Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите Ctrl + Enter

LASE встречают в Кузбассе: лазерное 3D-измерение объёма погрузки самосвалов на угольном разрезе

Главная / Горная промышленность / LASE встречают в Кузбассе: лазерное 3D-измерение объёма погрузки самосвалов на угольном разрезе

22.05.2025

lase инжиниринг и цифровые решения отраслевые решения цифровая платформа

Реклама. ООО «ЛАЗЕ-Сервис», ИНН 4824104855
Erid: F7NfYUJCUneRJUWTctoZ

В условиях нестабильности рынков сбыта предприятия в горнодобывающей отрасли стремятся оптимизировать эксплуатационные затраты на транспортировку горной массы карьерными самосвалами и увеличить эффективность работы технологического транспорта в целом. Кроме объективных расходов (на топливо, техобслуживание или плановый ремонт), есть параметры, оптимизация которых позволяет значительно сэкономить, и в их числе загрузка самосвалов.

Так, по оценкам экспертов, в среднем в отрасли примерно 70% машин недозагружают на 10% и более. Этот параметр вообще редко находится в пределах нормы: производится большее число гружёных рейсов, увеличиваются общий пробег самосвалов, расход топлива и ГСМ, а недополученная прибыль оборачивается в таких случаях прямыми убытками.

Монтажный вид лазерного 3D-сканера объёма с путепровода.

С другой стороны, в 15-20 % случаев случаются перегрузы самосвалов до 20 % и более, что сокращает ресурс рамы и узлов подвески, существенно снижается срок ходимости шин. При этом некоторым грузам свойственно налипание породы в кузове самосвала после разгрузки — до 10 % от вместимости. Таким образом, фактические объёмы транспортировки сокращаются, что ведёт к дополнительным затратам, но этот факт не регистрируется при оперативном учёте и делает тот недостаточно достоверным.

Чтобы оптимизировать загрузку карьерных самосвалов и иметь инструмент точного оперативного контроля объёма их фактической погрузки, сократить недогруз или перегруз, в мировой практике успешно используется бесконтактная LiDAR-технология (Light Detection and Ranging) динамического лазерного 3D-измерения объёма погрузки самосвалов. Это измерительная система LaseTVM-3D-M (Motion) производства немецкой компании LASE Industrielle Lasertechnik GmbH.

Система давно получила международное отраслевое признание и сегодня применяется на предприятиях во всём мире: от США до Австралии и от ЮАР до России, где более 1000 контрольно-измерительных постов (КИП) работают на объектах ЖКХ, в дорожном и гражданском строительстве, деревообработке и горнодобывающей промышленности.

В 2025 г. к числу пользователей LaseTVM в России добавился один из крупных угольных разрезов Южного Кузбасса, для которого компания «САЙТЕКС» произвела поставку и комплексную наладку системы с интеграцией данных измерений самосвалов в систему диспетчеризации предприятия.

Автоматическая система замера LaseTVM-3D-M работает в динамическом режиме 3D-сканирования карьерных самосвалов, не требуя их остановки. Необходимо только кратковременное замедление скорости движения до 5-10 км/ч при проходе под двумя лазерными 2D-сканерами LASE 2000D-118-H. Они сопряжены в едином 3D-конструктиве и монтируются на П- или Г-образной опоре (на расчётной высоте) над полосой движения самосвалов.

Парная комбинация лазерных 2D-сканеров LASE 2000D-118-H.

Плоскости их 2D-сканирования перпендикулярны друг другу, т. к. они выполняют разные задачи. Один 2D-сканер производит измерение в продольной плоскости, фиксирует прибытие самосвала с измерением скорости его движения. Второй работает в поперечной плоскости с большой частотой съёмки и формирует множество 2D-скан-профилей проезжающего самосвала.

Комбинации алгоритмов измерения образуют полноразмерную 3D-модель кузова. Разность объёмов пустого и гружёного кузова дает точный объём погрузки в кубических метрах. При этом погрешность расчёта объема в базовых условиях не превышает ±1 %. Также система позволяет определить смещение загрузки относительно центра массы кузова (отклонение от паспорта загрузки вправо/влево/вперед/назад) в % и рассчитать объём его недогрузки или перегрузки относительно паспорта загрузки.

Каждый проезд самосвала автоматически регистрируется считыванием его уникальной RFID-метки. При этом к каждой из них в системе привязывается гаражный номер самосвала. Все самосвалы, а их более 100 единиц, предварительно прошли процедуру 3D-сканирования пустого кузова.

