Was vor 25 Jahren als kleine Revolution für die Bildverarbeitung (BV) gefeiert wurde, lässt sich heute eher nüchtern darstellen: Der Einzug der LED als Lichtquelle hat der BV eine Vielfalt an neuen Beleuchtungsmöglichkeiten und -komponenten beschert, große Helligkeitssteigerungen gebracht und Beleuchtungen energiesparender gemacht. Aber wesentliche systembedingte Nachteile von traditionellen BV-Beleuchtungen wurden widerspruchslos weitergeführt:
- Einstellparameter an Serienmaschinen sind nur bedingt reproduzierbar. Durch die immer noch vorherrschende Analogtechnik unterliegen sie Streuung und Abweichung.
- Das Einrichten und Justieren sowie die Wartungs- und Servicetätigkeiten sind abhängig vom Geschick und Können des Personals.
- Bei schnelllaufenden Prozessen gestaltet sich die Synchronisation von Licht und Maschinentakt als sehr schwierig.
- Im laufenden Betrieb sind keine Betriebs- und Prozessdaten der Beleuchtungen verfügbar – sie arbeitet als autonome Komponente quasi im „Blindflug“.
Auf diesem veralteten Stand der Technik arbeiten noch heute viele BV-Applikationen. Industrie 4.0 fordert indes neue Features und Ansätze, die in der „alten Welt“ der analogen Beleuchtungen völlig unbekannt waren: Bisher ging es darum, der Kamera hinreichend gut gestaltetes Licht zu liefern, um anhand der Bilder Qualitätsaussagen zu treffen. Das Industrie-4.0-Zeitalter verlangt zusätzlich, dass die einzelnen Systemkomponenten der Fertigungsanlagen, also auch die BV-Beleuchtung, ihre Betriebs- und Prozessdaten sammeln und zur Verfügung stellen. Diese Daten geben Auskunft darüber, wie es um den aktuellen technischen Zustand der gesamten Anlage steht, fehlerfrei zu produzieren, oder wann und welche korrigierenden Eingriffe notwendig sind oder werden. Angaben, die auch für die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) benötigt werden.
Übertragen auf BV-Beleuchtungen bedeutet das: Vorausschauend kann nur gearbeitet werden, wenn detaillierte Daten aus Vergangenheit und Gegenwart vorliegen, die eine Trendanalyse relevanter Prozessparameter zulassen. Dazu müssen sie kontinuierlich Betriebs- und Prozessdaten erfassen, verarbeiten und ihren Status in Echtzeit übertragen können. Diese Forderung läutet einen grundsätzlichen Paradigmenwechsel ein: Beleuchtungen und deren Controller müssen eine aktive intelligente digital-vernetzte Einheit bilden.
Angesichts künftiger sich selbst organisierender Fabriken und sich selbst optimierenden BV-Systeme wird das Umsetzen dieser Forderungen zwingend notwendig. Die eingesetzten Komponenten müssen definiert, wiederholgenau und automatisiert aus der Ferne eingestellt, angepasst, ihre Funktionsfähigkeit überprüft und ihre Zuverlässigkeit im Prozess eingeschätzt werden können.
Digitale BV-Beleuchtungen erfassen detailliert ihre Betriebsdaten wie Strom, Spannung, Temperatur, Helligkeit, Einschaltzeit und vieles mehr, wodurch sie in die Lage versetzt werden, ihren eigenen aktuellen Zustand zu bewerten. Ihre digitale Funktion ermöglicht es, Einstellungen genau zu reproduzieren, um im Austauschfall identisch parametrierte Ersatzteile bereitzustellen.
