CN104822616A - 用于操纵风力涡轮机的转子叶片的升降机及其操作方法 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于操纵转子叶片(4)的升降机(2)，一种操作升降机(2)的方法和一种包括升降机(2)和转子叶片(4)的系统。所述升降机包括至少一个装置，尤其是用于接触所述转子叶片外表面的抓取钳口(6)。所述升降机可以进一步包括基于非光学波的系统，以检测所述转子叶片(4)相对于所述升降机(2)的位置。

Description

用于操纵风力涡轮机的转子叶片的升降机及其操作方法

技术领域

本发明涉及用于操纵风力涡轮机的转子叶片的升降机、包括升降机和转子叶片的系统以及进一步涉及操作升降机的方法。

背景技术

风力涡轮机(也被称为风力发电站或风能转换器)的转子叶片是大致中空结构，所述中空结构具有被设置在转子叶片内的多个结构加固构件。主要变现为压力侧和吸力侧的转子叶片的外表面不完全是由转子叶片内部的结构加固件支撑。因此，必须小心地操纵风力发电机的转子叶片，以防止甚至在其自重下损坏转子叶片的风险。特别地，在将转子叶片安装在风力发电机的转子轮毂上的期间，必须在指定为支持转子叶片重量的预定抓取区域内抓取转子叶片。

操纵转子叶片的常用方法是应用附接到起重机吊钩两个纺织带。然而，纺织带的使用仅限于在基本水平位置中操纵转子叶片。更复杂的操纵装置允许更灵活地操纵和定位转子叶片。也被称为转子叶片抓具或升降机的操纵装置，例如是从WO 2012/095112 A1中获知。所公开的转子叶片升降机包括两个抓取钳口，每个抓取钳口都具有携带多个垫的一对对立的臂，多个垫用于在预定抓取区域中支撑转子叶片。然而，必须精确和小心地进行转子叶片升降机的接近和定位。否则，转子叶片可能被升降机损毁。升降机关于转子叶片的对准可以使用由视频系统支持的几何方法来执行。

然而，特别对于在海上条件下转子叶片的安装，光学方法可能受限于诸如夜间，雾，雨等的能见度条件。另外，作为手工制作工艺的用于抓取叶片的标记位置容易发生错误。转子叶片的海上操纵经常需要每天都具有高固定成本的起重船。如果转子叶片的安装因为不利的天气条件或不正确的定位而延迟，那么对于风力发电机的制造商或运营商而言这将导致高开销。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于操纵在各种天气条件下都可以可靠运转的转子叶片的升降机。另外，本发明的目的是提供一种改进的系统，其包括升降机和转子叶片以及一种操作用于操纵转子叶片的升降机的更可靠的方法。本发明的另一个目的是提供一种用于校准升降机中系统的方法。

在本发明的一方面中，提供了一种用于操纵风力涡轮机的转子叶片的升降机。所述升降机包括至少一个装置，尤其是用于接触所述转子叶片外表面的抓取钳口。所述升降机可以进一步包括用于检测所述转子叶片相对于所述升降机的位置的基于非光学波的系统。在该说明书的情景中，转子叶片的位置是指所述转子叶片相对于所述升降机的距离和对齐。

基于非光学波的系统可以构造为基于非光学测量执行距离测量。具体地，基于非光学波的系统可以是雷达系统或者使用声波操作的系统，例如超声系统。在对本发明的范围有任何限制的情况下，通过参考包括具有至少一个雷达换能器的雷达系统的升降机将来解释进一步的细节和特性。然而，例如，所述升降机可以相似地设有超声换能器。

有利地，使用雷达系统确定所述转子叶片的位置甚至在例如灰尘、浓雾和下雨的恶劣海上条件下也是稳健和可靠的。在如视觉系统的这些条件下雷达系统并不易于出错。另外，所述雷达系统提供有利效果：升降机和叶片之间的距离越短，雷达信号的分辨率就越好。结果，转子叶片相对于升降机的确定位置随着转子叶片和升降机之间距离的降低而变得更精确和更可靠。这是有利的，因为由于转子叶片和升降机之间的碰撞导致的转子叶片损毁的风险随着转子叶片和升降机之间距离而降低而增加。当升降机接近转子叶片时，雷达系统有利地提供更精确和更可靠的信号。这允许对升降机进行精确和小心的引导，尤其是在抓取转子叶片的关键阶段。

根据本发明的多方面的升降机可以设置有用于测量转子叶片相对于升降机的位置的附加系统。例如，雷达系统可以与超声系统、视频检测系统和/或激光定位系统相结合。有利的是，不同的系统不互相干扰，并且测量值之间没有干扰。类似地，雷达系统和例如使用RFID的GPS测量定位系统、超声位置测量或倾角仪之间没有干扰。用于位置测量的这些替代系统的每个或多个可以有利地结合在根据本发明的其它实施例的升降机中。各种系统可以相互补充和支持。

