用於通過熱感照相機對光檢查鳥蛋的方法與裝置的製作方法

2023-05-18 11:55:26 5

專利名稱：用於通過熱感照相機對光檢查鳥蛋的方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及蛋，更具體而言，涉及用於對光檢查蛋的方法與裝置。
背景技術：
根據一些可觀測性質對禽類蛋的辨別在家禽業中是眾所周知且長期使用的。 「對光檢查」是這樣一種技術的普通名稱，這個術語源於利用來自蠟燭的光檢查蛋的最
初實踐。就象熟悉蛋的那些人已知的，儘管蛋殼在大多數照明情況下呈現不透明，但它 們實際上是有些半透明的，並且當放到直射光前面時，可以觀察到蛋的內容。要孵出活家禽的蛋一般是在胚胎發育過程中對光檢查的，以識別無精蛋、臭蛋 和死蛋(統稱為「無生命蛋」)。無生命蛋一般不再繼續孵化，以增加可用的孵化器 空間。此外，除去無生命蛋可以將年老群(群的年齡58-62周)中的孵化率提高多達 2.0%。在美國，這種孵化的提高可以使每隻雞有大約0.2-0.4美分的直接價值提高。在許多情況下，期望在孵化之前將一種物質引入到有生命蛋中。將各種物質 蛋內注射到鳥蛋中一般在商業性家禽業中採用，以降低孵化後的死亡率或提高孵化出的 家禽的生長率。蛋內注射已知使用或者建議使用的物質的例子包括疫苗、抗生素和維他 命。蛋內處理物質和蛋內注射的方法在例如授予Sharma等人的美國專利第4,458,630號 和授予Fredericksen等人的美國專利第5,028,421號中描述。物質的蛋內注射一般是通過(例如，利用打孔機、鑽頭等)刺穿蛋殼以產生洞、 使注射針伸到該洞中並進入蛋的內部(而且在有些情況下會進入其中所包含的鳥類胚胎) 並將一種或多種處理物質通過針注射來發生的。蛋內注射設備的示例在授予Hebnmk的 美國專利第4,681,063號中公開。這種設備將蛋和注射針放置成彼此有固定的關係，並設 計成用於多個蛋的高速自動注射。注射處理位置與時間的選擇可以影響所注射物質的有 效性及接受注射的蛋或接受處理的胚胎的死亡率。見例如授予Sharma等人的美國專利第 4,458,630號、授予Hebrank的美國專利第4,681,063號和授予Sheeks等人的美國專利第 5,158,038 號。在商業性家禽生產中，一般只有大約60%至90%的商業性仔雞蛋孵化。不孵化 的蛋包括未受精的蛋以及已經死掉的受精蛋。未受精的蛋可以包括一組所有蛋中的大約 5%至高達大約25%。由於在商業性家禽生產中所遇到的無生命蛋的個數，增加的自動蛋 內注射方法的使用及處理物質的成本，期望一種能夠精確識別有生命蛋並且有選擇地只 注射有生命蛋的自動方法。
還存在其它應用，其中能夠識別有生命和無生命蛋是很重要的。這些應用之一 是在有生命蛋中培育和收穫疫苗(這些有生命蛋被稱為「疫苗生產蛋」)。例如，人類感 冒疫苗的生產是通過將種子病毒注射到胚胎發育大約第11天的雞蛋(第11天的蛋)中、 允許病毒生長大約兩天、通過冷卻蛋來使胚胎安樂死、然後從蛋中收穫羊水來實現的。 一般來說，在種子病毒的注射之前針對蛋進行對光檢查，以便除去無生命蛋。疫苗生產 蛋可以在注射種子病毒之前對光檢查一天或多天。疫苗生產中有生命蛋的識別是很重要的，因為期望防止種子疫苗在無生命蛋中浪費並減小與對無生命蛋的運輸和處置相關的 費用。均授予Hebrank的美國專利第4,955,728號和第4,914,672號描述了使用紅外檢測 器和從蛋發射出的紅外輻射來區分有生命蛋和未受精蛋的對光檢查裝置。授予Hebnmk 等人的美國專利第5,745,228號描述了包括配置成位於蛋的相對兩側的光電探測器和光電 發射器的對光檢查裝置。光是以短脈衝串從每個光電發射器產生的，而且對應的光電探 測器在對應的光電發射器工作時進行監視。當一層(flat)蛋移動通過對光檢查裝置時，它 們被持續「掃描」，其中相應的檢測器源對活動，而至少相鄰的對，優選地是所有其它 對是不活動的。基於熱量的對光檢查系統能夠檢測出高達每個小時大約50,000-100,000的蛋流
