DE4240094C2 - System zur Überwachung eines Fördergutstromes einer Förderanlage mit Gurtbandförderer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Überwachung eines Fördergutstromes einer Förderanlage mit Gurtbandför­ derer gemäß dem Oberbegriff der nebengeordneten Ansprüche 1 und 2.

Ein derartiges System zur Überwachung eines Fördergutstro­ mes einer Förderanlage mit Gurtbandförderer ist aus Vi­ sion + Voice Magazine, Vol. 5, No. 2, 1991, Seiten 135 bis 140 bekannt. Dort wird ein visuelles Sensorsystem zur Über­ wachung von Förderbändern vorgeschlagen, mit dem das aktu­ elle Beladungsprofil erkannt und analysiert werden kann. Es können Fremdkörper erfaßt, die Fördermenge berechnet und ein Bandschieflauf ermittelt werden.

Aus der DD-PS 2 05 396 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Abwurfbandes eines Tagebaugroßgerätes be­ kannt, bei der eine hinreichend genaue Positionierung des Schüttrohres vom Abwurfbandausleger bei stabilem Bandlauf ermöglicht wird. Hierzu sind die Ausgangssignale von Meß­ wertgebern zur Begrenzung eines zulässigen Arbeitsbereiches am Aufgaberollentisch und die einer Gurtschieflauferfassung derart miteinander verknüpft, daß sowohl bei Gurtschieflauf als auch bei der Überschreitung des zulässigen Arbeitsbe­ reiches (Ansprechen der Strahlenschranken) eine folgerich­ tige zeitabhängige Gegenbewegung entsprechend der Bagger­ fahrspurvorgabe erfolgt.

Aus der DE-AS 10 54 906 ist eine Gutübergabestelle zwischen einem zufördernden Band und einem quer zu diesem abfördern­ den Band und mit einer Abweisschurre bekannt, die in Rich­ tung nach der Abwurftrommel des zufördernden Bandes hin und im entgegengesetzten Sinne verstellbar ist. Die Verstell­ einrichtung der Abweisschurre steht unter dem Einfluß einer Steuereinrichtung, die unmittelbar oder mittelbar auf eine außermittige Beladung des abfördernden Bandes anspricht und die Abweisschurre selbsttätig so einstellt, daß der außer­ mittigen Beladung entgegengewirkt wird. Die Steuereinrich­ tung hat zwei beiderseits des abfördernden Bandes angeord­ nete Stellglieder, die beim Auswandern dieses Bandes nach einer oder der anderen Richtung hin Steuerimpulse auslösen.

Aus der DE 41 11 358 A1 ist eine Vorrichtung zur Überwa­ chung des über Rollen geführten Endlosgurts eines Bandför­ derers bekannt, bei der sich zum Feststellen von Rissen in dem Endlosgurt des Bandförderers und/oder zum Feststellen eines seitlichen Auswanderns des Gurts unterhalb des Ober­ gurts eine Anordnung von Rollen befinden, die den Gurt in Querrichtung staucht. Außerdem befinden sich unterhalb des Obergurts mehrere Leuchtstoffröhren, die den Obergurt von unten her anleuchten. Oberhalb des Obergurts befindet sich eine Fernsehkamera mit einer Speicher- und Auswerteschal­ tung. Die Fernsehkamera stellt fest, ob einseitig oder beidseitig eine Versetzung des Gurtrands erfolgt. Diese ist möglicherweise auf einen Längsriß im Gurt zurückzuführen; denn aufgrund eines Längsrisses wird durch die Stauchung des Gurts ein Überlappungsbereich in Querrichtung gebildet, aufgrund dessen sich die gemessene Gurtbreite verringert.

Aus der DE-AS 21 00 280 ist ein Verfahren zum Erfassen der Menge eines auf einem Förderband transportierten Schütt­ gutstromes bekannt, bei welchem Abbildungen der oberen va­ riablen durch einen Lichtstreifen quer zur Förderrichtung beleuchteten Kontur des Schüttgutstromes und des Profils des den Schüttgutstrom unterseitig begrenzenden Förderbandes ausgewertet werden. Die obere variable Kontur des Schüttgutstromes wird fortlaufend von einer Fernsehkamera aufgenommen. Beim zeilenmäßigen Austasten der Abbildung zur laufenden Erfassung des Schüttgutstrom-Quer­ schnittes wird das Profil des den Schüttgutstrom untersei­ tig begrenzenden Förderbandes als Festwert berücksichtigt. Die ober- und unterseitigen Begrenzungen des Profiles wer­ den von jeweils einer Fernsehkamera aufgenommen und die re­ sultierenden Bilder beider Aufnahmen werden zu einem Ge­ samtbild überblendet.

