
Local de trabalho do despachante de fábrica Uma
planta de enriquecimento é uma empresa de mineração para o processamento primário de minerais sólidos, a fim de obter produtos tecnicamente valiosos adequados para uso industrial.
A variedade de processos tecnológicos que ocorrem nas fábricas, como britagem, moagem, peneiramento, classificação, flotação, cianetação, sorção, neutralização, dessorção, eletrólise e muitos outros, deixa um amplo campo não apenas para a automação padrão, mas também para a aplicação de visão técnica e aprendizado de máquina. ... Sob o corte - uma descrição detalhada e muitas fotos grandes e bonitas.

Uma visão panorâmica da
fábrica Você pode escrever um livro-texto separado sobre cada processo nas fábricas, mas proponho me deter nos pontos-chave do trabalho de qualquer empresa de enriquecimento.
Medição da distribuição granulométrica do minério fornecido
Com a mineração a céu aberto (também há mineração fechada - mineração subterrânea), o tamanho dos pedaços de maciço rochoso pode chegar a até 1,5 m de diâmetro. É claro que é inútil fazer qualquer coisa com essas pedras para extrair minerais delas, então o primeiro passo é preparar o material triturado.
Portanto, quase qualquer fábrica começa com um departamento de preparação de minério. Nesta fase, o minério passa pela fase de britagem e moagem até as frações aceitáveis pelo processo tecnológico.
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No estágio atual, sistemas já estão sendo usados ativamente para controlar a composição granulométrica do minério após cada etapa de britagem e moagem. A tarefa é extremamente importante, uma vez que a etapa de preparação do minério é o processo que mais consome energia, e a parada por reaterro (congestionamento de material) traz muitas horas de inatividade para literalmente toda a fábrica.
Os algoritmos de visão de máquina, juntamente com o aprendizado de máquina, reconhecem grandes inclusões no fluxo de minério que podem representar um perigo para o fluxo do processo. Depois de detectar e classificar objetos grandes, o algoritmo pode gerar sinais informativos com gravação de fotos e vídeos ou sinais de controle e, em seguida, todo o transportador para.

Visualização do processo de determinação do tamanho do grão de minério
Monitorando a integridade da correia transportadora
A gravidade e a classificação são processos tecnológicos comuns, como resultado dos quais o minério é separado por tamanho ou composição em diferentes fluxos. Esses processos baseiam-se no uso da gravidade, em que os minerais são separados dos estéril devido à diferença de densidade e tamanho das partículas.
Os transportadores estão diretamente envolvidos na movimentação do material de trabalho de um compartimento para outro. De modo geral, os transportadores não são o equipamento mais confiável para usar. No entanto, as tendências recentes em tecnologia e novos equipamentos de transporte mostram que os sistemas de transporte podem ser muito eficientes em operações de mineração com manuseio e manutenção adequados.

Defeito na correia transportadora
Para resolver o problema de monitoramento da integridade das fitas, várias abordagens são usadas: desde simples baseadas em sinais de rádio até sistemas ML treináveis usando visão de máquina. Os algoritmos são treinados para detectar e classificar defeitos, rasgos, cortes e deslocamentos da rede de fita local no fluxo de vídeo.
Detecção de corpos contaminantes de minério
Como descobrimos na primeira parte do artigo, um problema importante e muito urgente da indústria de mineração é a proteção de equipamentos de produção caros de corpos de metal inquebráveis - dentes de escavadeira, fragmentos de revestimento e outros elementos fortes, que, entrando no equipamento de britagem junto com o minério, certamente irão desativá-lo. ...

Unidade de controle
Para resolver este problema, várias soluções são utilizadas: desde a visão computacional do fluxo de minério até softwares especializados e processamento matemático de sinais registrados após irradiação eletromagnética do material transportado.
A operação de tais sistemas de hardware e software é baseada no uso de um classificador de software, com o auxílio do qual os objetos na fita no fluxo de vídeo são identificados e separados. Se a câmera usada para monitorar olhar estritamente de cima, então os classificadores são geralmente usados para detectar objetos estranhos. No processo de desenvolvimento do método, especialistas em ML treinam o classificador em dados históricos que descrevem o fluxo de minério padrão e o poluído. O algoritmo que usa dados do classificador na detecção fornece resultados mais precisos.
Em qualquer caso, a probabilidade de falsos alarmes permanece, uma vez que pedaços de rocha da forma mais bizarra podem sempre aparecer na moldura, porém, diminui com o treinamento adicional do modelo. A mais alta precisão de detecção e classificação é alcançada incluindo dados de detectores de metal e sensores de rádio no algoritmo.

