DE102013103343A1

DE102013103343A1 - Verfahren zum Erstellen von optischen Aufnahmen sowie System zur Erstellung von optischen Aufnahmen

Info

Publication number: DE102013103343A1
Application number: DE102013103343.1A
Authority: DE
Inventors: wird später genannt werden Erfinder
Original assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2014-10-09

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erstellen von optischen Aufnahmen von Rotorblättern einer Windkraftanlage (10) aufgezeigt, wobei mittels einer Flugdrohne (30) umfassend eine Flugdrohnenkamera (32) Detailaufnahmen von Teilbereichen (20) mindestens eines der Rotorblätter (15, 16, 17) der Windkraftanlage (10) erstellt werden, und wobei im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Erstellen der Detailaufnahmen mittels der Flugdrohnenkamera (32) mittels einer in Bezug auf die Windkraftanlage (10) stationär angeordneten Kamera (40) Übersichtsaufnahmen des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17), insbesondere der gesamten Rotorblätter (15, 16, 17), der Windkraftanlage (10) erstellt werden, wobei während des Erstellens der Detailaufnahmen mindestens ein erster Laserstrahl (62) von der Flugdrohne (30) auf den jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17) derart gerichtet wird, dass ein durch den ersten Laserstrahl (62) erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17) sowohl in der jeweiligen Detailaufnahme als auch in der jeweiligen Übersichtsaufnahme sichtbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen von optischen Aufnahmen gemäß Patentanspruch 1 und ein System zur Erstellung von optischen Aufnahmen gemäß Patentanspruch 10.
Windenergieanlagen bzw. Windkraftanlagen sind ganzjährig der Witterung ausgesetzt und müssen in ihrer exponierten Lage großen Kräften standhalten. Insbesondere durch Blitzschlag, Hagel, Vogelschlag, Materialermüdung, Osmose, Rost, oder bei großen Windstärken kann es zu Beschädigungen der Rotorblätter einer Windkraftanlage kommen. Die Rotorblätter müssen aus diesem Grund in regelmäßigen Abständen untersucht und ggf. gewartet werden.
Aus der DE 10 2008 053 928 A1 ist bekannt, mittels einer Flugdrohne, die Rotorblätter aus der Nähe zu untersuchen. Nachteilig an bekannten Verfahren ist jedoch, dass die optische Untersuchung der Rotorblätter live, also während des Flugs der Flugdrohne, stattfinden muss. Darüber hinaus fällt es bei bekannten Verfahren schwer, den Ort des Schadens zu lokalisieren, da sich aus der erstellten optischen Detailaufnahme im Allgemeinen nicht herleiten lässt, an welcher Stelle die Aufnahme gemacht wurde bzw. an welchem Abschnitt/Teilbereich eines Rotorblatts, der Schaden zu sehen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Erstellen von optischen Aufnahmen von Rotorblättern einer Windkraftanlage aufzuzeigen, bei dem eine Lokalisierung der erstellten Detailaufnahmen der Flugdrohne technisch einfach möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Erstellen von optischen Aufnahmen gemäß Patentanspruch 1 und durch ein System zur Erstellung von optischen Aufnahmen von Rotorblättern einer Windkraftanlage gemäß Patentanspruch 10 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Erstellen von optischen Aufnahmen von Rotorblättern einer Windkraftanlage gelöst, wobei mittels einer Flugdrohneumfassend eine Flugdrohnenkamera Detailaufnahmen von Teilbereichen mindestens eines der Rotorblätter der Windkraftanlage erstellt werden, und wobei im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Erstellen der Detailaufnahmen mittels der Flugdrohnenkamera mittels einer in Bezug auf die Windkraftanlage stationär angeordneten Kamera Übersichtsaufnahmen des mindestens einen Rotorblatts, insbesondere der gesamten Rotorblätter, der Windkraftanlage erstellt werden, wobei während des Erstellens der Detailaufnahmen mindestens ein erster Laserstrahl von der Flugdrohne auf den jeweiligen Teilbereich des mindestens einen Rotorblatts derart gerichtet wird, dass ein durch den ersten Laserstrahl erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich des mindestens einen Rotorblatts sowohl in der jeweiligen Detailaufnahme als auch in der jeweiligen Übersichtsaufnahme sichtbar ist.