具有雷达系统的升降机是进一步有利的，因此它不需要标记风力涡轮机的转子叶片。如果转子叶片的对准是基于视觉检测，例如使用视频系统，或者转子叶片的位置是使用RFID系统确定，那么转子叶片必须设有合适的标记。此外，雷达系统提供了高检测范围，其可以是约30米或以上。

根据本发明的实施例，升降机可包括用于确定升降机的定向的至少一个倾角仪。具体地，该倾角仪可以构造为确定升降机的水平倾斜角，这是由于升降机围绕垂直横向方向旋转导致的。在本发明的另一个实施例中，升降机可包括多于一个的倾角仪，具体地一个倾角仪用于空间的每个方向。更具体地，升降机可以包括用于主体的一个倾角仪和用于每个抓取钳口的两个倾角仪。有利的是，倾角仪的该系统允许确定升降机的定向。基于关于空间中定向的信息，升降机可以关于转子叶片对准。

根据本发明的有利实施例，用于接触转子叶片的外表面的至少一个装置在接近方向中从升降机的支撑结构凸出。雷达系统可以包括具有发射方向的雷达换能器，发射方向大致指向接近方向。为了抓取转子叶片，升降机大致在接近方向中接近转子叶片。当升降机接近转子叶片时，两个雷达换能器配置为沿着升降机的结构，这基本上平行于转子叶片。两个雷达换能器可以设置在升降机上并且可以具有在某一方向中的发射方向使得抓取钳口并不导致反射。

至少一个雷达换能器可以构造为发射初级雷达信号并且检测在转子叶片上反射的次级雷达信号。次级雷达信号也被称为回波信号。转子叶片的位置可以使用该至少一个雷达换能器来确定。

有利地，升降机可以包支撑结构，用于接触转子叶片的外表面的第一装置和第二装置。第一装置和第二装置可以安装在支撑结构上并且彼此之间可以具有限定第一横向方向的间隙。雷达系统可以包括安装在支撑结构上的并且彼此之间具有第二间隙的第一雷达换能器和第二雷达换能器。第二间隙限定第二横向方向。第一横向方向和第二横向方向彼此大致平行。具体地，第二间隙可以大于第一间隙。根据本发明的该实施例，升降机可以确定升降机的横向方向和转子叶片的纵向方向之间的倾斜角。倾斜角的确定可以基于三角测量完成。第一雷达换能器和第二雷达换能器之间的第二间隙限定用于三角测量的基线长度。一旦检测到转子叶片的翼型轮廓中的改变，就可以校正该距离。最小距离将用作主要点以确定转子叶片的翼型轮廓。第二点将给出倾斜角的近似值。三角测量的精度随着基线长度增长而增大。当在横向方向中考虑时，当第一雷达换能器和第二雷达换能器设置在升降机的大致相对的端部时，可以实现最大基线长度和最大精度。

根据本发明的另一个有利实施例，第一装置是第一抓取钳口并且第二装置是第二抓取钳口。每个抓取钳口都可以包括相对于彼此可移动或者可切换的一对对立臂。抓取钳口的至少一个臂的移动方向限定抓取平面。具体地，接近方向可以平行于抓取平面。第一雷达换能器和第二雷达换能器分别具有第一发射方向和第二发射方向。雷达换能器的发射方向可以相对于抓取平面倾斜。具体地，第一雷达换能器的发射方向可以朝向第二雷达换能器倾斜。类似地，第二雷达换能器的发射方向可以朝向第一雷达换能器倾斜。根据本发明的有利实施例，抓取平面和雷达换能器的发射方向之间的倾斜角可以大于0°并且小于通常小于45°的雷达自身的传播角(dispersion)。具体地，倾斜角可以小于由雷达换能器的光束的孔径角限定的角度。具体地，该角度小于15°并且大于0°。根据本发明的另一个实施例，倾斜角可以大致等于5°。

有利地，雷达换能器的倾斜改善升降机的横向方向和叶片的纵向方向之间的倾斜角的测量的可靠性。对于雷达换能器的倾斜角的所提到的范围和数值在各种实验中被证明是有利的。

在本发明的另一个有利的实施例中，雷达系统包括第三雷达换能器和第四雷达换能器。第三雷达换能器可以安装在第一臂上，并且第四雷达换能器可以安装在抓取钳口的第二臂上。具体地，第三雷达换能器的发射方向和第四雷达换能器的发射方向以钝角相交。它们可以设置为彼此大致相对。当抓取钳口处于闭合位置时可以考虑这点。为了在升降机的运行期间检测和避免转子叶片的可能碰撞，在抓取钳口于转子叶片上方通过期间，可以启动第三雷达换能器和第四雷达换能器。第三雷达换能器和第四雷达换能器的测量值可以应用于检测或者验证抓取钳口的臂的位置。另外，一旦升降机已经成功地接近转子叶片，那么第三雷达换能器和第四雷达换能器可以提供指示相应一个臂和转子叶片之间距离的测量值。这有助于引导抓取钳口的打开臂跨越转子叶片。

