EP2761249A1 - Device and method for detecting a distance value - Google Patents

Device and method for detecting a distance value

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Publication number
EP2761249A1
EP2761249A1 EP12770089.6A EP12770089A EP2761249A1 EP 2761249 A1 EP2761249 A1 EP 2761249A1 EP 12770089 A EP12770089 A EP 12770089A EP 2761249 A1 EP2761249 A1 EP 2761249A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
point
component
optical sensor
extension direction
carrier
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12770089.6A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Lange
Hans-Jürgen Liesegang
Jochen Lorenscheit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
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Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of EP2761249A1 publication Critical patent/EP2761249A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge

Abstract

The invention relates to a device (200) for detecting a distance value between a first point (220) and a second point (230), the first point (220) and the second point (230) being arranged on a component (160) and at a distance from each other, perpendicular to the direction of extension (130) of the component (160), about the distance value. According to an embodiment, said device comprises a support (210) which is mechanically fixed to the first point (220), and an optical sensor (250) which is designed to detect, along a measurement path, a distance to the second point (230). The optical sensor (250) is arranged on the support (210) and is designed such that the length of a section (270) of the measurement path, which extends essentially perpendicular to the direction of extension (130), is modified due the to relative movement of the second point (230) in relation to the first point (220). Said device, in an embodiment, can also efficiently determine a distance value.

Description

B e s c h r e i b u n g  Description
Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes Ausführungsbeispiele beziehen sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswerts, beispielsweise an einem Rotorblatt einer Wind- oder Gezeitenkraftanlage oder an einem Turm einer Windkraftanlage. Apparatus and method for detecting a distance value Exemplary embodiments relate to an apparatus and a method for detecting a distance value, for example on a rotor blade of a wind or tidal power plant or on a tower of a wind power plant.
In vielen Bereichen der Technik werden als Bauteil Hohlkörper aus unterschiedlichen Be- weggründen eingesetzt. So weisen diese beispielsweise im Vergleich zu einer Ausgestaltung aus Vollmaterial eine geringere Masse und damit ein geringeres Gewicht auf. Ebenso können sie es ermöglichen, Komponenten, beispielsweise Kabel, Sensoren, Aktoren oder andere Komponenten, in ihrem Inneren anzuordnen und so platzsparend und von Umgebungseinflüssen geschützt unterzubringen. In many areas of technology, hollow bodies are used as components for various reasons. Thus, for example, these have a lower mass and thus a lower weight in comparison to a configuration of solid material. Likewise, they can make it possible to arrange components, such as cables, sensors, actuators or other components, in their interior, thus accommodating space-saving and protected from environmental influences.
Hohlkörper werden hierbei in nahezu allen Bereichen des Maschinen- und Anlagenbaus herangezogen. Sie werden sowohl für kleinere und größere Maschinen und Anlagen, bis hin zu Bauwerken eingesetzt. Ein Beispiel stellen so Windkraftanlagen dar, die typischerweise eine auf einem Turm angeordnete Gondel aufweisen, die wiederum einen Rotor umfasst, wobei der Rotor wenigstens ein, häufig mehrere Rotorblätter aufnimmt. Bei modernen Windkraftanlagen werden häufig drei Rotorblätter verwendet. Sowohl der Turm als auch die Rotorblätter stellen Anlagenteile mit einer Länge entlang einer Erstreckungsrichtung der betreffenden Anlagenteile von mehreren zehn Metern dar. Diese sind während des Betriebs einer Vielzahl von Kräften ausgesetzt, zu denen bei- spielsweise die Schwerkraft und Fliehkräfte, aber ebenso umweltbedingte Kräfte zählen, wie beispielsweise auf sie einwirkende Luftströmungen, Böen und Stürme. Hollow bodies are used in almost all areas of mechanical and plant engineering. They are used both for smaller and larger machines and plants, up to buildings. An example is thus wind turbines, which typically have a nacelle arranged on a tower, which in turn comprises a rotor, wherein the rotor accommodates at least one, often a plurality of rotor blades. Modern wind turbines often use three rotor blades. Both the tower and the rotor blades represent plant parts with a length along a direction of extension of the relevant plant parts of several tens of meters. These are subjected during operation to a multiplicity of forces, to which For example, the gravity and centrifugal forces, but also environmental forces include, such as acting on them air currents, gusts and storms.
