
Dr. Mathias Bichmann war wissenschaftlicher Angestellter am Institut für Landwirtschaftli
che Verfahrenstechnik der Chnstian-AI
brechts-Universität zu Kiel, Olshausenstr.40, 24098 Kiel (Direktor: Prof. Dr. Edmund lsensee), seit 1 . Juni ist er Geschäftsführer der Bauförderung Landwirtschaft (BFL).
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maximum saddle height
25 30 35 40 cm matikzyli nder und 24 V-
50 Gleichstrommotoren .
Höhenposition Ansetzpunkt - height positioning oftransducer
Für die Hand ha bu ng im Sta l l wurde eine pneuma
tisch-mechanische Merk
malserfassung und -umsetzung ent
wickelt. Die Lösung ist durch einen Hauptrah men und zwei geschachtelte Fa hrrahmen chara kterisiert. Von oben und von hinten werden zwei Platten an das Tier angefahren , die durch Hebel
übersetzu ngen mit der Meßarmaufhän
gung verbunden sind ( Bild 2).
Bild 1 : Regressionen von Körperlänge und Rückenhöhe auf die Position des Schallkopf
ansetzpunktes
Fig. 1 : Regressions of body length and rear height on position of sonic head setting position
sierung ist in der korrekten automati
schen Positionierung des Schallkopfes zu
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Trächtig- automastisch
keitstag + -
20 0 24
2 1 0 24
22 0 24
23 0 24
24 1 23
25 1 23
26 4 20
27 5 19
28 9 15
29 11 13
30 1 2 12
31 14 10
32 17 7
33 19 5
34 23 1
35 24 0
> 35 44 1
Für d ie Schallkopfa ufhängung und -be
wegung wurde eine Taumelscheibe ange
fertigt, in die der Schallkopf eingelassen ist ( Bild 3 ). Damit ist zum einen der kor
rekte Ansetzwinkel gewährleistet, zum a nderen kann durch Drehung der Tau
me/scheibe ein Schallkegel im Tierkörper aufgespannt werden. Eine Winkelbegren
zung gewä hrleistet, daß d ie Harnblase nicht angepeilt wird , was zu Fehld iagno
sen fü hren ka nn.
Das für d ie U ltraschallmessung immer notwendige Kontaktmittel (in der U nter
suchung wurde Ra psöl-Methylester ver
wendet) wird vor dem Anfahren des Schallkopfes an die Sau von einer Druck
luftdose auf d ie Flan ke aufgesprüht Praxiseinsatz
manuell
+ -
0 24
2 22
2 22
3 2 1
6 18
7 1 7
1 1 13
13 11
19 5
24 0
24 0
24 0
24 0
24 0
24 0
24 0
45 0
Tab. 1: Vergleich von automatisch und manuell vorgenomme
ner Trächtigkeitsdia
gnosen in Abhängig
keit vom Trächtigkeits
stadium, + trächtig, - nicht trächtig Table 1 : Camparisan of automacally and manually taken pregnancy diagnoses, depending on preg
nancy stage
Sclu!likllbel transducer cable
Taumelscheibe disc rotor
Molorwollo motor shaft Getriebe
Bild 3: Ultraschallkopf
mit Taumelscheibe Motodlansch motor mountins
Fig. 3: Ultrasonics
Aus Tabelle 1 geht hervor, daß bei ma
n ueller Diagnose ab dem 30. Trächtig
keitstag alle Tiere korrekt klassifiziert wur
den. Bei Automatisierung des Diagnose
vorgangs ist dies erst a b dem 35.
Trächtigkeitstag möglich. Der G rund ist darin zu sehen, daß bei einem Teil der Sauen in d iesem Stadium das Absinken des Uterus a uf die Bauchdecke noch nicht a bgeschlossen ist. in d ieser Zeit kann der Bereich der Reflektion von einer der Fruchtblasen, der d u rch das Auf
spa n nen des Schallkegels a bgetastet wird , sehr klein sein. Auch bei manueller Diagnose ist i n diesem Zeitra um mit Fehl
klassifizierungen zu rech nen, allerd ings kann der Schallkopf mit der Hand stufen-
Sclu!llkoplhaltcrung
U m festzustellen, wie exakt die automati
sche Trächtigkeitsd iagnose im prakti
schen Einsatz arbeitet, wurden insgesa mt 429 manuelle und automatische Diagno
sen an 45 Sauen im Stadium der Frü hträchtigkeit vorgenommen. Bei 78,3 % stimmten manuelle und automa
tische Diagnose ü berein.
head with wobble plate L..,_ ______________________ __,
Der Grund für d ie mangelnde Ü berein
stimmung in 2 1 ,7 % der Messungen wird bei Betrachtung von Tabelle 1 deutlich.
Bei 24 Sauen wurde täglich zwischen dem 20. und dem 36. Trächtigkeitstag .---. d iagnostiziert. Fahrrahmen Längsfilhrung
mobile frame for length positioning Pneumatikzylinder
"" �
pneumatic cylinder���:n
"" �-��======�
Schlitten Höhenplatte sleight carrier height positioner
Anbringung Meßann transducer gear moWlting
1 370
croup plate Iever mmmting
Bild 2: Rahmenkon
struktion zur Meßgrößenerfassung und -umsetzung Fig. 2: Frame design for parameter recor
ding and transformati-
�---� an 52. Jahrgang LANDTEC H N I K 4/97
los a ngewinkelt werden. Bei der a utoma
tischen Trächtigkeitsdiagnose h ingegen ist die Abstufung des Drehwinkels a bhän
gig von der minimalen Schaltzeit und von der Getriebeübersetzung des Taumel
scheibenantriebs. Die U mdrehungsge
schwindigkeit betrug 0,5 s·I, woraus eine minimale Abstufung des Drehwi n kels von 45° resultierte. Bei ei ner deutlichen Ver
minderung der Drehgeschwind igkeit der Taumelscheibe ist mit einer Angleichung der Zuverlässigkeit von manueller und a utomatischer Diagnose am 30. Trächtig
keitstag zu rechnen.
Schl üsselwörter
Sauenhaltu ng, Trächtigkeitsd iagnose, Automatisierung
Keywords
Sow keeping, pregnancy diagnosis, auto
mation
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