根据本发明的又另一个实施例，升降机可以构造为在启动升降机自身的情况下启动第一雷达换能器和第二雷达换能器。然而，如果升降机和转子叶片之间的距离大于预定小距离，则雷达换能器可以不连续地运行。该预定距离取决于转子叶片的大小和转子叶片的反射。具体地，该预定距离可以是约4米。当升降机和转子叶片的之间的距离下降至低于1.5米时，雷达换能器可以切换至连续运行。雷达换能器的该逐步启动相对于升降机的可以是电池供电装置的功率消耗是有利的。功率消耗的降低将延长电池的寿命。这增加了升降机的运行时间。

根据本发明的另一个有利实施例，升降机可以进一步包括可以安装在抓取钳口的第一臂或者第二臂上的第五雷达换能器。第五雷达换能器可以设置在抓取钳口上以具有相对于连接第三雷达换能器和第四雷达换能器的线倾斜的发射方向。有利地，转子叶片的翼型轮廓可以从不同角度中被检查。为了确定沿着转子叶片横截面的翼型轮廓，有利的是将第三雷达换能器、第四雷达换能器和第五雷达换能器大致设置在公共平面中。公共平面还可以大致平行于抓取平面。

有利地，升降机可以进一步包括具有转子叶片模型的控制单元。根据发明的此实施例，控制单元可以构造为估计第三雷达换能器至第五雷达换能器中至少一个的测量值。基于这些值，控制单元可以确定沿着转子叶片的横截面的至少一部分翼型轮廓。另外，控制单元可以构造为从转子叶片的模型中计算沿着转子叶片的各个横截面的多个理论翼型轮廓。升降机的控制单元可以进一步被构造为使至少所确定部分的翼型轮廓与已经对于转子叶片的各个横截面进行计算的多个理论翼型轮廓中的一个匹配。升降机相对于转子叶片的纵向位置可以基于匹配的结果计算。

具体地，匹配翼型轮廓的步骤可以包括确定理论翼型轮廓和所确定翼型轮廓之间的偏差。转子叶片的翼型沿着其长度变化。沿着转子叶片的某一横截面考虑的翼型轮廓可以利用该某一纵向位置进行识别。换句话说，可以利用对应横截面的纵向位置清楚地识别某一翼型轮廓。所确定翼型轮廓可以与具有最小偏差的(来自多个理论翼型轮廓中)理论翼型轮廓匹配。所匹配的理论翼型轮廓的纵向位置是已知的。基于这个信息，可以计算升降机的纵向位置。有利地，无须叶片上的任何标记就可以确定升降机相对于转子叶片的纵向位置。这是特别有利的，因为不用保证精确地作出标记。

雷达系统可以在具有12.8GHz至18GHz范围内频率的K波段下运行。这有利地应用于本发明的所有实施例。

根据本发明的另一个有利方面，提供了一种包括转子叶片和根据本发明的多个方面的升降机的系统。转子叶片可以包括大致从转子叶片的根部和末端之间凸出的雷达反射器。具体地，雷达反射器可以嵌入在转子叶片中。另外，转子叶片可以是嵌入在转子叶片中的防雷网。叶片自身的碳纤维结构也可以形成雷达反射器。雷达反射器将提升转子叶片至雷达系统的可视度。

根据本发明的又一个有利方面，提供了一种操作用于操纵风力涡轮机的转子叶片的升降机的方法。升降机可以包括至少一个装置，尤其是用于接触转子叶片外表面的抓取钳口。升降机可以进一步包括基于非光学波的系统。具体地，这可以是雷达系统。然而，也可以应用于超声系统。参考雷达系统并不限制本发明的范围。该雷达系统可以构造为发射初级雷达信号和检测次级雷达信号。初级雷达信号可以在转子叶片的方向中发射。可以检测已经在转子叶片上反射的次级雷达信号。可以分析次级雷达信号以确定转子叶片相对于升降机的位置。根据本发明的多个方面已经相对于升降机提及的相同或者相似的优点以相同或相似的方式应用于根据本发明的多个方面的方法，并且将不重复。

根据本发明的实施例，确定沿着转子叶片的横截面的至少一部分翼型轮廓。沿着转子叶片的多个横截面的多个理论翼型轮廓可以从转子叶片的模型中确定。至少所确定部分的翼型轮廓可以与多个理论翼型轮廓中的一个匹配。升降机相对于转子叶片的纵向位置可以基于匹配结果确定。

在本发明的另一个有利实施例中，升降机包括具有相对于彼此可移动的一对对立臂的至少一个抓取钳口。抓取钳口的至少一个臂的移动方向限定抓取平面。可以确定升降机的抓取平面和转子叶片的纵向方向之间的倾斜角。另外，沿着转子叶片的倾斜横截面的多个倾斜理论翼型轮廓可以从模型中确定。倾斜翼型轮廓可以相对于转子叶片的纵向方向倾斜大致等于所确定倾斜角的角度。有利地，即使升降机相对于转子叶片倾斜，也可以确定升降机的纵向方向。所确定的纵向方向可以被两个轮廓均分，到得更稳定的距离测量。

