(pi) In einem Bergbaubetrieb werden Gesteinsbrocken verschiedenster Grössen auf einem etwa 2 m breiten Förderband mit hoher Geschwindigkeit zur nächsten Verarbeitungsstation transportiert. Die herausfordernde Aufgabe bestand darin, bestimmte Gesteine während des Transports in sehr kurzer Zeit zu klassifizieren, ihre geometrischen Merkmale und ihre Position auf dem Fliessband zu erkennen und die gefundenen Objekte anschliessend über Auswerfer vom Förderband zu entfernen.
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. Zudem mussten die gesuchten Objekte innerhalb kürzester Zeit erkannt werden, um den nachfolgenden Ausschleusmechanismus rechtzeitig und genau zu aktivieren.
Gelöst wurde diese äusserst anspruchsvolle Aufgabe mithilfe einer Zusammenstellung von Bildverarbeitungskomponenten aus dem Hause Stemmer Imaging. Die Bildverarbeitungsexperten wählten die Komponenten aus und untersuchten die optimale Kombination vorab im Zuge einer Machbarkeitsstudie.
Zur Ausleuchtung des Bildaufnahmebereichs war eine Hochleistungsbeleuchtung erforderlich. Zum Einsatz kommt eine 250 cm breite, wassergekühlte Zeilenbeleuchtung «Lux HD-2500/WH» des Her-
stellers Hema. Die Bildaufnahme erfolgt durch eine 3CMOS-Farbzeilenkamera des Typs «LT 400 CL-F» mit 4096 Bildpunkten des dänischen Herstellers JAI. Sie ist mit einer «CameraLink»-Schnittstelle ausgestattet und bewältigt die Übertragung der anfallenden grossen Datenmengen von bis zu 276 MByte/s im CameraLink-Medium-Modus.
Um den rauen Umgebungsbedingungen des Einsatzortes zu widerstehen, wurde diese Zeilenkamera in ein sehr robustes, doppelwandiges Kameraschutzgehäuse mit Wasserkühlung und einer doppelten Frontscheibe integriert. Über einen Druckluftvorhang wird die Scheibe des Gehäuses ständig von Staub und Gesteinssplittern freigehalten.
In der vorliegenden Anwendung nimmt die JAI-Kamera Farbzeilenbilder des Schüttguts auf und leitet die Bilddaten an einen PC weiter, in dem ein Frame-Grabber des Typs «MicroEnable IV – VD4-CL» von Silicon Software für die direkte Verarbeitung der aufgenommenen Bilder und die Klassifizierung der Objekte sorgt. Kernstück dieser Bilderfassungskarte ist ein FPGA-Baustein, der mit der
FPGA-Entwicklungsumgebung «VisualApplets 2.0» von Silicon Software programmiert wurde. Diese Plattform erlaubt laut Stemmer eine effizientere und kostengünstigere Programmierung von FPGAs als herkömmliche Methoden. Aufgrund der optimierten Verarbeitungsroutinen und der Nutzung der FPGA-Ressourcen ermöglicht dieses System eine extrem schnelle Objektklassifizierung mit Erkennungszeiten von weniger als 0,02 ms.
Die Klassifizierung der Objekte umfasst dabei Merkmale wie die Fläche der Objekte, ihren Schwerpunkt in X- und Y-Richtung, das umrandende Rechteck, ihren orthogonalen und diagonalen Umfang sowie die Kompaktheit der einzelnen Gesteinsbrocken. Die Bestimmung des Schwerpunkts ist erforderlich, um die genaue Lage der Schlechtteile zu kennen und so das nachfolgende Ausschleusen über die Aktuatoren zu ermöglichen. Dabei müssen die exakte Position, der Zeitpunkt und die Dauer der Einwirkung durch die Aktuatoren berechnet werden, um das erkannte Fehlteil sicher auszuschleusen.
Wird ein zum Aussortieren bestimmter Gesteinsbrocken erkannt, werden die Fehlersignale an zwei Steuerungseinheiten vom Typ «Adam 5000 E» weitergeleitet, die über je 128 Ausgänge verfügen. Dadurch können bis zu 256 Aktuatoren zum Ausstossen der Teile angesteuert werden. Im Prinzip eignet sich diese Lösung für alle Anwendungen, bei denen schnell bewegtes Schüttgut klassifiziert und sortiert oder ausgestossen werden soll. Dazu zählen auch Applikationen, bei denen andere Rohstoffe, Granulate oder auch Lebensmittel mithilfe von Bildverarbeitung sortiert werden müssen.■
Stemmer Imaging AG
8808 Pfäffikon, Tel. 055 415 90 90
Automatica, Halle B4 Stand 502