CN110603379B - 用于风力设备检查工具的检查工具控制装置 - Google Patents

Abstract

用于风力设备(4)的检查工具(6)的检查工具控制装置(2)，其具有设置用于与风力设备(4)的风力设备控制装置通信的设备接口(2a)，设置用于与检查工具(6)通信的工具接口(2b)。如果处理器(2c)根据通过设备接口(2a)接收的风力设备(4)的设备参数创建用于检查工具(6)的控制信息并将该控制信息通过工具接口(2b)输出，则实现了自动化的使用计划。如果处理器(2c)根据通过工具接口(2b)接收的检查工具(6)的工具参数创建用于风力设备(4)的控制信息并将该控制信息通过设备接口(2a)输出，则实现了进一步改善的使用计划和使用控制。

Description

用于风力设备检查工具的检查工具控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于风力设备检查工具的检查工具控制装置，一种用于风力设备的检查工具以及一种用于运行检查工具控制装置的方法。

背景技术

在风力设备运行期间，尤其在离岸区域内，可能出现尤其风力设备转子叶片上的损伤。为了能够在早期发现此种损伤，迄今为止，除了手动监控以外也使用借助无人机的监控。在手动监控中，切断风力设备，技术员攀爬风力设备或借助望远镜及摄像机对转子叶片进行拍摄。这在离岸设备中存在问题，因为对于人员攀登，平静的海面状况是必要的，并且望远镜或摄像机的定位方案以及由此的视轴受限。

相比于手动的检查，飞行的检查平台、例如无人机尤其由于其在空间内移动时较大的自由度和速度提供了多种优点。然而，飞行的检查平台通常必须手动控制。检查通常在平静的天气中进行，也就是说，在较低的风速下进行。在风较强的情况下，通常影响拍摄质量并削减飞行时间或导致检查的中断。

飞向风力设备大多手动地进行，其中，通常由于环境条件而无法拍摄。尤其在天空和转子叶片表面之间存在过强或过弱的对比度时或者太阳状态差(例如逆光情况下)时或存在云或雾时，可能无法进行质量足够的拍摄。因此，拍摄质量严重地取决于控制检查平台的操作员的个人知识水平和能力。

在各种情况下，风力设备都在检查的时间段内切断。在风力设备运转时进行检查对飞行的检查平台的操作员要求很高。其必须使检查平台总是相对于风力设备保持在正确的距离处并在此尽可能最优地取得例如摄像头的触发时间点。每个操作员也可能仅运行一个飞行的检查平台，这使得对风力设备检查的人员投入显著。

WO 2017/010206 A1公开了一种用于紧固应水平对齐的风力设备转子叶片的工序。

EP 3 109 716 A1描述了一种风力发电厂部件的诊断方法，其特征在于对风力发电厂的检查自主地进行。

发明内容

因此，本发明的目的在于，针对风力设备检查的拍摄质量以及可能的使用时间对其进行优化。

该目的通过一种根据权利要求1所述的检查工具控制装置以及一种根据权利要求10所述的检查工具以及一种根据权利要求15所述的方法实现。

根据本发明提出，尤其能够从中央的位置开始执行与设备控制装置的通信以及与检查工具的通信。该中央的位置，检查工具控制装置也可理解为操控台或操控塔。检查工具控制装置无须一定完全居中。其也可分散地分布在固定的和/或移动的单元上，例如风力设备、船、变电站、检查工具本身上。

通过设备接口能够接收风力设备的设备参数。此种设备参数可例如为方位角、轮毂角度、节距角、转子叶片几何形状、风力设备几何形状、风力设备的CAD数据、轮毂的转速和/或风力设备在风力发电厂(Windpark)中的定位等。根据本发明，借助该设备参数能够控制检查工具，其中，根据设备参数创建用于检查工具的控制信息(控制数据)并通过工具接口输出。检查工具控制装置也可控制风力设备的运行和/或使检查工具的运行与风力设备的运行彼此协调。

用于检查工具的控制信息可尤其为飞行路程、目标坐标、飞行时间、指向信息、用于传感器的运行信息、距离信息等。用于风力设备的控制信息可尤其为其方位角、轮毂角度或节距角。

在下文中说明了同样可全部用于根据本发明的装置的其他设备参数以及控制信息和/或运行参数。

借助根据本发明的方法实现了能够尽可能最佳地将特定损伤分类给一个风力设备、尤其一个转子叶片。为此，评定在进行检查的过程中几乎实时地探测到的可能有损伤的区域。在此，通过控制信息能够自动地设置尤其检查工具相对于风力设备的位置，并因此创建有针对性的、能够尽可能最佳地分类可能的损伤的光照情况。

根据本发明，控制信息尤其使得检查工具优选在风力涡轮机或相应转子叶片的迎风侧运行。为此，计算检查工具在飞行路径上相对于风力涡轮机的位置和控制，其中，飞行路径包含在控制信息中。通过识别设备地点以及风向并通过相应地计算飞行路径可确保检查工具位于风力涡轮机的迎风侧。由此可确保检查工具仅承受相对较低的涡流。通过合适地控制检查工具能够尤其沿着两个叶片边缘、即前叶片边缘和后叶片边缘检查转子叶片。

通过根据控制信息自动地或半自动地控制，能够使飞行时间和/或飞行路程(飞行路段)最优和/或使人员投入最小化。

借助控制信息实现了在一次检查工序中借助检查工具检查至少一个设备的至少一个、优选所有转子叶片。为此，借助控制信息计算检查一个或多个设备的一个或多于一个转子叶片所需的飞行路段和/或飞行时间。

