CN109072881A - 用于测量风能设备的转子叶片的表面的测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于测量风能设备的转子叶片作为测量对象(2)的表面的测量系统(1)和测量方法。测量系统(1)包括：承载单元(3)，所述承载单元具有多个设置在测量平面中的测量传感器(30)，其中所述测量系统(1)设立用于：使测量平面与测量对象(2)的轮廓剖面对齐；运动单元(5)，所述运动单元设立用于：使承载单元(3)在与测量平面成一定角度的纵向方向(z)上相对于测量对象(2)运动；和进给单元(40)，所述进给单元设立用于：在测量平面中相对于轮廓剖面进给至少一个测量传感器(30)。测量系统(1)和测量方法实现以降低的耗费精确地测量测量对象的表面。

Description

用于测量风能设备的转子叶片的表面的测量系统

技术领域

本发明涉及一种用于测量风能设备的转子叶片作为测量对象的表面的测量系统和测量方法。

背景技术

测量测量对象的表面尤其在测量对象具有大的扩展和/或复杂的几何形状的情况下与高的耗费联系在一起。在许多应用领域中，例如在风能设备的转子叶片的质量保证领域中，以高的分辨率来测量所述表面，使得可执行有说服力的、流体机械模拟。仅借助于这种高分辨率的测量系统能够获得按生产的转子叶片的三维图像，根据所述三维图像能够诊断与公差规定的面上的偏差并且评估其在设备运行时对功率和声音的作用。在最终检查期间将所述测量方法集成到生产流程中允许：能够执行修补并且减少废品。

现今已知的测量系统或测量方法基于使用轮廓模板。轮廓模板安置在测量对象的特定的位置处，以便能够检测通过轮廓模板限定的轮廓。该方法的缺点是，模板的定位不精确，并且这种测量在现实时间中仅可针对测量对象、例如转子叶片上的少量轮廓剖面执行。已知的方法由此是不精确的并且还结合有高的时间耗费。

EP 0 364 907 A2公开了一种用于确定锻压机中的物体的几何形状的方法，其中在锻压机中移动物体以针对加工流程进行加工并且以预定的方式围绕纵轴线转动。

GB 2 335 488 A包括一种方法，其用于确定一系列产品的大小和/或形状，所述产品跨越传送带间的间隙运动。在环上为此固定有间距测量仪器。

US 4 815 857 A1公开了一种用于测量例如管的方法，所述方法包括下述步骤：将管保持在测量区域中，所述测量区域由光束扫描。光束在一个平面中彼此成直角地运动直至通过管产生遮暗部和其消失。在这些部位处，测量光传感器和光束的光源的位置并且记录遮暗部。扫描平面垂直于测量平面移动，测量所述移动并且重复所述过程。

DE 10 08 812A1公开了一种用于借助于激光测量系统无接触地求出和测量测量对象的表面轮廓的方法和设备，所述测量对象尤其是异型管，其中测量对象和激光测量系统相对于彼此线性地并且转动地运动。

DE 38 85 714T2公开了一种测量设备和一种测量方法，所述测量设备和测量方法尤其适合于执行在对象处进行测量，所述对象具有基本上圆形的横截面。

US 4 146 967 A公开了一种用于测量直升飞机转子叶片的外形的设备。发明的设备或者固定装置在沿着转子叶片的每个位置处测量承载面轮廓形状和扭转并且测量转子叶片的弦侧或者襟翼侧的弯曲。

但是，任何已知的系统中都没有公开如下测量系统，所述测量系统考虑风能设备转子叶片的几何形状的特殊要求。风能设备转子叶片的区别在于转子叶片的靠近轮毂的区域和尖端区域之间的横截面的多样性。因此重要的是，转子叶片的表面在整个叶片长度上能够被精确地测量，即以保持不变高的分辨率来测量。

发明内容

在此背景下，本发明的基于如下目的：提供一种用于测量风能设备的转子叶片作为测量对象的表面的测量系统和测量方法，所述测量系统和测量方法实现以降低的耗费精确地测量测量对象的整个表面。

根据本发明，所述目的通过一种用于测量风能设备的转子叶片作为测量对象的表面的测量系统实现。所述测量系统包括承载单元、运动单元和进给单元，所述承载单元具有多个设置在测量平面中的测量传感器。测量系统设立用于：将测量平面与测量对象的轮廓剖面对齐。运动单元设立用于：使承载单元沿着与测量平面成一定角度的纵向方向相对于测量对象运动。进给单元设立用于：在测量平面中相对于轮廓剖面进给、即定位至少一个测量传感器。

测量传感器构成为激光剖面传感器。激光剖面传感器允许精确且可靠地测量高度轮廓，在这种情况下即是测量对象在轮廓剖面的测量平面中的表面。通过承载单元能够借助于运动单元相对于测量对象运动的方式，测量系统能够检测整个测量对象的轮廓剖面，而不需使测量对象主动地运动。由此，通过运动单元，能够由承载单元驶过风能设备的转子叶片，例沿其长度驶过。通过所述运动由此可以以降低的耗费测量表面，因为例如省去了切换和调整已知方法的模板。