中的臭蛋。不幸的是，因為蛋和蛋之間的熱量差異，基於熱量的對光檢查系統可能錯誤 地識別有生命和無生命蛋。此外，對於產生熱量比第17天蛋少的胚胎，基於熱量的對光 檢查系統可能不太精確。已知胚胎心跳(脈搏)檢測方法能夠以高精度檢測有生命蛋。例如，授予 Hebrank的美國專利第6,860,225號描述了對光檢查方法與裝置，其中光強度中的周期性 變化指示胚胎脈搏的存在。授予Mitchell的美國專利第5,173,737號描述了通過將光引 導到蛋中以刺激胚胎運動，然後測量產生的胚胎運動來確定蛋是否包含有生命胚胎的方 法。不幸的是，Mitchell的方法可能是耗時的，而且可能不能精確地檢測出在光刺激下不 運動的有生命胚胎。通常，期望將蛋小頭朝下放到載體中，進行孵化和蛋內注射處理，從而使得其 中的氣囊朝上。不幸的是，因為有些蛋的形狀幾乎是球形的，所以很難確定哪一端是蛋 的小頭。倒置的蛋(即，載體中氣囊在底側的蛋)比氣囊朝上的蛋孵化的可能性低大約 30%。此外，倒置蛋的蛋內注射除刺穿羊膜之外，還可能刺穿胚胎和蛋黃，因此可能傷 害一個或多個膜。如果倒置的蛋用於疫苗生產，則種子疫苗可能不能放置到正確的蛋隔 間中，而且在收穫操作過程中材料可能從中溢出，這是不期望的。類似地，氣囊在側面 的蛋也被認為是疫苗生產不期望的，因為這些蛋也容易在收穫過程中溢出內容。不幸的是，現有的對光檢查技術可能不能檢測出倒置的蛋。因此，需要能夠快 速檢測有生命和無生命蛋並能夠檢測載體中倒置蛋的對光檢查技術。

發明內容
鑑於以上討論，提供了蛋的對光檢查方法與裝置，其中可以快速識別無生命 蛋、倒置蛋及氣囊在側面的蛋。根據本發明的有些實施方式，蛋的對光檢查方法包括 將多個孵化的蛋暴露到溫度不同於孵化蛋的溫度的環境中；獲得蛋的熱像；並分析該熱 像，以獲得每個蛋的表面溫度信息。根據本發明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲 得載體中蛋的朝下表面的熱像，並且如果蛋的朝下表面的中心區域的表面溫度與相鄰蛋 的朝下表面的中心區域的表面溫度相比低預定量，則將該蛋指定為無生命的。根據本發明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲得載體中蛋的朝下或朝上表 面的熱像，並且如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的對應朝下或朝上表面的表面溫度相比低或 高預定量，則將該蛋指定為倒 置蛋。
根據本發明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲得載體中蛋的朝下表面的熱像，並且如果朝下的表面具有分別不同溫度的兩個區域且其中溫度差大於預定量時，則 將該蛋指定為倒置蛋。根據本發明的有些實施方式，計算載體中每個蛋的朝上表面的溫度與相鄰蛋的 平均表面溫度之間的差值。如果蛋的表面溫度超過相鄰蛋的這個平均表面溫度預定量， 則將該蛋指定為倒置的。根據本發明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括分別獲得朝上和朝下蛋表面的 頂部和底部熱像。然後比較每個蛋各自的頂部和底部熱像，以確定每個蛋的哪個表面 具有更高的溫度。如果朝上表面的溫度高於對應朝下表面的溫度，則該蛋被指定為倒置 的。根據本發明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲得載體中蛋的朝上表面的熱 像，而且如果蛋的朝上表面的溫度是均勻的，則將該蛋指定為倒置蛋。根據本發明的有些實施方式，獲得蛋的熱像包括獲得載體中蛋的朝下或朝上表 面的熱像，而且還包括如果蛋表面的邊緣部分的溫度低於蛋表面的其餘部分的溫度， 則將該蛋指定為氣囊位於蛋側面的蛋。根據本發明的有些實施方式，將蛋從載體中移除並在獲得熱像時旋轉該蛋。根據本發明的有些實施方式，用於對光檢查蛋的裝置包括配置成獲得載體中所 支撐的多個蛋的熱像的熱成像相機，還包括與該熱成像相機通信的處理器，該處理器配 置成分析蛋的熱像、獲得每個蛋的表面溫度信息並將每個蛋指定為有生命/無生命、倒 置或具有側面氣囊的蛋。


圖1是根據本發明有些實施方式的用於檢測有生命/無生命蛋、倒置蛋和側面氣 囊蛋的操作的流程圖。圖2例示了根據本發明有些實施方式的通過熱感照相機從蛋上方取得的一層蛋 的熱像。圖3A-3C是例示了根據本發明有些實施方式的配置成將蛋指定為有生命/無生 命或倒置的識別算法的操作的流程圖。圖4A-4C是例示了根據本發明有些實施方式的用於識別倒置蛋的操作的流程 圖。圖4D-4E是例示了根據本發明有些實施方式的用於識別側面氣囊蛋的操作的流 程圖。圖5例示了氣囊位於一端的蛋的該端的熱像的外觀。圖6例示了氣囊位於側面的蛋的一端的熱像的外觀。圖7例示了根據本發明有些實施方式的當熱感照相機獲得蛋的熱像時被一對隔 開的輥子旋轉的蛋。圖8是根據本發明有些實施方式的蛋處理系統的框圖。