所确定的纵向方向也可以通过是所测量的翼型轮廓与平均理论翼型轮廓相匹配而确定。倾斜理论翼型轮廓可以分配至在转子叶片的确定位置处的离散倾斜横截面。通过平均来自模型的理论翼型轮廓，可以计算出理论翼型轮廓沿着其的离散位置之间的纵向位置。可以执行更精确的距离测量。

根据本发明的又一个方面，提供一种校准基于非光学波的系统的方法，尤其是根据本发明的多个方面的升降机中的雷达系统。校准方法可以是根据本发明的多个方面的操作升降机的方法的一部分。例如，校准可以是在操作升降机的开始。

根据校准基于非光学波的系统的方法，可以应用光学装置、具体是激光系统以测量大气条件。例如，可以确定大气压、大气的湿度和/或盐度。此信息可以被应用于校准基于非光学波系统的换能器，具体是雷达换能器。所确定的大气条件可以被考虑用于换能器的距离测量。另外，可以提供用于校准基于非光学波的系统，具体是雷达系统的替代或其它的方法。金属部件或转子叶片部件可以分配在换能器前方的已知距离处。执行测量并且读出测量值。换能器的测量值可以与目标(即金属部件或转子叶片部件)的已知距离相匹配。所测量的距离可以与目标的已知距离匹配并且换能器可以校准至大气条件。具体地，换能器可以校准至一定程度的盐度、湿度和/或校准至大气压力。

附图说明

从图下述参照附图对本发明优选实施例的描述中得出本发明的其它方面和特征，其中，

图1是示出了将要抓取风力涡轮机的转子叶片的根据本发明实施例的升降机的简化立体图；

图2是升降机的简化前侧视图；

图3是示出接近转子叶片的升降机的简化俯视图；

图4是示出根据本发明的其它实施例的升降机的简化立体图，其中升降机将抓取转子叶片；

图5和图6是示出根据本发明实施例的升降机的抓取钳口的简化侧视图。

图7是示出沿着转子叶片的横截面的简化翼型轮廓和布置在转子叶片周围的雷达换能器的简化俯视图；

图8是转子叶片的简化细节俯视图，其中示出了从转子叶片的模型中计算的翼型轮廓所沿行的多个横截面；以及

图9是根据本发明另一个实施例的升降机的另一个简化俯视图。

具体实施方式

图1是示出根据本发明第一实施例的升降机2的简化立体图。图1示出了升降机2将要抓取风力涡轮机的转子叶片4的情形。升降机2包括用于接触转子叶片4的外表面的第一装置6和第二装置8。转子叶片4的外表面的主要由压力侧和吸力侧表示。第一装置6和第二装置8均携带多个垫(未示出)，以便将转子叶片4支撑在预定抓取区域中。尽管用于接触转子叶片4的外表面的装置6、8可以构造为具有依据具有抓取钳口的升降机的实施例做出的不同的设计基准。用于接触转子叶片4的外表面的第一装置6是第一抓取钳口6。用于接触转子叶片4的外表面的第二装置8是第二抓取钳口8。

第一抓取钳口6包括第一臂10和第二臂12。类似地，第二抓取钳口8包括第一臂14和第二臂16。第一抓取钳口6的第一臂10和第二抓取钳口8的第一臂14安装在支撑结构18上。抓取钳口6、8的第二臂12、16分别可枢转地接合至第一臂10、14。图1示出了在打开的位置中的抓取钳口6、8。在抓取钳口6、8的闭合位置中，可以被布置在抓取钳口6、8的臂10、12、14、16上的接触垫(未示出)支撑转子叶片4的外表面，以便尤其在关于风力涡轮机的转子轮毂的安装期间提升和操纵转子叶片4的外表面。

升降机2可以设置有雷达系统以用于检测转子叶片4相对于升降机2的位置。雷达系统可以包括布置在升降机2的不同位置处的多个雷达换能器。根据图1的实施例，雷达系统包括第一雷达换能器22和第二雷达换能器24。

根据本发明的另一个实施例，升降机2可以设置有基于非光学波的系统，其可以构造为基于非光学测量执行距离测量。具体地，基于非光学波的系统可以是雷达系统。然而，该系统可以是利用声波例如超声系统操作的系统。升降机2可以类似地设置有超声换能器，其可以以与雷达换能器相似的方式设置在升降机上。具体地，第一雷达换能器22和第二雷达换能器24可以例如由合适的超声换能器来代替。

第一雷达换能器22和第二雷达换能器24可以安装在升降机2的支撑结构18上。雷达换能器22、24中的至少一个的发射方向可以朝向升降机2的接近方向A对准。接近方向A是下述方向：当升降机2将要抓取转子叶片4时，升降机2沿着接近方向A接近转子叶片4。升降机2可以进一步包括用于获取和分析的雷达换能器22、24的测量值的控制单元3。控制单元3可以构造为基于这些测量值确定转子叶片4相对于升降机2的位置。控制单元3可以设置在升降机2外侧。例如，应用于操作升降机2的控制站或面板可以包括控制单元3。