通过在测量平面中检测轮廓剖面和沿着如下方向相对于其的相对运动，能够将在测量对象的多个位置处检测的多个轮廓剖面组合成测量对象的整个表面，其中所述方向不位于轮廓剖面的平面中。

优选地，测量平面垂直于纵向方向。但是，在其它实施方式中，只要测量平面不平行于纵向方向，测量平面也能够关于纵向方向成角度。优选地，测量对象的纵向方向与测量系统的纵向方向对齐。测量对象的纵向方向例如是如下方向，在所述方向上，测量对象示出最大的扩展。根据本发明的测量系统尤其适合于长形的测量对象。除了转子叶片之外，在此例如考虑飞机机翼等。

借助于至少一个进给单元能够使测量传感器中的至少一个在测量平面中进给，也就是说，测量传感器和测量对象之间的间距能够改变。由此能够确保：测量传感器和测量对象之间的间距总是停留在如下区域内，在所述区域中，测量传感器的分辨率关于测量对象的表面从而关于轮廓剖面足够高。这尤其对于风能设备的横截面强烈变化的转子叶片是有利的。

进给单元设立用于：进给至少一个测量传感器和测量对象之间的间距，使得不仅在转子叶片的轮毂区域中而且在叶片尖端区域中满足对测量传感器关于转子叶片的表面的测量分辨率的要求。

弯曲的表面的分辨率强烈与表面曲率的半径相关。因此，对于风能设备的转子叶片而言，恒定高的分辨率能够通过改变从传感器距测量对象的间距来实现。由此，在转子叶片的该实例中能够保证：能够以足够的测量分辨率测量具有非常大横截面的轮毂区域以及具有明显较小横截面的叶片尖端区域，使得例如满足对流体机械的模拟等的要求。

优选地，借此，轮廓前缘和轮廓后缘处的局部的测量精度在压力侧上能够在0.05mm至0.17mm的范围中，而在抽吸侧上能够在0.07mm至0.41mm的范围中。在该公差范围内，能够遵循对转子叶片的功率值或声学值的保证，其中自然也可遵循根据转子叶片的要求的其它公差范围。

进给单元还能够适合于，进给测量传感器中的至少一个，使得能够检测无法接近的测量位置或难以接近的测量位置。也能够借助于进给单元绕行在行进路径中、即沿着借助运动单元移动测量系统的路径的障碍物。测量对象例如能够借助支座等来支撑，并且进给单元在行进路径中的存在支座的部位处从测量平面中运动出来，使得支座不妨碍行进路径。

在一个优选的实施方式中，进给单元设立用于：进给测量传感器中的多个测量传感器，尤其优选地，进给单元设立用于进给所有测量传感器。

在一个实施方式中，进给单元具有机械的进给单元，所述机械的进给单元设立用于：机械地进给测量传感器。通过所述机械的进给，能够实现更好的测量分辨率而不出现光学伪影或错误，由此优化对测量对象的测量。

在一个实施方式中，进给单元具有线性的进给元件，并且进给元件的轴线在测量平面中伸展。与测量传感器关于进给元件的位置无关，由此承载单元的所有测量传感器位于相同的测量平面中。由此，所有测量传感器能够关于测量对象检测在轮廓平面、即测量平面中的轮廓剖面。

在一个实施方式中，进给单元包括液压缸。液压缸实现了测量传感器的精确进给，其是广泛使用的，并且对液压缸的精确的控制也是容易实现的。

在一个实施方式中，测量传感器设立用于：分别检测测量对象在测量平面中的轮廓剖面的一部分。测量系统还具有计算单元，所述计算单元设立用于将轮廓剖面的检测到的部分组成整个轮廓剖面。优选地，轮廓剖面的由相应的测量传感器检测的部分至少部分地叠加，使得简化对用于组成整个轮廓剖面的测量传感器的校正。对于测量转子叶片，七个测量传感器证实是有利的。在其它实施方式中并且例如对于其它测量对象而言，其它数量的传感器也是优选的。

在一个实施方式中，计算单元还设立用于：承载单元在纵向方向上的不同位置处的轮廓剖面组成测量对象的表面的轮廓。在测量对象的不同位置处的轮廓剖面通过测量传感器通过如下方式获得：承载单元相对于测量对象借助于运动单元来运动。

轮廓能够构成为两个维度中的轮廓剖面的集合或者构成为三维面，所述三维面例如通过对轮廓剖面进行插值或者对轮廓剖面的点进行插值获得。

在一个实施方式中，计算单元设立用于：将检测到的轮廓剖面或检测到的轮廓与参考轮廓剖面或参考轮廓比较，并且确定：参考轮廓剖面或参考轮廓和检测到的轮廓剖面或轮廓之间的偏差何时超过预定的公差值。在该实施方式中，由此计算单元能够将轮廓剖面和由多个轮廓剖面产生的轮廓与参考轮廓剖面或参考轮廓比较。参考轮廓剖面或参考轮廓例如是测量对象的目标值或者计算机模型。与参考轮廓的偏差能够对测量对象的特性有负面作用，以转子叶片为例，例如对噪音形成或功率曲线具有负面作用。如果所述偏差超过预定的公差值，那么认为：制造是有错误的并且可能必须修补。这能够以有利的方式在质量保证法中使用，以便能够挑选出废品或执行修补。