具體實施例方式現在參考附圖更完整地描述本發明，在附圖中示出了本發明的優選實施方式。 但是，本發明還可以在許多不同形式中體現，而且不應當認為本發明限定到在此所闡述 的實施方式；相反，提供這些實施方式是為了使本公開內容全面和完整，並向本領域技 術人員完整地傳達本發明的範圍。貫穿所有附圖，相同的標號都指相同的元件。在附圖中，為了清晰起見，特定 線、層、部件、元件或特徵的厚度可能是誇大的。除非另外指出，否則虛線就說明是可 選特徵 或者操作。在此提到的所有出版物、專利申請、專利及其它參考都在此全部引入 作為參考。在此所使用的術語僅僅是為了描述特定實施方式，而不是要作為本發明的限 制。如在此所使用的，除非上下文清楚地另外指出，否則單數形式「一個」和「該」 也包括複數形式。還應當理解，在本說明書中使用的術語「包括」是指定所述特徵、 整體、步驟、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一個或多個其它特徵、整體、步 驟、操作、元件、部件和/或其組的存在或添加。如在此所使用的，術語「和/或」包 括一個或多個關聯列出項的任何和所有組合。如在此所使用的，例如「X和Y之間」和
「大約X和Y之間」的短語應當解釋為包括X和Y。如在此所使用的，例如「大約X 和Y之間」的短語意味著「大約X和大約Y之間」。如在此所使用的，例如「從大約 X到Y」的短語意味著「從大約X到大約Y」。除非另外定義，否則在此所使用的所有術語(包括技術的和科學的術語)都具 有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解相同的意義。還應當理解，例如在通用詞 典中所定義的那些術語應當解釋為具有與其在本說明書和相關領域環境下意義一致的意 義，而不應當理想化或過於正式地解釋，除非在此明確地定義。為了簡化和/或清晰起 見，眾所周知的功能或結構不再具體描述。應當理解，當一個元件被稱為「在另一個元件之上」、「連接到另一個元 件」、「耦合到另一個元件」、「接觸另一個元件」等等時，它可以直接在另一個元件 之上、連接到另一個元件、耦合到另一個元件或接觸另一個元件，或者也可以存在中間 元件。相反，當一個元件被稱為例如「直接在另一個元件之上」、「直接連接到另一個 元件」、「直接耦合到另一個元件」或「直接接觸另一個元件」時，不存在中間元件。 本領域技術人員還應當理解，對位於「相鄰」另一特徵的結構或特徵的引用可以具有重 疊或位於相鄰特徵之下的部分。空間相關術語，例如「在......下面」、「低於......」、「在......之上」、「高
於......」等，在此使用是為了方便描述附圖中所說明的一個元件或特徵與其它元件或特徵
的關係。應當理解，除了圖中所述的方位，空間相關術語還要包含使用或操作中設備的 不同方位。例如，如果圖中的設備是倒置的，則描述為在其它元件或特徵「之下」的元 件應當在該其它元件或特徵「之上」。因此，示例術語「在......之下」可以包含「上」
和「下」兩個方位。設備也可以有其它方位(旋轉90度或者在其它方位)，在此所使用 的空間相關描述符相應地解釋。類似地，除非另外特別指出，否則術語「朝上」、「朝 下」、「垂直」、「水平」等在此使用僅僅是為了解釋。應當理解，儘管術語「第一」、「第二」等在此可以用來描述各種元件、部件、區域、層和/或部分，但這些元件、部件、區域、層和/或部分不應當受這些術語的 限制。這些術語僅僅是用來將一個元件、部件、區域、層或部分與另一個元件、部件、 區域、層或部分區分開。因此，在不背離本發明教習的情況下，以下所討論的「第一」 元件、部件、區域、層或部分也可以稱為「第二」元件、部件、區域、層或部分。除非 另外特別指出，否則操作(或步驟)的順序不限於在權利要求或附圖中所給出的次序。在此所使用術語「倒置蛋」的意思是載體中放置的蛋使得其中的氣囊位於蛋的 底部，而不是在蛋朝上的一端。在此所使用術語「側面氣囊蛋」的意思是載體中放置的蛋使得其中的氣囊位於 蛋的側面，而不完全在蛋朝上或朝下的一端。根據本發明的有些實施方式，無生命蛋可以通過分析蛋的熱像來檢測。此外， 蛋中氣囊的位置也可以通過分析蛋的熱像來檢測。如本發明領域中技術人員已知的，在 任何給定環境下，蛋的大部分蛋殼溫度接近蛋內容的溫度。例如，在孵化過程中，第17 天到18天蛋的內容比蛋周圍的環境溫度高大約1攝氏度(°C )。當將蛋從孵化器中移除 時，蛋及其內容會在一到兩小時的時間裡慢慢冷卻到室溫。氣囊的溫度在室溫與蛋內容 溫度的大致中間。氣囊之上蛋殼的溫度會在蛋從孵化器移除以後不到一分鐘之內降到接 近周圍環境的溫度。

