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Vision-System unterstützt Automatisierung einer Erzförderanlage in einem Untertagebergwerk

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Früher waren die Maschinisten des Bohrwerks in einem Kalibergwerk für die Kontrolle eines so genannten Brückenförderers verantwortlich, der das Erz auf einen langen Hauptförderer abgibt. Der Hauptförderer transportiert das Erz zur Fülltasche und von dort wird es mittels Gefäßförderung zutage gebracht.

Die Arbeiter hatten viele andere Dinge zu tun, so dass der Förderer oft ungleichmäßig beschickt wurde, was zu Überlaufsituationen führen konnte, die schließlich stundenlang behoben werden mussten. Ein weiteres Problem lag darin, dass es den Bergleuten unmöglich war zu wissen, mit wie viel Kali der Förderer beschickt wurde, wodurch Schichtwechsel mit kürzestmöglichen Stillstandszeiten für die Gefäßförderung schwierig zu planen waren.

Vor kurzem installierte der Bergwerksbetreiber ein von HINZ, einem Rockwell Automation Unternehmen aus Saskatoon, Saskatchewan, Kanada, entwickeltes System, das industrielle Bildverarbeitung einsetzt, um die vom Brückenförderer auf den Hauptförderer abgegebene Kalimenge und -verteilung automatisch zu messen. Ein Laser projiziert einen Lichtstrahl über den Hauptförderer und ein Cognex In-Sight® Micro 1050 Vision-System liest das Profil der Linie drei Mal pro Sekunde ab. Diese Information wird vom Bergwerkskontrollsystem herangezogen, um den Brückenförderer automatisch so zu bewegen, dass Unausgewogenheiten korrigiert werden.

“Wir entschieden uns für das Cognex Micro 1050 Vision-System, weil es autark und robust ist, gut mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) kommuniziert und eine leistungsstarke Programmierumgebung bietet, die wir einfach nutzen konnten, um das komplette Profil der Oberseite des Erzhaufens zu erfassen”, erklärte Scott Huckerby, Senior Process Consultant bei HINZ.

HINZ-Techniker stellten den Laser so ein, dass er einen Strahl über die Oberseite des Erzhaufens aussendet, und das Vision-System ordneten sie so an, dass es auf diesen Strahl gerichtet war. Das Vision-System subtrahiert die Position des tatsächlichen Strahls, der auf einen vollen Förderer projiziert wird, von der Position des Strahls auf einen leeren Förderer, um die Erzmenge und -verteilung auf dem Förderer zu bestimmen. Diese Information wird an die SPS übermittelt, die daraus eine eventuelle ungleichmäßige Beschickung des Förderers ableitet. Ist dies der Fall, gibt sie einen Befehl an den Brückenförderer aus, mehr Erz auf die unterbeschickte Seite abzugeben.

Frühere Versuche, dieses Problem mittels industrieller Bildverarbeitung zu lösen, scheiterten an den schwierigen Lichtverhältnissen unter Tage. Beispielsweise kommt es vor, dass das Vision-System eine Sekunde lang nur mit seiner eigenen Beleuchtung arbeiten muss. Eine Sekunde später wird die integrierte Beleuchtung vom grellen Licht eines Muldenkippers oder der Stirnlampe der Bergleute zusätzlich verstärkt. Im Bergwerk herrschen zudem sehr staubige und raue Verhältnisse, wo Vibrationen durch Hochleistungsgeräte oder Steinschläge selbst robusteste Vision-Systeme mühelos zerstören können.

Das Vision-System hat bereits bewiesen, dass es den rauen Bergwerksbedingungen ohne Ausfallzeiten standhält. “Die Kamera ist auf dem Brückenförderer montiert und während ich unter Tage das Vision-System in Betrieb nahm, rollte ein riesiger Gesteinsbrocken über den Förderer und blieb in der Rutsche stecken, über die der Hauptförderer beschickt wird”, erzählte Huckerby. “Die Bergleute nutzten die Hydraulik des Brückenförderers, der selbst ein 10t-Gerät ist, um ihn mehrmals gegen die Decke des Bergwerks zu schleudern, damit sich der Gesteinsbrocken löste. Nachdem sich der Staub gesetzt hatte, arbeitete das Vision-System ohne Unterbrechung weiter.”

Dank des Vision-Systems kommt es nun zu keinen Überlaufsituationen und einhergehenden Stillstandszeiten mehr und der Bergwerksbetreiber weiß jederzeit genau, wie viel Kali sich auf dem Förderer befindet, so dass Schichtwechsel mit kürzestmöglichen Stillstandszeiten geplant werden können.

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