在一个实施方式中，计算单元还设立用于：基于测量对象的自重和重力执行对检测到的轮廓部段或检测到的轮廓进行校正。根据测量对象的安装，尤其在长的测量对象中，可确定测量对象中部中的挠曲。这些根据测量对象而显著的偏差通过计算单元来校正，使得基于测量对象的自重引起的参考轮廓和检测到的轮廓之间的偏差不会被不合理地确定为测量对象处的缺陷。

在一个实施方式中，每个测量传感器包括激光剖面源(Laserschnittquelle)和相机，所述相机优选是光学相机。相机设立用于：检测激光剖面源的激光线从转子叶片的反射。

优选地，相机设立用于：调整曝光时间，使得仅检测激光剖面源的光并且照片不受环境光干扰。为此，激光剖面源的光强度优选高至，使得相机的曝光时间能够相应短地选择。

测量传感器优选还包括各一个校正系统，所述校正系统实现：彼此无关地确定测量传感器的三个地点自由度和三个转动自由度。

在一个实施方式中，承载单元构成为门架(Portal)，其中测量传感器朝向门架的内部定向。也就是说，测量传感器在测量时围绕测量对象设置。在该实施方式中，测量传感器从外部指向测量对象定向，所述测量对象随后在测量时位于门架内部。测量对象的外部表面的轮廓剖面还有轮廓由此能够借助于测量系统测量。优选地，门架的尺寸被确定为，使得所述门架能够围绕测量对象设置在测量对象的整个长度上。优选地，测量传感器围绕测量对象设置为，使得在测量对象的每个纵向位置处可以借助于测量传感器组成完整的轮廓剖面。

在另一实施方式中，承载单元设立用于：设置在测量对象的轮廓剖面内部，其中测量传感器远离承载单元向外定向。在该实施方式中，测量系统设立用于：例如从内部测量测量对象的表面。优选能够借助于该实施方式的测量系统测量的测量对象，例如是用于制造转子叶片的模具。由此在制造转子叶片之前就，已经能够避免在转子叶片中产生的误差。

优选地，在一个实施方式，测量传感器的定位能够根据测量对象改变。在测量对象的表面的几何形状不具有凸起等的情况下，测量传感器能够简单地朝向门架中部定向。如果测量对象的表面需要，那么也会需要单独的测量传感器的其它定向，例如不朝向门架的中心的定向。在一个实施方式中，至少一个测量传感器具有旋转单元，所述旋转单元设立用于：使测量传感器关于承载单元在测量平面中转动。

在一个实施方式中，运动单元具有引导部件和驱动部件，其中引导部件限定纵向方向，并且运动单元设立用于：使承载单元借助于驱动部件沿着引导部件运动。

优选地，引导部件包括轨道，并且驱动部件优选对应于测量对象的纵向方向设计。引导部件不一定是线性的，而是也能够是弯曲的或者以其它方式伸展，以便例如跟随测量对象的形状。

在一个实施方式中，测量系统还具有位置确定单元，所述位置确定单元设立用于：确定承载单元沿着纵向方向的位置。通过位置确定单元能够确定承载单元的位置的方式，可以简单且精确地将检测到的轮廓剖面与纵向位置相关联。在一个实施方式中，位置确定单元设立用于：基于承载单元借助于运动单元的相对运动来确定所述位置。

在一个实施方式中，位置确定单元具有位置激光器。借助于位置激光器能够精确地确定承载单元的位置。优选地，位置确定单元包括固定式部件以及可运动的部件，所述固定式部件的位置在测量期间是地点固定的，所述可运动的部件安置在承载单元上并且随着承载单元相对于测量对象运动。固定式部件和可运动的部件之间的间距于是对应于承载单元沿着纵向方向的位置。

在一个实施方式中，位置确定单元包括后向反射器，所述后向反射器安置在承载单元上，使得所述后向反射器在承载单元处的或围绕承载单元的圆形轨道或者椭圆形轨道上引导。根据后向反射器的轨迹，在任何时间点都能够确定承载单元的位置和取向，所述轨迹由于承载单元的相对运动是螺旋状的。

根据本发明，所述目的还通过一种用于测量测量对象的表面的测量方法实现。所述测量方法包括如下步骤：将具有多个设置在测量平面中的测量传感器的承载单元与测量对象的轮廓剖面对齐；使承载单元在与测量平面成一定角度的纵向方向中相对于测量对象运动；并且在测量平面中相对于轮廓剖面进给所述测量传感器中的至少一个测量传感器。测量对象优选是风能设备的转子叶片。

