(12) PATENT (19) NO (11) 33134 (13) B1 NORGE (1) Int Cl. A01K 61/00 (2006.01) Patentstyret (21) Søknadsnr 200190 (86) Int.inng.dag og søknadsnr (22) Inng.dag 20.02.0 (8) Videreføringsdag (24) Løpedag 20.02.0 (30) Prioritet (41) Alm.tilgj 2011.08.08 (4) Meddelt 2011.12.0 (73) Innehaver Esben Beck, Fridtjof Nansens vei 41, 1472 FJELLHAMAR, Norge (72) Oppfinner Esben Beck, Fridtjof Nansens vei 41, 1472 FJELLHAMAR, Norge (74) Fullmektig Curo AS, Industriveien 3, 7080 HEIMDAL, Norge (4) Benevnelse Anordning og fremgangsmåte for å uskadeliggjøre parasitter på fisk (6) Anførte publikasjoner NO 304171 B1, WO 941767 A1, JP 2008011764 A (7) Sammendrag Anordning for å uskadeliggjøre parasitter på fisk, så som lakselus på laks i oppdrettsanlegg, omfattende et kamera (4) som står i kommunikasjon med en styringsenhet (1) som videre står i kommunikasjon med en lyskilde () innrettet til å avgi pulser av et punktformet lys som er skadelig for den aktuelle parasitt. Styringsenheten (1) styrer et system for optisk gjenkjenning innen et definert koordinatsystem og er innrettet til å påvise punkter og i sann tid oppdatere koordinatene til punkter som oppviser kontrastforskjeller typisk for parasitter på overflaten av fisk, samt å trigge en lyspuls fra lyskilden () når koordinatene for et påvist punkt sammenfaller med koordinatene for lyskildens treffpunkt.
1 Oppfinnelsen angår en anordning og en fremgangsmåte for å uskadeliggjøre parasitter på fisk, spesielt lakselus på fisk i oppdrettsanlegg. Bakgrunn Lakselus er et økende problem som i det siste har fått mye oppmerksomhet i media. Problemet har hittil i hovedsak vært relatert til oppdrettslaks. Dagens behandlingsmetoder er i hovedsak bruk av kjemikalier eller fortilsetninger, samt noe mekanisk behandling der fisken må sluses opp fra merdene for deretter å sluses til en ren merd etter behandling. Kjemikalier og fortilsetninger er meget omstridt og lusa er i ferd med å utvikle resistens mot kjemikaliene som benyttes. Mekanisk fjerning er kostbart og ressurskrevende og den påfører fisken uønsket stress. Et særlig problem er knyttet til det forhold at oppdrettslaks som rømmer eller på annen måte kommer i kontakt med villaks, har skapt en situasjon hvor også villaksen er truet. Problemet har etter hvert vist seg i alle land som har utstrakt oppdrett av laks. 1 Det er således behov for nye metoder hvorved behandlingen blir uført skånsomt og på en måte som reduserer behovet for bruk av kjemikalier. Formål 20 Det er således et formål ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en metode og/ eller en apparatur som gjør det mulig effektivt å behandle kolonier av fisk som er plaget av parasitter som lakselus og tilsvarende. Det er en utfordring å gjøre dette med midler som ikke er svært kostbare å realisere samt som ikke gjør bruk av kjemikalier som på sikt kan miste sin virkning gjennom resistens. Generelt om oppfinnelsen 2 Formålene nevnt ovenfor er oppnådd gjennom anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse som definert ved patentkrav 1. I henhold til et annet aspekt omhandler oppfinnelsen en fremgangsmåte som angitt i patentkrav 11. Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav. 30 Det skal understrekes at når det omtales en operativ enhet i det følgende, er dette en praktisk betegnelse på det hovedsakelige fysiske utstyr som inngår i anordningen ifølge oppfinnelsen.. Siden betegnelsen operativ enhet ikke inngår i oppfinnelsens definisjon,
2 trenger den ikke noen presis definisjon. Typisk omfatter den operative enhet en avgrenset passasje hvor koordinatsystemet etableres samt kamera, lyskilde og utstyr som disse er montert på. Systemer for maskinell, optisk gjenkjenning, som inngår som en komponent av foreliggende oppfinnelse, er kjent i en rekke sammenhenger innen automatisering og robotikk, for eksempel US patent nr. 6 763 283 og US patent nr. 7 496 228. Nærmere om oppfinnelsen under henvising til figurer Med operativ enhet menes en enhet som er innrettet til å gjøre de aktive handlinger som er involvert i prosessen. I tillegg kan anordningen ifølge oppfinnelsen omfatte ikke operative enheter, så som en bøye som flyter i sjøen, særskilte oppdriftselementer, lokkemidler eller tvangsmidler for å lokke eller tvinge fisken til å bevege seg i et fastsatt mønster, samt annet omliggende som ikke direkte har å gjøre med selve behandlingen. I det følgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere i form av gitte utførelsesformer som er illustrert ved figurer. 