Beleuchtungen und Controller müssen sowohl untereinander als auch in industriellen Netzwerken kommunizieren können. Ihre aktuellen Betriebsdaten stehen permanent für alle angrenzenden Prozesse zur Verfügung (Big Data). Nur so kann ihr Zustand von außen erfasst, definiert gesteuert und bewertet werden. Ziel dieser Anstrengungen ist es zum Beispiel, eine Verfügbarkeit der Anlagen von 90% im 24/7 Betrieb sicherzustellen, vereinbarte Servicezeiten mit geplanter Wartung zu füllen und zufällige Ausfälle zu minimieren oder eine einfache Integration in industrielle Automatisierungs- und Steuerungsnetzwerke sicherzustellen.
Dem gegenüber steht der aktuell verbreitete technologische Stand der Beleuchtungstechnik der BV:
- proprietäre Lösungen zur Beleuchtungssteuerung
- Beleuchtungshersteller bauen Beleuchtungen
- Controllerhersteller bauen Controller
- einzige Schnittstelle zwischen beiden sind Anode / Kathode der LEDs
- der Controller „weiß“ nichts über die angeschlossene Beleuchtung
- ineffiziente Inbetriebnahme, zeitintensive Umbau- und Wartungsarbeiten
- bedingt wiederholgenaue Einstellungen erfordern häufig manuelles Nachjustieren
- reproduzierbare Kopien der Sollparameter sind nicht möglich.
In der „neuen Welt“ verschmelzen Beleuchtung und Controller zu einer intelligenten, vernetzten und durchgehend digitalen Einheit und überwinden so die Grenzen der Analogtechnik. Die komplett in Deutschland entwickelte und gefertigte Evotronlight-Technologie von Evotron (Vision: Halle 1, Stand B72.9) ist dabei in der Lage, die angeschlossene LED-Beleuchtung zu identifizieren, um die geforderten Betriebsparameter wie Strom, Spannung, Temperatur, Helligkeit und Pulsleistung optimal zu steuern.
Der integrierte Sensorprozessor erfasst und übermittelt alle relevanten Prozessdaten und stellt sie kontinuierlich dem übergeordneten System für die vorausschauende Wartung und Rückverfolgbarkeit zur Verfügung. Er überwacht die maximal zulässigen Betriebsdaten und garantiert so eine hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der Beleuchtungskomponenten.
Die vollständige digitale Funktionsweise des LED-Controllers ermöglicht die reproduzierbare Konfiguration all seiner Betriebsparameter und Grenzwerte. Somit können Parameter wie der LED-Strom, die Puls-, Pausen- und Verzögerungszeiten, die zulässige Betriebstemperatur oder zulässige Leistung und vieles mehr reproduzierbar für die jeweilige Applikation eingestellt, in einem Backup gesichert und daraus wiederhergestellt werden. Diese Eigenschaft garantiert identisch konfigurierte Beleuchtungen. Damit ist die Technologie sehr gut für den Serienmaschinenbau geeignet. Außerdem können so parameteridentische Ersatzteile erzeugt werden, wodurch sich dank Plug & Play ausgefallene Beleuchtungen sehr schnell ersetzen lassen.
Mit der Automatisierungsumgebung wird über datensichere, geschützte standardisierte Kommunikationsprotokolle kommuniziert. Die Nutzung des MQTT-Protokolls ermöglicht eine einfache Integration in die Automatisierungs- und Steuerungsnetzwerke sowie eine zuverlässige Fernwartung. Die manuelle Inbetriebnahme des Beleuchtungscontrollers erfolgt entweder einfach menügeführt über das integrierte OLED-Display oder ganz bequem mit einem beliebigen Mobilgerät über die grafische Weboberfläche.
Die adaptive digitale Stromreglung gewährleistet homogenes modulationsfreies und konstantes Licht im Dauerbetrieb sowie präzise leistungsstarke Lichtpulse im Blitzbetrieb. Das mechanische Design der Gehäuse wurde im Sinne eines optimalen Temperaturmanagements durch eine aufwendige Finite-Elemente-Berechnung gestaltet. So werden die LEDs optimal gekühlt und gleichzeitig der Bauraum minimiert. Dennoch besitzen LED-Controller und Beleuchtungen robuste industrietaugliche Gehäuse mit Schutzgrad IP67. ■
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