所述测量传感器中的至少一个测量传感器的进给不必在每个轮廓剖面中进行。如果认为测量对象位于测量传感器的焦点中一段时间，那么测量传感器的进给例如能够在承载单元运动时分级地进行。由此，测量传感器在测量系统沿着纵向方向的一定行进路径之上提供足够的精确性，并且随后，即在离开对焦范围时，才进给。但是，在其它实施方式中也能够有利的是，借助于进给元件在每个轮廓剖面之后进给测量传感器，或者连续地进给测量传感器。以相同的方式能够使承载单元沿着纵向方向连续运动或者分级地运动，其中为了测量相应的轮廓部段在这种情况下中断承载单元的运动。

通过在测量平面中相对于轮廓剖面进给测量传感器中的至少一个测量传感器的方式，能够通过如下方式确保测量传感器关于测量对象的表面的分辨率：调整测量传感器和轮廓剖面之间的间距。由此保证所述测量的高的质量。由于所述运动，检测多个轮廓剖面是简单可行的，这减少了用于测量测量对象的耗费。

在所述测量方法的一个实施方式中，在承载单元运动并且进给测量传感器中的至少一个测量传感器之前或之后，检测测量对象的至少一个轮廓剖面。通过沿着纵向方向在不同的位置处检测测量对象的多个轮廓剖面，能够基于多个轮廓剖面以简单的方式重建测量对象的表面。

在一个实施例中，所述表面通过在轮廓部段之间进行插值来计算，所述轮廓部段在承载单元的不同的位置处被检测。换言之，出自测量平面的多个二维的轮廓部段被插值为表面的三维轮廓。轮廓部段和轮廓能够以所有可设想的数据结构，例如作为点云、矢量等存在。

由测量传感器检测的轮廓部段的一部分，根据测量传感器的进给位置来改变。检测的轮廓部段的换算基于测量传感器的如下位置来进行，所述测量传感器由于进给而位于所述位置处。换言之，测量传感器的进给位置。优选地，测量传感器彼此间的标定设计为，使得对于测量传感器的所有如能够通过进给所获得的位置，将测量传感器彼此标定。

在所述测量方法的一个实施方式中，对于每个轮廓剖面检测承载单元在纵向方向上的位置。由此，可以简单地将轮廓剖面组成为测量对象的表面，因为轮廓剖面相对于彼此的位置是已知的。

在所述测量方法的一个实施方式中，至少一个轮廓剖面根据其在纵向方向上的位置来校正。特别地，轮廓剖面关于测量平面的位置，即高度能够被校正。根据测量对象的自重和安装，以风能设备的转子叶片为例，转子叶片在其两端处被安装并且可能附加地在中部中被安装，这引起测量对象在所述安装部之间的挠曲(Durchbiegung)。为了不错误地将所出现的误差识别为测量对象的误差或测量对象与参考对象的偏差，根据本发明的方法在该实施方式中包括对相应的轮廓剖面进行校正，其中所述误差可基于轮廓剖面中的这些挠曲识别。

在所述测量方法的一个实施方式，从检测到的轮廓剖面中计算测量对象的表面轮廓。所计算的表面轮廓随后能够与参考轮廓进行比较，以便确定所计算的表面轮廓与参考轮廓的可能的偏差。可能确定的偏差能够用于：保证测量对象、例如转子叶片的质量。

与涉及整个表面轮廓的系统误差无关，也能够将各个轮廓剖面与相应的参考轮廓剖面比较。由此能够确定轮廓剖面与参考轮廓剖面的可能的偏差，而不用计算整个表面轮廓。在一个实施方式中，单独的轮廓剖面，尤其由测量传感器检测的点云，例如能够借助于“最小二乘拟合法”来对局部的参考横截面进行描述，例如对以数值生成的样条曲线形式的局部的参考横截面进行描述。可能被确定的偏差或误差量能够用于确定测量对象在局部的位置处的质量。

在所述测量方法的一个实施方式中，测量传感器中的至少一个测量传感器在测量平面中相对于轮廓剖面通过确定测量传感器距测量对象的距离来进给。基于距离确定的所述进给优选自动地进行。在该实施方式中保证，测量传感器和测量对象之间的间距总是位于对于测量的期望的分辨率优选的范围中。

根据本发明，所述目的还通过一种用于利用根据本发明的测量系统对测量对象的表面进行测量的测量方法实现，所述测量对象尤其是风能设备的转子叶片。

根据本发明，所述目的还通过一种用于利用测量系统度测量对象进行质量保证的方法来实现。测量对象尤其是风能设备的转子叶片并且测量系统尤其是根据本发明的测量系统。所述测量系统首先以第一分辨率测量测量对象的表面。测量对象的以第一分辨率测量的表面与参考表面进行比较。在测量对象的以第一分辨率测量的表面与参考表面的偏差超过阈值的情况下，测量系统以更高的第二分辨率测量测量对象的表面。在此，重新测量能够包括整个叶片或者仅包括在纵向方向上的局部区域。