Ein Vorteil hiervon ist, dass eine Lokalisierung der erstellten Detailaufnahmen aufgrund des sichtbaren Laserpunkts in beiden Aufnahmen technisch einfach möglich ist, d.h. es ist technisch einfach festzustellen, von welchem Teilbereich der Rotorblätter die jeweilige Detailaufnahme stammt. Eine einfache Zuordnung der Detailaufnahme zu dem entsprechenden Teilbereich der Übersichtsaufnahme ist hierdurch möglich. Darüber hinaus kann somit die eigentliche Untersuchung der erstellten Aufnahmen der Rotorblätter der Windkraftanlage offline, d.h. wenn die Flugdrohne sich nicht mehr in der Luft befindet, durchgeführt werden.
Während des Erstellens der Detailaufnahmen kann ein parallel zum ersten Laserstrahl verlaufender zweiter Laserstrahl von der Flugdrohne auf den jeweiligen Teilbereich des mindestens einen Rotorblatts derart gerichtet werden, dass ein durch den zweiten Laserstrahl erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich des mindestens einen Rotorblatts sowohl in der jeweiligen Detailaufnahme als auch in der jeweiligen Übersichtsaufnahme sichtbar ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass aufgrund des bekannten Abstands zwischen den beiden (justierten) Laserstrahlen und somit zwischen den beiden Punkten, die von den beiden Laserstrahlen auf den Teilbereichen des Rotors erzeugt werden, der Bildmaßstab jeder Detailaufnahme eindeutig und technisch einfach berechnet werden kann. Somit ist in den Detailaufnahmen nicht nur die Bildauflösung (Pixelsize), sondern auch die Größe von Beschädigungen messbar.
Während des Erstellens der Detailaufnahmen kann ein dritter Laserstrahl von dem jeweiligen Teilbereich des mindestens einen Rotorblatts in einem Winkel zum ersten Laserstrahl auf den jeweiligen Teilbereich des mindestens einen Rotorblatts derart gerichtet werden, dass ein durch den dritten Laserstrahl erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich des mindestens einen Rotorblatts sowohl in der jeweiligen Detailaufnahme als auch in der jeweiligen Übersichtsaufnahme sichtbar ist. Über den dritten Laserpunkt wird die Orientierung der Detailbilder festgelegt. Hierdurch ist eine noch genauere Vermessung der Schäden möglich. Ein weiterer Vorteil hiervon ist, dass die Entfernung der Flugdrohnenkamera von der Oberfläche des jeweiligen Teilbereichs errechnet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform werden die erstellten Übersichtsaufnahmen und die erstellten Detailaufnahmen mittels einer Datenverarbeitungsanlage derart weiterverarbeitet, dass die Detailaufnahmen mit dem jeweils korrespondierenden Bildbereich der Übersichtsaufnahmen der stationär angeordneten Kamera verknüpft werden. Hierdurch kann auf technisch einfache Art und Weise die Position der jeweiligen Detailaufnahme in Bezug auf die Rotorblätter bzw. die Windkraftanlage festgestellt und angezeigt werden. Zudem kann bei Erkennen einer Beschädigung des Rotorblatts in einer Detailaufnahme unmittelbar die genaue Position der Beschädigung in Bezug auf die Windkraftanlage bestimmt werden.
Die Detailaufnahmen können mittels der Flugdrohnenkamera derart aufgenommen werden, dass die Detailaufnahmen einander gegenseitig überlappen. Ein Vorteil hiervon ist, dass keine Lücken zwischen den Detailaufnahmen vorhanden sind. Hierdurch sinkt die Wahrscheinlichkeit, dass Beschädigungen an den Rotorblättern übersehen werden.
Die von den Detailaufnahmen erfassten Detailbereiche können im Wesentlichen die gesamte von den Übersichtsaufnahmen erfasste Außenoberfläche des mindestens einen Rotorblatts, insbesondere der Rotorblätter, der Windkraftanlage abdecken. Hierdurch wird sichergestellt, dass die gesamte in der Übersichtsaufnahme(n) sichtbare Außenoberfläche durch Detailaufnahmen abgedeckt ist. Hierdurch kann nun der gesamte (in der Übersichtsaufnahme sichtbare) Teil der Außenoberfläche detailliert auf Fehler untersucht werden.
Die Flugdrohne kann manuell gesteuert werden und die Zeitpunkte und/oder Orte der Detailaufnahmen der Flugdrohnenkamera können manuell bestimmt werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass gezielt nur bestimmte Bereiche der Rotorblätter (näher) untersucht werden können. Darüber hinaus kann die Erstellung der Aufnahmen von bereits vermuteten Beschädigungen abhängig gemacht werden.