1 20 2 30 Figur 1 viser skjematisk enheter som inngår i en utførelsesform av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 2 viser en utførelsesform av en operativ enhet av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 3 viser en variant av utførelsesformen vist i figur 2. Figur 4 viser en utførelsesform av en operativ enhet som er forskjellig fra den vist i figur 2 og 3. Figur viser nok en alternativ utførelsesform av en operativ enhet av foreliggende oppfinnelse. Figur 1 viser skjematisk komponentene av anordningen ifølge foreliggende oppfinnelse, omfattende kamera 4, laser, styringsenhet (CPU) 1, samt ikke obligatoriske elementer i form av servokontroller for X-koordinat 2a og tilhørende motor 2b, samt servokontroller for Y-koordinat 3a med tilhørende motor 3b. Lyset er indikert med delvis stiplet linje L mens heltrukne linjer for kommunikasjon mellom de øvrige enheter er vist uten nummerering eller betegnelser. Figur 2 viser en operativ enhet (1) ifølge oppfinnelsen som omfatter et trekantet rørlegeme 2 utstyrt med vindu 3 på minst en side. Utenfor vinduet 3 er det anordnet et kamera 4 som er koplet til et bildegjenkjenningssystem, som har form av en i og for seg kjent
3 1 20 2 30 programvare styrt av en logisk styringsenhet 1 (CPU). Det finnes også en lyskilde i form av en laserenhet som via en fleksibel optisk kabel 6 kan skyte lyspulser fra en lysmunning 7 rettet mot vinduet 3. Lysmunningen 7 av den optiske kabel 6 er holdt av en arm 8 på en rytter 9 glidbart anordnet på en vogn som igjen er glidbar langs vinduet 3 på skinner 11. Styringsenheten 1 mottar informasjon fra kameraet 4 og sender styringspulser til vognen. Styringsenheten kan definere et koordinatsystem med x-akse på langs av vinduet 3 og en y-akse på tvers av vinduet 3. Et hvilket som helst punkt innen dette koordinatsystemet kan bli inntatt av lysmunningen 7 ved å bevege vognen til ønsket x-koordinat og bevege rytteren 9 slik at lysmunningen plasseres på ønsket y-koordinat. Kamera 4 og styringsenhet 1 kan sammen identifisere fisk som kommer inn fra en side, og bestemme dens fart med ønsket nøyaktighet. CPUen kan, basert på denne informasjon, plassere vognen rett ovenfor eller umiddelbart i forkant av fisken, eller det aktuelle punkt på fisken hvor en parasitt er observert, avhengig av programvare og eventuelt fiskens hastighet. For øvrig kan det treffes tiltak som bidrar til å senke fiskens hastighet gjennom rørlegemet 2. Kamera og CPU analyserer bildet av fiskens flate, begrenset til den del av fisken som vender mot kameraet, med tanke på om det finnes punkter eller områder med slik kontrast at det indikerer at en parasitt sitter på fisken. I de tilfeller CPUen finner at en parasitt sitter på fisken, finjusteres lysmunningen 7 etter denne, og laserenheten fyrer av en lyspuls av bestemt intensitet og varighet mot parasitten, slik at den blir drept eller slått ut. Dette kan skje med vognen i ro eller med vognen satt i bevegelse med en fart som i hovedsak svarer til farten med hvilken fisken beveger seg gjennom rørlegemet. Den eksakte posisjonering av lysmunningen mot det ønskede sted på fisken kan i praksis skje på flere måter. Et første trinn kan bestå i å finne de eksakte x, y koordinater for punktet i et gitt tidspunkt samt ved hjelp av hastigheten av fiskens bevegelse, regne ut et sett nye koordinater som punktet på fisken vil befinne seg i på et senere tidspunkt samt å bringe lysmunningen til de kalkulerte koordinater innen samme tidspunkt. Hvis det er avvik mellom lysmunningens koordinater og koordinatene for den i sann tid observerte parasitt, foretas fortløpende beregninger etter samme prinsipp, og påfølgende justering av vogn og rytter inntil koordinatene mellom lysmunning og sann tids observert parasitt er sammenfallende. I det øyeblikk det er samsvar mellom disse koordinater, sender CPUen et signal til laserenheten genererer en lyspuls av ønsket intensitet og varighet.