根据本发明的质量保证方法确定，在第一步骤中基于较粗的分辨率是否存在测量对象表面与参考表面的偏差的依据。在出现这种偏差的情况下，以更高的第二分辨率进行测量，以便获得对所述偏差的更精确的估计。在以第一分辨率检查测量对象已经足够的情况下，由此能够弃用更费时的第二检测。由此能够满足对质量保证方法的经济性和效率的要求。

例如可将两个相邻的轮廓剖面在纵向方向上的间距理解为分辨率。第一分辨率例如是两个轮廓剖面之间的在纵向方向上为20毫米的间距，而第二分辨率是在纵向方向上例如为2毫米的间距。其它间距自然也是可行的，其中第二分辨率中的间距小于第一分辨率中的间距。以第一分辨率来测量需要更少的时间，因为对于整个测量对象而言检测较少的轮廓剖面。

所有针对测量系统所描述的实施方案能够以类似的方式有利地在根据本发明的测量方法中使用。同样地，根据本发明的测量系统的元件能够构成用于执行根据本发明的方法的步骤。

附图说明

其它设计方案以及通过根据本发明的解决方案所实现的优点在下文中参照附图来描述。

图1示意性地示出测量系统的一个实施例，

图2示意性地示出激光剖面传感器的功能原理，

图3a和3b示意性并且示例性地示出对测量传感器的标定，

图4a和4b示意性地并且示例性地示出根据本发明的测量系统的位置确定单元，

图5示意性地并且示例性地示出测量对象的，即风能设备的转子叶片的一个实例的安装，以及

图6a至6c示意性地并且示例性地示出测量系统的其它实施例。

具体实施方式

图1示意性地示出根据本发明的测量系统1的一个实施例。测量系统1包括承载元件3以及运动单元5，所述承载元件以框架的形式设计，借助于所述运动单元能够使所述框架3运动。在该实例中，框架在宽度x和高度y中延伸并且可借助于运动单元5沿着纵向方向z运动，所述纵向方向不仅垂直于宽度x而且垂直于高度y。宽度x和高度y在该实施例中限定测量系统的测量平面。对轴线的选择是示例性的并且在其它的实施例中能够是不同的。虽然在该实例中，宽度x、高度y和长度z分别彼此垂直，但是这在其它实施例中也能够是不同的。

运动单元5在该实例中是电动机，所述电动机使测量系统1沿着纵向方向z经由轨道(未示出)例如借助于轮在地面上运动，框架3安置在所述地面上。

在该实例中，在框架3的内部提供七个测量传感器30。测量传感器30分别从框架3起在测量平面中向内指向如下区域，测量对象需引入到所述区域中。在该实例中，两个测量传感器30，即设置在框架3的上端部处的测量传感器，借助于进给单元40固定在框架3上。进给单元40实现：经由进给单元40固定在框架3上的测量传感器30能够在测量平面中运动。在该实例中，进给单元40包括两个平行的、线性的进给元件42，所述进给元件设置在框架3的竖直的子部段上并且以沿着高度方向y可运动的方式将水平的承载件安装在这两个线性的进给元件42之间。在其它实施例中，所述测量传感器30中的仅一个或者多于两个的测量传感器，借助于进给单元40固定在框架3上，尤其优选所有测量传感器30固定在其上。每个测量传感器30都能够具有自身的进给单元40，或者测量传感器30中的多个能够借助于共同的进给单元40来进给。

图2示意性地示出作为测量传感器30的实例的激光剖面传感器的功能原理。测量传感器30是激光剖面传感器，所述激光剖面传感器包括激光源32、柱面透镜34、透镜37和检测器，例如相机39。由激光光源32发出的点状光借助于柱面透镜34分裂为线。线从测量传感器30离开并且射到测量对象2的表面上。入射的激光36在表面2处反射并且作为反射线38经由透镜37入射到相机39中。通过射在相机39上的激光线的偏移，能够算出表面2的高度轮廓。激光剖面传感器基于已知的激光三角测量原理，其中点状的光源展开为二维的线。激光剖面传感器30仅是表面传感器的一个实例，所述表面传感器能够在根据本发明的测量系统1中使用。

图3a和3b示意性地并且示例性地示出对测量传感器30的标定。在图3a中示出七个在图1中所示出的测量传感器30的射束走向301至307。射束走向首先线性地伸展，并且随后通过如在图2中所示出的柱面棱镜34扇面状地裂开。射束走向301至307在不同的位置处出现并且以不同的角度射到测量对象2的表面2上，在此例如射到风能设备的转子叶片的轮廓上。

各个射束走向301至307部分地明显叠加，这用于标定和容错率，如在图3b中所说明的那样。图3b示出轮廓剖面的一部分，所述部分借助于测量传感器30的在图3a中示出的分配方式实现。在图3b中仅示出轮廓剖面的如由三个测量传感器30检测到的部分。在图3b的边缘区域中，在考虑所有七个测量传感器30的条件下也可见相应各相邻传感器的其它测量值。