Im Braunkohlenbergbau werden Gurtbandförderer für den Transport von Abraum und/oder Kohle mit Gurtbreiten zwi­ schen 1200 und 3000 mm eingesetzt und mit Geschwindigkeiten zwischen 3 und 10 m/s betrieben. Die Abböschung des Förder­ gutes auf dem Gurtband ist insbesondere beim Abraumtrans­ port stark von der Struktur des Abraumes abhängig. Bindige Abraumböden erlauben eine wesentlich größere Querschnitts­ auslastung des Gurtbandes als rollige bzw. stark mit Wasser angereicherte Abraumböden.

Damit ist die alleinige Kenntnis des Fördervolumens kein ausreichendes Kriterium für eine effiziente Steuerung und Regelung des Fördergutstromes unter Beachtung unterschied­ licher technologischer Zielsetzungen. Es muß beispielsweise die genaue momentane Lage des Fördergutes auf dem Gurtband bekannt sein, um durch gezielte Regeleingriffe hinsichtlich der Positionierung der Aufgabeschurre eine Verschmutzung der Tragrollen und Traggerüste und damit einen erhöhten Verschleiß zu verhindern. Ferner muß die genaue momentane Lage des Gurtbandes bezüglich des Traggerüstes bekannt sein, um rechtzeitig ein Schieflaufen des Gurtbandes erken­ nen und durch Regeleingriffe verhindern zu können, um damit eine nachteilige Beschädigung oder Abschaltung der Förder­ anlage zu vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zur Überwachung eines Fördergutstromes einer Förderanlage mit Gurtbandförderer anzugeben, bei dem die Förderanlage so ge­ steuert wird, daß bei maximaler Auslastung der Förderanlage der Schieflauf des Gurtbandes vermieden und der Verschleiß minimiert werden.

Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffes alternativ durch die im Kennzeichen der An­ sprüche 1 und 2 angegebenen Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbeson­ dere darin, daß eine optimale und kontinuierliche Überwa­ chung des Gurtbandförderers möglich ist. Ein Bandschieflauf sowie eine Verschmutzung von Teilen der Förderanlage wird zuverlässig verhindert. Mit Hilfe der sich einer einzigen Kamera bedienenden Bildauswertung werden sowohl die Ab­ stände zwischen Gurtbandkanten und Traggerüsten und zwi­ schen Gurtbandkanten und Förderguträndern als auch die Querschnittsfläche des Fördergutes und damit das Fördervo­ lumen kontinuierlich mit hoher Präzision ermittelt. Damit ist eine effiziente Steuerung der Förderanlage mit den Zie­ len "minimaler Verschleiß" und "Vermeidung eines Schieflau­ fens des Gurtbandes" bei maximaler Auslastung möglich. Bei der Bestimmung des Fördervolumens wird berücksichtigt, daß sich die Muldung des Gurtbandes in Abhängigkeit der Bela­ stung ändert.

Es kann eine Leistungsabstimmung überdimensionierter Bag­ gerkapazität auf die abfördernde Bandanlage aus der Quer­ schnittsbelegung und freien Randzonenbetrachtung des Gurtes zwecks Vergleichmäßigung und Optimierung der Förderung er­ folgen.

Es ist eine Dosierung des Fördergutes auf Halden und in Grabenbunkern auf der Grundlage der Volumenbestimmung mög­ lich.

Es kann eine insbesondere automatische Positionierung von Aufgabeschurren an Baggern, Haldenschüttern, Abraumförder­ brücken usw. auf der Grundlage von logischen Verknüpfungen aus der Kenntnis des momentanen Schieflaufes und der momen­ tanen Lage des Fördergutes auf dem Gurt realisiert werden.

Bei rechtzeitiger Erkennung des Schieflaufs ist eine Ausre­ gelung möglich und Gurtkantenschäden sowie eine Abschaltung der Anlage werden vermieden.

Zusätzlich kann mit Hilfe der Bildauswertung die Art des Fördergutes aus der Struktur und der Farbe des Fördergutes abgeleitet werden, d. h. es kann bei der Abraumförderung beispielsweise die Bodenart bestimmt werden oder es kann präzise zwischen Kohle und Abraum unterschieden werden. Es ist z. B. eine Selektierung des transportierten Abraumes nach Bodenarten zur Gewährleistung der Standsicherheit von Kippensystemen und zur optimalen Gestaltung von Rekultivie­ rungsflächen möglich. Die Unterscheidung von Kohle und Ne­ bengestein aus der Strukturanalyse des Bildausschnitts ist z. B. zur Vermeidung von Qualitätseinbrüchen in Kohleverede­ lungsanlagen und Kraftwerken hilfreich und ermöglicht eine gesteuerte Verteilung.

