Für lange Lebensdauer
Kühlendes PC-Gehäuse für industrielle Bildverarbeitung
Elektronische Bauteile altern schneller, wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt sind. In der industriellen Fertigungsüberwachung und Qualitätskontrolle stellt dies eine Herausforderung dar, da dort Systeme mit Hochgeschwindigkeitsprozessoren zum Einsatz kommen.
Die Kooperation zwischen Imago Technologies und CTX Thermal Solutions zeigt, welche Bedeutung eine effiziente Kühlung für die Langlebigkeit dieser Systeme hat. Prozessoren mit einer Frequenz von bis zu 3,7 GHz führen 3,7 Milliarden Taktzyklen pro Sekunde aus. Die Vision Box AGE-X5.1 von Imago Technologies nutzt diese Rechenleistung, um Bildverarbeitungsaufgaben in der industriellen Fertigung zu bewältigen. Sie koordiniert die Kommunikation zwischen Kamera, Beleuchtung, Software und Bus-System und ermöglicht so die präzise Steuerung der Belichtung. Dies sorgt für eine gleichbleibend hohe Bildqualität und eine zuverlässige Fehlererkennung – selbst in schnellen Produktionsprozessen.
Mit zunehmender Sensorleistung und steigender Bildauflösung wächst die zu verarbeitende Datenmenge. Die Vision Box unterstützt beispielsweise die Übertragung von Bilddaten über eine 5GBase-T-Schnittstelle, die eine fünfmal höhere Datenrate als ein 1-Gigabit-Ethernet-Anschluss bietet. Die höhere Rechenleistung verbessert die Bildverarbeitung, bewirkt aber auch eine stärkere Wärmeentwicklung. Eine effiziente Kühlung ist deshalb notwendig, um die Funktionstüchtigkeit über einen langen Zeitraum zu erhalten.
Lange Nutzungsdauer durch effiziente Kühlung
Imago entwickelt und vertreibt embedded Vision-Komponenten, darunter PCs für die industrielle Bildverarbeitung, intelligente Kameras sowie Sensoren mit und ohne KI. »Die Lebensdauer ist ein entscheidender Faktor bei der Auswahl der Komponenten«, sagt Christoph Siemon, Sales Manager bei Imago. »Industrielle Systeme werden oft nur alle zehn Jahre ausgetauscht – manchmal sogar noch seltener.« Damit ein PC über diesen Zeitraum hinweg zuverlässig funktioniert, muss er entsprechend gekühlt werden. Diese Anforderungen werden bereits in der Entwicklungsphase berücksichtigt.
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Imago Technologies entwickelt und produziert embedded Vision-Komponenten und arbeitet seit mehreren Jahren mit CTX Thermal Solutions aus Nettetal zusammen, das auf Kühllösungen spezialisiert ist. CTX liefert Kühlkörper, Heatspreader, Heatpipes und weitere Komponenten zur Wärmeableitung. »Die Zusammenarbeit mit CTX ist konstruktiv und flexibel. CTX kann auf spezifische Kundenanforderungen eingehen«, erklärt Siemon. Ein Beispiel dafür ist die Vision Box AGE-X5.1.
Gehäuse als passive Kühllösung
Die Vision Box ist für industrielle Anwendungen konzipiert, bei denen kompakte Bauweise und zuverlässige Kühlung gefordert sind. Da auf Lüfter verzichtet wird, bleibt das System wartungsarm, weniger anfällig für Störungen und auch unter schwierigen Bedingungen einsetzbar. Die Wärmeabfuhr erfolgt über das Gehäuse.
CTX entwickelt außer Kühlkörpern auch Elektronikgehäuse, Frontplatten und Aluminiumkomponenten, die in verschiedenen technischen Bereichen Anwendung finden. »Unser Fokus liegt auf maßgeschneiderten Gehäuselösungen, die wir per Druckguss oder Extrusion herstellen«, erläutert Vertriebsleiter Ulf-Guido Held. »Dabei müssen Design- und Funktionsanforderungen optimal zusammengeführt werden.«
Für die Vision Box hatte Imago klare Vorgaben: Die Konstruktion sollte möglichst einfach sein, um kosteneffizient zu bleiben. CTX prüfte die Machbarkeit der vorgeschlagenen Gehäusekonstruktion und unterstützte mit einer detaillierten Beratung. Dabei wurden typische Fragen geklärt: Soll das Gehäuse eine Schutzfunktion übernehmen oder primär Wärme ableiten? Wie viel Platz benötigt die Elektronik? Ist eine Befestigungsmöglichkeit erforderlich? Muss eine bestimmte IP-Schutzklasse eingehalten werden? Soll das Gehäuse offen für Luftzirkulation sein oder geschlossen, um Staub und Feuchtigkeit abzuhalten?
Sobald die zu erwartende Wärmeentwicklung bekannt ist, wird die passende Fertigungstechnologie gewählt. Zudem werden Oberflächenbehandlung und Farbwünsche mit dem Kunden abgestimmt. Nach einer Prototypenphase startet die Serienproduktion. Auch wenn diese international erfolgt, bleibt CTX für Kunden über einen Ansprechpartner in Nettetal erreichbar.
Kompakte Bauweise mit effizienter Kühlung
Das Gehäuse der Vision Box wird durch Extrusion gefertigt: Dabei wird Aluminium unter hohem Druck durch eine Form gepresst, anschließend abgekühlt und zugeschnitten. Die Geometrie des Werkzeugs bestimmt das Kühlkörperdesign und damit die Wärmeableitung. Einmal hergestellt, lassen sich mit einer Form große Stückzahlen wirtschaftlich produzieren. CTX bietet zusätzlich Oberflächenbeschichtungen und Beschriftungen an.
Die Vision Box misst 230 x 164 x 77 mm und wiegt 2400 g. Das gerippte Profil des CTX-Gehäuses vergrößerte die Oberfläche und sorgt damit für effiziente Wärmeableitung durch natürliche Konvektion. So wird eine Verlustleistung von 65 W abgeführt. »Neben der Kühlleistung spielt die kompakte Bauweise eine große Rolle«, sagt Siemon. »Je nach CPU-Leistung kann der Kühlkörper schnell die Hälfte des Gesamtgewichts ausmachen.«
Die Anforderungen an embedded PC-Systeme entwickeln sich weiter. Komponenten werden leistungsfähiger und übernehmen zusätzliche Funktionen. Trotz steigender Effizienz der Prozessoren bleibt die Kühlung entscheidend für eine lange Nutzungsdauer.
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