Zwischen Schaltschrank und Maschine entfallen dadurch erhebliche Meter an Kabeln, ein nicht zu unterschätzender Kostenfaktor. Aus technischer Sicht verringern sich zudem Verluste bei der Übertragung größerer Ströme (z.B. für die Lichterzeugung in LED-Beleuchtungskomponenten) und erhöht sich die zuverlässigere Übertragung von Steuersignalen. So beeinträchtigen die induktiven Eigenschaften von Kabeln schon ab ca. 5m Länge die Störfestigkeit und führen zu Einbußen an Signalqualität und Synchronität bei der Triggerung von Lichtpulsen von Beleuchtungen. Bei einer dezentraler Steuerungsstruktur werden dagegen Steuersignale dort erzeugt, wo sie verarbeitet werden. Das vereinfacht die Struktur und das elektrische Gesamtdesign der Anlage.
Neue Anforderungen an Beleuchtungen
Mit dem dezentralen Ansatz stehen die Bildverarbeitung und damit auch LED-Beleuchtungen vor neuen Herausforderungen:
- hochenergetische Lichtpulse für die Bildgewinnung werden durch schnellere Prozesse immer kürzer
- das Timing der Lichtpulse muss auch bei verschiedenen Kabellängen präzise gehalten werden
- in vernetzten Maschinen herrschen verschärfte Echtzeitanforderungen bei der positionsgenauen Bilderfassung schnell bewegter Objekte
- Schwankungen der Puls-Lichtenergie sind nicht tolerierbar, da der Einsatz empfindlicherer und rauscharmer HDR-Bildsensoren bessere Konstanz fordert
- exakt wiederholbare Helligkeitseinstellungen sind ein Muss für schnelle Produktwechsel sowie Service, unabhängig von Umgebungsbedingungen
- Predictive Maintenance erfordert einen schnellen und einfachen Austausch von Beleuchtungen basierend auf dokumentierten Prozessdaten
- für dezentrale Beleuchtungslösungen ist der Formfaktor der Beleuchtungscontroller eine wichtige Kenngröße
Die bislang meist analoge Schaltungsstruktur von LED-Beleuchtungen und deren Ansteuerung ist für die neuen Anforderungen daher nicht geeignet. Ein Paradigmenwechsel hin zu schlanken, digitalen Lösungen ist notwendig. Digital geregelte Beleuchtungscontroller übernehmen dabei die gezielte, überwachte und definierte Ansteuerung der LEDs. Sie sind dezentral über kurze Kabel mit geringen Signallaufzeiten nahtlos in die Steuerungstechnik integriert. Nur so gelingt es, Stromimpulse definierter Größe auch im Mikrosekundenbereich präzise vom Controller an die Beleuchtung zu übertragen. Aktuell sind zwei konkurrierende Controller-Ausführungen am Beleuchtungsmarkt verbreitet: a) integrierte Beleuchtungscontroller sowie b) externe Beleuchtungscontroller. Zahlreiche Vorteilen sprechen für b). So sind bei abgesetzten Controllern verschiedene Varianten möglich, wie kastenförmige Controller für die Wand- oder Hutschienenmontage im Schaltschrank, kastenförmige Tisch-Geräte oder In-cable-Controller.
In-cable-Controller als schlanke Lösung
In-cable-Controller verdanken ihren Namen der langestreckten Bauform, mit der sie sich als Zwischenglied in das Stromversorgungskabel der Beleuchtung einfügen. Diese Art der Integration wurde erst mit der digitalen Ansteuerung von LED-Beleuchtungen und neuen verlustarmen Galliumnitrid-Leistungshalbleitern möglich. Leistungsfähige LED-Controller lassen sich auf diese Weise bereits in Zigarren-großen Gehäusen unterbringen. In-cable-Controller enthalten typischerweise neue digitale Funktionen, die in der Automatisierungstechnik Standard sind, aber bisher in der Bildverarbeitung nicht verfügbar waren:
- Plug&Play-Inbetriebnahme von Beleuchtungskomponenten
- Bereitstellung von Beleuchtungsprozessdaten
- Monitoring des Beleuchtungszustandes
- sensorische Überwachung der LED-Lebensdauer
- vorausschauender Serviceinformationen (z.B. Warn- oder Fehlermeldungen)
Die patentierte lumiSens-Technologie von evotron ist hier Vorreiter, um Machine Vision-Beleuchtungen nun auch automatisierungstauglich zu machen.
Neun Vorteile von In-cable-Controller
Neben der vereinfachten Montage bieten In-cable-Controller zahlreiche Vorteile: