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Vision system helps automate ore conveyor in an underground mine

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以前は、地下のカリ(炭酸カリウム)鉱山で穿孔装置を操作する作業員は、出荷前にメインコンベアに鉱石を載せる橋渡しコンベアの操作も担当していました。メインコンベアは、鉱石を積載ポケットに運び入れ、そこから貨車で地上まで運びます。

作業員は他にも多くの業務をかかえているために、メインコンベアに載せる鉱石が不均等になることが頻繁に発生し、それが原因でこぼれた鉱石を掃除するのに時間がかかっていました。また、作業員は、コンベアに載せられる鉱石の量を知る方法がないため、装置の不稼働時間を最小限に抑えたり、交替のシフトを組んだりする計画を立てることが困難でした。

最近になって、この炭鉱会社では、橋渡しコンベアからメインコンベアにカリを積載する際にマシンビジョンを使って自動的に量を測定する、HINZ社 (Rockwell Automation 社、カナダ、サスカチュワン州サスカトゥーン拠点)が開発した装置を導入しました。この装置では、メインコンベアを横切るようにレーザー光線を斜めから投射し、コグネックスの In-Sight Micro 1050 ビジョンシステムで毎秒3回投射レーザー光のプロファイルを読み取ります。この情報から鉱石制御装置を用いて分量と分布とを計測し、自動的に橋渡しコンベアを移動させて不均等を補正しています。

「コグネックスのIn-Sight Micro 1050 ビジョンシステムを選定したのは、そのカメラとプロセッサ一体型の完結性、頑強さ、プログラマブルロジックコントローラ(PLC)とのコミュニケーションのよさ、鉱石の上に照射されたレーザー光のプロファイルを決めるために簡単に使用できる強力なプログラミング環境があったからです。」と HINZ 社担当の上級プロセスコンサルタント Scott Huckerby 氏は語っています。

HINZ 社のエンジニアは、鉱石の山の上に斜めから投射するようレーザーを設定し、その投射レーザーのプロファイルが写るようビジョンシステムを設定しました。ビジョンシステムは、空のコンベアのプロファイル位置から鉱石が載ったコンベアに投射されたプロファイルの位置を引いて、その高さを判断し、コンベア上の鉱石の量を換算します。そして、この情報を PLC に転送してプロファイルからコンベア上の鉱石の量が不均等かどうかを判断します。その結果、不均等の場合は、橋渡しコンベアに鉱石の少ない側にもっと鉱石を載せるよう命令を送ります。

これまで、このような問題にマシンビジョンを適用する際、地下での照明環境の問題に直面してきました。たとえば、ビジョンシステムが制御された照明環境で使用されていたかと思うと次の瞬間には、運搬車のヘッドライトや、作業員のヘッドランプが干渉したりします。さらに、鉱山はホコリが多く、パワフルな装置や落石による振動を伴う過酷な環境のため、ビジョンシステムは頑強でないと壊れてしまいます。

In-Sight Micro 1050 ビジョンシステムは、厳しい鉱山環境でも停止せずに稼働する能力を実証しています。「カメラを橋渡しコンベアに取り付け、ビジョンシステムを地下で作動させているとき、大きな石のかたまりがコンベアに載せられてメインコンベアに鉱石を流すシュートに詰まりました。石を除去しようとした作業員は橋渡しコンベアの上で10トンもある油圧装置を使って繰り返し橋渡しコンベアを天井まで叩きつけました。石がとり除かれて、除去作業で生じたホコリがおさまってから、ビジョンシステムを始動させると、問題なく稼働しました。」と、担当のプロセスコンサルタント Huckerby  氏は語っています。

ビジョンシステムにより鉱石のこぼれや、それによる稼働停止時間が除かれたことにより、この炭鉱会社では、コンベア上の鉱石の量をいつでも正確に把握することができ、運搬貨車の停止時間を考慮した交替シフトを組む計画を立てることができるようになりました。

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