Eine Überwachung einer Windkraftanlage im Hinblick auf die auftretenden Kräfte ist aus verschiedenen Gründen ratsam. So kann beispielsweise durch eine Überwachung der auf die betreffende Windkraftanlage oder ihre Komponenten einwirkenden Kräfte eine Gefahr für die Anlage selbst, beispielsweise in Form von Überbelastungen durch Böen und andere Stürme, ebenso detektiert werden, wie beispielsweise auch eine Ausrichtung der Windkraftanlage zu den herrschenden Winden, um einen möglichst hohen Effizienzgrad zu er- zielen. A monitoring of a wind turbine with regard to the forces occurring is advisable for various reasons. Thus, for example, by monitoring the forces acting on the wind power plant or its components forces for the plant itself, for example in the form of overloads by gusts and other storms, also be detected, such as an orientation of the wind turbine to the prevailing winds, to achieve the highest possible degree of efficiency.
So wird beispielsweise bei heutigen Windkraftanlagen eine Ausrichtung der Gondel, die drehbar zu dem Turm gelagert ist, zu den herrschenden Windströmungen beispielsweise mit Hilfe verschiedener Sensoren durchgeführt, die auf der Gondel angebracht sind. Dort befinden sie sich jedoch im Windschatten der Rotoren, weshalb die Rotoren einen Einfluss auf die Messergebnisse dieser Sensoren haben. Zu diesen Sensoren gehören beispielsweise Anemometer und/oder Wetterfahnen. Die Rotoren erzeugen beispielsweise Verwirbelun- gen und andere Turbulenzen, sodass die von den auf der Gondel angeordneten Sensoren erfassten Messwerte häufig nicht den realen Bedingungen entsprechen. For example, in today's wind turbines an orientation of the nacelle, which is rotatably mounted to the tower, carried out to the prevailing wind currents, for example by means of various sensors which are mounted on the nacelle. There, however, they are in the lee of the rotors, which is why the rotors have an influence on the measurement results of these sensors. These sensors include, for example, anemometers and / or weather vanes. For example, the rotors generate turbulence and other turbulences, so that the readings taken by the sensors located on the nacelle often do not correspond to the real conditions.
Auch sind diese Sensoren häufig nur bedingt geeignet, um beispielsweise einen Anstellwinkel der Rotorblätter (engl. : Pitch Angle) einzustellen. Eine Steuerung des Anstellwinkels ist nicht nur zur Kontrolle der Ausgangsleistung der betreffenden Windkraftanlage möglich, sondern ermöglicht auch eine Zwangsabschaltung der Windkraftanlage, falls die auf die Windkraftanlage einwirkenden Kräfte durch Böen oder Stürme gewisse Schwellenwerte übersteigen, sodass mit einer Beschädigung der Windkraftanlage zu rechnen ist. Zu diesem Zweck können dann die Rotorblätter beispielsweise um einen bestimmten Winkel, typischerweise 90°, gedreht werden, sodass diese dem Wind eine geringere Angriffsfläche bieten. Also, these sensors are often only suitable to set, for example, a pitch angle of the rotor blades (English: Pitch Angle). A control of the angle of attack is not only possible to control the output of the wind turbine concerned, but also allows a forced shutdown of the wind turbine, if the forces acting on the wind turbine forces by gusts or storms exceed certain thresholds, so that damage to the wind turbine is to be expected. For this purpose, then the rotor blades can be rotated, for example by a certain angle, typically 90 °, so that they offer the wind a smaller attack surface.
Rotorblätter weisen so beispielsweise eine komplexe Geometrie auf, deren Design dahin gehend optimiert werden soll, dass einerseits ein Luftwiderstand möglichst gering ist, andererseits jedoch eine Umsetzung der kinetischen Energie der Luftströmung in Rotations- bewegung möglichst effizient stattfinden kann. Gleichzeitig wird versucht, die Rotorblätter möglichst leicht und trotzdem verwindungsarm auszuführen. Rotor blades thus have, for example, a complex geometry whose design is to be optimized in such a way that, on the one hand, air resistance is as low as possible, but on the other hand, a conversion of the kinetic energy of the air flow into rotational movement can take place as efficiently as possible. At the same time an attempt is made to perform the rotor blades as easily as possible and still torsionally.
