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Le système d'imagerie industrielle détecte les dents manquantes

Motion Metrics utilise le Matrox 4Sight au sein de son système de détection de dent manquante (MTDS) pour godets de pelleteuse minière hydraulique

Par Dr. Shahram Tafazoli, Motion Metrics Inc.

La société Motion Metrics Inc., basée à Vancouver en Colombie Britannique, en collaboration avec le Alberta Research Council (ARC) basé à Edmonton en Alberta, a développé un système intelligent de vision industrielle intégré pour la surveillance des godets de pelleteuse minière hydraulique afin de détecter les dents manquantes.

Un algorithme spécialisé incorporé à un ordinateur industriel Matrox 4Sight traite les images numériques acquises par une caméra CCD monochrome pour découvrir s'il manque des dents au godet de la machine. Dans l'affirmative, une alarme se déclenche pour signaler l'avarie au conducteur de la machine afin qu'il prenne les mesures de précaution qui s'imposent.

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Un prototype du système de détection de dent manquante de Motion Metrics Inc.

Le problème

Motion Metrics a pris conscience de ce problème de dents au cours d'une réunion avec les ingénieurs de recherche d'un mine importante au Canada. Le problème se présente lorsque le godet de la machine entre en contact avec une matière dure en creusant dans une mine de surface. Les dents du godet étant en acier trempé, une dent perdue ou cassée peut détériorer sérieusement les outils, les transporteurs à bande, les pompes, les filtres, les concasseurs et d'autres équipements du site lorsqu'elle entre dans le système de traitement en aval.

Le concasseur en particulier peut être sérieusement endommagé et sa réparation s'étendre sur plusieurs périodes de travail des équipes, entraînant d'importants délais dans une phase essentielle de l'exploitation et du traitement minier. En pratique, certains concasseurs ne tolèrent aucun matériau dur dans le système, alors que d'autres supportent des objets d'une taille maximale spécifique (15 cm par exemple) dans la machine.

Différentes études ont démontré que le problème risque de se poser plus souvent dans certaines mines que dans d'autres, notamment les mines de fer, de cuivre et pétrolifères, en fonction de la dureté de la matière excavée. En moyenne, plusieurs incidents sont signalés chaque année.

Deux facteurs de coût sont associés au problème de casse d'une dent - les coûts d'indisponibilité et les coûts de réparation. Dans certains cas, toute l'exploitation de la mine à ciel ouvert ou de la carrière est complètement stoppée pour permettre aux ouvriers de trouver la dent de godet brisée. Cette opération se traduit parfois par la vidange complète de tous les camions de transport récemment chargés par le godet pour vérifier si la dent se trouve dans le chargement. L'envergure des coûts entraînés par un incident de cette nature se chiffre entre plusieurs dizaines et plusieurs centaines de milliers de dollars.

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La O&K RH400 est la plus grosse pelleteuse minière hydraulique au monde. En raison de l'usure considérable qu'elles subissent en utilisation 24 heures sur 24, les dents de la pelleteuse doivent être remplacées très régulièrement. Par conséquent, la solution mise en oeuvre doit être capable de différencier l'usure d'une dent (processus lent) et la casse (processus soudain).

La solution

Les conducteurs n'étant pas en mesure de voir toutes les dents lorsqu'ils sont assis dans la cabine de l'engin, ils examinent leur état périodiquement pendant l'exploitation, augmentant par conséquent le risque d'une dent cassée pénétrant dans le système. Pour résoudre cette difficulté, Motion Metrics et le Alberta Research Council ont mis en oeuvre une solution fondée sur la surveillance distante et sans contact des dents du godet à l'aide de la vision artificielle.

Une caméra CCD monochrome est installée sur le bras de la pelleteuse, et sa sortie est connectée à un ordinateur intégré situé à l'intérieur de la cabine de l'engin. Un algorithme propriétaire spécialisé et intelligent analyse les images numériques ainsi acquises en temps réel et détermine si une dent est perdue ou cassée (casse partielle ou totale).

Le rangée de dents complète est analysée à chaque levage du bras de la pelleteuse, et l'état de chacune des dents est déterminé à l'aide de plusieurs algorithmes de calcul et de processus décisionnel. A l'issue de chaque levage du bras, le panneau de commande affiche des informations détaillées sur l'état de chaque dent. Lorsqu'une dent brisée ou détériorée est détectée, une alarme sonore est déclenchée pour alerter le conducteur. En outre, des voyants vert, jaune et rouge sur le panneau informent visuellement le conducteur de l'intégrité des autres dents. Lorsque la casse ou la perte d'une dent est confirmée, le conducteur de l'engin informe le dispatcheur des camions et le chargement est simplement déversé.

Le système de détection de dent manquante (MTDS), actuellement testé sur le terrain par l'ARC dans une mine de surface au Canada, intègre une caméra vidéo résistant aux vibrations, l'ordinateur de traitement d'image Matrox 4Sight, un panneau d'affichage doté de voyants LED et de boutons de contrôle, une source lumineuse de haute intensité, un châssis de montage sur mesure adaptable à différents types de pelleteuses et des connecteurs durcis entièrement moulés sur mesure. Le panneau d'affichage est relié au Matrox 4Sight par un connecteur RS232.

Pourquoi le Matrox 4Sight?

Lors de l'étude d'une plate-forme matérielle/logicielle pour le MTDS, Motion Metrics a contacté un certain nombre de fournisseurs de plates-formes durcies pour systèmes de vision artificielle. La plupart d'entre eux n'ont évalué que les composants individuels du système intégré recherché.

Recherchant un constructeur (unique) offrant une solution clé en main, Motion Metrics a remarqué l'ordinateur industriel 4Sight-II de Matrox Imaging. Son format compact, sa technologie de pointe, sa robustesse, sa prise en charge logicielle et son prix sont autant d'éléments - en plus de la bibliothèque d'imagerie Matrox (MIL-Lite) - qui ont fait de Matrox 4Sight la solution correspondant parfaitement au projet MTDS.

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