因為氣囊和蛋周圍部分之間相對大的溫度差，所以根據本發明有些實施方式的 熱感照相機(即，紅外照相機)可以檢測蛋中的氣囊。朝上的氣囊將在熱像中顯示為通 常圓形的涼區域，該區域具有例如大約蛋直徑三分之二的直徑。其中氣囊位於蛋底部的 倒置蛋在熱像中將顯示為很少或者沒有朝上的涼區域。氣囊位於側面的蛋在熱像中將顯 示為在蛋的側面有小的涼區域。首先參考圖1，例示了根據本發明有些實施方式的檢測有生命蛋、倒置蛋和側面 氣囊蛋的方法。多個假定為有生命的蛋從孵化器中移除並放到溫度與孵化蛋的溫度不同 的環境中(塊100)。這個環境可能具有高於孵化溫度的溫度或者低於孵化溫度的溫度。如本領域技術人員所理解的，蛋在載體中，如在蛋層中，孵化並被處理。層 可以包含任意行，例如七行蛋，六和七行是最普通的。此外，相鄰行中的蛋可以彼此 並列，就象在「矩形」層中，或者可以是錯開的關係，就象在「偏移」層中。合適 的商用層的例子包括但不限於「CHICKMASTER 54」層、「JAMESWAY 42」層和
「JAMESWAY84」層(在每種情況下，數字都指示層所承載的蛋的個數)。蛋層是本領 域技術人員眾所周知的，因此在此不需要進一步描述。術語「層」和「載體」在此是 可以互換使用的。在從孵化器移除以後，通過熱感照相機(即，配置成捕捉紅外波長圖像的照相 機)獲得載體中蛋的熱像(塊110)。載體中多個蛋的示例熱像例示在圖2中。根據本 發明實施方式可以使用的示例熱感照相機包括但不限於可從位於美國俄勒岡州Wilsonville 的 FLIRSystems 公司獲得的 FLIR Thermo Vision A20 和 FLIRThermo Vision 320 照
相機。獲得熱像可以包括獲得蛋朝上表面的圖像、獲得蛋朝下表面的圖像、或者獲得蛋 朝上和朝下表面的圖像。根據本發明的有些實施方式，蛋載體可以放到蓋住蛋和熱感照 相機從而免受來自外部源的紅外發射影響的外殼中。蛋的熱像被數位化，然後被分析，以獲得每個蛋的表面溫度信息(塊120)。利用該表面溫度信息，通過識別算法將每個蛋指定為有生命/無生命蛋、倒置蛋或者氣囊 位於蛋側面的蛋(即，側面氣囊蛋)(塊130)。
蛋的熱像可以被羽毛和碎片遮蔽，其中的碎片包括來自打破的臭蛋(稱為「爆 竹」)的碎片。商業可用的圖像分析程序，例如Mathworks，Matlab Image Toolbox，
提供了各種數字圖像處理與算法開發工具，例如柱狀圖均化和拉伸、圖像的形態打開或 閉合、圖像膨脹和侵蝕、邊緣探測器及可以用於最小化羽毛和碎片影響的最大/最小變 換。例如，通過允許個別蛋的溫暖區域被隔離開，與最大最小變換耦合的圖像膨脹和侵 蝕可以用於聚焦到高亮度區域。由於高亮度直接對應於高溫度，因此申請人發現蛋的溫 度測量可以不受外部材料和碎片的影響。圖像膨脹以預定方式在圖像中向對象的邊緣增 加像素，從而增加有效對象區域，而圖像侵蝕從對象的邊緣除去像素，從而使得小於預 定區域的所有對象都從圖像中被侵蝕掉。添加或除去的像素量是由預定元件控制的。柱狀圖均化和柱狀圖拉伸可以用於克服由於在其中獲得熱像的非恆定熱環境造 成的問題。例如，可以使用稱為「對比度受限自適應柱狀圖均化」的技術，該技術對圖 像中稱為「片」的小區域進行操作。片是熱像的矩形區域並且可以描述為感興趣的限定 區域。片的大小對應於層中每個蛋所處的蛋槽的大小。均化過程可以增強每個片的對比 度，因此每個輸出區域的柱狀圖近似為預定的柱狀圖。然後，這些片可以利用例如雙線 性插值來重新合併，以消除人為導致的邊界。一旦各種成像技術應用到蛋的熱像，以減少羽毛和碎片的影響並克服非恆定環 境的影響，熱像就可以如下分析，以確定哪些蛋是有生命的/無生命的、倒置的或側面 氣囊的蛋。識別算法參考圖3A-3C，例示了根據本發明有些實施方式的用於將每個蛋指定為有生命 /無生命或倒置的操作的順序。首先收集載體中蛋的熱像和光不透明度數據(塊200)， 並基於不透明度數據將載體中的每個蛋指定為無精的(clear)、非無精的或者損失缺失的 (missing)。載體中所有其它蛋都指定為有生命的，而且當在進一步的處理中獲得信息 時，這種指定可以修改。生成表明載體中每個蛋的位置和每個蛋對應指定(即，有生命 的、無精的、缺失的、涼的、冷的)的矩陣(塊204)。然後，分析由熱感照相機捕捉到的載體中蛋的朝上表面的熱像(稱為「頂部圖 像」)，以給出每個蛋中心的單個溫度(塊206)。通過計算指定為無精蛋與相鄰非無 精蛋的表面溫度之間的平均差值並將該值加到無精蛋的表面溫度，來校正頂部圖像溫度 (塊208)。計算每個蛋的溫度與周圍蛋平均溫度之間的差值(塊210)。如果該差值大 於1.0°C (即，該蛋比其周圍的蛋更熱)，則將該蛋指定為在蛋狀況矩陣中是頭朝下或倒 置的，即，該蛋在蛋狀況矩陣中被標識為頭朝下或倒置的蛋(塊212)。利用由熱感照相機捕捉到的載體中蛋朝下表面的圖像(稱為「底部圖像」)，其 圖像處理建立了每個蛋的底表面溫度(BST)(塊214)。具有非常冷BST的蛋(即，其 BST比平均層溫度冷至少2V的蛋)被指定為是冷的(塊216)。