OWL EYE® in the steel mill — scrap, slag and bunker volumeOWL EYE® im Stahlwerk — Schrott, Schlacke und Bunker-VolumenOWL EYE® en la acería — chatarra, escoria y volumen de búnker

Anyone who tries to drop a LiDAR volume measurement from the cement or mineral world straight into a steel mill usually fails in three places: heat, magnetic fields, and the fact that almost every scrap yard has a crane running over it. In Stahl Technik 1/2024 we wrote up what Sachtleben Technology actually does on those sites — this post sums up the three practical points.

1. Scrap piles — multi-material calibration. A scrap pile is not a homogeneous heap. Extrusion offcuts, turnings, baled scrap, body-panel bundles — every class has its own bulk density and its own optical reflectivity. A standard LiDAR calibration against a known clinker tonnage does not transfer. The steel variant of OWL EYE® STOCKPILE ships with a multi-material profile: the operator picks the current scrap class in the dashboard, the system applies the stored bulk density and correction curve. Class change, factor change — all logged, all traceable.

2. Bunkers for bulk additives — ATEX and inlet temperature. Steel mills feed lime, dolomite, coke breeze and alloys through bunkers. Two requirements meet here that the standard catalogue does not cover in parallel: ATEX zones above flammable or dust-laden bunkers, and inlet temperatures that under normal operation reach 60–70 °C at the bunker ceiling. The ATEX variant of OWL EYE® BUNKERS & FEEDERS uses certified sensor electronics, a flameproof enclosure and an inert-gas purge fitting for the optics. The specified temperature range of −40 °C to +80 °C covers most bunkers; on the tap-hole side of the blast furnace we run with active cooling.

3. Crane integration — sensor position and data synchronisation. A magnet or grab crane moves above a scrap yard in two axes. A LiDAR optic mounted fixed to the hall roof sees the crane as intermittent occlusion — it sits between the sensor and the material. We resolve that two ways in practice:

• Multi-sensor layout: two or three optics at offset positions, so the crane never blocks all of them at the same moment. The OWL EYE® software fuses the point clouds and masks the crane out automatically.
• Crane position input: the crane controller delivers its current axis positions over Modbus, and the OWL EYE® software ignores point-cloud regions geometrically covered by the crane. Clean data, no masking heuristic.

Both routes deliver the specified ±1 % accuracy; the choice depends on whether the crane offers an open interface.

What we learned from the steel world. Three things that went into our standard engineering checklist:

• Survey the magnetic field before mounting the optics. Magnet cranes generate stray fields that under unfavourable conditions can disturb the internal IMUs. A magnetometer pass before installation saves later re-engineering.
• Power supply is not trivial. Steel mills have hard load swings, arc-furnace voltage dips, EMC levels beyond what civilian wiring tolerates. For ATEX bunkers we always run separate power and data lines with surge protection at both ends.
• Maintenance has to be possible while the line runs. A steel mill does not stop because a sensor needs swapping. We design the brackets so an optic can be exchanged from a man-lift in under 15 minutes.

Steel is a demanding environment for any sensor. It is also an environment where continuous volume measurement per bunker and per pile quickly generates a six-figure yearly value — through reduced loading and unloading travel, through more accurate material allocation in the MES balance, through fewer empty crane runs.

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Wer eine LiDAR-Volumenmessung aus der Zement- oder Mineralwelt eins zu eins in ein Stahlwerk verlegt, scheitert in der Regel an drei Stellen: Hitze, Magnetfeldern und der Tatsache, dass über fast jedem Schrottlager eine Krananlage steht. Im Stahl Technik 1/2024 haben wir aufgeschrieben, was Sachtleben Technology dort konkret macht — dieser Beitrag fasst die drei praktischen Punkte zusammen.