Alternativ kann der Flugablauf der Flugdrohne durch ein Computerprogramm gesteuert werden, wobei an durch das Computerprogramm definierten Positionen der Flugdrohne (waypoints) Detailaufnahmen erstellt werden. Ein Vorteil hiervon ist, dass sich der Pilot vollständig auf seine Überwachungspflicht konzentrieren kann wodurch eine besonders sichere Durchführung des Fluges ermöglicht wird.
In einer weiteren Ausführungsform werden mittels eines GPS-Empfängers in und/oder an der Flugdrohne der Flugverlauf der Flugdrohne und/oder die Positionen der Flugdrohne während des Erstellens der Detailaufnahmen gespeichert. Hierdurch wird eine einfache Zuordnung der Aufnahmen zu einer bestimmten Windkraftanlage ermöglicht. Darüber hinaus können die Beschädigungen nicht nur in Bezug auf die jeweilige Windkraftanlage örtlich zugeordnet werden, sondern diese können global zugeordnet werden.
Die vorliegende Aufgabe wird durch ein System gemäß Patentanspruch 10 ebenfalls gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch ein System zur Erstellung von optischen Aufnahmen von Rotorblättern einer Windkraftanlage gelöst, umfassend eine Flugdrohne mit einer Flugdrohnenkamera zur Erstellung von Detailaufnahmen von Teilbereichen mindestens eines Rotorblatts der Windkraftanlage, und eine in Bezug auf die Windkraftanlage stationär angeordneten Kamera, die derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die stationär angeordnete Kamera Übersichtsaufnahmen des mindestens eines Rotorblatts, insbesondere der gesamten Rotorblätter, der Windkraftanlage erstellt, wobei das System derart ausgebildet ist, dass im Wesentlichen gleichzeitig die Detailaufnahmen und die Übersichtsaufnahmen erstellt werden, wobei die Flugdrohne eine Laservorrichtung zum Aussenden eines ersten Laserstrahls auf den jeweiligen Teilbereich des mindestens eines Rotorblatts derart umfasst, dass ein durch den ersten Laserstrahl erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich des mindestens eines Rotorblatts in der Detailaufnahme und in der Übersichtsaufnahme sichtbar ist.
Ein Vorteil dieses Systems ist, dass eine Lokalisierung der erstellten Detailaufnahmen aufgrund des sichtbaren Laserpunkts in beiden Aufnahmen technisch einfach möglich ist, d.h. es ist technisch einfach festzustellen, von welchem Teilbereich der Rotorblätter die jeweilige Detailaufnahme stammt. Eine einfache Zuordnung der Detailaufnahme zu dem entsprechenden Gebiet der Übersichtsaufnahme ist hierdurch möglich. Darüber hinaus kann somit die eigentliche Untersuchung der erstellten Aufnahmen der Rotorblätter der Windkraftanlage offline, d.h. wenn die Flugdrohne sich nicht mehr in der Luft befindet, durchgeführt werden.
Die Laservorrichtung kann zum Aussenden eines zum ersten Laserstrahl parallel verlaufenden zweiten Laserstrahls derart ausgebildet sein, dass ein vom zweiten Laserstrahl erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich des mindestens eines Rotorblatts in der Detailaufnahme und in der Übersichtsaufnahme sichtbar ist. Ein Vorteil hiervon ist, dass aufgrund des bekannten Abstands zwischen den beiden Punkten, die von den beiden (justierten) Laserstrahlen auf den Teilbereichen des Rotors erzeugt werden, der Bildmaßstab jeder Detailaufnahme eindeutig und technisch einfach berechnet werden kann. Somit ist in den Detailaufnahmen nicht nur die Bildauflösung (Pixelsize), sondern auch die Größe von Beschädigungen messbar.
Die Laservorrichtung kann zum Aussenden eines in einem Winkel zum ersten Laserstrahl verlaufenden dritten Laserstrahls derart ausgebildet sein, dass ein vom dritten Laserstrahl erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich des mindestens eines Rotorblatts in der Detailaufnahme und in der Übersichtsaufnahme sichtbar ist. Über den dritten Laserpunkt wird die Orientierung der Detailbilder festgelegt. Hierdurch ist eine noch genauere Vermessung der Schäden möglich. Ein weiterer Vorteil hiervon ist, dass die Entfernung der Flugdrohnenkamera von der Oberfläche des jeweiligen Teilbereichs errechnet werden kann.
