Новая жизнь старых экскаваторов

Горная промышленность неумолимо движется к беспилотным технологиям. Но продолжать работать, и работать эффективно, необходимо и в переходный период. Австралийские горняки примеряют новые технологии к проверенным временем канатным экскаваторам. Когда-то казалось, что гидравлические машины полностью их заменят, но канатные экскаваторы перешагнули в новый век и ещё послужат.

Канатный или гидравлический, в работе экскаватора по-прежнему остаются те же проблемы: столкновение его рабочего оборудования с кузовами самосвалов или другими машинами, и неравномерное распределение материала в кузове самосвала. Несмотря на высокое расположение кабины машиниста, он не всегда может уследить за приближением самосвалов  или работой бульдозера, очищающего площадку. А неравномерная загрузка породы приводит к небезопасной езде, преждевременному выходу из строя узлов и агрегатов самосвала и неравномерному износу КГШ.

Здесь и приходят на помощь новые возможности: технология SLAP (Shovel Load Assist Program, помощник экскаватора при погрузке), позволяющая сделать машиниста экскаватора более «зрячим», ставит целью облегчить решение обеих проблем. Сама система состоит из пяти основных подразделов:

помощь в предотвращении ударов ковшом

• по своим же гусеницам;
• по кузову самосвала;
• по подсобной машине (колёсному или гусеничному бульдозеру);

технология Автоповорот (полуавтоматический процесс поворота надстройки, где её вращение, разгрузка ковша и возврат к копанию управляются компьютером);

технология Aвтозаполнение (почти полная автоматизация производственного цикла экскаватора, включая наполнение ковша и поворот надстройки).

Основа новой технологии - постоянное позиционирование движущихся частей рабочего оборудования экскаватора относительно самого себя и окружающих его на площадке машин. В состав оборудования SLAP входят: высокоточная спутниковая навигацинная система, ультраширокополосный приёмник, смонтированный на всех находящихся на площадке машинах, и датчики лидар.

УШП - это миллионы очень быстрых, очень коротких, точно ограниченных по времени импульсов энергии, измеряемых наносекундами и покрывающих достаточно широкую область. Передатчики и приемники УШП гораздо проще традиционного радиооборудования, им не нужны преобразователи частот, модуляторы и другие элементы. Применяемый в УШП цифровой метод излучения импульсов и их модуляции реализуется при помощи всего одной микросхемы, размером с небольшую монету.

Лидары это, фактически, дальномеры оптического диапазона, устанавливаемые на экскаватор для позиционирования самосвалов из облака точек, генерируемого датчиками. Сканирующие лидары в системах машинного зрения формируют двумерную или трёхмерную картину окружающего пространства, а излучателями света в таких системах служат обычные светодиоды

Комбинация этих технологий и обеспечивает высокоточное позиционирование машин относительно друг друга, помогая машинисту избегать столкновений.

Бортовая система отслеживает относительную скорость машин, расстояние между ними и скорость сближения.

 

Экскаватор оснащается датчиками, они обнаруживают и «ведут» маневрирующий самосвал. Датчики используют камеры для пассивного сбора информации и передачи её системе, идентифицирующей объекты по зрительным признакам, таким, как цвет, форма и симметрия.

 

 

Позиционирование движущихся частей рабочего оборудования экскаватора относительно самого себя и окружающих его на площадке машин позволяет предотвратить удары рабочим оборудованием экскаватора по собственому корпусу.

 

Оценка риска столкновения рассчитывается про помощи оптического потока, по горизонтальным и вертикальным контурам объекта, получаемым при помощи двух фотоснимков, сделанных с промежутком во времени. Оценив расстояние и скорость сближения с самосвалом, система заблаговременно подаёт машинисту сигнал, позволяющий ему своевременно отреагировать на опасность.

 

 

Система берёт в расчёт не только самосвалы, но также отслеживает и менее скоростные машины, находящиеся на площадке в зоне досягаемости рабочего оборудования экскаватора.

В итоге правильное позиционирование машин относительно друг друга и позволяет применять возможности Автозаполнения: без вмешательства машиниста управлять процессом наполнения ковша, идентификацией маневрирующих самосвалов и их безопасной и равномерной погрузкой. Оценивая положение материала в кузове самосвала, компьютер сам решает, куда выгрузить очередной ковш так, чтобы порода была расположена равномерно. Машинист может вмешаться в процесс в любой момент, например, в случае погрузки негабарита. Собственно, только возможность человека вмешаться в процесс и позволяет называть его почти автоматическим.

Созданная для облегчения труда человека, технология SLAP является, тем не менее, ещё одним шагом на пути к беспилотному будущему. Конечной декларируемой целью разработчиков является полностью автоматизированный, беспилотный процесс погрузки. Но даже сейчас работающая почти автономно технология Aвтозаполнение позволяет оптимизировать ручной труд и значительно повысить прибыльность работ, как за счёт времени цикла, неизменного в течение смены вне зависимости от усталости машиниста, так и за счёт равномерной погрузки породы в самосвал.

 

 

Фото автора

 

Александр Жданов

Руководитель технической экспертизы проектов

«Ферронордик машины»