4 1 20 2 30 I tillegg til å benytte et antall diskrete målinger, kan tilpasningen mellom de to sett av koordinater glattes ved tidlig å sette vognen i bevegelse med tilnærmet samme hastighet som fiskens bevegelse. Nye data kan samples hurtig for å påvise endringer i hastighet hos fisken langs x-aksen eller bevegelse langs y-aksen, men fisk som ikke blir stresset, vil ofte ikke endre adferd raskt, slik at hastigheten ofte vil være tilnærmet konstant innenfor et observert tidsrom på noen få sekunder, som er typiske intervaller ved utnyttelse av foreliggende oppfinnelse. Ideelt sett fungerer systemet så raskt at dersom det passerer fisk med mer enn én parasitt på seg, vil det være i stand til å posisjonere lysmunning 7 og sende ut lyspulser mot alle observerte parasitter. Poenget med rør og vindu er todelt. Røret sørger for å begrense fiskens bevegelsesfrihet til en viss grad, slik at det blir lettere å plassere lyspulser på den. For det andre benyttes det ti å sette en barriere mellom vann og luft, slik at det meste av det tekniske utstyret kan stå tørt i luft, da dette både letter bevegelser og reduserer problemer som korrosjon og andre uønskede, ytre påvirkninger. Det er imidlertid også innen oppfinnelsens ramme å plassere utstyret i sin helhet nedsenket i vann, i hvilket tilfelle avgrensningen med et rør eller lignende, ikke er obligatorisk. Likevel vil det være hensiktsmessig å benytte en eller form for styring av fisken mot det sted hvor utstyret kan treffe, da det ellers vil kunne bli altfor sporadisk og tilfeldig når fisk passerer i en sone som gjør behandling mulig. I figur 3 vises en anordning av samme type som vist i figur 2. I figur 3 vises det imidlertid vogn med tilhørende kamera, og laserenhet m.v. ved hvert av tre vinduer som er plassert på hver av rørets tre sider. I et slikt tilfelle vil det typisk være tre logisk atskilte systemer som jobber uavhengig av hverandre og belyser fisken fra alle sider under passering. Figur 3 viser også hvordan anordningen ifølge oppfinnelsen kan være plassert i en delvis gjennomskåret bøye 21som har et øvre flyteelement 22 og et nedre ballastelement 23 som bidrar til å holde bøyen i en gitt og relativt stabil posisjon i vannet. Bøyen kan plasseres på et strategisk sted slik at fisk som beveger seg forholdsvis fritt, blir ledet til å passere gjennom det aktuelle rør. Det mest åpenbare består i stenge helt eller delvis - de alternative passasjer som fisken eventuelt kunne velge ved siden av eller under bøyen. Selv om det bare er illustrert en anordning plassert i bøyen i figur 3, er det åpenbart for en fagmann på området at det kan benyttes flere anordninger i en og samme bøye, for eksempel to eller flere bøyer i vertikalt forskjellige nivåer. Figur 4 viser en utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen hvor passasjen som fisken bringes til å passere for å bli behandlet har form av et rør 2 med sirkulært tverrsnitt,