1. Schrott-Halden — Multi-Material-Kalibrierung. Eine Schrott-Halde ist kein homogener Haufen. Strangpressreste, Späne, Bündelschrott, Karosserie- Pakete — jede Klasse hat ihre eigene Schüttdichte und ihren eigenen optischen Reflexionsgrad. Eine Standard-LiDAR-Kalibrierung gegen eine bekannte Klinker-Tonnage funktioniert hier nicht. OWL EYE® STOCKPILE wird in der Stahl-Variante mit einem Multi-Material-Profil ausgeliefert: Der Bediener wählt die aktuelle Schrottklasse im Dashboard, das System rechnet mit der hinterlegten Schüttdichte und Korrekturkurve. Wechselt die Klasse, wechselt der Faktor — alles dokumentiert, alles rückverfolgbar.

2. Bunker für Schüttgut-Zusätze — ATEX und Eintrittstemperatur. In Stahlwerken werden Kalk, Dolomit, Koksgrus und Legierungen über Bunker zugegeben. Hier kommen zwei Anforderungen zusammen, die im Standard- Sortiment nicht parallel auftreten: ATEX-Zonen über brennbaren oder staubbelasteten Bunkern, und Eintrittstemperaturen, die im Normalbetrieb auch mal 60–70 °C an der Bunkerdecke erreichen. Die ATEX-Variante von OWL EYE® BUNKERS & FEEDERS nutzt zertifizierte Sensorik, ein druckfest gekapseltes Gehäuse und einen Inertgas-Spülanschluss für die Optik. Der spezifizierte Temperaturbereich von −40 °C bis +80 °C reicht für die meisten Bunker; an der Hochofen-Stichlöcher-Seite arbeiten wir mit aktiver Kühlung.

3. Krananlagen-Integration — Sensor-Position und Daten-Synchronisation. Über einem Schrottlager bewegt sich der Magnet- oder Greiferkran in zwei Achsen. Eine fest am Hallendach montierte LiDAR-Optik sieht den Kran als intermittierende Verdeckung — er steht zwischen Sensor und Material. Praktisch lösen wir das auf zwei Wegen:

• Multi-Sensor-Aufstellung: zwei oder drei Optiken an versetzten Positionen, sodass der Kran nie alle gleichzeitig verdeckt. Die OWL EYE®-Software fusioniert die Punktwolken und maskiert den Kran automatisch heraus.
• Kran-Position-Eingang: die Steuerung des Krans liefert per Modbus die aktuellen Achsen-Positionen, die OWL EYE®-Software ignoriert Punktwolken-Bereiche, die geometrisch durch den Kran abgedeckt sind. Saubere Daten, ohne Maskierungs-Heuristik.

Beide Wege liefern dieselbe spezifizierte Genauigkeit von ±1 %; die Wahl hängt davon ab, ob die Krananlage eine offene Schnittstelle bietet.

Was wir von der Stahlwelt gelernt haben. Drei Dinge, die wir in unsere Standard-Engineering-Checkliste übernommen haben:

• Magnetfelder ausmessen, bevor die Optik montiert ist. Magnetkrane erzeugen Streufelder, die unter ungünstigen Bedingungen die internen IMUs beeinflussen können. Ein Magnetometer-Gang vor der Montage erspart späteres Re-Engineering.
• Die Stromversorgung ist nicht trivial. Stahlwerke haben harte Lastwechsel, Lichtbogen-Spannungseinbrüche, EMV-Niveau jenseits dessen, was eine zivile Verkabelung verträgt. Wir verlegen für ATEX-Bunker grundsätzlich getrennte Versorgungs- und Datenleitungen mit Überspannungs­schutz an beiden Enden.
• Wartung muss bei laufender Anlage möglich sein. Ein Stahlwerk steht nicht still, weil ein Sensor gewechselt wird. Wir konstruieren die Halterungen so, dass eine Optik in unter 15 Minuten von einer Hubsteigerbühne aus austauschbar ist.

Stahl ist ein anspruchsvolles Umfeld für jede Sensorik. Es ist auch ein Umfeld, in dem eine kontinuierliche Volumenmessung pro Bunker und pro Halde schnell sechsstelligen Wert pro Jahr generiert — durch reduzierte Auf- und Entladewege, durch genauere Material-Zuordnung in der MES-Bilanz, durch weniger Krananlagen-Leerfahrten.