Bei jeder konkreten Anwendung kann eine Liste der möglichen Fördergutarten, zusammengefaßt in Fördergutklassen, mit de­ ren spezifischen Eigenschaften aufgestellt werden. Anhand dieser Eigenschaften können Entscheidungen für die weitere Behandlung der jeweiligen Fördergutklasse getroffen werden. Mittels der Bildauswertung ist es möglich das augenblick­ lich transportierte Fördergut einer Fördergutklasse zuzu­ ordnen und somit das Vorgehen bei seiner weiteren Behand­ lung zu automatisieren.

Darüber hinaus ist die Bildauswertung auch geeignet, Steine oder andere Fremdkörper zu orten, sobald diese Gegenstände vorgebbare Grenzkantenlängen überschreiten. Diese Gegen­ stände können aussortiert werden, ehe sie Anlagenteile der Förderanlage gefährden oder beschädigen.

Bei Einsatz einer weiteren Kamera kann die Bildauswertung zusätzlich Gurtschäden (Gurt-Längsrisse usw.) feststellen, wobei diese weitere Kamera hierzu auf die Unterseite des Gurtes gerichtet ist. Bei rechtzeitiger Erkennung von Gurtschäden können schwerwiegende und kostspielige Folge­ schäden am Gurtband verhindert werden.

Durch das Erfassen der genauen Lage des Fördergutes auf dem Gurtband und das Erkennen von Gurtschieflauf, Gurtschäden und Gestein/Fremdkörper auf dem Gurt wird allgemein vor­ teilhaft Gefahrensituationen vorgebeugt.

Das System ist nicht auf Abraum/Kohle-Ablagerung be­ schränkt, sondern allgemein in der Fördertechnik von För­ dergut (insbesondere Schüttgut) verwendbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 2 eine Förderanlage mit Gurtbandförderer für Fördergüter,

Fig. 3, 4 Förderanlagen mit zusätzlichen Einrich­ tungen,

Fig. 5 eine für den optimalen Betrieb der Förder­ anlage vorteilhafte Regeleinrichtung.

In Fig. 1 ist eine Förderanlage mit Gurtbandförderer für Fördergüter (Schüttgüter) dargestellt (Stirnansicht). Der Gurtbandförderer 2 (z. B. Haldenförderer) der Förderanlage 1 (z. B. Abraumförderbrücke) weist ein mittels einer Vielzahl von Tragrollen 4 bewegtes Gurtband 3 auf. Traggerüste 5 dienen zur Abstützung des Gurtbandförderers. Oberhalb des Gurtbandförderers 2 befindet sich eine CCD-Kamera 6 (Fernsehkamera in Wetterschutzgehäuse), deren Bildaus­ schnitt 8 von Traggerüst zu Traggerüst über die gesamte Breite des Gurtbandförderers reicht und die insbesondere die Lage des Gurtbandes 3, die Lage des Fördergutes 7 auf dem Gurtband und den Oberkantenverlauf (Höhenrelief, Höhen­ profil) OK des Fördergutes 7 erfaßt.

Die zwischen 0° und 30° betragende Muldung des Gurtbandför­ derers bzw. Gurtbandes 3 ist mit β bezeichnet. Die Gurtkan­ tenabstände links und rechts zwischen den Gurtbandkanten und den Traggerüsten betragen AL bzw. AR. Die Fördergutab­ stands-Istwerte links bzw. rechts zwischen den Gurtbandkan­ ten und den Förderguträndern betragen BL bzw. BR. Die vom Gurtband 3 und dem Oberkantenverlauf OK begrenzte Quer­ schnittsfläche des Fördergutes beträgt F. Die Bildsignale der CCD-Kamera 6 sind mit CCD1 bezeichnet.

In Fig. 2 ist die Förderanlage mit Gurtbandförderer für Fördergüter in Seitenansicht dargestellt. Es ist die För­ deranlage 1 mit Gurtbandförderer 2, Gurtband 3, Tragrollen 4 und Traggerüsten 5 zu erkennen. Der Bildausschnitt 8 der CCD-Kamera 6 ist auf ein auf das Fördergut 7 quer zur Bewe­ gungsrichtung auftreffendes Lichtband 9c (Lichtlinie) ge­ richtet. Das Lichtband 9c wird von einer künstlichen Licht­ quelle 9a erzeugt und in seiner Breite mittels einer Blende 9b eingestellt. Die Blende 9b kann z. B. durch zwei durch einen Spalt vorgegebener Breite getrennte Platten gebildet werden. Die Lichtlinienerzeugung kann auch mit einer in ei­ nem bestimmten Spektralbereich oder sogar mit einer be­ stimmten Wellenlänge strahlenden künstlichen Lichtquelle 9a vorgenommen werden.