1 20 2 30 idet minst en seksjon av røret har form av et gjennomsiktig vindu 3. I et slikt system kan ett eller flere kameraer 4 være anordnet stasjonært på ett eller flere steder langs en periferilinje i forhold til røret, mens lysmunning 7 blir holdt av en arm 8 som sitter på en ring 12 som er dreibar rundt røret 2. I dette systemet vil det ikke være naturlig å benytte et plant todimensjonalt koordinatsystem, men snarere et koordinatsystem basert på en lengde og en vinkel, mer som et polart koordinatsystem. Betegnelsen av systemet er imidlertid ikke det vesentlige, men at kamera(er) med tilknyttet logikk kan styre lysmunningen 7 til et punkt som er rettet mot et punkt på en fisk hvor en parasitt befinner seg innen det tidsrom fisken bruker på å passere rørvinduet 3. I likhet med utførelsesformen vist i figur 2, kan armen 8 være slik innrettet at lysmunningen 7 hele tiden står vinkelrett på vinduet 3, noe som eliminerer problemer knyttet til lysbrytning ved passering av lys fra luft gjennom glass og inn i væske. Figur viser en utførelsesform som har det til felles med utførelsesformen vist i figur 2 og 3, at det benyttes et rør med trekant profil som har vindu på minst én side, og med definering av et plant koordinatsystem som i hovedsak overensstemmer med vinduet 3. Forskjellen ligger i at i stedet for å benytte en bevegelig laser, benyttes det en tett rad av lysmunninger 17 festet til en holder 18, hvilke lysmunninger 17 er knyttet til en eller flere laserenheter (ikke vist) via optiske ledere 16. Styringssystemet er innrettet til å generere en lyspuls på ønsket tidspunkt for den lysmunning eller de lysmunninger som best stemmer med koordinatene til en eller flere observert(e) parasitt(er) på en passerende fisk. Dette systemet har færre bevegelige deler og kan derfor være mer robust, men krever til gjengjeld mer av utstyret på den optiske siden. Ved en hvilken som helst av utførelsesformene beskrevet ovenfor, kan selve innsiktingsmekanismen for lyskilden (laseren) benytte et hvilket som helst kjent prinsipp for slik innsikting. Herunder kan det benyttes et punktformet hjelpelys med en uskadelig intensitet, som har samme innretning som den kraftige eller kirurgiske, pulsformede lyskilde. Triggingen av den kraftige lyskilde kan da aktiveres automatisk når hjelpelyset treffer den lokaliserte parasitt. Den kraftige lyskilde vil typisk være en laser, men kan i prinsippet være enhver lyskilde som lar seg punktfokusere og som har en bølgelengde og intensitet som viser seg å drepe eller uskadeliggjøre aktuelle parasitter. Med aktuelle parasitter menes enhver parasitt som det er ønskelig å fjerne fra fisk, men primært lakselus.
6 Mens systemet er beskrevet for bruk i vann, som er hvor levende fisk normalt oppholder seg, er det intet i veien for å realisere samme system i tilknytning til systemer hvor levende fisk midlertidig befinner seg ute av vann, så som skliende over et skråplan eller i en renne fra en beholder til en annen eller fra en beholder til et naturlig eller kunstig basseng. De illustrerte utførelsesformer er kun eksempler på hvordan anordningen ifølge oppfinnelsen kan realiseres. Mange andre alternative konfigurasjoner er mulige. For eksempel kan kameraet 4 være anordnet bevegelig på samme arm som lysmunningene 7. Derved sørges det for at kameraet alltid har fri sikt mot koordinatsystemet uavhengig av hvor lysmunningene er plassert. Styringsenheten 1 må i et slikt tilfelle naturlig nok være innrettet til å ta hensynt til at kameraposisjonen er dynamisk og ikke statisk i koordinatsystemet.