Objeto estranho na correia transportadora
Classificação de diamantes por cor e forma
As empresas da Alrosa implementaram com sucesso um projeto de classificação de diamantes por cor e forma com base nos algoritmos ML e CV.
Câmeras de visão mecânica capturam um diamante enquanto ele se move em queda livre. A classificação é realizada com base em modelos elaborados com métodos de aprendizagem de máquina e algoritmos de análise de vídeo desenvolvidos especificamente para esta tarefa. A velocidade de classificação é de até 20 diamantes por segundo usando pneumática.

Medição da qualidade e velocidade da flotação
A flotação (de flotter - para flutuar) é um dos métodos de processamento mineral, baseado na diferença na capacidade dos minerais de reter na interface e devido à diferença nas energias de superfície específicas.
Em termos simples, após o minério ter sido moído em pó, ele é misturado com água e reagentes especiais, após o que um forte fluxo de ar é passado pela mistura. Durante este processo, formam-se bolhas, na superfície das quais alguns materiais são retidos e outros precipitam.

Flotação close-up
A flotação é um processo de produção muito comum na indústria de mineração. O tamanho das bolhas, a taxa de formação de espuma e sua remoção são as características mais importantes que determinam a qualidade da extração de um mineral. O material obtido como resultado da flotação é denominado concentrado de flotação e os componentes separados são denominados rejeitos de flotação.
Como a espuma pode ser monitorada? Usando visão computacional, é claro. As bolhas, sua velocidade e direção de movimento, são bastante fáceis de reconhecer e medir usando algoritmos de aprendizado de máquina.
Uma câmera estéreo direcionada perpendicularmente à superfície do fluxo de espuma permite que você determine a altura atual da camada de bolha. Algoritmos que comparam dois ou mais quadros adjacentes permitem determinar a direção do fluxo e sua velocidade. E os algoritmos CV, aplicando filtros e destacando os contornos das bolhas, permitem determinar seu tamanho e construir histogramas, que podem ser usados para descrever a qualidade do processo.

Processo de flotação em escala industrial
Controle de áreas perigosas e disponibilidade de EPI
O nível de segurança industrial é o indicador mais importante em todas as empresas modernas. Em instalações de risco, como fábricas de processamento, a segurança é monitorada com especial cuidado. Estatísticas detalhadas e abrangentes são mantidas sobre todos os incidentes, e todos os gerentes têm KPIs obrigatórios relacionados à segurança do pessoal.
É claro que os modernos controles de área perigosa baseados em visão de máquina também não pouparam a indústria de mineração. Não apenas a presença de pessoal na área classificada é monitorada, mas também a disponibilidade de todos os equipamentos de proteção individual (EPI) necessários: capacetes, óculos, máscaras, luvas.

Controle de vídeo da disponibilidade de EPI
Controle de operações de carga e descarga
Um dos tipos de trabalho mais perigosos em qualquer produção é o trabalho de carga e descarga. Mas aqui também havia um aplicativo para visão computacional, que permite notificar o operador sobre um perigo potencial e, portanto, reduz a probabilidade de uma emergência.
A câmera, montada na lança do guindaste, é direcionada perpendicularmente para baixo. Algoritmos de visão de máquina detectam pessoas e as rastreiam. As zonas perigosas ("vermelhas") são a zona sob a lança e a zona na direção do movimento da carga. Quando uma pessoa entra na zona "vermelha", o algoritmo sinaliza ao operador do guindaste para parar de trabalhar. Além disso, existe uma câmera lateral que determina a posição da carga em relação ao horizonte e a exatidão de sua fixação aos cabos. No caso de um rolamento perigoso, um sinal é dado ao operador para parar o trabalho.

Processo de controle de carregamento
Conselheiros inteligentes para tecnólogos
Recentemente, vêm ganhando popularidade os sistemas que auxiliam os operadores e despachantes a monitorar os parâmetros dos processos tecnológicos e aconselhar sobre a mudança dos modos de operação do equipamento ou sobre a mudança das configurações dos parâmetros alvo no sistema de controle de processo.
Hoje, as tentativas modestas de implementação industrial de consultores inteligentes limitam-se a implementações únicas e não possuem grande expertise no trabalho de fábricas. A tarefa para o futuro próximo é lançar fábricas inteligentes.
Posfácio
O artigo contém longe de todos os sistemas de aprendizado de máquina e visão computacional que são usados atualmente em fábricas de processamento. O alto potencial e uma ampla gama de tarefas a serem resolvidas determinam o ritmo rápido de seu desenvolvimento e implementação.
Podemos afirmar com segurança que os sistemas ML e CV entraram com segurança na indústria, como já aconteceu com a automação padrão, e as limitações da introdução de tais tecnologias se devem em grande parte à falta de especialistas qualificados, que estão sendo caçados por grandes empresas.

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