Zur präzisen Erfassung der Muldung β des Gurtbandförderers kann eine weitere CCD-Kamera 23a vorgesehen sein, deren Bildausschnitt 23b die Unterseite der Tragrollen 4 oder die Unterseite des Gurtbandes 3 erfaßt. Eine weitere Licht­ quelle 24a beleuchtet hierzu die Unterseite der Tragrollen 4 oder die Unterseite des Gurtbandes 3 mit einem Lichtband 24c, wobei eine Blende 24b zur Begrenzung dieses Lichtban­ des dient. Aus den Bildsignalen CCD2 der Kamera 23a kann somit das sich in Abhängigkeit der Beladung ändernde Gurt­ bandprofil ermittelt werden.

Der Anstellwinkel der CCD-Kamera 6 zur Senkrechten beträgt vorzugsweise 15 . . . 45°, um Verdeckungen der Lichtlinie 9c durch grobstückiges Fördergut oder durch Steine gering zu halten.

Wie bereits vorstehend erwähnt, werden die Signale AL, AR, BL, BR, OK aus den Bildsignalen CCD1 ermittelt. Dabei wer­ den die Bildsignale digitalisiert, so daß jeder Bildpunkt einem Grauton oder Farbton von beispielsweise 256 unter­ schiedlichen Grau- oder Farbtönen zugeordnet und digital abgespeichert werden kann.

Um den Fördergut-Massenstrom (Gebiet mit starker zeitlicher Veränderung) vom zeitlich unveränderten Hintergrund (Trag­ gerüste) trennen zu können, werden jeweils zwei aufeinan­ derfolgende Bilder subtrahiert. Zur stärkeren Hervorhebung der Bewegung und Verminderung von Störeinflüssen durch "Rauschen" werden mehrere Differenzbilder akkumuliert. Durch die Akkumulation wird die Streuung unterdrückt. Im akkumulierten Differenzbild werden begrenzende Bildelemente (wie Gurtkanten, Fördergutränder) verstärkt und zu bild­ punktbreiten Linien gebündelt. Die wahrscheinlichsten Be­ grenzungslinien werden als Randlinien des Gurtbandes und des Fördergutes ermittelt und zur Bestimmung der Gurtkan­ tenabstände AL, AR links und rechts zwischen Gurtbandkanten und Traggerüsten sowie zur Bestimmung der Fördergutab­ stands-Istwerte BL, BR links und rechts zwischen Gurtband­ kanten und Förderguträndern verwendet. Um eine größere Si­ cherheit bei den Berechnungen zu erzielen, werden diese Größen jeweils unabhängig voneinander für die linke und rechte Seite bestimmt, so daß eine Überprüfung der ermit­ telten Größen an Hand feststehender geometrischer Größen, wie Breite des Gurtbandes, in einfacher Weise möglich ist.

Zur Ermittlung des Oberkantenverlaufs OK des Fördergutes und damit zur Bestimmung der Querschnittsfläche F, der Gurtbeladung und des Fördervolumens wird das Triangulati­ onsprinzip eingesetzt. Das mit Hilfe der gebündelten, künstlichen Lichtquelle 9a quer zur Bewegungsrichtung des Gurtbandförderers projizierte Lichtband 9c ist im Bildaus­ schnitt 8 der CCD-Kamera 6 klar zu erkennen.

Zur Berechnung der Querschnittsfläche F wird zusätzlich das sich in Abhängigkeit der Auflast verändernde Gurtbandpro­ fil, d. h. der durch die Muldung β bestimmte Verlauf des Gurtbandes 3 berücksichtigt. Dies erfolgt gemäß einem Ver­ fahren I durch Abrufen von unterschiedlichen, der momenta­ nen Belastung entsprechenden, abgespeicherten Gurtbandpro­ filen (Off-Line-Verfahren). Dies erfolgt gemäß einem Ver­ fahren II durch Erfassung des aktuellen Gurtbandprofiles mit der Kamera 23a, wie vorstehend bereits beschrieben (On-Line-Verfahren).

Die Fläche F ist durch das sich in Abhängigkeit der Auflast verändernde Gurtbandprofil und den Oberkantenverlauf OK eindeutig bestimmt. Aus diesen Beladungsprofilen kann die Gurtbandbeladung und durch Integration dieser Größe über die Zeit (Gurtbandgeschwindigkeit) kann das Fördervolumen ermittelt werden.

Größeres Gestein und Fremdkörper (z. B. Eisenteile) werden mit großer Wahrscheinlichkeit bei der Gurtbandbewegung an die Fördergutoberfläche gebracht und zeigen sich auf dem Beladungsprofil klar ab. Ein Indiz für das Vorliegen eines größeren Gesteins/Fremdkörpers ist es auch, wenn die Kamera 6 ein unterbrochenes Lichtband 9c erfaßt. Der Kamerawinkel zur Senkrechten ist deshalb auch unter dem Aspekt "Steinor­ tung" auszuwählen, denn ein Gestein/Fremdkörper unterbricht um so eher das von der Kamera erfaßte Lichtband, je flacher der Kamerawinkel (d. h. je größer der Winkel zur Senkrech­ ten) ist. Somit erlaubt die vorstehend beschriebene Bild­ auswertung zusätzlich die Ortung von Steinen und anderen Fremdkörpern vorgegebener Kantenlänge, soweit sie nicht völlig im Fördergut eingebettet sind.