通过自动地改变设备参数(通过用于风力设备的控制信息)实现了使风力设备针对检查工序最优地指向。最优地指向的风力设备实现了使检查一个或多个转子叶片的飞行时间最小化并因此增加每次检查工序、尤其每次飞行的检查数量。尤其可以调整风力设备的设备参数，使得风力设备具有对太阳方向和/或风向的相对指向，从而使布置在检查工具上的传感器(尤其摄像头)具有优化的拍摄表现。风力设备在此可静止、空转运行或正常运行。风力设备的转子叶片尤其可进入顺桨状态。

控制信息实现了，不仅使飞行路程匹配于实际有效的边界条件，尤其实际有效的设备参数，而且也计划了加油站点/充电站点。在此，飞行路程计算得使飞行时间得到最优的利用，并且使检查工具在飞行时间结束时移动至加油站点/充电站点，从而在那充电以进行下次检查工序。

根据本发明提出，设备接口适用于与风力设备的风力设备控制装置通信。通过设备接口能够将风力设备的设备参数输送给根据本发明的检查工具控制装置。也可以通过设备接口为风力设备输出设备参数(作为控制信息)。设备参数可例如为风力涡轮机参数，如方位角、节距角、转子转角和/或转子轮毂的角速度等。

设备参数可手动地或通过数据接口读取。尤其可以连接至SCADA系统。设备接口以及工具接口可以是有线接口或者无线接口，尤其为射频数据接口(遥测技术)，WLAN接口或蓝牙接口。

如果数据连接失效或设备参数故障，则可以通过检查工具进行对方位角、节距角和/或转子转角的确定。这可例如通过光学的或其他标记、尤其反射体进行。也可以光学地或以其他方式编码转子叶片并由此例如借助成像方法、例如其他定位辅助器(声呐、雷达、激光、激光扫描器、光流等)的体视法进行检查工具向转子叶片的自动对准。标记可分别布置在转子叶片、轮毂、吊舱和/或塔上。通过成像方法可分析该标记或反射体。由此获得的设备参数可输入设备接口中。

借助控制信息实现了对检查工具的飞行路段或检查路段的设置。已经证实，平行于转子旋转平面的、尤其与轮毂中心点相交的直线内的检查路段是有利的。检查工具借助控制信息获得关于其能够如何平行于转子旋转平面移动的信息。

控制信息尤其可以包含检查工具沿着转子半径或转子直径平行于转子旋转平面移动的信息。尤其移动可沿着整个直径、即从叶片顶端至叶片顶端地进行。由此，在转子旋转并且光相应入射的情况下，每个设备的飞行路段可限制在转子长度。然而，为了拍摄转子叶片的正面和背面，摄像头必须在每个拍摄位置沿着半径交替地倾斜向上并随后倾斜向下地指向。替代地，检查工具可具有两个拍摄传感器，其光轴彼此成角度。在此，分别拍摄叶片的吸力侧或压力侧，以及与其互补的相邻叶片的压力侧或吸力侧。

在转子旋转时，检查工具因此能够在转子的一周或多周的旋转中保持在一个位置并因此检查每个单个的转子叶片边缘。通过移动位置可以检查叶片边缘的新的区域。在第一半的直径中，也就是说，例如在第一圆形区段内，检查工具可在压力侧检查一个或两个叶片边缘以及一个或多个转子叶片的叶片表面。如果检查工具移动至另一侧，即另一半的直径或另外的圆形区段，检查工具则可检查相应另外的转子叶片表面(吸力侧)以及由相应的另一侧检查叶片边缘。飞行路段尤其与转子直径的线偏置地延伸。取决于转子叶片表面有利于拍摄的局部指向，拍摄可以在沿着转子半径的不同位置分别以不同的轮毂角度进行，其中，可相应地随之更新拍摄单元和拍摄参数(例如缩放)。

检查工具的移动可沿着平行于转子旋转平面的平面进行。在第一半的直径中，由该平面检查第一叶片侧，并且可以在另一个半平面上由同一平面检查相对的叶片侧。借助该飞行路程实现了以尽可能低的路程由迎风侧的观察平面检查两个叶片侧。

控制信息也可包含关于检查时间的信息。尤其可确定检查工具在什么时间检查风力设备。该时间可例如与天气预报以及电价预报相关。由此可借助控制信息完成使用计划，从而在电价低于下阈值的时间执行检查。因为检查优选不在风力设备全负荷工作时进行，而例如在风力设备空转时进行，在风速超过接通速度时会导致收益降低，因为提供的功率小于能够提供的功率。通过将检查投入与电价的发展相耦合可减少收益降低。

风力设备通常具有自身的通信工具，例如光纤连接，WLAN，移动无线电装置/定向无线电装置。借助其实现与检查工具的双向或单向的通信。在沿着不同风力设备的飞行路段中，实现了不同通信基础设施之间的切换。因此实现了检查工具沿着飞行路段通过不同风力设备的不同通信装置通信。在此，该切换可根据位置和/或时间上协调地进行。因此，分别布置在风力设备上的通信装置能够克服有效范围限制，因为通信可分别由另一风力设备的另一通信装置接管。通信路段尤其也实现了控制信息、设备参数、运行参数、传感器数据以及其他信息的交换。在此，在各个风力设备之间(如在WLAN情况下)也可出现覆盖缺口。这可通过直至飞入下一个风力设备的WLAN有效范围区内的自主飞行跨接。也可通过利用不同通信工具/通信技术实现冗余的数据传递。