7 Patentkrav 1 1. Anordning for å uskadeliggjøre parasitter på fisk, karakterisert ved å omfatte et kamera (4) som står i kommunikasjon med en styringsenhet (1) som videre står i kommunikasjon med en lyskilde () innrettet til å avgi pulser av et punktformet lys som er skadelig for den aktuelle parasitt, idet styringsenheten (1) styrer et system for optisk gjenkjenning innen et definert koordinatsystem og er innrettet til å påvise punkter og i sann tid oppdatere koordinatene til punkter som oppviser kontrastforskjeller typisk for parasitter på overflaten av fisk, samt å trigge en lyspuls fra lyskilden () når koordinatene for et påvist punkt sammenfaller med koordinatene for lyskildens treffpunkt. 2. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at den omfatter fysiske begrensninger, som et rør (2), som leder fisk til å passere i en bestemt retning i forhold til koordinatsystemet, foretrukket langs en akse av koordinatsystemet. 3. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at styringsenheten (1) er innrettet til ved hjelp av servokontrollere (2a, 3a) og tilkoblede motorer (2b, 3b) aktivt å bevege en lysmunning (7) fra lyskilden () i retning av et påvist punkt på en fisk. 4. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det definerte koordinatsystem er et todimensjonalt koordinatsystem (x, y) mot hvilket en lysmunning (7) fra lyskilden () til enhver tid står vinkelrett. 20 2 30. Anordning i samsvar med patentkrav 4, karakterisert ved at lyskilden () omfatter et flertall av lysmunninger (7) anordnet på tvers av bevegelsesretningen for passerende fisk, langs y-aksen i koordinatsystemet, og at styringsenheten (1) er innrettet til å vente inn passeringen av et påvist punkt på en fisk, og trigge en lyspuls til den lysmunning (7) som best samsvarer med y-koordinaten til det påviste punkt når X-koordinaten for punktet er sammenfallende med x-koordinaten for lysmunningene (7). 6. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at det definerte koordinatsystem er et sylindrisk koordinatsystem mot hvilket lyskilden () til enhver tid står vinkelrett. 7. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at lyskilden også er utstyrt med et uskadelig, punktformet ledelys som er slik innrettet at det kan konstant viser treffpunktet for det pulsformede lys i koordinatsystemet. 8. Anordning i samsvar med patentkrav 7, karakterisert ved at styringsenheten (1) er innrettet til å styre servokontrollere (2a, 3a) med tilhørende motorer (2b, 3b) til
8 fortløpende å minimere avstanden mellom ledelys og påvist punkt på en fisk, samt å trigge en lyspuls fra lyskilden () når avstanden kommer under en gitt terskelverdi. 9. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at lyskilden er en laser.. Anordning i samsvar med patentkrav 1, karakterisert ved at anordningen omfatter flere innbyrdes uavhengige operative enheter omfattende kamera (4), lyskilde (), koordinatsystem og tilhørende styringsenhet (1) som uavhengig av hverandre dekker ulike sider av fisk som passerer i et definert område. 1 11. Fremgangsmåte til uskadeliggjøring av parasitter på fisk, karakterisert ved å etablere minst ett system for optisk påvisning innen et definert koordinatsystem, samt å tilveiebringe minst én lyskilde med et for parasitter skadelig lys, innrettet til midlertidig å kunne belyse et hvilket som helst punkt i koordinatsystemet, å justere systemet for optisk påvisning til å påvise punkter som oppviser kontrastforskjeller typisk for parasitter på fisk, å overføre og i sann tid oppdatere koordinatene for slik påviste punkter til et styringssystem for lyskilden samt å trigge en lyspuls fra lyskilden når det sann tids oppdaterte koordinat for et påvist punkt sammenfaller med koordinatene til treffpunktet til lyskilden.
1/3 1 2a 3a 2b 4 L 3b Fig. 1 1 y 11 9 8 6 4 x 2 3 7 Fig. 2
2/3 22 21 23 Fig. 3 7 4 8 12 2 3 Fig. 4
3/3 4 2 18 17 3 Fig.