Ferner kann das System eine Datenverarbeitungsanlage zum Weiterverarbeiten der erstellten Detailaufnahmen und der erstellten Übersichtsaufnahmen umfassen, wobei die Datenverarbeitungsanlage derart angepasst ist, dass die Detailaufnahmen mit dem jeweils korrespondierenden Bildbereich der Übersichtsaufnahmen verknüpft werden. Hierdurch kann auf technisch einfache Art und Weise die Position der jeweiligen Detailaufnahme in Bezug auf die Rotorblätter bzw. die Windkraftanlage festgestellt und angezeigt werden. Zudem kann bei Erkennen einer Beschädigung des Rotorblatts in einer Detailaufnahme unmittelbar die genaue Position der Beschädigung in Bezug auf die Windkraftanlage bestimmt werden.
Die Flugdrohne kann einen GPS-Empfänger zum Speichern des Flugverlaufs der Flugdrohne und/oder zum Speichern der Positionen der Flugdrohne während der Herstellung der Detailaufnahmen umfassen. Hierdurch wird eine einfache Zuordnung der Aufnahmen zu einer bestimmten Windkraftanlage ermöglicht. Darüber hinaus können die Beschädigungen nicht nur in Bezug auf die jeweilige Windkraftanlage örtlich zugeordnet werden, sondern diese können global verortet werden.
Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Hierbei zeigen
1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems; und
2 eine schematische Detailansicht der Flugdrohne und eines Rotorblatts.
Bei der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 5. Das System 5 umfasst eine Flugdrohne 30 und eine in Bezug auf die Windkraftanlage stationär angeordnete Kamera 40. Das System 5 dient zur Erstellung von Aufnahmen von Rotorblättern 15, 16, 17 einer Windkraftanlage 10. Die Rotorblätter 15, 16, 17 stehen während der Erstellung der Aufnahmen still. Die stationär angeordnete Kamera 40 ist in Bezug auf die Windkraftanlage 10 stationär, d.h. feststehend, angeordnet.
Die Flugdrohne 30 ist beweglich gegenüber den Rotorblättern 15, 16, 17 der Windkraftanlage 10. In der Luft ist die Flugdrohne 30 in alle sechs Richtungen frei beweglich. Die Flugdrohne 30 kann manuell gesteuert oder programmgesteuert bewegt werden. Die Flugdrohne 30 fliegt die Rotorblätter 15, 16, 17 der Windkraftanlage 10 Stück für Stück bzw. Teilbereich 20 für Teilbereich 20 ab.
2 zeigt eine schematische Detailansicht der Flugdrohne 30 und eines beispielhaften Rotorblatts 15 der Windkraftanlage 10. Die Flugdrohne 30 umfasst einen (Doppel-)Rotor 35, an dem der Körper der Flugdrohne 30, der eine Flugdrohnenkamera 32 umfasst, angeordnet ist.
Die Flugdrohne 30 kann beispielsweise ein so genannter Quadrocopter sein. Auch andere Arten von fliegenden Vorrichtungen mit Rotoren, die die Flugdrohne 30 in der Luft halten und bewegen können, sind vorstellbar. Beispielsweise kann die Flugdrohne 30 acht oder mehr Rotoren umfassen. Auch ist vorstellbar, dass die Flugdrohne 30 eine Art Luftschiff bzw. Zeppelin ist.
Die stationär angeordnete Kamera 40 kann natürlich von einem Standort zu einem anderen Standort bewegt werden. „Stationär“ ist in diesem Zusammenhang als Gegensatz zu der mobilen Flugdrohne 30 bzw. der Flugdrohnenkamera 32 zu verstehen.