根据一个实施例提出，设置用于接收风力设备的设备参数的设备接口。同样提出，处理器至少根据设备参数创建控制信息。

有利的是，能够在检查时事先确定光照情况，例如条形光情况。如果事先存在对设备参数、尤其方位角、节距角和/或转子角度的认知或者能够相应地设置设备参数，则尤其能够实现这点。认识转子叶片、吊舱或整个风力设备的几何形状也可为有利的。借助关于转子叶片的一点处的转子叶片表面的实际指向的信息可例如与太阳位置或太阳的相对位置及其指向和光强配合确定检查工具的相应定位。也可根据设备参数完成检查工具的传感器、例如摄像头的指向以及其他拍摄参数(例如焦距、曝光时间、光圈等)。

也可以在设备上设置人造光源，其位置、指向和光强能够调节。也可借助设备参数控制此种人造光源。也可使用该设备参数创建控制信息。检查工具借助控制信息相对于风力设备定位，从而实现尽可能好的、基于传感器的检查。光源也可由其他平台(位置固定的、移动的、飞行的或漂浮的)发出。在此，除了光源的指向以外，设备参数也可用于该其他平台的定位或移动。同样，可进行光源和检查工具及其传感器的协调的运动/指向。因此，在人造光源根据需求指向时，在黑暗或黄昏中也能够使用合适的适宜天气范围，由此扩大了对限制收益损耗的检查时间点的选择。

如果已知设备参数，则也可确定例如在特定时间转子叶片的相应位置。如果得知特定时间的转子叶片位置，则可将布置在检查工具上的传感器的记录对应至各个转子叶片。因此可例如将各个拍摄对应至相应的转子叶片。

如果为传感器的拍摄设置时间戳，该时间戳则可与设备参数比较。在此可例如获得分别也对应有时间戳的转子叶片位置，并从而将拍摄对应至转子叶片。因此，也能够在事后执行各个拍摄至相应转子叶片的对应。

根据设备是否在运行，设备参数可以为不同的。尤其转子叶片的几何形状在负载状态下可与在未负载状态下不同。除了识别未负载状态下的几何形状作为设备参数以外，也可提供负载状态下的几何形状作为设备参数。在此，可提供未负载状态以及(部分)负载状态下的作为转子转角和节距角的函数的叶片预应力和/或叶片通行作为设备参数。尤其在转子旋转时转子叶片从轮毂至转子叶片顶端的挠度可提供作为设备参数。

这些数据尤其可以实时地用于距离的确定。尤其可从风力设备的CMS系统、尤其用于转子叶片的CMS系统获取设备参数。因为转子叶片在负载状态下弯曲，所以检查工具与转子叶片的距离和/或拍摄传感器的设置在必要时必须匹配于负载情况。这优选借助设备参数实现，由该设备参数创建控制信息。

根据一个实施例提出，工具接口设置用于接收检查工具的运行参数，并且处理器至少根据该运行参数创建控制信息。因此实现了例如根据实际的运行参数调节控制信息。运行参数也可例如为检查工具的能量存储器状态并可根据其例如计划检查工具的使用。运行参数的传递可例如从操控台或风力发电厂监控处开始执行。操控塔也实现了将运行参数发送给检查工具并在必要时接收运行参数和/或传感器数据。

尤其在变化的环境条件下，可能需要使控制信息自动地与其匹配。尤其变化的环境条件可能导致无法预知的检查工具运行状态。可分析该运行状态。在必要时必须将新的控制信息发送给检查工具。

根据一个实施例提出，检查工具控制装置设置用于接收环境数据，并且处理器至少根据该环境数据创建控制信息。

首先，使用计划可例如为与天气相关的。通过分析环境数据、尤其天气数据实现了使用计划与天气相关，尤其根据天气定义使用时间。

环境数据可尤其为太阳位置、太阳高度、辐射强度、云层信息、风向、风强、涡流信息、阵风强度、温度、降水和/或能见度等。环境数据可对飞行时间计划以及飞行路程计划造成影响。借助环境数据可算出控制信息。

例如可以借助常见的天气数值、例如风强、风向、风速、阵风强度和/或云层以及关于由其可算出太阳高度的日间时间的信息确定控制信息。尤其可以完成使用计划和/或集成到风力设备或整个风力发电厂的生产计划和工作计划中。例如，可以在预报无风的时间进行对使用的计划，在此情况下，风力设备反正不运行。另一方面，也可如下地进行对使用的计划，仅至低于阈值的风速进行检查。

通过与环境数据相关的使用计划实现了在扩展的适宜天气范围中检查风力设备、尤其转子叶片。尤其可以缩短检查时长，因为使用计划也尤其与光照情况相关并且可由此确保拍摄质量足够好。这促使设备停机减少至最低。

环境数据可例如手动地或通过数据接口、尤其从SCADA系统、尤其有线地或无线地提供。

借助环境数据能够尤其确定风向。由此实现了设置飞行路程计划，使得检查工具在运行中的设备的迎风侧运行。通过在运行中的设备的迎风侧运行，可避免或降低检查工具上的涡流。检查工具在运行的设备迎风侧的运行可意味着在压力侧的运行。

通过得知风向并因此得知检查工具相对于转子的定位，也可设置传感器的视向。尤其可以反向于风向地驱动检查工具，从而其位置相对于风力设备固定。那么，传感器位置、尤其摄像头位置可向斜后方、和/或向下或向上指向。借助多于一个传感器、例如两个传感器、例如两个摄像头的拍摄也是可能的。这些传感器也可分布在两个检查工具上。

根据一个实施例，不仅控制信息、而且设备参数也根据环境数据受到影响。因此例如可以根据环境数据、尤其风向、风强、涡流强度和/或太阳高度调整风力设备的方位角和/或节距角。该调整可优选在设定的和/或允许的范围内进行。