图2是示出根据图1的实施例的升降机2的简化前侧视图。第一抓取钳口6和第二抓取钳口8安装在升降机2的支撑结构18上以具有彼此之间的第一间隙B1。第一间隙B1限定第一横向方向。第一雷达换能器22和第二雷达换能器24安装在支撑结构18上以具有彼此之间的第二间隙B2。第二间隙B2限定第二横向方向。具体地，第一横向方向可以大致平行于第二横向方向。第一横向方向和第二横向方向可以大致等同于升降机2的横向方向。另外，第二间隙B2可以大于第一间隙B1。抓取钳口6、8的相应一个的对立臂10、12和14、16相对于彼此是可移动的。具体地，第一抓取钳口和第二抓取钳口6、8的第一臂和第二臂12、16分别围绕第一枢轴30和第二枢轴32是可移动的。

图3是示出升降机2和转子叶片4的简化俯视图，其中升降机2在接近方向A中接近转子叶片4。第一雷达换能器22和第二雷达换能器24(图3中未示出)分别发射第一雷达锥区(radar cone)26和第二雷达锥区28。第一雷达锥区26具有第一发射方向A1。第二雷达锥区28具有第二发射方向A2。第一抓取钳口6的打开位置和闭合位置之间的第二臂12的移动限定第一抓取平面E1。类似地，第二抓取钳口8的第二臂16的移动限定第二抓取平面E2。抓取平面E1、E2可以彼此大致平行。它们垂直于升降机2的横向方向。另外，升降机2的接近方向A可以大致平行于抓取平面E1、E2。

第一雷达换能器22和第二雷达换能器24的发射方向A1、A2可以相对于抓取平面E1、E2的相应一个倾斜。第一雷达换能器22的第一发射方向A1可以朝向第二雷达换能器24倾斜。类似地，第二雷达换能器24的第二发射方向A2可以朝向第一雷达换能器22倾斜。第一发射方向A1和第一抓取平面E1之间的第一倾斜角α1可以大于0并且小于15°。具体地，第一倾斜角α1可以大致等于5°。第二发射方向A2和第二抓取平面E2之间的第二倾斜角α2也可以大于0并且小于15°。具体地，第二倾斜角α2可以大致等于5°。

第一雷达换能器22和第二雷达换能器24可以构造为在朝向转子叶片4的方向中发射初级雷达信号。第一雷达换能器22和第二雷达换能器24可以进一步构造为检测在转子叶片4上反射的次级雷达信号或者雷达回波。可以是雷达系统的部件的控制单元3(图3中未示出)分析次级雷达信号。具体地，该分析可以揭示升降机2和转子叶片4之间的距离。另外，可以确定升降机2和转子叶片4之间的倾斜角β。倾斜角β可以是升降机2的接近方向A和转子叶片4的纵向C之间的角度。当利用升降机2接近转子叶片4时，距离和倾斜角β均被考虑以控制升降机2的操作。升降机2的控制可以进一步由其它定位系统支持。这些定位系统例如可以是：视觉检测系统、GPS、超声系统或者激光定位系统。升降机2的雷达系统因为它的高操作范围而特别有利。然而，升降机2可以是电池供电装置。为了节约能源，可以将雷达系统构造为在不连续模式中操作雷达换能器22、24。具体是，如果转子叶片4和升降机2之间的距离大于4m，那么雷达换能器22、24对于0.4秒的时间段是有效的，之后是0.05秒的暂停，期间雷达换能器22、24是无效的。当升降机2进一步接近转子叶片4时，可以将雷达换能器22、24切换到连续操作模式。特别地，当升降机2和转子叶片4之间的距离是小于1.5m时，雷达系统可以进入连续模式。

升降机2相对于叶片4的距离和水平错位(由倾斜角度β表示)可以使用雷达系统来确定。为了确定垂直错位，例如可以应用激光系统。在这两种系统中，升降机2相对于叶片4的水平和垂直错位可以通过三角法来确定。另外，可以垂直于升降机2的横向方向(图2)和垂直于接近方向A的倾斜角可以使用倾角仪17确定。可能作为地面和接近方向A之间的角度的倾斜可以用于引导抓取钳口6、8的打开臂12、16跨越转子叶片4。另外，倾角仪17可以包括多于一个传感器。具体地，对于每个空间方向可以有一个传感器。

为了提升转子叶片4在雷达图像中的可见度，转子叶片4可以包括雷达反射器34。雷达反射器34大致可以在转子叶片4的根部36和末端38之间凸出。具体地，雷达反射器34可以是嵌入在转子叶片4中的闪电网。然而，可以通过由碳纤维制成的反射结构来提供雷达反射器34。碳纤维结构也可以嵌入在转子叶片4中。