Um eine präzise Analyse der Fördergutbeschaffenheit sicher­ zustellen und von der Fördergutbewegung resultierende Bewe­ gungsunschärfen zu vermeiden, wird vorzugsweise eine CCD-Kamera 6 mit Hochgeschwindigkeitsverschluß verwendet.

Da sich unterschiedliche Fördergutarten hinsichtlich Farbe und Struktur unterscheiden, ist es durch Vergleich der mit­ tels der vorstehend beschriebenen Bildauswertung erhaltenen Farbe und Struktur des Fördergutstromes mit im voraus fest­ gelegten und fest abgespeicherten Vergleichsmerkmalen, insbesondere anhand der Grauwert- bzw. Farbwertverteilung (homogen oder inhomogen) und der Größe, Form, Musterung und Farbe der Einzelteilchen des Gesamtgefüges (Anzahl der Kan­ ten, Länge der einzelnen Kanten, Grautonverteilung) mög­ lich, die Art (Material M) des Fördergutes unter Einsatz statistischer Auswertemethoden zu überprüfen oder zu ermit­ teln.

Die Unterscheidung der Bodenarten bei Abraumförderung oder die Unterscheidung zwischen Kohle und Abraum dient vorteil­ haft als Grundlage für die Steuerung/Regelung des Massen­ transports.

Vorzugsweise erfolgt die vorstehend beschriebene Struktur­ analyse anhand eines Bildausschnitts, der mit Tageslicht oder einer Lichtquelle mit einer dem Tageslicht ähnlichen Strahlung ausgeleuchtet ist. Die Ermittlung des Oberkanten­ verlaufs OK des Fördergutes unter Verwendung des Lichtban­ des 9c und die Ermittlung von Gurtkantenabständen AL, AR sowie Fördergutabstands-Istwerten BL, BR erfolgt jedoch auch bei Tag vorzugsweise unter Einsatz einer künstlichen Lichtquelle 9a, die Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Spektralbereiches abgibt. Die CCD-Kamera 6 wird bezüglich ihrer Empfindlichkeit für bestimmte Wellen­ längen elektronisch umgeschaltet (elektronische Lichtfil­ ter), wodurch "Tageslichtbilder" und "Kunstlichtbilder" in abwechselnder Reihenfolge gebildet und zur getrennten Er­ mittlung des Materials und der geometrischen Größen AL, AR, BL, BR, OK ausgewertet werden können. Alternativ ist es auch möglich, eine gesonderte Kamera zur Bestimmung der Art des Fördergutes einzusetzen, die vorzugsweise senkrecht auf das Fördergut "blickt".

In den Fig. 3 und 4 sind Förderanlagen mit zusätzlichen Einrichtungen dargestellt. Gemäß Fig. 3 sind die Randzonen des Gurtbandes mit zusätzlichen Lichtspots 9d, 9e zusätzli­ cher Lichtquellen beleuchtet. Diese zusätzliche Maßnahme erleichtert die Ermittlung der Fördergutränder und damit die Bestimmung der Fördergutabstands-Istwerte BL, BR, ins­ besondere dann, wenn ein Hell-Dunkel-Kontrast zwischen der Farbe des Fördergutes 7 und der Farbe des Gurtbandes 3 be­ steht. Ein derartiger Hell-Dunkel-Kontrast wird durch die Lichtspots 9d, 9e verstärkt und es können "Lichtsprünge" als Kanten zwischen Fördergut 7 und Gurtband 3 interpre­ tiert werden.

In Fig. 3 ist ferner zu erkennen, daß die Bestimmung der Gurtkantenabstände links und rechts AL, AR durch Ermittlung der vom Gurtband 3 nicht bedeckten, freien Flächen der Tragrollen 4 erfolgen kann. Vorzugsweise wird deshalb das Lichtband 9c derart positioniert, daß die Tragrollen 4 be­ leuchtet sind. Der Hell-Dunkel-Kontrast zwischen den freien Flächen der Tragrollen 4 und dem Gurtband 3 wird verstärkt, wenn zusätzlich die Lichtspots 9d, 9c auf die Tragrollen gerichtet sind.

Um Schäden an der Gurtoberfläche des Gurtbandes 3, z. B. Gurtlängsrisse, erfassen und anzeigen zu können, ist eine weitere CCD-Kamera 25a vorgesehen, die die Unterseite des Gurtbandes im Bereich der Aufgabeschurre 13 erfaßt, wie dies in Fig. 4 gezeigt ist. Die Bildsignale CCD3 des von der Kamera 25a erfaßten Bildausschnitts 25b werden wiederum der Bildauswertung zugeführt.