通过根据环境数据定向风力设备可进行与光源、例如太阳的相应对准。因此实现了根据环境数据调整设备参数。此外还可以根据调整后的设备参数和环境数据确定控制信息。因此，可例如调整检查工具的里程，使其相对于风力设备移动，从而优化对转子叶片、尤其叶片边缘和/或叶片表面的光照。此外，在已知光照强度的条件下，能够调整例如摄像头的曝光时间。此外，例如在已知与风力设备的距离的条件下，在控制信息中也能够调整缩放或摄像头拍摄角度或自动对焦。

同样提出，环境数据不仅在风力设备处、而且例如也在远离风力设备放置的测量装置、例如风力测量杆、待检查的风力设备附近的基于浮标或基于吊舱的LIDAR测量。此种环境数据的传送可例如通过WLAN、UHF、VHF、移动无线电、定向无线电等进行。也可在不同风力设备之间进行数据的中继(Relaying)，使得天气数据从风力设备传递至风力设备，从而能够到达目标风力设备并在那分析。也可通过风力设备和操控塔之间的光纤线缆传递此种信息。

尤其可使用布置在待检查的风力设备迎风侧的风力设备的环境数据。尤其可以使用阵风信息以改变实际的控制信息，从而例如能够对接近的阵风做出反应。

根据一个实施例提出，处理器设置用于通过设备接口为风力设备输出设备参数。设备参数尤其可以与环境数据和/或运行参数相关。

在此，尤其风力设备、尤其方位角和/或节距角相对于风向和太阳高度的定位是有意义的。基于调整后的设备参数，可调整飞行路径，使其以定义的、待调整的参数沿着风力设备延伸。在此太阳可例如位于背离传感器拍摄方向的侧面。那么，则可借助在传感器平面后方拱起的半球内部的光源实现对检查优化的光照情况。同样可控制检查工具的定位，从而避免在风力设备或转子叶片上投射出阴影。

摄像头的视角可使其指向背离太阳位置的方向。通过调整风力设备的方位角可将其旋入此种位置，使得检查工具基本位于光源与至少一个转子叶片之间。优选检查工具位于光源与风力设备之间。刚好位于光源与转子叶片之间的定位严格来讲由于投射阴影而为不期望的。确切来讲，光源应位于具有无限半径的一个半球内，其对称轴为拍摄传感器与待拍摄的叶片表面的直接连接。因此，实现了首先根据环境数据、例如太阳高度和/或风向调整方位角以及必要时调整节距角，使得检查工具如上所述地定位时，其也位于各个转子叶片的迎风侧。这促使在低涡流的同时拍摄条件最优。

根据一个实施例，检查工具为无人机，尤其单旋翼飞行器(Monocopter)或多旋翼飞行器(Multicopter)。检查工具也可为具有用于产生升力的机翼的可垂直起飞的并且可悬浮的VToL飞行器。最后，可以使检查工具为在风力设备上固定的或固定在可摆动的臂上的跟踪器。在此，可例如设置能够摆动地布置在吊舱或塔上的臂，在其末端上布置平衡环跟踪器。在该平衡环上可布置传感器，尤其摄像头。通过围绕至少两个轴的可摆动性，该跟踪器因此良好地适用于在其相应出动的时间点尽可能最优地利用风力设备上的光照情况。

通过分析风向以及风的气流速度可以将飞行器定位在风中，从而通过流向机翼的气流实现静态的悬浮飞行。这减少了功率消耗，因为至少部分地通过吹来的风实现了升力。

也认识到可以根据风速或其他天气条件不同地装备VToL飞行器。因此也提出，根据检查任务以及环境条件可使用具有不同尺寸和/或不同轮廓的机翼。也认识到仅在风速高于最低极限速度时利用通过风产生的升力是有意义的。如果环境数据显示不存在足够强的风或者设置足够长的具有机翼的相应相对气流的转接路段，飞行器则也可不带机翼地使用。也可以在使用计划中根据环境条件在单旋翼飞行器/多旋翼飞行器与VTol飞行器之间选择。在此，该选择可运算辅助地自动地进行。

在飞行器从第一风力设备迁移至第二风力设备时，使用机翼也可为有利的。飞行路程计划也可尤其使迁移时流入风力设备之间的风支持飞行特性并尤其提供足够的升力。因此，可进行驱动能量存储器和转子的减负。此外，也可实现更长的飞行时间。

根据另一实施例提出，设备参数包含风力设备的地理信息和/或运行参数包含检查工具的地理信息，并且处理器至少根据该地理信息创建控制信息。

通过使用风力设备以及检查工具的、可作为设备参数和/或运行参数提供给处理器的地理信息，处理器可使控制信息分别匹配于检查工具的实际位置。不同于只使用距离传感器的情况，无须永久地测量并校正检查工具相对于风力设备的距离。在此需要提及，距离传感器与地理信息的结合可为有利的。在得知地理信息的条件下例如可以从设备地点的地理参照系确定转子叶片表面的各个区域或者说转子表面的每个点，以及转子叶片例如来自于3D CAD数据的几何形状在空间内的位置和指向。如果还已知方位角、节距角和/或转子角度，则能够以足够高的精确度确定转子叶片表面上的点或其在空间内的位置。如果已知检查工具在空间内的位置，则可由此计算转子叶片表面上待测量的点/区域与检查工具之间的距离。该距离信息可用于计算飞行路程以及定向和拍摄参数化。