图4是示出根据本发明另一实施例的升降机2的另一简化立体图。升降机2将抓取转子叶片4。可以将升降机2构造为与根据图1至图3的实施例的升降机2相类似。然而，图4中的升降机2可以设置有其它雷达换能器。第一抓取钳口6包括第三雷达换能器40和第四雷达换能器42。第三雷达换能器40可以安装在第一抓取钳口6的第一臂10上。第四雷达换能器42可以安装在第一抓取钳口6的第二臂12上。另外，第一抓取钳口6可以包括设置在第一臂10上的第五雷达换能器44。

第三雷达换能器至第五雷达换能器40、42、44可以应用于确定第一抓取钳口6的臂10、12中的相应一个和转子叶片4之间的距离。测量值可以用于引导抓取钳口6跨越转子叶片4。另外，沿着转子叶片4的横截面的至少一部分翼型轮廓的可以基于第三雷达换能器至第五雷达换能器40、42、44来确定。当参考图7和图8时，我们将更详细地涉及此。

图5是示出图4的升降机2的第一抓取钳口6的详细地简化侧视图。第三雷达换能器40、第四雷达换能器42和第五雷达换能器44可以设置在作为图5中的纸面的大致公共平面中。此公共平面可以平行于第一抓取钳口6的第一抓取平面E1(图3)。然而，不必要的是将第三雷达换能器至第五雷达换能器40、42、44设置在公共平面中。第三雷达换能器40可以具有第三发射方向A3。第四雷达换能器42可以具有第四发射方向A4。第三发射方向A3和第四发射方向A4可以以钝角相交。当第一抓取钳口6位于闭合位置时，第三雷达换能器40和第四雷达换能器42可以设置为彼此大致相对。第五雷达换能器44可以具有第五发射方向A5。第五雷达换能器44可以安装在第一抓取钳口6的第一臂10或第二臂12上。根据图5中的实施例，第五雷达换能器44可以设置在第一臂10上。第五发射方向A5可以相对于连接第三雷达换能器和第四雷达换能器40、42的线倾斜。这在第一抓取钳口6位于闭合位置中时被考虑。

在图6中，存在示出第二抓取钳口8的升降机2的另一个简化侧视图。示出第二抓取钳口8在闭合位置中。与第一抓取钳口6处的第三雷达换能器40对应的雷达换能器46设置在第一臂14上。另一个雷达换能器48设置在第二抓取钳口8的第二臂16上。该雷达换能器48对应于在第一抓取钳口6处的第四雷达换能器42。对应的雷达换能器设置在位于相似位置并且用于相似目的的抓取钳口6、8的相应的一个上。雷达换能器46、48可以应用于引导第二抓取钳口8跨越转子叶片4。类似于第三雷达换能器和第四雷达换能器40、42，雷达换能器46、48也可以应用于确定转子叶片4的一部分翼型轮廓。然而，在大多数情况下，足以确定转子叶片4的在两个抓取钳口6、8中仅一个处的翼型轮廓。根据图4至图6中的实施例，这仅通过实例的方式使用第一抓取钳口6执行。

升降机的雷达换能器可以根据具体方案不连续地操作。根据本发明的该实施例，使雷达换能器的干扰风险最小化了。根据这个方案，第一雷达换能器22和第五雷达换能器44对于约0.4秒是有效的。在0.05秒的短暂暂停之后，第三雷达换能器42和雷达换能器48对于约0.4秒是有效的。雷达换能器之间的干扰可被省略。其它雷达换能器24、42和46可以以连续模式操作。

设置在第一抓取钳口6上的第三雷达换能器至第五雷达换能器40、42、44的测量值可以应用来确定沿着转子叶片4的横截面的转子叶片4的至少一部分翼型轮廓。图7在简化横截面图中示出了该情况。第三雷达换能器至第五雷达换能器40、42、44可以大致设置在转子叶片4周围。相应的雷达锥区D3、D4和D5感测沿着转子叶片4的横截面的一部分翼型50。为了在很大程度上忽略重叠的发射锥区D3、D4和D5，第五雷达换能器44的发射方向A5可以相对于连接第三雷达换能器40和第四雷达换能器42的线倾斜。这在抓取钳口6位于闭合位置时被考虑。

升降机4的控制单元3(图4)可以包括转子叶片4的模型。例如，DWG工具包可用于生成dwf-叶片模型。基于转子叶片4的该理论或数值模型，转子叶片4的多个理论翼型轮廓可以沿多个横截面来确定。例如，翼型轮廓可以在具有约5厘米距离的切面和横截面中计算。转子叶片4的翼型轮廓沿着其纵轴C变化。在转子叶片4的确定纵向位置处沿着横截面的翼型轮廓可以利用该确定纵向位置而被识别。换句话说，每个翼型轮廓可以分配给确定横截面并且分配给沿所述纵轴C的特定距离。纵向距离可以例如从转子叶片4的根部36中测量。反之亦然，纵向距离或位置可以从转子叶片4的翼面轮廓中确定。