Falls die Standorte von Aufgabeschurre 13 und Kameras 6, 23a benachbart sind, ist es alternativ möglich, die vorste­ hend getrennt beschriebenen Funktionen der Kameras 23a, 25a einer einzigen Kamera zu übertragen, die sowohl zur Erfas­ sung des Gurtbandprofils als auch zur Beobachtung des Gurt­ bandes auf Gurtschäden dient.

In Fig. 5 ist eine für den optimalen Betrieb der Förderan­ lage vorteilhafte Regeleinrichtung dargestellt. Es ist eine Bildauswertungseinheit 10 zu erkennen, die die Bildsignale CCD1, CCD2, CCD3 der Kameras 6, 23a, 25a empfängt und aus diesen Bildsignalen Signale AL, AR, BL, BR, M, β und OK bildet. Die bereits vorstehend erwähnten Gurtkantenabstände AL und AR werden einem Vergleicher 11 zugeführt, der in Ab­ hängigkeit der Differenz zwischen beiden Gurtkantenabstän­ den einen Positions-Sollwert Psoll1 für eine Regeleinrich­ tung 12 zur Positionierung der für die Beladung des Gurt­ bandes 3 eingesetzten Aufgabeschurre 13 vorgibt. Diese Re­ geleinrichtung 12 gibt in Abhängigkeit des Positions-Ist­ wertes Pist der Schurre 13 und des Positions-Sollwertes Psoll1 ein Signal P zur Positionsveränderung der Schurre 13 vor. Auf diese Weise wird ein Schieflaufen des Gurtbandes erkannt und die Ursachen dafür durch entsprechende Posi­ tionsveränderung der Schurre reduziert und beseitigt.

Die ebenfalls bereits vorstehend erwähnten Fördergutab­ stands-Istwerte BL, BR werden zwei Vergleichern 14, 15 und einem Rechner 19 zugeleitet. Der Vergleicher 14 bildet in Abhängigkeit der Differenz zwischen den beiden Fördergutab­ stands-Istwerten einen Positions-Sollwert Psoll2, der eben­ falls der Regeleinrichtung 12 zur Positionierung der Schurre zugeführt wird. Hierdurch wird der Sachverhalt be­ rücksichtigt, daß sich ein Schieflauf des Gurtbandes als Folge einer unsymmetrischen Gurtbandbeladung ergibt. Durch frühzeitiges Erkennen einer unsymmetrischen Gurtbandbela­ dung - Indiz hierfür sind die beiden unterschiedlichen För­ dergutabstands-Istwerte BL, BR - wird die Entstehung unterschiedlicher Gurtkantenabstände AL, AR frühzeitig weitgehend verhindert.

Der Vergleicher 15 vergleicht die Fördergutabstands-Ist­ werte BL, BR mit Fördergutabstands-Sollwerten Bsoll und gibt in Abhängigkeit der Signaldifferenzen zwischen BL und Bsoll bzw. BR und Bsoll ein Signal B zur Fördergutab­ stands-Veränderung an einen Rechner 22 zur Bildung des För­ dermengen-Sollwertes FMsoll ab. Die Fördergutabstands-Soll­ werte Bsoll werden von einem Speicher 16 in Abhängigkeit des Materials M (Art des Fördergutes) vorgegeben. Das Mate­ rial M (z. B. Abraum oder Kohle) wird von der Bildauswer­ tungseinheit 10 aus den Bildsignalen CCD1 in Abhängigkeit der erfaßten Struktur und Farbe abgeleitet, wie vorstehend erläutert ist. Bei der Bildung des Fördergutabstands-Soll­ wertes Bsoll wird berücksichtigt, daß die auf den Gurtband­ förderer 2 wirkende Gewichtskraft des Fördergutes einen durch die Anlage bedingten Grenzwert nicht überschreiten darf. Bei Ausnutzung dieses Grenzwertes ergeben sich unter Berücksichtigung der Dichte und der Schüttfähigkeit des Ma­ terials M unterschiedliche freie Randzonen auf dem Gurtband 3 und damit unterschiedliche Fördergutabstands-Sollwerte Bsoll.

Bei einem Material mit bei Schüttung flachem Höhenrelief (z. B. Sand) werden die durch die Anlage bedingten Grenz­ werte für die Gewichtsbelastung gegebenenfalls nicht er­ reicht, trotzdem sind freie Randzonen auf dem Gurtband einzuhalten, um eine Verschmutzung der Tragrollen durch das Fördergut mit daraus resultierendem erhöhtem Verschleiß zu verhindern.

