Was ist eine industrietaugliche Beleuchtung?

Gut belichtet im Industriealltag

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In zahlreichen Beleuchtungen der Bildverarbeitung verrichten LEDs als robuste Lichtquellen ihren Dienst. Sie sind der quasi-Standard für Beleuchtungen der Bildverarbeitung. An Beleuchtungskomponenten der Machine Vision, die dem industriellen Einsatz unter allen Bedingungen standhalten müssen, werden jedoch weit mehr Anforderungen gestellt, wie der folgende Beitrag beschreibt.

Claudius Piske, Vision Control, Suhl

Beim Einsatz unter rauen Industriebedingungen scheiden sich schnell einfach zusammengelötete LED-Felder für Laborversuche von professionellen Beleuchtungskomponenten. Die Anforderungen an Licht, Elektronik und Mechanik hin sichtlich Stabilität, Robustheit und Konstanz sind hoch.
Das Vision Control – Komponentensystem mit über 500 Beleuchtungskomponenten für alle Beleuchtungstechniken und unzähligen Kombinationsmöglichkeiten steht für diese geforderten Eigenschaften. In maximierter Helligkeit und Homogenität arbeiten vicolux – Beleuchtungen in allen bildverarbeitungstypischen Wellenlängen von UV bis IR.
Das in die Beleuchtungen integrierte Temperaturmanagement bewirkt eine lange Lebensdauer. Dennoch sind die Beleuchtungen kompakt und robust aufgebaut und enthalten eine integrierte Regelung, die die Beleuchtungen schaltbar und in der Helligkeit einstellbar macht. Ausführungen für kürzeste Blitzzeiten bei maximaler Helligkeit und mit individueller Helligkeitsverteilung komplettieren das Sortiment. Alle Beleuchtungskomponenten besitzen einen Weitbereichsspannungseingang 10…36 VDC.
Temperaturmanagement
Um die hohen Anforderungen an Lebensdauer und Helligkeit bei stetig homogener Ausleuchtung zu gewährleisten, ist die thermische und elektrische Handhabung der LED entscheidend. So führen optimierte Wärmesenken an den Lichtquellen sowie die schnelle Wärmeverteilung an das gesamte Gehäuse zu bestmöglicher Wärmeabfuhr. So kann der „Feind Nr. 1“ für den Helligkeitsabfall von LEDs, die Überhitzung, wirksam vermieden werden. So lassen sich für Beleuchtungen im Dauerbetrieb mehrfach höhere Lebensdauern, Umgebungstemperaturen und Helligkeiten erreichen. Neue Technologien mit Aluminiumleiterplatten oder flexiblen Keramikleiterplatten bieten hier immer bessere Möglichkeiten.
Auf den zweiten Blick wird durch die thermische Optimierung die mechanische Belastung der LEDs durch Wärmedehnung wesentlich verringert. Die mechanische Verbindung des LED-Chips zum Träger sowie Bond- und Lötverbingungen werden weniger belastet und danken dies durch weniger LED-Ausfälle. Für Beleuchtungskomponenten, die nicht nur einzelne LEDs sondern Gruppen davon nutzen, ist die Wahl der zueinander passenden LED sowie der LED-Kombination entscheidend. Grundsätzlich lässt sich die Alterung von LEDs nicht vermeiden, dafür aber extrem bremsen. Durch die thermische und elektrische „Gleichstellung“ aller LEDs einer Beleuchtung kann dafür Sorge getragen werden, dass eine weitgehend gleiche Alterung aller LEDs stattfindet. Das sorgt für homogene Lichtverhältnisse über die gesamte Lebensdauer. Dafür genügen keinesfalls nur nach Helligkeitsklassen sortierte LEDs. Erst eine weitergehende Sortierung nach Farbort der Einzel-LED und in Klassen für die auftretenden Flussspannungen der einzelnen LED sichern homogenes Langzeit- und Alterungsverhalten.
Elektrisch robust
Für einfachen und schnellen Einbau in bestehende Anlagen verfügen vicolux-Beleuchtungen über 10–36VDC Weitbereichseingänge bei ungefährlicher Niederspannung. Die integrierte Regelungsschaltung sorgt im gesamten Spannungsbereich für stabile Lichtverhältnisse. Optoentkoppelte Steuereingänge verhindern ungewollte Masseschleifen verschiedener Systeme und befreien von zeitraubenden Installationsprobleme. Verpolungs- und ESD-Schutz runden den hohen Industrieanspruch ab.
Mechanisch widerstandsfähig
Stabile, schwarze Aluminium- und kombinierte Aluminium-Industriepolyamid-Gehäuse sind die Grundlage für Industrietaugliches Design der vicolux-Beleuchtungen. Alle Beleuchtungen besitzen einsatzflexible Befestigungsmöglichkeiten durch integrierte Einschraubgewinde, Durchgangslöcher oder Objektivadapter. Mit Standardbauteilen, lassen sich alle Beleuchtungen schnell und kostengünstig montieren.
Zugentlastete und schleppkettentaugliche Kabel, sowie geschützte und leicht zu reinigende Lichtaustrittsflächen sichern Industriequalität. Diese Eigenschaft wird von Industrieanwendern geschätzt, die die Probleme von schwer zu reinigenden Beleuchtungen mit schlecht oder gar ungeschützten LED-Feldern kennen. Mit Schutzklassen von IP50 bis IP67 können die Beleuchtungen in nahezu allen Umgebungen eingesetzt werden und halten den Umgebungsbelastungen Stand.
Volle Kontrolle