除了使用地理信息以外，当然也可替代地或叠加地在检查工具上设置距离传感器。借助距离传感器能够设定检查工具相对于风力设备或转子叶片的距离。通过将距离传感器与地理信息相结合，实现了冗余的防撞措施。此外，可进行动态的地理围栏(Geofencing)，其中例如检查工具与转子叶片的距离总是不允许低于最小值。

该动态的地理围栏可尤其与设备数据、尤其与方位角和/或节距角相关。如果设备数据变化，则可需要使飞行器相对于风力设备的位置同样改变。因此可以通过使用设备数据、尤其节距角和方位角与控制信息关联地确定检查工具的位置并发送给检查工具。

为了确定空间内的位置可使用GPS信号，或者为了更精确地确定，例如在RTK测量领域内也使用差分GPS信号。此外,格洛纳斯(Glonass)信号、北斗信号或伽利略(Galileo)信号可同样用于确定地理信息。

通过尤其在每个时间点识别检查工具的位置和转子叶片的位置，可以使传感器的触发时间与转子叶片在传感器视野内的通行同步。如果已知轮毂的转速和/或轮毂角度，则可以在每个时间点确定转子叶片的位置。如果还已知检查工具的位置，以及传感器的指向，尤其其视野，则可确定传感器的拍摄窗口。待检查的转子叶片应在触发时间点位于该拍摄窗口中。可算出何时存在这种情况，从而能够使触发与转子叶片经过拍摄窗口的通行同步。

此外可在使用其他信息、例如环境数据、尤其光照情况的条件下算出。由此可确定检查工具与检查的转子叶片的所需距离并写入飞行路程计划中。可确定事先定义的质量标准，例如事先定义的最大分辨率。为了获得该质量标准可例如影响/调整缩放系数和/或曝光时间。根据该质量标准对检查工具位置的计算既可在检查工具控制装置内进行，也可在检查工具本身内部在线进行。

也可除了距离传感器和/或地理信息，替代地或叠加地使检查工具内的光学传感器探测转子叶片上的参照物。尤其可通过转子叶片上的激光投影和相应的反射体例如为传感器的触发时间确定参照。

除了借助上述方法确定位置以外，也可例如基于关于无线网络、例如WLAN网络或GSM网络的信息确定位置。在此也可推导出位置信息，即便其不精确。

根据一个实施例提出，处理器设置用于通过设备接口和/或工具接口接收实时数据。由此可以尤其为传感器根据实际的设备数据以及运行数据调整控制信息。例如可以基于实时发送给检查工具的设备数据执行传感器拍摄时间点与经过传感器拍摄窗口的转子叶片通行的同步。

也可实时地通过无线通信、例如WLAN将运行信息和传感器信息从检查工具发送给风力设备。尤其可以使数据实时地流动。借助接收的数据可几乎实时地进行分析。也可将数据进一步传导给中心。也可无线地或有线地执行通信，尤其使用光纤线缆。

如前所述，借助根据本发明的检查工具控制装置可以计算飞行路程以及飞行时间，其也可理解为使用计划。该计算可自动地尤其基于设备数据、运行数据和/或环境数据进行。

通过计算飞行路程实现了事先也调整设备数据，尤其根据飞行路程和飞行时间例如调整风力设备的方位角、转子角度和/或节距角。此外，该调整也例如与环境数据、尤其太阳高度、风向或风强相关。通过在考虑实际的和/或未来的环境数据、设备数据和/或运行数据的条件下事先计算出的飞行路段可以降低飞行路段和/或将每个设备的飞行时间保持得尽可能低。

在计划飞行路程期间，可考虑光照情况。在此可以事先计算光源的光、例如阳光在转子叶片表面上的入射角。根据其可调整飞行时间段(例如日间时间)以及方位角和/或节距角。此外，能够调整飞行路程，从而尤其检查工具在拍摄时相对于光源和风力设备放置得实现最优的照射情况。尤其在光的入射角为从后方或侧方斜缓的时，尤其条形光情况下，可以摄影地或测光地获取即便很小的表面不均匀性，例如微型裂纹。

也可事先确定检查工具的指向或传感器的视向向着转子叶片的方向。因此可以在飞行路程计划内记入相对于叶片纵轴或相对于叶片轮廓的弦的图片拍摄角度，从而保持图片拍摄角度的设定范围。此外，也可根据设备参数确定设备指向并作为设备数据输出。

在飞行路程计划中，可以自动地确定检查工具可相对于转子叶片定位在哪个空间区域内。尤其可以分别为转子叶片各个区域的最佳拍摄确定检查工具的高度、检查工具的位置和/或平行和/或垂直于转子轴线的水平距离。

也可计算在转子叶片背风侧的定位，其中，不会对飞行稳定性或图片质量造成不允许的影响。这例如可以通过计算尤其可能与相对于风力设备方位角的风向相关的涡流实现。在此，尤其塔或基座的遮蔽可能为关键的。通过调整转子叶片的节距角能够根据风速、阵风强度和涡流强度也由各个转子叶片背风侧执行拍摄。尤其可调整转子转速和/或节距角，从而使出现的涡流尽可能低并因此检查工具的空间上和时间上的使用范围最大化。

在飞行路程计划中也可以考虑远离实际待检查的风力设备的风力设备的环境信息，尤其涡流。为了降低涡流可以从检查工具的使用地点开始向着迎风方向功率降低地运行各个风力设备。由此，这些功率降低的风力设备的背风侧的涡流预计更低。功率降低的此种控制在此可基于建模的或测得的经验数值自动化地进行。因此例如可以基于检查工具的实时数据、例如涡流造成的强烈颤动或位置变化或者基于借助涡流测量仪、激光雷达等的测量而改变迎风侧的风力设备的设置。