Der Rechner 22 setzt das Signal B zur Fördergutab­ stands-Veränderung in Abhängigkeit der aktuellen Gurtband­ geschwindigkeit GG in den Fördermengen-Sollwert FMsoll um.

Ermittelt der Vergleicher 15 beispielsweise, daß die aktu­ ellen Istwerte BL, BR kleiner als der Fördergutab­ stands-Sollwert Bsoll sind, wird der Fördermengen-Sollwert FMsoll erhöht, um die Ausnutzung des Gurtbandförderers 2 zu optimieren. Umgekehrt wird der Sollwert FMsoll herabge­ setzt, wenn der Sollwert Bsoll von den Istwerten BL, BR überschritten wird, um eine Überladung des Gurtbandförde­ rers zu verhindern.

Der Rechner 19 ermittelt aus dem Oberkantenverlauf OK des Fördergutes, den Fördergutabstands-Istwerten BL, BR und der Muldung β (die das Profil des Gurtbandes 3 bestimmt und in Abhängigkeit der Bildsignaie CCD2 oder alternativ in Abhän­ gigkeit der Auflast vorgegeben wird) die Querschnittsfläche F des Fördergutes 7. Mittels eines Rechners 20 wird die Querschnittsfläche F unter Berücksichtigung der Gurtbandge­ schwindigkeit GG in ein Fördervolumen FV umgesetzt. Dieses Fördervolumen FV (m³/min) wird in Abhängigkeit der Dichte FD (t/m³) des Fördergutes 7 mittels eines weiteren Rechners 21 in einen Fördermengen-Istwert FMist (t/min) umgesetzt. Die Dichte FD gibt der Speicher 16 in Abhängigkeit des Ma­ terials M vor.

Fördermengen-Sollwert FMsoll und -Istwert FMist werden ei­ ner Regeleinrichtung 17 zur Einstellung der Fördermenge der Fördereinrichtung 18 zugeführt. Die Regeleinrichtung 17 bildet in Abhängigkeit der Fördermengen-Regelabweichung zwischen FMsoll und FMist ein Signal FM zur Veränderung der Fördermenge, das der Fördereinrichtung 18 zugeleitet wird.

Da der Fördermengen-Istwert FMist ein Maß für die Auflast des Gurtbandes darstellt, kann die Muldung β als Ausgangs­ größe eines Rechners oder Speichergliedes 26 gewonnen wer­ den, der die Muldung β aus FMist berechnet oder die Muldung β aus einer abgespeicherten Tabelle der Off-Line ermittel­ ten Zusammenhänge zwischen β und FMist ausliest. Diese Al­ ternative zur Ermittlung von β ist in Fig. 5 gestrichelt eingetragen und wird eingesetzt, wenn auf die zusätzliche Kamera 23a aus Gründen des Aufwandes verzichtet wird.

Es ist alternativ zur vorstehend beschriebenen Regelein­ richtung auch möglich, die Gurtbandgeschwindigkeit GG an­ stelle der Fördermenge FM zu regeln, wenn beispielsweise die Fördermenge nur dynamisch unbefriedigend verändert wer­ den kann.

Die Bildauswertungseinheit 10 gibt ein Alarmsignal A ab, falls durch die Bildsignale CCD3 eine Gurtbeschädigung (z. B. Längsriß) übermittelt wird. Durch das Alarmsignal A kann z. B. die gesamte Förderanlage abgeschaltet werden, um kostspielige Folgeschäden (Aufreißen des Gurtbandes über eine lange Strecke durch einen Fremdkörper, der innerhalb der Aufgabeschurre 13 verklemmt ist) zu verhindern.

Claims (12)

1. System zur Überwachung eines Fördergutstromes einer Förderanlage (1) mit Gurtbandförderer (2), wobei

• a) eine Lichtquelle (9a) ein Lichtband (9c) auf den För­ dergutstrom (7) projiziert und eine Kamera (6) einen hierdurch abgebildeten Oberkantenverlauf (OK) eines Fördergutes sowie eines Gurtbandes erfaßt,
• b) eine Bildauswertungseinheit (10) den Oberkantenverlauf (OK) analysiert und hieraus eine Querschnittsfläche (F) des Fördergutes (7) und in Abhängigkeit einer Gurtbandge­ schwindigkeit (GE) ein Fördervolumen (FV) bestimmt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• c) die Bildauswertungseinheit (10) bestimmt Istwerte von Gurt­ kantenabständen (AL, AR) links und rechts zwischen Gurtband­ kanten und Traggerüst (5) und damit eine augenblickliche Lage des Gurtbandes (3) auf dem Traggerüst (5),
• d) die Bildauswertungseinheit (10) bestimmt Istwerte von Förder­ gutabständen (BL, BR) links und rechts zwischen Gurtbandkanten und Förderguträndern und damit eine augenblickliche Lage des Fördergutes (7) auf dem Gurtband (3),
• e) eine Regeleinrichtung (12) positioniert eine Aufgabeschurre (13) für das Fördergut in Abhängigkeit der Differenz zwischen den Istwerten der Gurtkantenabstände (AL, AR) links und rechts und der Differenz zwischen den Istwerten der Fördergut­ abstände (BL, BR) links und rechts so, daß die Differenzen Null werden,
• f) eine Regeleinrichtung (17) stellt den aus dem Fördervolumen (FV) ermittelten Istwert der Fördermenge (FM) auf einen Soll­ wert der Fördermenge in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Istwerten der Fördergutabstände (BL, BR) und den Sollwerten der Fördergutabstände (BL, BR) ein, wobei die Sollwerte der Fördergutabstände abhängig sind vom Fördergut (7).