在图3b中可见，轮廓剖面的来自于相应的射束走向302、303和304的部分在轮廓走向的所示出的部段中叠加。在图3b中示出的实例中，所述走向使得传感器中的总是至少两个传感器、甚至全部三个传感器在中部区域中叠加。作为标定测量传感器30的结果产生如下轮廓剖面，所述轮廓剖面作为唯一的线示出。换言之，被标定的传感器30提供彼此匹配的测量值，从所述测量值中可计算整个轮廓剖面。在图3b中可见缺陷部位60，在所述缺陷部位处转子叶片与常规的走向偏差。在部位60处也未示出测量线303与测量线304的偏差，也就是说，缺陷部位60一致地由射束走向303发源的测量传感器30和射束走向304发源的测量传感器30确定。

各个测量线302、303或304的叠加可选地能够在随后的另一步骤中，在测量之后进行适配调整。所述线例如能够通过适当的方法，尤其B样条等来平滑。在由二维的轮廓剖面产生3D面的情况下，之后也能够使用适当的方法来产生平滑的表面。NURBS面例如能够匹配于整个测量对象的点云。借此产生平滑的、能模拟的表面。

图4a示意性地并且示例性地示出位置确定单元50，所述位置确定电压在测量系统1中使用。在图4a中，传感器30示意性地通过激光光源32和柱面棱镜34示出，所述激光光源和柱面棱镜设置在示意性的框架3上，所述框架以半圆的形状草绘。为了更好的可视性，测量传感器30的其它元件被省略。图4a还示出转子叶片作为测量对象2的实例，所述转子叶片在纵向方向z上沿着框架3运动。

位置确定单元50具有位置激光器52和后向反射器54。位置激光器52静态地并且与框架3无关地设置。当框架3借助于运动单元5运动时，所述位置激光器不运动。位置激光器52测量距后向反射器54的间距，所述后向反射器随着框架3运动。后向反射器54尽可能与后向反射器54关于位置激光器52的定向无关地将由位置激光器52入射的辐射向回反射到后向反射器52。后向反射器54连续地在圆形或者椭圆形轨道上引导。后向反射器54的圆形或者椭圆形轨道能够关于安置面或者关于整个框架3进行，所述安置面固定在框架3上。通过框架3沿着纵向方向z运动并且后向反射器54同时位于圆形或者椭圆形轨道上的方式，得到螺旋状的轨迹，由此在每个时间点能够确定测量系统1的框架3的位置和取向。

图4b示意性地并且示例性地示出在图1中示出的测量系统1连同测量对象2，在该实例中即转子叶片的叶片尖端。框架3沿着转子叶片2引导，其中测量传感器30连续地或者以特定的间距检测转子叶片2的轮廓剖面。替代于转动的后向反射器54，在图4b中示出的实例中，示出静态的后向反射器54。在该实例中，后向反射器54也能够用于确定距位置激光器52(在图4b中未示出)的距离。

根据本发明的测量系统1适合于自动地检测测量对象2的三维的表面几何形状。尤其对于测量对象2的大的尺寸和对于有说服力地确定测量对象2的表面几何形状所需要的高的测量分辨率而言，根据本发明所述测量不从测量系统1的静态地点进行，而是通过如下方式从不同的位置进行：框架3借助于运动单元5沿着测量对象2运动，从而测量传感器30在测量过程期间实施相对于测量对象2的相对运动。例如呈具有多个测量传感器30的框架3形式的承载单元例如在轨道系统上沿着测量对象2引导并且借助于位置确定单元50精确地追踪，所述测量传感器例如是光学的三角测量传感器、如激光剖面传感器。位置确定传感器50例如是位置激光器52，所述位置激光器确定距后向反射器54的间距，所述后向反射器安置在框架3上。因此，产生测量对象2的完整的轮廓剖面的序列。对轮廓剖面的单独测量能够以高的分辨率合并为三维的总模型。自主的或者预编程的地面运输工具在此也能够用作为用于使承载单元3运动的运动单元5。门架也能够以可自由操纵的方式固定在工业机器人上，以便能够将任意的空间曲线描述为沿着测量对象的行进路径。

进给部件用于使测量对象2的表面的测量分辨率与测量对象2在如下位置处的直径无关地是足够大的，在所述位置处测量当前的轮廓剖面，其中所述进给单元设立用于设定测量传感器30距测量对象2的间距。通过与例如CAD模型进行比较，能够确定三维的总模型的偏差。

模拟尤其在长的测量对象2、如风能设备的转子叶片中出现的显著的因重力所引起的挠曲并且考虑用于评估。由测量系统1检测的测量数据在风能设备的转子叶片的情况中例如形成流动模拟的基础，以进行转子叶片的功率评估或声学评估。