升降机2的控制单元3可以构造为执行所确定部分的翼型轮廓和多个理论翼型轮廓之间的匹配。例如，所确定翼型轮廓可以与多个理论翼型轮廓进行比较并且可以计算偏差。当相对于所确定翼型轮廓的偏差是最小时，理论翼型轮廓可以选自多个翼型轮廓。基于该匹配结果，可以确定理论翼型轮廓的纵向位置。基于该信息，可以确定升降机2相对于转子叶片4的纵向位置。

升降机2相对于转子叶片4的纵向位置的确定甚至可以在当升降机2相对于转子叶片4倾斜时(倾斜角度β；图3)的情况下执行。倾斜的理论翼型轮廓可以从图转子叶片4的模型中计算。这在图8中示出。可以限定多个切面52以及可以计算倾斜的理论翼型轮廓。切面52相对于转子叶片4的纵轴C倾斜约角度β1，角度β1大致等于接近方向A和转子叶片4的纵轴C之间的倾斜角β。再次，执行理论翼型轮廓和所测量的翼型轮廓之间的匹配。基于例如最小二乘匹配，可以选择一个理论翼型轮廓。基于对应切面52的已知纵向位置，可以确定升降机2相对于转子叶片4的纵向位置。

图9是示出根据本发明的另一个实施例的升降机2的另一个简化俯视图。升降机2可以构造为与根据图1至图6的实施例的升降机2类似。然而，雷达系统可以包括雷达换能器的不同设置。升降机2包括第一雷达换能器22和第二雷达换能器24。另外，存在可以设置在第一抓取钳口6的第一臂上的第三雷达换能器40和可以设置在第一抓取钳口6的第二臂中的第四雷达换能器42。第二抓取钳口8包括可以设置在第二抓取钳口8的第二臂上的雷达换能器48。雷达换能器22、24、40、42和48的设置可以与图4至图6的实施例类似。然而，图9中的升降机2包括可以设置在支撑结构18的中心处的中心雷达换能器56和可以设置在中心雷达换能器56和第一雷达换能器22之间的支撑结构18上的另一个雷达换能器54。雷达换能器40和54可以作为一个选项包括在雷达系统中。

升降机2的基于非光学波的系统可以进一步构造为执行可以是雷达和/或超声换能器的换能器的校准。升降机2可以包括光学装置，尤其是可以应用于测量大气条件的激光系统(未示出)。例如，激光系统可以构造为确定大气压、大气的湿度和/或盐度。由该系统提供的信息可以应用于校准基于非光学波的系统的雷达和/或超声换能器。所确定的大气条件可以考虑用于换能器的距离测量。

另外，升降机2可以构造为执行一种用于校准基于非光学波的系统的另选或其它方法。例如，可以校准雷达系统或者超声系统。金属部件或转子叶片4的部件可以分配在换能器22、24、40、42和48中的一个的前面的已知位置处。可以执行测量并且可以读出换能器22、24、40、42和48的测量值。换能器22、24、40、42和48的测量值可以与目标(即金属部件或者转子叶片4部件)的已知距离匹配。测量距离可以与目标的已知距离匹配并且换能器22、24、40、42和48可以校准至大气条件。具体地，换能器22、24、40、42和48可以校准至一定程度的盐度，湿度和/或大气压力。

尽管在上文中已经参照具体实施例描述了本发明，但是并不限于这些实施例，并且毫无疑问，技术人员将会想到进其它替代落入如所请求的本发明的范围内。

Claims (19)

1.一种操作用于操纵风力涡轮机的转子叶片的升降机的方法，所述升降机包括至少一个装置，尤其是用于接触所述转子叶片外表面的抓取钳口，所述升降机还包括用于发射初级信号和用于检测次级信号的基于非光学波的系统，所述方法包括步骤：

a)在朝向所述转子叶片的方向中发射初级信号并且检测在所述转子叶片处反射的次级信号；

b)分析所述次级信号以确定所述转子叶片相对于所述升降机的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤：

a)确定沿着所述转子叶片的横截面的至少一部分翼型轮廓；

b)从所述转子叶片的模型中确定沿着所述转子叶片的不同横截面的多个理论翼型轮廓；

c)使至少所述确定部分的翼型轮廓与多个理论翼型轮廓中的一个匹配，以确定所述升降机相对于所述转子叶片的纵向位置。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述升降机包括至少一个抓取钳口，所述至少一个抓取钳口具有相对于彼此可移动的一对对立臂，其中所述抓取钳口的至少一个臂的移动方向限定抓取平面，所述方法进一步包括步骤：

a)确定所述抓取平面和所述转子叶片的纵向方向之间的倾斜角；

b)确定所述转子叶片的至少一部分倾斜的翼型轮廓；

c)从所述模型中确定多个理论倾斜的翼型轮廓，其中所述理论倾斜的翼型轮廓相对于所述转子叶片的纵向倾斜大致等于所述确定倾斜角的角度；

d)使至少所述确定的倾斜翼型轮廓与多个理论倾斜翼型轮廓中的一个匹配以确定所述升降机相对于所述转子叶片的纵向位置。

4.根据前述权利要求中任何项所述的方法，其中，所述信号是雷达信号和/或声音信号，尤其是超声信号。

5.一种用于操纵风力涡轮机的转子叶片的升降机，所述升降机包括至少一个装置，尤其是用于接触所述转子叶片外表面的抓取钳口，其特征在于，所述升降机还包括用于朝向所述转子叶片发射初级信号和用于检测在所述转子叶片处反射的次级信号的基于非光学波的系统，以便检测所述转子叶片相对于所述升降机的位置。