Aufgrund dieser zum Teil erheblich voneinander abweichenden Zielsetzungen treten so- wohl im Bereich der Rotorblätter, aber auch im Bereich des Turms aufgrund der herrschenden Umweltbedingungen häufig Verwindungen und andere mechanische Belastungen auf. Aufgrund der zuvor beschriebenen Problematik der auf den Gondeln angebrachten Sensoren kommt es darüber hinaus zu dem Effekt, dass die Gondel bezogen auf die herrschende Windrichtung eine Fehlstellung von häufig mehreren Grad aufweist, was sich auf den Wirkungsgrad der Windkraftanlage, aber auch auf die Belastungen negativ auswirken kann. Due to these sometimes very different objectives, torsions and other mechanical loads often occur both in the area of the rotor blades and in the area of the tower due to the prevailing environmental conditions. Due to the above-described problem of mounted on the gondolas sensors it also has the effect that the nacelle relative to the prevailing wind direction has a malposition of often several degrees, which have a negative impact on the efficiency of the wind turbine, but also on the burden can.
Es besteht daher ein Bedarf, bei einem Rotorblatt, aber auch bei einem Turm einer Windkraftanlage, einem Rotorblatt einer Gezeitenkraftanlage sowie bei anderen Hohlkörpern und anderen Bauteilen, eine Verwindung oder eine Verformung des betreffenden Bauteils, also eine Bewegung eines ersten Punkts zu einem zweiten Punkt, die beispielsweise in einem Inneren des Hohlkörpers angeordnet sein können, zu erfassen. Durch einen Ersatz der konventionell auf den Kuppeln von Windkraftanlagen eingesetzten Sensoren und einer direkten Messung bzw. Erfassung der Verformung des Turms bzw. der Rotorblätter können so gegebenenfalls sowohl Beschädigungen vermieden werden, als auch eine Effizienz der Windkraftanlage gesteigert werden. Hierbei sollte die Erfassung der Deformation bzw. Verwindung möglichst zuverlässig und einfach erfolgen. There is therefore a need, in a rotor blade, but also in a tower of a wind turbine, a rotor blade of a tidal power plant and other hollow bodies and other components, a distortion or deformation of the relevant component, ie a movement of a first point to a second point, which may be arranged, for example, in an interior of the hollow body to detect. By replacing the conventional sensors used on the domes of wind turbines and a direct measurement or detection of the deformation of the tower or the rotor blades so both damage can be avoided if necessary, as well as increased efficiency of the wind turbine. Here, the detection of deformation or distortion should be as reliable and easy.
Konventionell wird hier der Einsatz von horizontalen Laser- Abstandsmessverfahren erör- tert. Bei diesem erfolgt eine Messung einer Verformung eines Rotorblatts dadurch, dass ein ebener Schirm, der mit dem Rotorblatt mechanisch fest verbunden und um eine bestimmte Achse geneigt ist, mit Hilfe eines Laser- Abstandsmessverfahrens vermessen wird. Tritt nun eine Verformung mit einer Komponente senkrecht zu der betreffenden Verkippungsachse des Schirms auf, ändert sich die Distanz zwischen dem Laser und seinem Auftreff- punkt auf der Ebene, die dann mit Hilfe des Laser- Abstandsmessverfahrens detektiert werden kann. Dieses Verfahren stellt jedoch nur eine begrenzte Messgenauigkeit zur Verfügung. Es besteht daher ein Bedarf, eine Vorrichtung zum Erfassen eines Abstandwertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt zu schaffen, welches eine effizientere Bestimmung eines Abstandswertes der beiden Punkte voneinander erlaubt. Diesem Bedarf tragen eine Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 9 Rechnung. Conventionally, the use of horizontal laser distance measuring methods is discussed here. In this case, a measurement of a deformation of a rotor blade takes place in that a flat screen, which is mechanically firmly connected to the rotor blade and inclined about a certain axis, is measured by means of a laser distance measuring method. If a deformation occurs with a component perpendicular to the respective tilt axis of the screen, the distance between the laser and its point of impact on the plane changes, which can then be detected by means of the laser distance measuring method. However, this method provides only a limited measurement accuracy. There is therefore a need to provide a device for detecting a distance value of a first point from a second point, which allows a more efficient determination of a distance value of the two points from each other. This requirement is borne by a device according to claim 1 and a method according to claim 9.