也可在飞行路程计划中考虑通过无线电网络的网络覆盖。风力设备范围内的无线信号传递路段、例如WLAN、移动无线电、UHF、VHF等的空间上和/或时间上的覆盖可考虑用于飞行路线计划。在此，可考虑有效范围和固定的和移动的结构的遮蔽效应。

也可为飞行时间计划考虑由于天气、维修或运行约束造成的风力设备未来的状态。尤其可以在无论如何都要进行维修时尤其简单地执行检查，这对于飞行时间计划的计算可为关键的。

另一方面为根据权利要求10所述的检查工具。该检查工具自动地通过检查工具控制装置供应控制信息，该控制信息可尤其包含飞行时间和飞行路程计划。

根据一个实施例，在该检查工具上可设置至少一个传感器、优选成像的传感器。传感器的定向可根据控制信息进行，从而传感器能够尤其对准风力设备的方向。

传感器可尤其为照相传感器，然而也可以使用其他传感器，例如红外传感器、激光传感器、激光雷达传感器或无线电雷达传感器、太赫兹传感器(Teraherzsensor)、伦琴射线传感器、超声波传感器(其中可能需要传感器与转子叶片之间的接触)以及其他用于非接触式地检查、尤其用于非接触式地测量反射的射线的被动和/或主动的传感器(例如也用于错位散斑干涉法)。

传感器数据可几乎实时地在检查工具内得到处理和编码。

也可以摄影地、测光地或摄影测量地分析由传感器获取的数据。通过使用转子叶片上的尺度信息或参照点或反射体能够进行叶片几何形状的摄影测量的分析。

在黑暗中或微弱日射中使用的条件下，可以使用人造光源。光源的指向可结合拍摄时间的节距角和相应的轮毂角度计算，从而获得最优的光照表现。也可使额外的照明源发射波长为可见光范围外的辐射。额外的照明源可基于地面或同样为飞行的。也可将额外的照明源布置在检查工具本身上，或者作为独立的平台、尤其无人机使用。也可使飞行路程和/或飞行时间在额外的照明装置与检查工具之间同步。

如前所述，控制信息内也可存在用于传感器的控制信息。尤其成像的传感器的触发时间点、曝光时间、光圈、传感器指向、焦距可与控制信息相关。

也可通过控制信息完成检查工具相对于风力设备的定位。此外，可以根据风力设备本身上的光学标记完成检查工具自给自足的定位。这两种定位的结合也是可能的。

尤其检查工具或其传感器与待检查的转子叶片的距离可对于传感器的调整为关键的。尤其对于传感器的焦点调整，距离信息可为关键的。借助关于检查工具与风力设备之间的相对距离的信息例如能够辅助摄像头的自动调焦。在此可以尽可能将摄像头自动调焦的搜索范围限制得尽可能窄，方式是事先为自动调焦通知距离信息并使其仅须聚焦在非常窄的搜索区内。

另一方面为根据权利要求15所述的检查工具的运行方法。

在飞行路程计划中可以彼此相继地检查多个风力设备。通过尤其根据环境数据优化飞行路程可以使检查工具从检查的第一设备迁移至检查的第二设备。在此，飞行路程计划优选完成得使检查工具的高度改变尽可能减少，因为这促使较低的功率消耗并由此促使飞行时长更久。

也可以为检查工具设置浮体。尤其可以使飞行器内部无论如何都会存在的空腔防水，从而其构成浮体。通过浮体在海损的情况下防止了检查工具在检查离岸设备时沉没。浮体尤其也可为飞行器的机翼，如果存在的话。也可将其他结构设计为防水的腔室，从而其用作漂浮体。

检查工具具有用于无线通信的装置。尤其用于接收控制信息和用于发送运行数据和传感器数据。运行数据可包含传感器数据。也可使一个检查工具用作另一检查工具数据传递的载体和/或中继站。也可在检查工具与固定的或移动的通信结构之间进行直接的数据传递。移动的通信结构可例如为汽车、船或有人驾驶的的或无人驾驶的飞行器。

在飞行路程计划中可考虑哪些中继站和无线通信连接可用，从而尽可能沿着实现通信连接的飞行通道计划飞行路程。

为了实现尽可能仅少量的停机时间提出，检查工具能够在尽可能多的地点固定的结构处充电。在飞行路程计划中可以考虑充电站的定位以及在检查工序期间使检查工具暂时地停放在充电站处。此种充电站可建设在陆地和离岸的固定的或移动的结构上。

通过实时地考虑实际的和/或预报的环境数据，可以使控制信息适应于变化的环境数据。尤其在快速变化的天气条件下，可能需要使检查工具降落。为此提出，提供岸上的或离岸的着陆结构。飞行路程计划也可使得与着陆结构的距离不高于最大值。

也可根据环境条件(尤其光照强度和检查工具的“颤动，Wackler”，即在所有三个空间方向/围绕所有轴线的位置和指向的差分变化)调整焦距、曝光时间等的范围。

根据确定的参数范围可在拍摄之后直接根据实际的拍摄数据进行可信度检验或质量检验，在不能接受的条件下(例如对于调整后的曝光时间过高的加速度)可驳回拍摄。

为了调整曝光时间可例如使用待拍摄的点相对于拍摄传感器中点的最大预计速度和/或角速度。这可例如从转子叶片的转速和叠加的涡流导致的记录下的检查工具平均或最大加速度得出。