6.根据权利要求5所述的升降机，其中，所述至少一个装置在接近方向中从所述升降机的支撑结构凸出，并且其中，所述系统包括至少一个换能器，所述换能器具有大致朝向所述接近方向的发射方向。

7.根据权利要求5或者6所述的升降机，包括支撑结构，用于接触所述转子叶片外表面的第一装置和第二装置，其中所述第一装置和所述第二装置安装在彼此之间具有间隙的支撑结构上，所述间隙限定第一横向方向，其中所述系统包括安装在彼此之间具有第二间隙的所述支撑结构上的第一换能器和第二换能器，所述间隙限定第二横向方向，其中所述第一横向方向大致平行于所述第二横向方向。

8.根据权利要求7所述的升降机，其中，所述第一装置是第一抓取钳口并且所述第二装置是第二抓取钳口，并且其中每个抓取钳口都具有相对于彼此可移动的一对对立臂，并且其中所述抓取钳口的至少一个臂的移动方向限定抓取平面，其中所述换能器的发射方向相对于所述抓取钳口是倾斜的。

9.根据权利要求8所述的升降机，其中，所述第一换能器的发射方向朝向所述第二换能器倾斜，并且反之亦然。

10.根据权利要求8或9所述的升降机，其中，所述抓取钳口和所述至少一个换能器的所述发射方向之间的倾斜角大于零并且小于所述换能器的孔径角，具体地，倾斜角大于5°并且小于15°，尤其是所述倾斜角约等于5°。

11.根据权利要求5至10中任一项所述的升降机，进一步包括用于确定所述升降机的定向的至少一个装置，具体地为激光装置或者倾角仪。

12.根据权利要求5至11中任一项所述的升降机，包括具有相对于彼此可移动的一对对立臂的至少一个抓取钳口，其中所述抓取钳口的至少一个臂的移动方向限定抓取平面，并且其中所述系统包括第三换能器和第四换能器，其中所述第三换能器安装在第一臂上，并且所述第四换能器安装在所述抓取钳口的第二臂上。

13.根据权利要求12所述的升降机，其中，当所述抓取钳口处于闭合位置时，所述第三换能器的发射方向和所述第四换能器的发射方向以钝角相交，并且所述第三换能器和所述第四换能器设置为彼此大致相对。

14.根据权利要求12或13所述的升降机，进一步包括安装在所述抓取钳口的所述第一臂或者所述第二臂上的第五换能器，其中当所述抓取钳口是处于闭合位置时，所述第五换能器设置在所述抓取钳口上，以具有相对于连接所述第三换能器和所述第四换能器的线倾斜的发射方向。

15.根据权利要求12至14中任一项所述的升降机，进一步包括具有所述转子叶片的模型的控制单元，其中所述控制单元构造为：

a)估计所述第三换能器至第五换能器中的至少一个的测量值，以确定沿着所述转子叶片的横截面的至少一部分翼型轮廓；

b)从所述转子叶片的模型中确定沿着所述转子叶片的不同横截面的多个理论翼型轮廓；

c)使至少所述确定部分的翼型轮廓与所述理论翼型轮廓中的一个匹配，以确定所述升降机相对于所述转子叶片的纵向位置。

16.根据权利要求5至15中任何一项所述的升降机，其中所述基于非光学波的系统是雷达系统，并且所述至少一个换能器是雷达换能器。

17.一种包括转子叶片和根据权利要求5至16中任一项所述的升降机的系统，其中所述转子叶片包括大致在所述转子叶片的根部和末端之间凸出的雷达反射器，其中具体地，所述雷达反射器是嵌入在所述转子叶片中的闪电网和/或碳纤维网。

18.一种校准根据权利要求5至16中任一项所述的升降机中的基于非光学波的系统的方法，其中将尤其是激光器的光学装置应用于测量大气条件，具体是大气压力、大气的湿度和/或盐度，以根据所述大气条件校准换能器，尤其是校准雷达换能器。

19.一种校准根据权利要求5至16中任一项所述的升降机中的基于非光学波的系统的方法，尤其是校准雷达系统的方法，所述方法包括步骤：将金属部件或转子叶片部件配置在换能器的前面的已知距离处；读出所述换能器的测量值，以校准所述换能器关于所述已知距离的测量值，从而将所述换能器校准至所述大气条件，具体为校准至一定程度的盐度、湿度和/或大气压力。