High-End-Bildverarbeitungssystem im Bergbau

Sortieren unter harten Bedingungen

Das Schüttgut wird von einer Zeilenkamera erfasst und innerhalb von weniger als 0,02 ms ausgewertet. Fehlerhafte Objekte werden über einen Auswurfmechanismus ausgeschleust
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Bildverarbeitungssysteme im Bergbau müssen harten Anforderungen wie Staub oder Licht- und Temperaturschwankungen trotzen. Um Gesteine zu sortieren, hat Stemmer Imaging ein System entwickelt, das sich auch für die Sortierung von Schüttgut wie Granulaten oder Lebensmitteln eignet.

Bei der Anwendung werden Gesteinsbrocken verschiedener Größen auf einem etwa 2 Meter breiten Förderband mit hoher Geschwindigkeit zur nächsten Verarbeitungsstation transportiert. Dabei gilt es, bestimmte Gesteine beim Transport zu klassifizieren, ihre geometrischen Merkmale und ihre Position auf dem Fließband zu erkennen und die Objekte dann über Auswerfer vom Förderband zu entfernen. Dabei müssen die Objekte innerhalb kürzester Zeit erkannt werden, um den Ausschleusemechanismus rechtzeitig zu aktivieren.

Eine erschwerende Randbedingung neben der im Bergbau üblichen Staubentwicklung sowie den wechselnden Licht- und Temperaturverhältnissen war unter anderem die Tatsache, dass sich das dunkle Gestein nur geringfügig von der dunklen Farbe des Transportbandes abhob.
Zur Ausleuchtung des Bildaufnahmebereichs kommt daher eine 250 cm breite, wassergekühlte Zeilenbeleuchtung Lux HD-2500/WH von Hema mit einer Leistung von 1440 Watt zum Einsatz. Zum Betrieb dieses regelbaren Leuchtbalkens sind Starkstrom-Netzteile erforderlich.
Die Bildaufnahme erfolgt durch eine 3CMOS-Farbzeilenkamera LT400 CL-F mit 4096 Bildpunkten von JAI. Sie bewältigt die Übertragung der großen Datenmengen bis zu 276 MByte/s im Cameralink Medium-Modus.
Um den rauen Umgebungsbedingungen zu widerstehen, wurde diese Zeilenkamera in ein sehr robustes, doppelwandiges Kameraschutzgehäuse mit Wasserkühlung und einer doppelten Frontscheibe integriert. So arbeitet die Kamera immer im geforderten Temperaturbereich. Über einen Druckluftvorhang wird die Scheibe ständig von Staub und Gesteinssplittern freigehalten.
Die JAI-Kamera leitet die Farbzeilenbilder des Schüttguts an einen PC weiter, in dem ein Frame Grabber Micro Enable IV – VD4-CL von Silicon Software für die direkte Verarbeitung der Bilder und die Klassifizierung der Objekte sorgt. Kernstück der Bilderfassungskarte ist ein FPGA-Baustein, der mit der Entwicklungsumgebung Visual Applets 2.0 programmiert wurde. Aufgrund der optimierten Verarbeitungsroutinen und der FPGA-Ressourcen erreicht das System eine extrem schnelle Objektklassifizierung mit Zeiten unter 0,02 ms.
Das System klassifiziert Merkmale wie Fläche der Objekte, Schwerpunkt in x- und y-Richtung, orthogonaler und diagonaler Umfang sowie die Kompaktheit der Gesteinsbrocken. Die Errechnung des Schwerpunkts ist erforderlich, um die genaue Lage der Schlechtteile zu erkennen und so das nachfolgende Ausschleusen über die Aktuatoren zu ermöglichen.
Das System ist jedoch nicht auf Anwendungen im Bergbau limitiert: Im Prinzip eignet sich diese Lösung für alle Anwendungen, bei denen schnell bewegtes Schüttgut klassifiziert und sortiert werden soll. Dazu zählen auch Applikationen, bei denen andere Rohstoffe, Granulate oder auch Lebensmittel sortiert werden sollen.
Stemmer Imaging GmbH www.stemmer-imaging.de
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