2. System zur Überwachung eines Fördergutstromes einer Förderanlage (1) mit Gurtbandförderer (2), wobei

• a) eine Lichtquelle (9a) ein Lichtband (9c) auf den Förder­ gutstrom (7) projiziert und eine Kamera (6) einen hierdurch abgebildeten Oberkantenverlauf (OK) eines Fördergutes sowie eines Gurtbandes erfaßt,
• b) eine Bildauswertungseinheit (10) den Oberkantenverlauf (OK) analysiert und hieraus eine Querschnittsfläche (F) des För­ dergutes (7) und in Abhängigkeit einer Gurtbandgeschwindig­ keit (GE) ein Fördervolumen (FV) bestimmt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• c) die Bildauswertungseinheit (10) bestimmt Istwerte von Gurt­ kantenabständen (AL, AR) links und rechts zwischen Gurtband­ kanten und Traggerüst (5) und damit eine augenblickliche Lage des Gurtbandes (3) auf dem Traggerüst (5),
• d) die Bildauswertungseinheit (10) bestimmt Istwerte von Förder­ gutabständen (BL, BR) links und rechts zwischen Gurtbandkanten und Förderguträndern und damit eine augenblickliche Lage des Fördergutes (7) auf dem Gurtband (3),
• e) eine Regeleinrichtung (12) positioniert eine Aufgabeschurre (13) für das Fördergut in Abhängigkeit der Differenz zwischen den Istwerten der Gurtkantenabstände (AL, AR) links und rechts und der Differenz zwischen den Istwerten der Fördergut­ abstände (BL, BR) links und rechts so, daß die Differenzen Null werden,
• f) eine Regeleinrichtung regelt die Gurtbandgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Istwerten der Fördergutabstände (BL, BR) und den Sollwerten der Fördergut­ abstände (BL, BR), wobei die Sollwerte der Fördergutabstände abhängig sind vom Fördergut (7).

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gurtkantenabstände (AL, AR) links und rechts durch Ermittlung der vom Gurtband (3) nicht bedeckten, freien Flächen der Tragrol­ len (4) erfolgt.

4. System nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Bestimmung einer Querschnittsfläche (F) des Fördergutes (7) bzw. des Fördervolumens (FV) die durch die momentane Gurtbandbelastung verursachte momentane Muldung (β) des Gurtbandes (3) berücksichtigt wird.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Ab­ hängigkeit der Gurtbandbelastung für die Muldung (β) unterschied­ liche, eingespeicherte Gurtbandprofile vorgegeben werden.

6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die momentane Muldung des Gurtbandes (3) mittels einer weiteren Kamera (23a) erfaßt wird, die auf die Unterseite des Gurtbandes oder auf die entsprechend dem Gurtbandprofil geformten Tragrollen (4) geri­ chtet ist.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Ermittlung der Istwerte der Fördergutabstände (BL, BR) zusätzliche Lichtspots (9d, 9e) auf die Randzonen des Gurt­ bandes (3) gerichtet sind und die Bildauswertungseinheit (10) starke Helligkeitsunterschiede als Kanten zwischen Fördergut (7) und Gurtband (3) interpretiert.

8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine weitere Kamera (25a) auf die Unterseite des Gurtbandes (3) unterhalb der Aufgabeschurre (13) zur Detektion von Schäden am Gurtband (3) gerichtet ist.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bildauswertungseinheit (10) zusätzlich die Be­ schaffenheit des Fördergutes (7) analysiert und das augenblicklich transportierte Fördergut (7) einer Fördergutklasse zuordnet.

10. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kamera (6) bezüglich ihrer Empfindlichkeit für bestimmte Wellen­ längen derart elektronisch umgeschaltet wird, daß getrennte Bild­ informationen einerseits zur Auswertung geometrischer Daten, wie Istwerte für Gurtkantenabstände, Fördergutabstände usw. und andererseits zur Analyse der Beschaffenheit des Fördergutes (7) entstehen.