Mätning med lågupplöst ToF-sensor för volymestimering och objektidentifiering i stallmiljö

Sammanfattning

Tillgång till grovfoder är avgörande för både djurvälfärd och mjölkproduktion. I stall med bandfoderfördelare saknas ofta automatiserade system för övervakning av fodermängd. Studien undersöker därför om en kostnadseffektiv Time-of-Flight-sensor (ToF) kan användas för volymestimering av grovfoder samt identifiering av djur i stallmiljö. Ett mätsystem utvecklades med en VL53L5CX ToF-sensor för montage på bandfoderfördelarens släde tillsammans med en Arduino Due och en Raspberry Pi 3B+. När sensorn förflyttades längs foderbordet genererades punktmoln som bearbetades med RANSAC för plansegmentering, DBSCAN för djurklustring och TIN-baserad volymberäkning. Systemet validerades genom densitetsmätningar, upprepade volymtester samt jämförelser mellan detekterade djurkluster och manuellt annoterad kameradata. Volymestimeringen uppfyllde kravet om maximal avvikelse på ±10\% i samtliga tester inklusive tester med artificiellt förstärkta hinder i punktmolnet, även om utökad testning krävs för ett fullständigt statistiskt säkerställande. Standardavvikelsen vid 30 upprepade mätningar var 2,34\%, vilket visar god repeterbarhet. Djurräkningen uppnådde hög precision men klarade inte projektets krav på maximal avvikelse, främst på grund av falskt negativa detektioner. Resultaten visar att lågkostnadsbaserad ToF-teknik är väl lämpad för volymestimering av grovfoder i stallmiljöer. Däremot krävs vidare utveckling av klustrings- och identifieringsmetoder för att uppnå tillräcklig noggrannhet vid djurräkning.