检查工具可配备有一个或多个传感器。传感器也可替换，从而首先借助第一传感器执行检查，然后借助第二传感器执行检查。

附图说明

下文中根据示出了实施例的附图进一步阐述该方面和其他方面。在附图中示出了：

图1示意性地示出了具有检查工具控制装置和检查工具的系统；

图2示出了带有检查工具的风力设备的示意图；

图3示出了检查工具沿着风力设备的飞行路程的示意图；

图4示出了检查工具在转子叶片处的定位的示意图；

图5示出了在风力发电厂内的飞行路程计划的示意图。

具体实施方式

图1示出了具有设备接口2a以及工具接口2b和处理器2c的检查工具控制装置2。当然，图1中的示图非常简化，并且检查工具控制装置可包含其他元件，例如存储器以及计算飞行路程和飞行时间所需的其他部件。检查工具控制装置2可借助软件产品运行，该软件产品至少部分地根据本发明的方法执行。该检查工具控制装置也可完全地或部分地实施在检查工具的飞机上。

图1还示出了风力设备4以及检查工具6。

替代风力设备4，也可使用风力设备4或风力发电厂(Windpark)的SCADA系统。

检查工具6可尤其构造为无人机，例如多旋翼飞行器(Multicopter)或具有固定的或可移动的机翼的VToL垂直起降器。

图1示出了设备接口2a设置用于与风力设备4无线通信。当然也可以进行有线的通信，或者由无线通信与有线通信组成的通信也是可以的。

此外图1还示出了，工具接口2b与检查工具6建立无线通信。该通信也可至少部分地为有线的。工具接口2b与检查工具6之间的通信也可通过中继站进行。

通过设备接口2a尤其在检查工具控制装置2与风力设备4之间双向地交换设备数据。因此可以将实时数据以及对风力设备4的预测数据都发送给检查工具控制装置2。也可以为了影响风力设备4的运行而由检查工具控制装置2通过设备接口2a向风力设备4发送设备参数。这实现了在风力设备运行时对其造成影响，尤其对设备参数，例如节距角、方位角和/或类似的。

通过工具接口2b由检查工具控制装置2向检查工具6发送控制信息。控制信息可尤其为飞行路程、飞行时间、传感器控制信息、距离信息、地理信息(例如也为可限定最小距离或用作地点的其他固定或移动结构的位置信息)或类似的。由检查工具6可通过工具接口2b向检查工具控制装置2内输入运行数据。该运行数据尤其为实时数据，即可实时地向检查工具控制装置2发送检查工具6的运行数据。

借助处理器2c处理数据并相应地创建设备参数和/或控制信息，其发送给风力设备4或检查工具6。

除了设备参数、控制信息和运行参数以外，也可通过未示出的接口向检查工具控制装置2内输入环境数据。

因此，检查工具控制装置2构成风力设备4与检查工具6之间的实时接口。因此，既实现了根据尤其关于天气数据的预测制订检查工具6的使用计划，又实现了对风力设备4以及检查工具6彼此相关地和/或也根据环境数据、对风力发电厂的各个风力涡轮机地点的维修和使用计划信息、能源市场数据或类似的实时的控制。

首先借助处理器2c计划检查工具6的飞行路程。在此优选考虑太阳位置以及风向。通过适当地设置方位角实现了将检查工具6定位在风力设备4迎风面的太阳与风力设备之间。转子叶片的相应位置可实时地发送给检查工具6，从而能够在合适的飞行路径上引导检查工具，或者说在转子旋转时，如果相应的转子叶片移动经过传感器的视野，能够在精确的时间点触发检查工具6上的摄像头或其他传感器。

在图2中示出了检查工具2相对于风力设备4的一种可能的定位。图2示出了风力设备4，其方位角8以及其转子叶片12的节距角10，这由实际的运行状态得出，或者可为了得到尽可能好的拍摄质量而受到主动影响。

检查工具控制装置2接收环境数据，例如关于风向14以及太阳入射角18的信息。根据风向14以及入射角18设置方位角8。接着，将检查工具6定位在转子叶片12的迎风侧。

转子叶片12的节距角10可例如进入顺桨位置(Fahnenposition)，从而风力设备空转。这促使转子叶片2区域内的涡流尽可能低。现在能够借助检查工具6分别检查转子叶片12。

图3示出了沿着风力设备4的示例性的飞行路程。在此，转子叶片圆周20分为两个圆形区段20a,b。转子叶片12围绕轮毂22旋转并且在此经过两个圆形区段20a,b。调整方位角8，使得风优选指入视图平面内。通过飞行路程24实现了借助检查工具6尽可能少量的移动既检查了所有的转子叶片12，又在各个转子叶片处分别在压力侧和/或吸力侧检查了叶片前边缘和叶片后边缘。

通过适当地调节节距角10以及通过适当地定向传感器单元实现了在圆形区段20a中例如能够检查叶片吸力侧，在圆形区段20b中则能够检查叶片压力侧。

首先将检查工具6在飞行路程24上移动至圆形区段20a中。转子叶片转动并经过圆形区段20a的全部。在得知风力设备或轮毂22的转速并由此得知转子叶片12的相应位置的条件下，通过适当的控制，检查工具6可以分别在特定的时间点分别对转子叶片12其中之一、尤其叶片压力侧执行拍摄或者其他传感器检查。通过识别转子叶片位置以及检查工具或传感器单元的位置和指向实现了将相应获取的数值分别对应于一个转子叶片或其纵轴上的位置。在检查了圆形区段20a内的所有三个转子叶片12之后，检查工具6沿着飞行路程24移入圆形区段20b中。在此，优选不进行高度改变，这会导致飞行时间的延长。

