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視覺

邊緣運算 + LiDAR 支援不間斷的採礦作業

邊緣計算

眾所皆知,採礦的工作條件嚴酷,光是塵土飛揚和風就足以令人望之生畏。歐洲數一數二大的鐵礦生產商,營運據點位於瑞典西北地區,另外還面臨一項難題:天氣。這個地點位於極圈以北,曾經寫下華氏零下 44 度的最低溫。這裡的冬天,連續數週看不到太陽。

儘管環境嚴峻,但採礦作業卻必須如火如荼繼續進行,公司的投資才能回收。派遣員工前往天氣如此極端的地方,不僅可能風險極高,而且困難重重,因此這個產業非常仰賴自動化。在北歐,科技公司硬體解決方案供應商 OnLogic Inc. 支援的一項解決方案,是讓這類自動化系統持續運作的後盾。

自動化並非公司行號心目中的萬靈丹。在艱困的環境作業,設備耗損速度更快,還可能導致機器損壞、危及人員安全,並且在意外停機時間損失數十億的成本。

為了避免這類高得離譜的成本,這個產業必須及早偵測出偏差。這種方式可以同時監測材料及設備,避免高昂的故障和事故發生。

利用 LiDAR 進行即時控制和預先示警

礦業用於運輸礦石的輸送帶,是造成安全風險、生產差異和停機時間最重要的原因。巨大的礦石增加重量負擔,或是意外的震動,皆可能導致輸送帶故障。對於輸送帶移動方式的分析,可以用於提早偵測變動,並且在損壞發生前規劃保養輸送帶。分析輸送帶移動方式所使用的參數包括橫向移動、速度(對偏差發出警示可能有助於防範火災),以及其他可見的輸送帶損壞。透過追蹤可避免故障的材料參數包括外溢、過量裝填、粒徑分布、體積流動,以及異物偵測。

材料與設備分析的電腦視覺型演算法,執行時必須仰賴攝影機饋送的資料,然而,在一片漆黑的北歐冬天,攝影機根本無法順利運作。OnLogic 業務經理 Julian Kjaer 表示:「光達(LiDAR)很快便證明是改變競爭態勢的替代方案。」

LiDAR 先將雷射脈衝傳送至物體,然後測量脈衝回傳耗費的時間。繪製這些結果可估算物體的大小,以及物體和感應器的距離。該礦石生產商採用 OnLogic 與 Flasheye 合力開發的 LiDAR 型系統。Flasheye 是瑞典的即時 LiDAR 監測軟體解決方案開發商。這項產品可以監測輸送帶,並且找出例行作業的意外偏差。

OnLogic-Flasheye 的合作夥伴關係

Flasheye 的 LiDAR 監測解決方案準備好打入主流市場之前,原本是低算力 Raspberry Pi 裝置上的概念驗證。Flasheye 必須擴充應用,才能協助大型礦業合作夥伴。

為了高效處理 LiDAR 感應器提供的大量資料,這個解決方案需要的邊緣算力,超過 Raspberry Pi 所能提供的算力。硬體必須是小外型規格,才能嵌入 LiDAR 解決方案,以及承受極端的氣溫。

OnLogic 將這些條件納入考量,推薦採用 Karbon 400 系列,因為它的設計可在攝氏 -40 至 70 度的廣泛溫度範圍運作。無風扇冷卻意味著,可能故障的設備又減少一件。Flasheye 先透過為期一個月的 TryLogic 原型設計計畫,測試 OnLogic 推薦的系列,然後才決定採用 Karbon 400 系列,打造自己的 LiDAR 軟體解決方案。

Karbon 400 搭載 Intel® 處理器。Kjaer 表示:「我們的箱子採用 Intel 技術,是卓越的合作夥伴關係。」另外他還補充,Intel 有助於管理產品的生命週期。Kjaer 表示:「如果有意擴充產品,生命週期接近尾聲的產品並非首選。」「可以擴充的平台才是理想的選擇。」Intel 能夠以最新的硬體和處理效能領先群倫,協助 OnLogic 為客戶提供最佳的產品。

礦業的未來

採用 Karbon 400 的 LiDAR 解決方案,可以在北歐的地面監測所有暗示意外變動或偏差的視覺參數。另外,這個解決方案還會找出輸送帶是否有任何意外的變動,可能對設備造成沉重的負擔。此外,機器經過程式設計,能夠在偵測到工作者有危險或是靠近輸送帶時停止作業。

展望礦業的未來,Flasheye 正利用 OnLogic Karbon 800 系列探索各種解決方案。這個系列甚至採用更強大的 Intel 運算選項,可以搭配多款 LiDAR 感應器使用。LiDAR 技術借用革新製造業的數位轉型原理,預計可助採礦業一臂之力。Kjaer 表示:「對於利用製造業工業 4.0 的原理加速這個產業發展,我感到十分雀躍。」「雖然礦業持續落後,但是拜預測性維護之賜,我們可以用全年無休的機器改善程序。」

Kjaer 指出,LiDAR 對於因為隱私考量而排除攝影機型監測的用途格外實用。LiDAR 先進的反覆運算不僅支援物體的位置和大小,就連速度也不成問題,對於自動駕駛來說,是格外實用的功能。

OnLogic 不受技術限制,能夠協助實現各種概念驗證。Kjaer 表示:「我們打算提供附加價值的服務。如果有公司找我們購買系統,我們不會只是單純包裝送貨,而是會提出合適的問題,瞭解我們還能為對方提供哪些服務。如果能事先用對方的軟體建立系統的映像檔,或是提供自訂的品牌行銷或配銷服務,我們也希望能協助這些環節。」「我們能夠配送現成可用的系統,讓客戶節省大量時間和資源。」

 

本文由 insight.tech 編輯副總監喬治妮.貝內施(Georganne Benesch 編輯。

作者簡介

Poornima Apte is a trained engineer turned technology writer. Her specialties run a gamut of technical topics from engineering, AI, IoT, to automation, robotics, 5G, and cybersecurity. Poornima's original reporting on Indian Americans moving to India in the wake of the country's economic boom won her an award from the South Asian Journalists’ Association. Follow her on LinkedIn.

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