Die Flugdrohne 30 umfasst neben der Flugdrohnenkamera 32 eine Laservorrichtung 60. Die Laservorrichtung dient zum Aussenden von Laserstrahlen 62, 64, 66 in Richtung des Rotorblatts 15. Hierbei verlaufen zwei Laserstrahlen, nämlich der erste Laserstrahl 62 und der zweite Laserstrahl 64 (justiert bzw. genau) parallel zueinander. Dementsprechend weisen die durch die beiden Laserstrahlen 62, 64 erzeugten Punkte auf dem Rotorblatt 15 einen festgelegten Abstand auf, sofern die Laserstrahlen 62, 64 senkrecht auf die Oberfläche des Rotorblatts 15 gerichtet sind. Schrägsicht (Nadirwinkel) von bis zu 10 Grad hat einen Fehler von ca. 1 % der Parallelendistanz zur Folge. Der dritte Laserstrahl 66 weist einen (festgelegten) Winkel gegenüber den ersten beiden Laserstrahlen 62, 64 auf. Der Winkel beträgt insbesondere ca. 1 Grad bis 3 Grad, insbesondere ca. 2 Grad. Sofern die ersten beiden Laserstrahlen 62, 64 in einem senkrechten Winkel auf die Oberfläche des Rotorblatts 15 fallen, lässt sich mittels Triangulation der Abstand der Flugdrohne 30 bzw. der Flugdrohnenkamera 32 zum Rotorblatt 15 bestimmen. Nadirwinkel bis zu 20 Grad bewirken dabei einen zu vernachlässigenden Fehler von ca. 6% bei der Entfernungsberechnung. Nadirwinkel bis zu 10 Grad bewirken dabei einen zu vernachlässigenden Fehler von ca. 1% bei der Entfernungsberechnung.
Der erste Laserstrahl 62, der zweite Laserstrahl 64 und der Laserstrahl 66 können jeweils eine Wellenlänge aufweisen, die den Farben rot, grün oder blau entspricht. Andere Wellenlänger der drei Laserstrahlen 62, 64, 66 sind vorstellbar. Denkbar ist insbesondere auch, dass die drei Laserstrahlen 62, 64, 66 unterschiedliche Farben bzw. Wellenlängen aufweisen.
Die Anzahl der Laserstrahlen ist nicht beschränkt. Es können neben den drei Laserstrahlen auch noch weitere Laserstrahlen vorhanden sein. Beispielsweise können 4, 5, 6 oder 7 Laserstrahlen vorhanden sein. Auch mehr als 7 Laserstrahlen sind vorstellbar. Auch diese weiteren Laserstrahlen können unterschiedliche Wellenlängen bzw. Farben aufweisen. Auch vorstellbar ist, dass nur zwei Laserstrahlen vorhanden sind.
Insbesondere kann mittels der (weiteren) Laserstrahlen eine vertikale und/oder horizontale Verdrehung der Rotorblätter erfasst bzw. berechnet werden.
Die Flugdrohne 30 bzw. die Flugdrohnenkamera 32 erstellt Detailaufnahmen von Teilbereichen 20 der jeweiligen Rotorblätter 15, 16, 17. Die Detailaufnahmen decken somit jeweils einen kleinen Teilbereich 20 des gesamten Rotorblatts 15, 16, 17 ab. Die Flugdrohnenkamera 32 erstellt nacheinander von verschiedenen Teilbereichen 20 eines Rotorblatts 15, 16, 1 bzw. der Rotorblätter 15, 16, 17 optische Aufnahmen. Während des Erstellens der Aufnahmen werden die drei Laserstrahlen 62, 64, 66 derart auf die Teilbereiche bzw. den jeweiligen Teilbereiche 20 gerichtet, dass die von den Laserstrahlen 62, 64, 66 erzeugten Laserpunkte auf dem Rotorblatt 15, 16, 17 in der Detailaufnahme sichtbar ist. Die drei von den Laserstrahlen 62, 64, 66 erzeugten Laserpunkte sind ebenfalls auf den von der stationären Kamera 40 erzeugten Übersichtsaufnahmen sichtbar.
Die Flugdrohnenkamera 32 kann eine konventionelle Kamera oder eine Lichtfeldkamera sein. Gleiches gilt für die stationär angeordnete Kamera 40.
Die Flugdrohnenkamera 32 als auch die stationär angeordnete Kamera 40 kann eine handelsübliche Digitalkamera sein.
Die stationär angeordnete Kamera 40 steht in einem relativ großen Abstand zu der Windkraftanlage 10. Die stationär angeordnete Kamera 40 ist derart angeordnet und ausgerichtet, dass zumindest ein komplettes Rotorblatt 15, 16, 17 bzw. die gesamten Rotorblätter 15, 16, 17 der Windkraftanlage 10 von ihr erfasst werden.