計算指定為無精蛋的蛋 BST和每個無精蛋的有生命鄰居(S卩，在蛋狀況矩陣中被指定為有生命的相鄰於該特定無 精蛋的蛋)BST之間的差值(塊218)，並為載體中所有無精蛋計算平均差值(塊220)。 該平均值計算排除了指定為冷的、倒置的或缺失的蛋。平均有生命/無生命差值添加到所有無精蛋的BST (塊222)。用其各自鄰居蛋的這個平均BST替換倒置的、缺失的和冷 蛋的BST，其中鄰居蛋不是無精的、缺失的、冷的或倒置的(塊224)。然後，通過比較每行中的中值BST，對蛋溫度跨載體的差值執行校正(塊 226)。通過平均所有行的中值BST蛋並比較每行的中值BST與整體平均值，執行這種校 正。然後，每行中所有蛋的BST溫度被提高等於該行中值BST蛋低於整體平均值的量。 這個操作對所有行進行。然後，對每個載體中的蛋列執行校正(塊228)。列校正是通過 首先平均每列的中值BST蛋，然後比較每列的中值BST與整體平均值進行的。然後，每 列中所有蛋的BST溫度被提高等於該列中值BST蛋低於整體平均值的量。這個操作對所 有列執行。計算每個蛋的BST與其鄰居的平均BST之間的差值(塊230)。如果該差值 小於-0.7°C，則該蛋被指定為在蛋狀況矩陣中是冷的，且其BST用平均有生命溫度代替 (塊232)。塊230-232的步驟一直重複直到找不到別的冷蛋為止。無牛侖蛋的 指定根據本發明的有些實施方式，如果蛋朝下表面的中心區域的表面溫度與相鄰蛋 朝下表面的中心區域的表面溫度相比低於預定量，則將該蛋指定為無生命的。術語「相 鄰蛋」指載體中直接與某個蛋相鄰的蛋。申請人已經發現，其朝下表面的中心區域的 溫度比鄰居蛋的該溫度涼通常0.5°C至2.5°C的蛋將是無生命的蛋。特別地，申請人還發 現，比相鄰蛋冷超過2°C的蛋將是無生命的或者倒置的蛋。此外，申請人還發現，在對層 的溫度差值進行校正後，比圍繞其的有生命蛋的平均溫度涼超過1°C的蛋也是無生命的。因為載體中蛋的溫度可以是不均勻的(例如，外側的行和列以更高的速度冷 卻，而在層內部的蛋較少暴露到更冷的外部空氣並可以彼此保溫)，所以根據本發明實施 方式，識別算法在分析表面溫度信息時考慮到了蛋在載體中所處的位置。此外，因為一 般來說同時孵化多個載體而且該多個載體一般堆疊布置，所以識別算法也要考慮載體在 堆中的位置。根據本發明的有些實施方式，識別算法利用平均過程，該平均過程比較行 和列中蛋的中值溫度並基於每個行或列中的中值蛋的溫度調整行或列中的所有蛋。使用 中值溫度是因為通過避免了在平均非常高或非常低溫度時的變化，就統計而言，它們比 平均溫度更趨於穩定。倒置蛋的指定根據本發明的有些實施方式，如果蛋朝下表面的溫度與相鄰蛋朝下表面的溫度 相比低於預定量，則將該蛋指定為倒置蛋。因為蛋的氣囊充當熱隔離，所以蛋的氣囊端 將比蛋的其它部分更涼。因此，如果蛋的朝下表面比載體中相鄰蛋的朝下表面涼，則有 可能該蛋在載體中是頭朝下的(即，倒置的)。例如，參考圖4A，從下面拍攝蛋層的熱 像(塊300)。分析該圖像，來確定每個蛋底部中心區域的溫度(塊302)。計算相鄰於每 個蛋的蛋的平均溫度(塊304)，且比其鄰居涼超過2.0度的蛋被指定為倒置的(塊306)。此外，如果蛋的朝下表面具有分別不同溫度的兩個區域，而且該溫度差大於預 定量，則將該蛋指定為倒置的。如圖5所例示的，蛋10的具有氣囊的一端的熱像顯示有 兩個區域中心區域12和環繞該中心區域12的外圍區域14。中心區域12的表面溫度將 比外圍區域14的表面溫度低。此外，兩個區域(圖5中的12和14)每個一般都將包括 熱像中蛋的總表面積的至少10%。例如，參考圖4B，從下面拍攝蛋層的熱像(塊310)。 分析該圖像，以確定每個蛋是否都有兩個區域(塊312)。具有兩個溫度區域且一個區域比另一個區域暖1.0度的蛋被指定為是倒置的(塊314)。此外，如果蛋朝上表面的表面溫度比相鄰蛋的朝上表面溫度高，則將該蛋指定為 倒置蛋。如參考圖5所討論的，蛋的氣囊充當隔離且蛋的氣囊所處一端的溫度將比蛋的其 它部分涼。因此，如果蛋是倒置的，則氣囊將不出現在朝上的一端，且朝上一端的表面溫 度將比氣囊朝上的相鄰蛋的表面溫度高。例如，參考圖4C，從上面拍攝蛋層的熱像(塊 320)。分析該圖像，以確定每個蛋的頂部中心區域的溫度(塊322)。計算相鄰於每個蛋 的蛋的平均溫度(塊324)，且比其鄰居暖超過2.0度的蛋被指定為是倒置的(塊326)。根據本發明 的有些實施方式，如果蛋朝上表面的溫度超過相鄰蛋的平均表面溫 度預定量，則將該蛋指定為是倒置蛋。根據本發明的有些實施方式，如果獲得蛋朝上表面和朝下表面的熱像而且如果 朝上表面的溫度高於朝下表面的溫度，則將該蛋指定為是倒置蛋。