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Quien intenta trasladar una medición volumétrica por LiDAR del mundo del cemento o de los minerales directamente a una acería suele fallar en tres puntos: el calor, los campos magnéticos y el hecho de que casi todo parque de chatarra tiene una grúa pasando por encima. En Stahl Technik 1/2024 contamos qué hace realmente Sachtleben Technology en esos sitios — este artículo resume los tres puntos prácticos.

1. Pilas de chatarra — calibración multimaterial. Una pila de chatarra no es un montón homogéneo. Recortes de extrusión, virutas, chatarra empacada, paquetes de paneles de carrocería — cada clase tiene su densidad aparente y su reflectividad óptica. Una calibración LiDAR estándar contra un tonelaje conocido de clínker no es trasladable. La variante para acero de OWL EYE® STOCKPILE incorpora un perfil multimaterial: el operador elige la clase de chatarra actual en el dashboard y el sistema aplica la densidad aparente y la curva de corrección almacenadas. Cambios de clase, cambios de factor — todo registrado, todo trazable.

2. Búnkeres para aditivos a granel — ATEX y temperatura de entrada. Las acerías alimentan cal, dolomita, polvo de coque y aleaciones a través de búnkeres. Aquí coinciden dos requisitos que el catálogo estándar no cubre simultáneamente: zonas ATEX sobre búnkeres inflamables o con polvo y temperaturas de entrada que en operación normal alcanzan 60–70 °C en el techo del búnker. La variante ATEX de OWL EYE® BUNKERS & FEEDERS usa electrónica de sensor certificada, envolvente antideflagrante y purga con gas inerte para la óptica. El rango de temperatura especificado de −40 °C a +80 °C cubre la mayoría de los búnkeres; en el lado del agujero de colada del alto horno trabajamos con refrigeración activa.

3. Integración con la grúa — posición del sensor y sincronización de datos. Una grúa de imán o cuchara se mueve sobre un parque de chatarra en dos ejes. Una óptica LiDAR montada fija en el techo de la nave ve la grúa como una oclusión intermitente — se interpone entre el sensor y el material. Lo resolvemos de dos maneras en la práctica:

• Disposición multisensor: dos o tres ópticas en posiciones desplazadas, de modo que la grúa nunca las tape todas a la vez. El software OWL EYE® fusiona las nubes de puntos y enmascara la grúa automáticamente.
• Entrada de posición de grúa: el controlador de la grúa entrega sus posiciones de eje actuales vía Modbus, y el software OWL EYE® ignora las regiones de la nube de puntos cubiertas geométricamente por la grúa. Datos limpios, sin heurística de enmascarado.

Ambas vías entregan la precisión especificada de ±1 %; la elección depende de si la grúa ofrece o no una interfaz abierta.

Lo que aprendimos del mundo del acero. Tres cosas que han entrado en nuestra checklist estándar de ingeniería:

• Mida el campo magnético antes de montar las ópticas. Las grúas de imán generan campos parásitos que en condiciones desfavorables pueden perturbar las IMU internas. Una pasada con magnetómetro antes de la instalación ahorra reingeniería posterior.
• La alimentación no es trivial. Las acerías tienen oscilaciones de carga duras, caídas de tensión por horno de arco, niveles EMC más allá de lo que tolera un cableado civil. Para búnkeres ATEX siempre tendemos líneas de alimentación y datos separadas con protección contra sobretensiones en ambos extremos.
• El mantenimiento tiene que ser posible con la línea en marcha. Una acería no para porque haya que cambiar un sensor. Diseñamos los soportes para que una óptica pueda intercambiarse desde una plataforma elevadora en menos de 15 minutos.

El acero es un entorno exigente para cualquier sensor. También es un entorno donde la medición continua de volumen por búnker y por pila genera rápidamente un valor anual de seis cifras — por reducción de viajes de carga y descarga, por una asignación más precisa de material en el balance MES, por menos trayectos de grúa en vacío.

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