Die Aufnahmen, d.h. die Detailaufnahmen mittels der Flugdrohnenkamera 32 und die Übersichtsaufnahmen mittels der stationär angeordneten Kamera 40, werden im Wesentlichen gleichzeitig erstellt. Dadurch, dass man eine zeitliche Zuordnung der Detailaufnahmen zu den jeweiligen Übersichtsaufnahmen hat, und die drei Laserpunkte in beiden Aufnahmen, d.h. in der jeweiligen Detailaufnahme und der jeweiligen Übersichtsaufnahme, sichtbar sind, ist eine genaue örtliche Zuordnung der Detailaufnahmen in Bezug auf die Windkraftanlage 10 bzw. der Rotorblätter 15, 16, 17 der Windkraftanlage 10 möglich.
Die Speicherung der erstellten Detailaufnahmen und/oder der erstellten Übersichtsaufnahmen findet entweder in der Flugdrohnenkamera 32 bzw. der stationär angeordneten Kamera 40 statt, beispielsweise auf mitgeführten digitalen Speichern, wie einer internen Festplatte, einer SD-Karte oder auf anderen auf dem Prinzip der Flash-Speicherung basierten Speichermedien. Vorstellbar ist auch, dass eine externe Speicherung der erstellten Detailaufnahmen und/oder der erstellten Übersichtsaufnahmen außerhalb der jeweiligen Kamera 32, 40 erfolgt, beispielsweise auf einer externen Festplatte, einem externen Server oder in einer Cloud im Internet.
Die Detailaufnahmen können einander überlappend erstellt werden. Des Weiteren können die Detailaufnahmen die gesamte Außenoberfläche der Rotorblätter 15, 16, 17 umfassen, die auf der Übersichtsaufnahme bzw. den Übersichtsaufnahmen der stationär angeordneten Kamera 40 sichtbar ist. Auf der in 1 gezeigten Anordnung der stationär angeordneten Kamera 40 kann somit die gesamte „Vorderseite“ der Rotorblätter 15, 16, 17 auf den Übersichtsaufnahmen gesehen werden. Danach muss, um die Rückseite der Rotorblätter 15, 16, 17 aufzunehmen, die stationär angeordnete Kamera 40 an einem anderen Ort aufgestellt werden, von dem aus die Rückseite der Rotorblätter 15, 16, 17 sichtbar ist. In einem weiteren Schritt kann die stationär angeordnete Kamera 40 dann an einem dritten Standort aufgestellt werden, um beispielsweise bestimmte seitliche Kanten der Rotorblätter 15, 16, 17 aufnehmen zu können. Vorstellbar ist jedoch auch, dass mehrere stationär angeordnete Kameras an verschiedenen Standorten verwendet werden, um Übersichtsaufnahmen der Rotorblätter 15, 16, 17 von allen Seiten aufnehmen zu können.
Die Zuordnung der jeweiligen Detailaufnahme eines Teilbereichs 20 zu dem entsprechenden Bildbereich der Übersichtsaufnahmen kann beispielsweise mittels einer Datenverarbeitungsanlage geschehen. Hierzu werden die im Wesentlichen zeitgleich erstellten Übersichts- und Detailaufnahmen einander zugeordnet und anhand der in beiden Aufnahmen sichtbaren Laserpunkte der entsprechende Ort bzw. Teilbereich der Übersichtsaufnahme mit der entsprechenden Detailaufnahme verknüpft.
Die Flugdrohne 30 kann des Weiteren einen GPS-Empfänger umfassen, um die Position der Flugdrohne 30 global zu messen bzw. zu speichern. Die Flugdrohne 30 wird beim Verfahren entsprechend gestartet und fliegt programmgesteuert und/oder vom Piloten manuell ferngesteuert in kurzer Distanz (ca. 10 m) an (allen) Seiten der Rotorblätter 15, 16, 17 entlang. Mit Hilfe des von der Flugdrohnenkamera 32 ständig übermittelten Videostreams kann der Pilot/Kameramann den Bildausschnitt der Flugdrohnenkamera 32 in Echtzeit sehen. Nunmehr werden während des Flugs an programmierten Positionen oder an manuell bestimmten Positionen mittels der Flugdrohnenkamera 32 (überlappende) Detailaufnahmen der einzelnen Teilbereiche 20 der Rotorblätter 15, 16, 17 aufgenommen bzw. erstellt. Aufgrund der geringen Aufnahmedistanz und der hohen Auflösung der (digitalen) Bilder, werden dabei bereits Beschädigungen der Oberfläche der Rotorblätter 15, 16, 17 sichtbar, deren Größe sich im Bereich bis zu wenigen Millimetern bewegt.