根據本發明的有些實施方式，如果蛋朝上表面的溫度是均勻的，則將該蛋指定 為是倒置蛋。如上所討論的，蛋具有氣囊的一端的熱像將呈現為如圖5所例示的，並且 由於氣囊的存在，將不會具有均勻的溫度。因此，反過來說，蛋不具有氣囊的一端的表 面溫度將基本上是均勻的。側面氣囊蛋的指定根據本發明的有些實施方式，如果蛋表面的邊緣部分的溫度低於蛋表面的其餘 部分的溫度，則將該蛋指定為是側面氣囊蛋。如圖6所例示的，氣囊不位於一端而是位 於蛋的側面部分的蛋10的一端的熱像將呈現兩個區域位於側面部分/區域的涼區域16 和具有更高溫度的其餘區域18。這適用於蛋朝上表面或蛋朝下表面的熱像。術語「側 面部分」是要包括蛋的頂部或底部熱像中可見的任何邊緣和/或側面區域。例如，參考 圖4D，從上面拍攝蛋層的熱像(塊330)。分析該圖像，以確定對每個蛋是否存在兩個溫 度區域(塊332)。具有其中一個區域溫度高1.0度的兩個溫度區域且其中涼區域延伸到 蛋側面的蛋被指定為是側面氣囊蛋(塊334)。參考圖4E，從下面拍攝蛋層的熱像(塊340)。分析該圖像，以確定對每個蛋是 否存在兩個溫度區域(塊342)。具有其中一個區域溫度涼1.0度的兩個溫度區域且其中 涼區域延伸到蛋側面的蛋被指定為是側面氣囊蛋(塊344)。參考圖7，根據本發明的有些實施方式，當獲得蛋的熱像時，可以將蛋從載體中 移除並且放到旋轉蛋的設備中。例如，在所例示的實施方式中，蛋10被放到沿相同方向 旋轉的兩個輥子20、22之間。旋轉輥20、22使得蛋10繞其軸旋轉。熱感照相機30位 於旋轉的蛋10的上方並且當蛋繞其軸旋轉時，捕捉蛋10的整個表面的熱像。蛋處理系統參考圖8，例示了根據本發明有些實施方式的蛋處理系統400的框圖。所例示的 系統400包括搬運蛋10的層(或其他載體)5的搬運器系統410以及熱對光檢查站420， 其中熱對光檢查站420與搬運器系統410並與控制器460關聯地工作，其中控制器460如 上所述識別有生命/無生命蛋、倒置蛋和側面氣囊蛋。所例示的系統400還包括配置成 有選擇地從蛋層5移除蛋(例如，有生命或無生命蛋、倒置蛋、側面氣囊蛋)的蛋移除站 430和蛋處理站440。在操作中，蛋10的層5通過搬運器系統410從孵化器搬運到熱對光檢查站420。對於本發明的實施方式，各種類型的搬運器系統都可以使用。蛋搬運系統是本領域技術 人員眾所周知的，因此在這裡不需要進一步描述。熱對光檢查站420包括一個或多個配 置成捕捉層5中一些或所有蛋 ο的熱像的熱感照相機(例如，FLiR Thermo Vision A20、FLIR Thermo Vision 320照相機等)。根據本發明的有些實施方式，一個熱感 照相機可以配置成獲得蛋10朝上表面的熱像，而另一個熱感照相機可以配置成獲得蛋10 朝下表面的熱像。例如，這些熱感照相機可以放置成相鄰於蛋10對應的端。根據本發 明的有些實施方式，可以利用具有一個或多個鏡子的單個熱感照相機，以便讓照相機可 以同時或者順序地看到蛋的兩端。控制器460控制熱對光檢查站420、搬運器系統410、蛋移除站430及蛋處理站 440的操作。控制器460配置成精確並快速地關於蛋10的層放置熱對光檢查站420的熱 感照相機。控制器460配置成存儲並分析由熱對光檢查站420捕捉到的熱像，如以上關 於圖3A-3C和圖4A-4E所描述的。可選地，控制器460可以將捕捉到的熱像發送到外部 處理器以進行分析 。可以提供操作員接口(例如，顯示器)470，以允許操作員與控制器 460交互。指定為無生命、倒置或側面氣囊蛋的蛋可以通過蛋移除站430從層5移除。可選 地，倒置的蛋可以在載體中改變方向，使氣囊端朝上。蛋移除站430可以是手動站，其 中手動移除指定的無生命蛋。可選地，蛋移除站430可以自動並象機器人一樣地操作。 例如，蛋移除站430可以採用如在美國專利第4,681,063號或美國專利第5,017,003號中所 公開的吸取式提升設備。對於本發明的實施方式，用於自動並象機器人一樣地從層中移 除蛋並將其運送到其它位置的各種設備和方法都可以使用，沒有限制。可以充當蛋移除 站430的示例蛋移除裝置在美國專利第6,145,668號、第6,149,375號、第6,213,709號和 第6,224,316號中描述。在這個時候，搬運器410上的層5隻包含非倒置的有生命蛋並可以前進到處理站 440 (例如，接種、疫苗生產、材料採樣等)。示例處理站440是INO VO JECT 自動 注射系統(位於美國北卡羅來納州三角研究園的Embrex公司)。但是，根據本發明的有 些實施方式，能夠進行蛋內注射傳輸和/或移除的各種其它處理站也可以使用。實驗結果第18天的結果在三個不同的日子，對來自年輕和年老群(33和51周)的總共28,800隻18天 蛋進行了處理和分析。