借助于根据本发明的测量系统1能够实现：用于转子叶片的总测量时间不长于30分钟。在该时间中，借助于根据本发明的测量系统1能够在测量对象7的纵向方向上每两毫米记录一个轮廓剖面。在轮廓前缘和轮廓后缘处的局部的测量不精确度能够借助于根据本发明的测量系统在压力侧上能够在0.05mm至0.17mm的范围中并且在抽吸侧上能够在0.07mm至0.41mm的范围中。在该公差范围内，能够遵循用于转子叶片的功率值或声学值的保证。

图5示出测量对象2的一个实例的侧视图，即风能设备的转子叶片的侧视图。转子叶片2在其轮毂端部处固定在静态固持装置22中。为了减少转子叶片的挠曲，转子叶片22通过至少一个支撑设备24支撑。支撑设备24在该实例中例如距叶片尖端大约三分之一的叶片长度。在其它实例中，支撑设备24也能够设置在叶片的其它部位处，并且也能够使用多于一个支撑设备23来支撑转子叶片2。

由于支撑设备24，闭合的门架无法沿着整个转子叶片2移位。图6a至6c示出承载单元300、400和500的三个实施例，虽然设置有支撑设备24但是所述承载单元仍能够沿着整个转子叶片2运动。

图6a示出承载单元300，所述承载单元以倒转的U的形状构成。在该实例中，承载单元300的运动单元包括两个轮310，所述轮分别设置在竖直的框架元件的下端部上。图6a示出两个测量传感器330，所述测量传感器设置在转子叶片2的相对置的侧上。位于在附图右部示出的一侧上的测量传感器330借助于进给单元340可沿着方向345在测量平面中移位。在一个实例中，测量传感器330也能够关于进给单元340可转动地安装，从而沿着两个轴线进给。在该实例中，进给单元340还在转子叶片2的中部的高度中示出，在其它实例中，移位单元340也能够设置在关于转子叶片的其它位置处或者关于承载单元300可调节地安装。

图6b示出承载单元400的另一实施例。承载单元400由两个框架元件405组成，所述框架元件分别设置在转子叶片2的压力侧和抽吸侧上。所述两个侧405不彼此连接并且可相对于彼此沿着方向420移动。为此，相应的框架元件405具有轮410。图6b也示出两个测量传感器430。测量传感器中的在附图右部示出的一个测量传感器经由移位单元440以沿着方向445关于承载单元400可枢转的方式设置在转动点442处。为了经过转子叶片2的如下部位，两个框架元件405彼此远离，在所述部位处设置有支撑设备24。由此，在右侧上的可枢转的传感器430不位于转子叶片2下方。在所述经过之后，传感器能够再次在转子叶片2下方定位在转子叶片2的前缘(Profilnase)附近。由此能够确保前缘区域的高的分辨率，所述前缘区域是对于空气动力学极其敏感的区域。在该实例中框架元件405能够彼此远离并且进给单元440实现测量传感器430的可转动的进给，而在其它实例中要么框架也由两个框架元件405构成，要么测量传感器中的一个能够可转动地进给。与其它实施例的组合也是有利地可行的。

图6示意性地示出承载单元500的另一实施例。承载单元500在附图中的右侧上借助于支立元件510立于地面上。支立元件510例如也能够包括轮。在该实施例中，仅示意性地示出两个测量传感器530，所述测量传感器中在附图右侧示出的测量传感器能够借助于进给元件540沿着进给方向545进给。在经过支撑元件24之后，在附图右侧示出的传感器530由此能够定位在转子叶片的下方和前缘附近，而不损害承载单元500沿着测量对象的行进。

在其它实施例中，承载单元3、300、400、500也能够集成地包括进给元件。由此，测量传感器例如能够在测量平面中通过承载单元3、300、400、500的整个框架等的一部分的进给来进给。虽然所示出的实施例说明了风能设备的转子叶片2作为测量对象的实例，但是通过本发明实现的作用和优点也可应用于其它测量对象，尤其长形的、具有变化的横截面的测量对象。

Claims (19)

1.一种用于测量风能设备的转子叶片的表面作为测量对象(2)的测量系统(1)，所述测量系统包括：

承载单元(3)，所述承载单元具有多个设置在测量平面中的测量传感器(30)，其中所述测量系统(1)设立用于：使所述测量平面与所述测量对象(2)的轮廓剖面对齐，

运动单元(5)，所述运动单元设立用于：使所述承载单元(3)在与所述测量平面成一定角度的纵向方向(z)上相对于所述测量对象(2)运动，

-进给单元(40)，所述进给单元设立用于：在所述测量平面中相对于所述轮廓剖面进给至少一个测量传感器(30)，其中

所述测量传感器(30)构成为激光剖面传感器，并且

所述进给单元(40)设立用于：进给所述至少一个测量传感器(30)和所述测量对象(2)之间的间距，使得不仅在所述转子叶片的轮毂区域中而且在叶片尖端区域中满足对所述测量传感器(30)关于所述转子叶片的表面的测量分辨率的要求。