Die drei Laserstrahlen 62, 64, 66 werden zumindest während der Erstellung der Detail-/Übersichtsaufnahmen auf die Oberfläche des Rotorblatts 15, 16, 17 gerichtet. Zwischen der Erstellung der Aufnahmen können die Laserstrahlen abgeschaltet sein. Es ist auch vorstellbar, dass die Laserstrahlen 62, 64, 66 die ganze Zeit über auf die Oberfläche des Rotorblatts 15, 16, 17 bzw. der Rotorblätter 15, 16, 17 gerichtet sind.
Nach Erstellung der gewünschten Detailaufnahmen und Übersichtsaufnahmen werden die Bilder entsprechend digital referenziert, d.h. auf die entsprechend korrekte, d.h. maßstabsgerechte, Größe gebracht und an die entsprechenden Positionen in der Übersichtsaufnahme geschoben bzw. mit den entsprechenden Teilbereichen in der Übersichtsaufnahme verknüpft. Daraufhin werden die sich überlappenden flächendeckenden Detailaufnahmen digital mosaikiert und das Bildmosaik systematisch nach Beschädigungen der Oberfläche der Rotorblätter 15, 16, 17 abgesucht.
Nun kann die Lage und Größe der Schäden auf der Oberfläche der Rotorblätter 15, 16, 17 bzw. auf der Oberfläche der Windkraftanlage 10 kartiert werden und mit einer textlichen Schadensbeschreibung versehen werden. Diese Informationen stellen zusammen mit den erstellten Detail- und Übersichtsaufnahmen den Input für eine Schadensdatenbank dar.
Die Übersichtsaufnahmen bzw. Detailaufnahmen können natürlich nicht nur die Rotorblätter 15, 16, 17 der Windkraftanlage 10, sondern weitere Elemente der Windkraftanlage 10, wie z.B. den Generator, die Nabe, den Turm, an der Windkraftanlage installierte Messinstrumente umfassen. Auch diese können somit auf Oberflächenfehler bzw. Beschädigungen an der Oberfläche untersucht werden.
Die erstellten Detailaufnahmen und erstellten Übersichtsaufnahmen können direkt vor Ort beispielsweise mittels eines Laptops/Notebook bzw. eines tragbaren Computers begutachtet bzw. vorausgewählt werden. Sofern die Qualität der erstellten Übersichts- bzw. Detailaufnahmen unzureichend ist, können somit umgehend weitere bzw. neue Aufnahmen erstellt werden.
Bezugszeichenliste

5: System
10: Windkraftanlage
15, 16, 17: Rotorblätter der Windkraftanlage
20: Teilbereich eines Rotorblatts
30: Flugdrohne
32: Flugdrohnenkamera
35: Rotor der Flugdrohne
40: stationär angeordnete Kamera
60: Laservorrichtung
62: erster Laserstrahl
64: zweiter Laserstrahl
66: dritter Laserstrahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008053928 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Erstellen von optischen Aufnahmen von Rotorblättern einer Windkraftanlage (10), wobei mittels einer Flugdrohne (30) umfassend eine Flugdrohnenkamera (32) Detailaufnahmen von Teilbereichen (20) mindestens eines der Rotorblätter (15, 16, 17) der Windkraftanlage (10) erstellt werden, und wobei im Wesentlichen gleichzeitig mit dem Erstellen der Detailaufnahmen mittels der Flugdrohnenkamera (32) mittels einer in Bezug auf die Windkraftanlage (10) stationär angeordneten Kamera (40) Übersichtsaufnahmen des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17), insbesondere der gesamten Rotorblätter (15, 16, 17), der Windkraftanlage (10) erstellt werden, wobei während des Erstellens der Detailaufnahmen mindestens ein erster Laserstrahl (62) von der Flugdrohne (30) auf den jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17) derart gerichtet wird, dass ein durch den ersten Laserstrahl (62) erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17) sowohl in der jeweiligen Detailaufnahme als auch in der jeweiligen Übersichtsaufnahme sichtbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während des Erstellens der Detailaufnahmen ein parallel zum ersten Laserstrahl (62) verlaufender zweiter Laserstrahl (64) von der Flugdrohne (30) auf den jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17) derart gerichtet wird, dass ein durch den zweiten Laserstrahl (64) erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17) sowohl in der jeweiligen Detailaufnahme als auch in der jeweiligen Übersichtsaufnahme sichtbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei während des Erstellens der Detailaufnahmen ein dritter Laserstrahl (66) in einem Winkel zum ersten Laserstrahl (62) auf den jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17) derart gerichtet wird, dass ein durch den dritten Laserstrahl (66) erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens einen Rotorblatts (15, 16, 17) sowohl in der jeweiligen Detailaufnahme als auch in der jeweiligen Übersichtsaufnahme sichtbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erstellten Übersichtsaufnahmen und die erstellten Detailaufnahmen mittels einer Datenverarbeitungsanlage derart weiterverarbeitet werden, dass die Detailaufnahmen mit dem jeweils korrespondierenden Bildbereich der Übersichtsaufnahmen der stationär angeordneten Kamera (40) verknüpft werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Detailaufnahmen mittels der Flugdrohnenkamera (32) derart aufgenommen werden, dass die Detailaufnahmen einander gegenseitig überlappen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von den Detailaufnahmen erfassten Teilbereiche (20) im Wesentlichen die gesamte von den Übersichtsaufnahmen erfasste Außenoberfläche des mindestens eines Rotorblatts (15, 16, 17), insbesondere der Rotorblätter (15, 16, 17), der Windkraftanlage (10) abdecken.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flugdrohne (30) manuell gesteuert wird und die Zeitpunkte und/oder Orte der Detailaufnahmen der Flugdrohnenkamera (32) manuell bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach einem der Ansprüche 1–6, wobei der Flugablauf der Flugdrohne (30) durch ein Computerprogramm gesteuert wird, und wobei an durch das Computerprogramm definierten Positionen der Flugdrohne (30) Detailaufnahmen erstellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels eines GPS-Empfängers in und/oder an der Flugdrohne (30) der Flugverlauf der Flugdrohne (30) und/oder die Positionen der Flugdrohne (30) während des Erstellens der Detailaufnahmen gespeichert werden.
System (5) zur Erstellung von optischen Aufnahmen von Rotorblättern (15, 16, 17) einer Windkraftanlage (10), umfassend eine Flugdrohne (30) mit einer Flugdrohnenkamera (32) zur Erstellung von Detailaufnahmen von Teilbereichen (20) mindestens eines Rotorblatts (15, 16, 17) der Windkraftanlage (10), gekennzeichnet durch eine in Bezug auf die Windkraftanlage (10) stationär angeordnete Kamera (40), die derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass die stationär angeordnete Kamera (40) Übersichtsaufnahmen des mindestens eines Rotorblatts (15, 16, 17), insbesondere der gesamten Rotorblätter (15, 16, 17), der Windkraftanlage (10) erstellt, wobei das System (5) derart ausgebildet ist, dass im Wesentlichen gleichzeitig die Detailaufnahmen und die Übersichtsaufnahmen erstellt werden, wobei die Flugdrohne (30) eine Laservorrichtung (60) zum Aussenden eines ersten Laserstrahls (62) auf den jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens eines Rotorblatts (15, 16, 17) derart umfasst, dass ein durch den ersten Laserstrahl (62) erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens eines Rotorblatts (15, 16, 17) in der Detailaufnahme und in der Übersichtsaufnahme sichtbar ist.
System (5) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laservorrichtung (60) zum Aussenden eines zum ersten Laserstrahl (62) parallel verlaufenden zweiten Laserstrahls (64) derart ausgebildet ist, dass ein vom zweiten Laserstrahl (64) erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens eines Rotorblatts (15, 16, 17) in der Detailaufnahme und in der Übersichtsaufnahme sichtbar ist.
System (5) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Laservorrichtung (60) zum Aussenden eines in einem Winkel zum ersten Laserstrahl (62) verlaufenden dritten Laserstrahls (66) derart ausgebildet ist, dass ein vom dritten Laserstrahl (66) erzeugter Laserpunkt auf dem jeweiligen Teilbereich (20) des mindestens eines Rotorblatts (15, 16, 17) in der Detailaufnahme und in der Übersichtsaufnahme sichtbar ist.
System (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, gekennzeichnet durch eine Datenverarbeitungsanlage zum Weiterverarbeiten der erstellten Detailaufnahmen und der erstellten Übersichtsaufnahmen, wobei die Datenverarbeitungsanlage derart angepasst ist, dass die Detailaufnahmen mit dem jeweils korrespondierenden Bildbereich der Übersichtsaufnahmen verknüpft werden.
System (5) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugdrohne (30) einen GPS-Empfänger zum Speichern des Flugverlaufs der Flugdrohne (30) und/oder zum Speichern der Positionen der Flugdrohne (30) während der Herstellung der Detailaufnahmen umfasst.