接着，如同在圆形区段20a中那样，在圆形区段20b内检查每个转子叶片12，其中，通过适当地调整节距角10则例如能够检查叶片压力面。

通过适当的地理信息以及转子叶片12的几何数据实现了在飞行路程计划中考虑检查工具6与转子叶片12之间的距离26。

图4示出了检查工具6与转子叶片12具有距离26。该距离26优选预先计算。在运行中，已知检查工具6的地理数据。此外，如果已知风力设备4的地理数据并由此已知转子叶片12的地理数据，则能够确定检查工具6与转子叶片12之间的相对距离26。那么则将飞行路程24设置得保持该距离26。

在检查工具6上可设置传感器6a，例如摄像头和距离传感器6b。

可以在转子叶片12上设置标记12a，例如反射体。借助距离传感器6b能够读取该标记12a并因此替代地或叠加地确定检查工具6与转子叶片12的距离26。

此外还应认识到，传感器6a、例如摄像头具有视向28和视角30。二者能够与检查工具的指向无关地调整并在必要时沿着飞行路径连续地改变。这在拍摄质量的预设边界条件内针对最节能的飞行路径实现了传感器最理想的指向。

计划飞行路程24，使得风向14以及入射角18都使检查工具6位于转子叶片12的迎风侧并且光源位于拍摄传感器平面的背离拍摄对象的一侧。

图5示出了一种可能的飞行路程计划，其中，飞行路程24沿着风力发电厂内的多个风力设备4。根据风向14，检查工具6从发射台32开始(例如位于风力发电厂的变电站上)出发，并首先飞向特定风力设备4的方向。在此，检查工具6定位在风力设备4前方，使得照射情况最优，如前文所述。接着，在考虑到风向14的条件下计划飞行路程24，从而能够以尽可能最低的能量消耗飞到下一个风力设备4。

在图5中示出了左下的风力设备4的情况。通过左上的风力设备4产生旋涡或涡流34，其可能影响检查工具6对第二风力设备4的检查。通过线上评估运行数据、控制信息、环境数据和设备数据实现了影响设备数据，使得涡流34最小化。

在图5中也示出了移动的和静止的备用性降落场32a，32b。这可在飞行路程计划内得到顾及并在必要时在故障情况下使用或用于中间加油(充电)。

附图标记说明

2 检查工具控制装置

2a 设备接口

2b 工具接口

2c 处理器

4 风力设备

6 检查工具

6a 摄像头

6b 距离传感器

8 方位角

10 节距角

12 转子叶片

14 风向

18 入射角

20 圆周

20a,b 圆形区段

22 轮毂

24 飞行路程

26 距离

28 视向

30 视角

32 发射点

34 涡流

Claims (11)

1.用于风力设备的检查工具的检查工具控制装置，该检查工具控制装置具有 - 设置用于与风力设备的风力设备控制装置通信的设备接口，和 - 设置用于与检查工具通信的工具接口， 其中， - 处理器根据通过所述设备接口接收的风力设备的设备参数创建用于检查工具的控制信息并将该控制信息通过所述工具接口输出， 其特征在于， - 所述处理器根据通过设备接口接收的所述设备参数为具有光源的飞行的平台输出控制信息，具有光源的飞行的所述平台作为独立的平台使用，进行光源和检查工具的协调的运动和/或指向。

2.根据权利要求1所述的检查工具控制装置， 其特征在于， - 所述设备接口设置用于接收风力设备或风力发电厂的设备参数并且 - 所述处理器至少根据所述设备参数创建所述控制信息。

3.根据权利要求1所述的检查工具控制装置， 其特征在于， - 所述工具接口设置用于接收检查工具的运行参数并且 - 所述处理器至少根据所述运行参数创建所述控制信息。

4.根据权利要求3所述的检查工具控制装置， 其特征在于， - 所述检查工具控制装置设置用于接收环境数据并且 - 所述处理器至少根据环境数据创建所述控制信息。

5.根据权利要求4所述的检查工具控制装置， 其特征在于， - 所述处理器设置用于通过所述设备接口输出用于风力设备的设备参数，其中，该设备参数与环境数据和/或运行参数相关。

6.根据权利要求1所述的检查工具控制装置， 其特征在于， - 检查工具为无人机或者具有机翼的可悬浮的VTOL飞行器或者固定地或能够摆动地固定在风力设备上的跟踪器。

7.根据权利要求6所述的检查工具控制装置， 其特征在于， 所述无人机是多旋翼飞行器。

8.根据权利要求5所述的检查工具控制装置， 其特征在于， - 所述设备参数包含风力设备的地理信息，和/或所述运行参数包含检查工具的地理信息，并且所述处理器至少根据所述地理信息创建所述控制信息。

9.根据权利要求1所述的检查工具控制装置， 其特征在于， - 所述处理器设置用于通过所述设备接口和/或所述工具接口接收实时数据。

10.根据权利要求1所述的检查工具控制装置， 其特征在于， - 所述控制信息包含飞行路程计划和/或飞行时间。

11.用于运行风力设备的检查工具的检查工具控制装置的方法，所述方法包含 - 与风力设备控制装置交换风力设备的设备参数，并且 - 与检查工具交换控制信息，其中， - 根据所述设备参数和/或环境参数创建并输出用于检查工具的控制信息，和/或 - 根据检查工具参数和/或环境参数创建并输出用于风力设备的控制信息， 其特征在于， - 根据设备参数为具有光源的飞行的平台输出控制信息，使得具有光源的飞行的所述平台作为独立的平台使用，并进行光源和检查工具的协调的运动和/或指向。

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