在實現了 99.93%正確識別有生命蛋、99.91%正確識別無生命蛋 和99.95%正確識別倒置蛋以後，階段II結束，證明群的年齡不影響活的/死的確定的精 確度。(可以在附錄中看到我們的測試數據的完整表。)第16天的結果此外，我們成像並分析了來自年輕群(33周)的9,600隻16天蛋(15.5天)。由 於第18天的分析顯示年輕和年老群的蛋對於分析的精確度沒有差別，因此在這個研究中 排除了年老群的蛋。在分類總結後，確定99.98%的有生命蛋被正確識別、99.32%的無生 命蛋被正確檢測及100%的倒置蛋被正確識別。發現造成高錯誤的最主要因素來自在驗屍過程中被識別為「中晚期死亡」的 蛋。我們分類中所使用的「中晚期死亡」描述了在第15天到第18天之間死亡的胚胎。由於可以合理地假定這些「中晚期死亡」胚胎在第15.5天還是活的，因此校正後的統計 數據如下99.98%正確識別的有生命蛋、99.90%正確識別的無生命蛋和100%正確識別 的倒置蛋。
權利要求
1.一種對光檢查蛋的方法，包括將多個孵化的蛋暴露到溫度不同於孵化蛋的溫度的環境中；獲得蛋的熱像；及分析該熱像，以獲得每個蛋的表面溫度信息。
2.如權利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，其中獲得蛋的熱像包括獲得載體 中蛋的朝下表面的熱像，而且還包括如果蛋的朝下表面的中心區域的表面溫度與相鄰蛋 的朝下表面的中心區域的表面溫度相比低預定量，則將該蛋指定為無生命的。
3.如權利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，而且其中獲得蛋的熱像包括獲得 載體中蛋的朝下表面的熱像，而且還包括如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的表面溫度相比低 預定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
4.如權利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，而且其中獲得蛋的熱像包括獲得 載體中蛋的朝下表面的熱像，而且還包括如果該朝下表面具有兩個分別不同溫度的區域 且其中溫度差大於預定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
5.如權利要求4所述的方法，其中兩個區域各自包括熱像中蛋的總表面積的至少 10%。
6.如權利要求4所述的方法，其中兩個區域包括中心區域和環繞該中心區域的外圍區 域，而且其中，中心區域的表面溫度低於外圍區域的表面溫度。
7.如權利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，而且其中獲得蛋的熱像包括獲得 載體中蛋的朝上表面的熱像，而且還包括如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的表面溫度相比高 預定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
8.如權利要求1所述的方法，還包括計算每個蛋的表面溫度與相鄰蛋的平均表面溫度 之間的差值，並且如果蛋的表面溫度超過相鄰蛋的平均表面溫度預定量，則將該蛋指定 為倒置的。
9.如權利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，使得蛋的朝上和朝下表面是可見 的，其中獲得蛋的熱像包括分別獲得蛋朝上和朝下表面的頂部和底部熱像，而且還包括 比較對應的頂部和底部熱像，以確定每個蛋的哪個表面具有更高的溫度，並且如果朝上 表面的溫度高於對應朝下表面的溫度，則將該蛋指定為倒置的。
10.如權利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，其中獲得蛋的熱像包括獲得載 體中蛋的朝上表面的熱像，而且還包括如果蛋的朝上表面的溫度是均勻的，則將該蛋指 定為倒置蛋。
11.如權利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，其中獲得蛋的熱像包括獲得載 體中蛋的朝下表面的熱像，而且還包括如果蛋表面的側面部分的溫度低於蛋表面的其餘 部分的溫度，則將該蛋指定為氣囊位於蛋側面部分的蛋。
12.如權利要求1所述的方法，其中蛋支撐在載體中，其中獲得蛋的熱像包括獲得載 體中蛋的朝上表面的熱像，而且還包括如果蛋表面的側面部分的溫度低於蛋表面的其餘 部分的溫度，則將該蛋指定為氣囊位於蛋側面部分的蛋。