2.根据权利要求1所述的测量系统(1)，其中所述进给单元(40)具有机械的进给元件，所述机械的进给元件设立用于：机械地进给所述至少一个测量传感器(30)。

3.根据权利要求1或2所述的测量系统(1)，其中所述进给单元(40)具有线性的进给元件(42)，尤其液压缸，并且所述进给元件的轴线在所述测量平面中伸展。

4.根据上述权利要求中任一项所述的测量系统(1)，其中所述测量传感器(30)设立用于：分别检测所述测量对象(2)在所述测量平面中的轮廓剖面的一部分，并且其中所述测量系统(1)还具有计算单元，所述计算单元设立用于：将所述轮廓剖面的检测到的部分组成整个轮廓剖面。

5.根据权利要求4所述的测量系统(1)，其中所述计算单元还设立用于：将在所述承载单元(3)沿着纵向方向(z)的不同位置处的轮廓剖面组成所述测量对象(2)的表面的轮廓。

6.根据权利要求4或5所述的测量系统(1)，其中所述计算单元设立用于：将检测到的轮廓剖面或检测到的轮廓与参考轮廓剖面或参考轮廓进行比较并且确定：参考轮廓剖面或参考轮廓和检测到的轮廓剖面或轮廓之间的偏差何时超过预定的公差值。

7.根据权利要求6所述的测量系统(1)，其中所述计算单元还设立用于：基于所述测量对象(2)的自重和重力执行对检测到的轮廓部段或检测到的轮廓进行校正。

8.根据上述权利要求中任一项所述的测量系统(1)，其中所述承载单元(3)构成为门架，其中所述测量传感器(30)朝向所述门架的内部定向。

9.根据上述权利要求中任一项所述的测量系统(1)，其中所述承载单元(3)设立用于：设置在所述测量对象(2)的轮廓剖面内部，其中所述测量传感器远离所述承载单元(3)向外定向。

10.根据上述权利要求中任一项所述的测量系统(1)，其中所述运动单元(5)包括引导部件和驱动部件，其中所述引导部件限定所述纵向方向(z)，并且所述运动单元(5)设立用于：将所述承载单元(3)借助于所述驱动部件沿着所述引导部件运动，其中所述引导部件尤其是轨道，并且所述驱动部件尤其是电动机。

11.根据上述权利要求中任一项所述的测量系统(1)，其中所述测量系统还具有位置确定单元(50)，尤其位置激光器(52)，所述位置确定单元设立用于：确定所述承载单元(3)沿着所述纵向方向(z)的位置。

12.根据权利要求1所述的测量系统(1)，其中所述承载单元(3)具有后向反射器(54)，并且其中所述位置确定单元(50)设立用于：借助于所述后向反射器(54)确定所述承载单元(3)的位置。

13.一种用于测量风能设备的转子叶片的表面作为测量对象(2)的测量方法，所述测量方法包括下述步骤：

-将具有多个设置在测量平面中的测量传感器(30)的承载单元(3)与所述测量对象(2)的轮廓剖面对齐，其中所述测量传感器(30)构成为激光剖面传感器，

-使所述承载单元(3)在与所述测量平面成一定角度的纵向方向(z)上相对于所述测量对象(2)运动，

-在所述测量平面中相对于所述轮廓剖面进给所述测量测量传感器(30)中的至少一个测量传感器，使得该至少一个测量传感器(30)和所述测量对象(2)之间的间距不仅在所述转子叶片的轮毂区域中而且在叶片尖端区域中满足对所述测量传感器(30)关于所述转子叶片的表面的测量分辨率的要求。

14.根据权利要求13所述的测量方法，其中在所述承载单元运动(3)以及所述测量传感器中的至少一个测量传感器进给之前和之后，检测所述测量对象(2)的各至少一个轮廓剖面。

15.根据权利要求14所述的测量方法，其中对于每个轮廓剖面检测所述承载单元(3)在所述纵向方向(z)上的位置。

16.根据权利要求15所述的测量方法，其中至少一个轮廓剖面根据其在所述纵向方向(z)上的位置来校正。

17.根据权利要求15或16所述的测量方法，其中从检测到的轮廓剖面中计算所述测量对象(2)的表面轮廓。

18.一种利用根据权利要求1至12中任一项所述的测量系统(1)对测量对象(2)的表面进行测量的测量方法，所述测量对象尤其是风能设备的转子叶片。

19.一种利用测量系统(1)，尤其根据权利要求1至12中任一项所述的测量系统(1)进行风能设备的转子叶片作为测量对象(2)的质量保证的方法，其中

所述测量系统(1)首先以第一分辨率测量所述测量对象(2)的表面，

将所述测量对象(2)的具有所述第一分辨率的表面与参考表面比较，

其中在所述测量对象(2)的具有所述第一分辨率的表面与所述参考表面的偏差超过阈值的情况下，所述测量系统(1)以更高的第二分辨率测量所述测量对象(2)的表面。