Полученный 3D-скан-профиль пустого кузова заносится в базу данных (БД) системы и далее автоматически сравнивается с 3D-скан-профилем гружёного кузова. Это позволяет организовать сквозной контроль перевозки горной массы без изменения схемы перемещения гружёных самосвалов по полосе движения, где в зоне 3D-сканирования установлены знаки ограничения (и снятия ограничения) скорости и светоотражающие метки-указатели центральной оси полосы движения.

Во время проезда под 3D-сканером также происходит автоматическая фотофиксация груза в кузове (с применением ИК-подсветки в ночное время суток) с получением 6 фото (от начала сканирования до завершения). Все данные измерений, в т. ч. 3D-скан-профили и фотографии, адресно хранятся на сервере системы (на промышленном компьютере) в шкафу управления всепогодного уличного исполнения.

Работоспособность лазерной измерительной 3D-системы LaseTVM-3D-M (Motion) была проверена и в формате опытно-промышленных испытаний в течение 30 календарных дней (12.2024-01.2025) в автоматическом режиме, то есть без диспетчера.

Результаты ОПИ подтвердили все ключевые показатели качества: полнофункциональную работу в круглосуточном режиме 24/7; устойчивость к низким температурам в зимний период (благодаря двойному контуру обогрева) и условиям эксплуатации (существенному пылеобразованию, снегу, метели, дождю, туману); максимально допустимую погрешность расчета объёма до ±1-1,5 % на скорости проезда самосвалов до 10 км/ч и автоматический экспорт данных 3D-измерений в систему диспетчеризации предприятия.

Координатно-временные 3D-скан-профили кузова автосамосвала.

Также были накоплены и проанализированы статистические данные о текущей фактической погрузке самосвалов. Результаты анализа позволяют определить стратегию оптимизации погрузки, чтобы эта операция шла по паспорту, и далее контролировать все параметры погрузки каждого самосвала.

Например, за произвольную рабочую смену (с 20:00 29.01.2025 по 08:00 30.01.2025) 3D-система LaseTVM произвела 561 автоматическое сканирование, при этом 101 раз (это 18% от общего числа) самосвал был погружен со значительным смещением от центра масс — более чем на 10 %. Пики погрузки со смещением приходятся на начало (до 21:00) и конец смены (до 08:00).

В другом случае была сделана выборка объёмов перевалки с оценкой недогрузки за случайную рабочую смену для двух автосамосвалов модели БЕЛАЗ 75306 c паспортным объёмом загрузки по породе 121,8 м3. За 12-часовую смену эти два самосвала были автоматически отсканированы 65 раз, аналитика показала фактическую недогрузку в среднем на 12%.

Это значит, что снижается общая производительность цикла и увеличивается себестоимость перевозки каждой тонны породы, т. к. расход топлива и амортизация транспорта остаются почти такими же, как при полной загрузке. Кроме того, недогрузки вносят балансовые несоответствия между отчётной (паспортной) и фактической перевозкой горной массы, что значительно снижает достоверность оперативного учёта.

Лазерные 3D-сканеры предусматривают длительную эксплуатацию в сложных погодных условиях в открытых пространствах при дожде, снеге, тумане, в т. ч. в зимний период с температурой воздуха до -40 °С, они не боятся пыли и грязи. Устройства относятся к категории необслуживаемых, имеют функции самодиагностики, автокалибровки с контролем степени загрязнения объектива по 6 его зонам.

Они работают в безопасном для человека ИК-спектре лазерного излучения (длина волны 905 нм). Конструкция оболочки сканера объёма имеет повышенную ударопрочность и виброустойчивость, соответствует классу пылевлагозащиты IP67. Объектив дополнительно защищён от внешней засветки (светоустойчивость 70 000 лк). На оборудование предоставляется гарантия на срок не менее 24 месяцев с даты ввода в эксплуатацию.

Оно не требует постоянного обслуживания и периодической калибровки в течение срока службы не менее 10 лет. Любой пользователь может обратиться в службу технической поддержки в России, заказать очередную поверку СИ, его функциональную диагностику или выбрать удобные программы технического сопровождения.

Глобальная практика эксплуатации LaseTVM доказывает повышение точности учёта объёма и качества погрузки горной породы в кузовах самосвалов, а пользователи получают практический инструмент контроля и оперативного учёта транспортировки горной массы.

Среднеэксплуатационная производительность самосвала увеличивается до максимально возможной, заявленной заводом-изготовителем и ведёт к более длительному сроку службы самосвалов в условиях интенсивной работы и общему снижению себестоимости транспортных циклов.

Текст: Александр Ворошилов, генеральный директор ООО «САЙТЕКС».

ООО «САЙТЕКС»