13.如權利要求1所述的方法，還包括在獲得熱像時對蛋進行旋轉。
14.如權利要求1所述的方法，其中將多個孵化的蛋暴露到溫度不同於孵化蛋的溫度 的環境中包括將蛋暴露到高於孵化蛋的溫度的溫度。
15.如權利要求1所述的方法，其中將多個孵化的蛋暴露到溫度不同於孵化蛋的溫度 的環境中包括將蛋暴露到低於孵化蛋的溫度的溫度。
16.—種用於對光檢查蛋的裝置，包括配置成獲得載體中所支撐的多個蛋的熱像的熱感照相機；及與該熱感照相機通信的處理器，該處理器配置成分析蛋的熱像並獲得每個蛋的表面溫度fe息。
17.如權利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機配置成獲得載體中蛋的朝下表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋朝下表面的中心區域的表面溫度與相鄰蛋 的朝下表面的中心區域的表面溫度相比低預定量，則將該蛋指定為無生命的。
18.如權利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機配置成獲得載體中蛋的朝下表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的表面溫度相比低預 定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
19.如權利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機配置成獲得載體中蛋的朝下表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果朝下表面具有分別兩個不同溫度的區域且溫 度差大於預定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
20.如權利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機配置成獲得載體中蛋的朝上表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋的表面溫度與相鄰蛋的表面溫度相比高預 定量，則將該蛋指定為倒置蛋。
21.如權利要求16所述的裝置，其中所述處理器配置成計算每個蛋的表面溫度與相鄰 蛋的平均表面溫度之間的差值，並且如果蛋的表面溫度超過相鄰蛋的平均表面溫度預定 量，則將該蛋指定為倒置的。
22.如權利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機配置成獲得蛋的朝上端和朝下端 的熱像，而且其中，所述處理器配置成比較對應的頂部和底部熱像，以確定每個蛋的哪 個表面具有更高的溫度，並且如果朝上表面的溫度高於對應朝下表面的溫度，則將該蛋 指定為倒置的。
23.如權利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機配置成獲得載體中蛋的朝上表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋的朝上表面的溫度是均勻的，則將該蛋指 定為倒置蛋。
24.如權利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機配置成獲得載體中蛋的朝下表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋表面的側面部分的溫度低於蛋表面的其餘 部分的溫度，則將該蛋指定為氣囊位於蛋側面部分的蛋。
25.如權利要求16所述的裝置，其中所述熱感照相機配置成獲得載體中蛋的朝上表面 的熱像，而且其中，所述處理器配置成如果蛋表面的側面部分的溫度低於蛋表面的其餘 部分的溫度，則將該蛋指定為氣囊位於蛋側面部分的蛋。
26.如權利要求16所述的裝置，還包括配置成在獲得熱像時旋轉蛋的多個並列輥子。
全文摘要
提供了蛋對光檢查方法與裝置，其中可以快速識別無生命蛋、倒置蛋和側面氣囊蛋。對光檢查蛋的方法包括將多個孵化的蛋暴露到溫度不同於孵化蛋的溫度的環境中；獲得蛋的熱像；並分析該熱像，以獲得每個蛋的表面溫度信息。該表面溫度信息用於將每個蛋指定為有生命的/無生命的、倒置的或者具有側面氣囊的蛋。
文檔編號G01J5/00GK102016526SQ200780047339
公開日2011年4月13日 申請日期2007年8月7日 優先權日2006年12月21日
發明者J·赫班克, M·加勒爾 申請人:恩布雷克斯公司