Vicolux-Beleuchtungskomponenten mit der Eigenschaft „controlled“ bieten vom statischen Betrieb, z.B. für den Ersatz technisch überholter Lichtquellen, bis hin zur kompletten Steuerung durch das SPS-System für wechselnde Beleuchtungsverhältnisse, alle Möglichkeiten. Der optoentkoppelte SPS-Schalteingang ermöglicht das Blitzen der LED-Beleuchtung ab 10µs aufwärts und ist damit selbst für schnelle Prozesse gut gerüstet. Die Helligkeitseinstellung kann am optoentkoppelten SPS-kompatiblen 0–10V-Steuereingang als auch vor Ort manuell am Potenziometer vorgenommen werden. Selbst der Einsatz an ungeregelten Gleichstromnetzen ist mit dem Weitbereicheingangs 10–36 VDC kein Problem. Zusätzliche aufwändige Verkabelung kostenintensiver, stabilisierter Netzgeräte oder Beleuchtungscontroller sind Dank integrierter Elektronik und Schnittstellen überflüssig.
Kompakt und extrem hell
Das optimale Temperaturmanagement lässt den Aufbau hochstabilisierter Hintergrundbeleuchtungen ohne aktive Kühlung zu, die im Dauerbetrieb stabiles Licht mit einer Lichtstärke von 20.000 cd/m² erzeugen. Standardkomponenten der FDL02-Serie sind gleichzeitig in der Lage auch als Blitzbeleuchtung herab bis 10µs zu blitzen. Und das bei konkurrenzlos kompaktem Aufbau.
Flexibilität ohne Grenzen
Die Zuverlässigkeit von Machine Vision – Lösungen wird entscheidend von der Gestaltung der Lichtführung beeinflusst. Die Auswahl der richtigen Beleuchtungskomponenten entscheidet wesentlich über die erfolgreiche Funktion des Gesamtsystem. Gleichzeitig müssen Beleuchtung und Optik optimal aufeinander abgestimmt sein, um alle anfallenden Beleuchtungssituationen sicher, stabil und ohne Fremdlichtbeeinflussung zu erfassen. vicolux® Beleuchtungen aus dem Komponentensystem von Vision Control bieten für diese Anforderungen durch ihre Variantenvielfalt ein außergewöhnlich leistungsfähiges Lösungsspektrum: variabel, robust und mit höchster Präzision für den dauerhaften industriellen Einsatz.
Power flash
Schnelllaufende Prozesse, wie sie an Papier- und Folienbahnen der Verpackungsindustrie oder bei der Tropfenkontrolle an Tintenstrahldüsen vorkommen, verlangen nach viel Licht in kürzester Zeit. Erreichen die Standardbeleuchtungen ihre Grenzen, so ist das der perfekte Einsatzfall für power flash-Beleuchtungen. Auch derartige Beleuchtungskomponenten besitzen eine komplett integrierte Ansteuer- und Stabilisierungselektronik. Damit sind sie frei von teuren Blitzcontrollern und ohne EMV-Probleme. Die verzögerungsfreien Lichtblitze zwischen 0,5 µs und 100 µs Länge sorgen selbst bei hohen Objektgeschwindigkeiten für eine pixelscharfe Abbildung. Bedienerfreundlich können Blitzdauer und Helligkeit unabhängig voneinander an leicht zugänglichen Potenziometern eingestellt werden. Für die Kompatibilität zu Industrieanlagen und für den störungsfreien Einsatz sind sie mit optoentkoppelten SPS- oder TTL-Triggereingängen ausgestattet.
Ort und Zeit im Griff
Die Antwort auf besonders komplizierte und ständig wechselnde Beleuchtungssituationen, die mit der Komplexität der Bildverarbeitungsaufgaben weiter zunehmen werden, sind die weltweit ersten adaptiven und kompakten vicolux®-Beleuchtungen. Sie eignen sich zum Ausgleich von objektivbedingter Vignettierung, Unterdrückung störender Reflexionen, homogene Beleuchtung stark strukturierter Objekte und Flächen und insbesondere als Ersatz einer Vielzahl von Beleuchtungen bei variierenden Beleuchtungsanforderungen. Ob als Ring- oder Flächenbeleuchtung, ob im Auf- oder Durchlichtverfahren, mit adaptiven Beleuchtungen lässt sich das Helligkeitsprofil perfekt an die Applikation anpassen. Die Beleuchtungsfarben sind frei wählbar und mischbar.
Als Softwaremodul integriert in die VCWin-Software oder mit separater Bedienoberfläche ist die Programmierung jeder einzelnen LED in 1024 Helligkeitsstufen per Mausklick und sinnvollen Grundfunktionen kinderleicht. Die schnelle Kommunikation mit dem Vision System über USB oder Ethernet ermöglichen so den Einsatz in Labor- und Industrieumgebung selbst für intelligente Beleuchtungsalgorithmen.
Zusätzlich kann die adaptive Beleuchtung am optoentkoppelten SPS/TTL-Eingang bis in den µs-Bereich geschaltet werden und ist auch für schnelle Bildverarbeitung ein leistungsfähiges Werkzeug. Das modulare Schaltungskonzept der adaptiven Beleuchtungen bietet große Freiheiten im Aufbau neuer Beleuchtungen mit beliebigen Formen und Lichtfarben. Kundenwünsche können so mit ausgewogenem Preis-/Leistungsverhältnis schnell umgesetzt werden.
Mit den oben vorgestellten Features verwirklicht die Marke vicolux ein breites Spektrum an high-performance-Beleuchtungen für Machine Vision, die auch unter härtesten Umgebungsbedingungen zuverlässig ihren Dienst verrichten. Sie bilden eine ideale Basis für verschiedenste Beleuchtungstechniken und damit für ein erfolgreiches Beleuchtungskonzept.
Vision & Control, Suhl
QE 521
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