Eine Vorrichtung zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt, wobei der erste Punkt und der zweite Punkt an einem Bauteil angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Bauteils um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst einen Träger, der mit dem ersten Punkt mechanisch fest verbunden ist, und einen optischen Sensor, der ausgebildet ist, um entlang einer Messstrecke einen Abstand zu dem zweiten Punkt zu erfassen, wobei der optische Sensor derart auf dem Träger angeordnet und ausgerichtet ist, dass bei einer relativen Bewegung des zweiten Punkts bezogen auf den ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung lediglich ein im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung verlaufender Abschnitt der Messstrecke seine Länge ändert. A device for detecting a distance value of a first point from a second point, wherein the first point and the second point are arranged on a component and are spaced apart by the distance value perpendicular to an extension direction of the component, according to one embodiment comprises a carrier, which with is mechanically fixedly connected to the first point, and an optical sensor, which is designed to detect a distance to the second point along a measuring path, wherein the optical sensor is arranged and aligned on the carrier, that in a relative movement of the second Points relative to the first point perpendicular to the extension direction only a substantially perpendicular to the extension direction extending portion of the measuring section changes its length.
Ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt, wobei der erste Punkt und der zweite Punkt an einem Bauteil angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung des Bauteils um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst ein Bereitstellen eines Trägers, der mit dem ersten Punkt mechanisch fest verbunden ist, ein Bereitstellen eines optischen Sensors, der ausgebildet ist, um entlang einer Messstrecke einen Abstand zu dem zweiten Punkt zu erfassen, wobei der Sensor derart auf dem Träger angeordnet und ausgerichtet ist, dass bei einer Bewegung des zweiten Punkts zu dem ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung lediglich ein Abschnitt der Messstrecke im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung sich hinsichtlich seiner Länge ändert, und ein Erfassen der Länge der Messstrecke oder des Abschnitts der Messstrecke. A method for detecting a distance value of a first point from a second point, wherein the first point and the second point are arranged on a component and spaced apart by the distance value perpendicular to an extension direction of the component, according to an embodiment comprises providing a carrier, is mechanically fixedly connected to the first point, providing an optical sensor, which is designed to detect a distance to the second point along a measuring path, wherein the sensor is arranged and aligned on the carrier, that during a movement of the second point to the first point perpendicular to the extension direction only a portion of the measurement path substantially perpendicular to the extension direction changes in length, and detecting the length of the measurement path or the portion of the measurement path.
Einem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung und eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt liegt so die Erkenntnis zu Grunde, dass eine effizientere Bestimmung des Abstandswertes der beiden Punkte voneinander möglich ist, in dem der optische Sensor derart angeordnet und ausgerichtet ist, dass bei einer relativen Bewegung des zweiten Punkt bezogen auf den ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung lediglich ein im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrich- tung verlaufender Abschnitt der Messstrecke seine Länge ändert. Um dies zu ermöglichen, weist die Vorrichtung den Träger auf, der mit dem ersten Punkt mechanisch fest verbunden ist und auf dem ein optischer Sensor angeordnet ist, der ausgebildet ist, um entlang der Messtrecke einen Abstand zu dem zweiten Punkt zu erfassen. Anders ausgedrückt kann dadurch, dass lediglich, also nur ein im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung verlaufender Abschnitt der Messtrecke seine Länge ändert, bei einer entsprechenden Bewegung parallel hierzu des zweiten Punkts zu dem ersten Punkt das erfassen des Ab- standswertes effizienter gestalte werden. An embodiment of an apparatus and a method for detecting a distance value of a first point from a second point is based on the knowledge that a more efficient determination of the distance value of the two points from each other is possible, in which the optical sensor is arranged and aligned such that With a relative movement of the second point with respect to the first point perpendicular to the extension direction, only a section of the measuring section running essentially perpendicular to the extension direction changes its length. To make this possible, the device comprises the carrier, which is mechanically fixedly connected to the first point and on which an optical sensor is arranged, which is designed to detect a distance to the second point along the measuring path. In other words, the fact that only a section of the measuring section running essentially perpendicular to the direction of extension changes its length can, with a corresponding movement parallel to the second point to the first point, make the detection of the distance value more efficient.
Bei einem Bauteil kann es sich im Zusammenhang mit einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel beispielsweise um einen Hohlkörper handeln, also beispielsweise um ein Rotorblatt oder einen Turm einer Windkraftanlage. Ebenso kann es sich bei dem Bau- teil oder dem Hohlbauteil um ein Rotorblatt einer Gezeitenkraftanlage handeln. Es kann sich jedoch auch um ein Vollmaterialbauteil handeln. In the case of a component, in connection with a device according to an exemplary embodiment, it can be a hollow body, for example a rotor blade or a tower of a wind power plant. Likewise, the component or the hollow component may be a rotor blade of a tidal power plant. However, it can also be a solid material component.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem der erste Punkt und der zweite Punkt entlang der Erstreckungsrichtung voneinander beabstandet sind, kann sich der Träger im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung des Bauteils erstrecken. Diese Anordnung des Trägers zu dem Bauteil kann eine Justage und Ausrichtung des optischen Sensors gegebenenfalls vereinfachen. In a device according to an embodiment, wherein the first point and the second point are spaced apart along the extension direction, the carrier may extend substantially along the extension direction of the component. This arrangement of the carrier to the component may optionally simplify an adjustment and alignment of the optical sensor.
Eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner eine Auswertungsschal- tung umfassen, die mit dem optischen Sensor gekoppelt und ausgebildet ist, um ein von dem optischen Sensor bereitgestelltes Sensorsignal, das eine Information bezüglich der Länge der Messstreckt oder des Abschnitts der Messstrecke umfasst, zu empfangen und ein Auswertungssignal auf Basis des erfassten Sensorsignals bereitzustellen, das einen Information bezüglich des Abstandswertes umfasst. Hierdurch kann es möglich sein, eine Weiterverarbeitung oder Auswertung des Abstandswertes zu erleichtern, da beispielsweise Nichtlinearitäten oder andere eine Signalverarbeitung erschwerenden Umstände gegebenenfalls berücksichtigt und kompensiert werden können. So kann eine entsprechende Auswertungsschaltung beispielsweise eine programmierbare Hardwarekomponente und/oder einen Speicher aufweisen, mit deren Hilfe eine Signalbearbeitung auf Basis einer mathematischen Beziehung oder auf Basis einer Kennlinie oder eines Kennlinienfeldes erfolgen kann. In dem Speicher können so Koeffizienten oder andere Parameter der mathematischen Beziehung, die Kennlinie oder das Kennlinienfeld umfasst sein. Die Auswertungsschaltung kann ferner optional analoge und/oder digitale Komponenten, beispielswei- se Verstärkerschaltungen, Filter oder Analog-/Digital- Wandler umfassen. A device according to an embodiment may further comprise an evaluation circuit coupled to the optical sensor and configured to receive and provide a sensor signal provided by the optical sensor that includes information regarding the length of the measurement line or the portion of the measurement path provide an evaluation signal based on the detected sensor signal comprising information regarding the distance value. This may make it possible to facilitate further processing or evaluation of the distance value since, for example, nonlinearities or other circumstances aggravating a signal processing can possibly be taken into account and compensated for. Thus, a corresponding evaluation circuit, for example, have a programmable hardware component and / or a memory, with the aid of a signal processing based on a mathematical relationship or based on a characteristic curve or a characteristic field. The memory may thus comprise coefficients or other parameters of the mathematical relationship, the characteristic or the characteristic field. The evaluation circuit can furthermore optionally comprise analog and / or digital components, for example amplifier circuits, filters or analog / digital converters.
Eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann ferner einen Reflektor umfassen, der mit dem zweiten Punkt mechanisch verbunden ist und auf den die Messstrecke des optischen Sensors ausgerichtet ist. Ein solcher Reflektor kann eine Messgenauigkeit da- durch weiter verbessern, indem durch eine Implementierung eines solchen Reflektors eine definiertere Oberfläche beschaffen werden kann, deren Abstand der optische Sensor er- fasst. Bei einem Ausführungsbeispiel kann es beispielsweise ratsam sein, den Reflektor so auszugestalten, dass dieser eine optische Eigenschaft, welche der optische Sensor ausnutzt, erhält oder vorhersagbar, also deterministisch beeinflusst. So kann es beispielsweise ratsam sein, einen Reflektor zu verwenden, der eine polarisationser haltende Reflektion ermöglicht, also polarisationserhaltend ist. A device according to an embodiment may further comprise a reflector which is mechanically connected to the second point and to which the measuring path of the optical sensor is aligned. Such a reflector can further improve measurement accuracy by providing a more defined surface through an implementation of such a reflector, the distance of which is detected by the optical sensor. For example, in one embodiment, it may be advisable to design the reflector such that it receives an optical property which the optical sensor exploits, or can be influenced predictably, that is, deterministically. For example, it may be advisable to use a reflector that allows a polarization-preserving reflection, that is, polarization-preserving.
Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel können der optische Sensor und ein optisches Umlenkbauteil mit dem Träger mechanisch fest verbunden sein. Der optische Sensor und das optische Umlenkbauteil können derart angeordnet und ausgerichtet sein, dass der Abschnitt der Messtrecke zwischen dem optischen Umlenkbauteil und dem zweiten Punkt im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung verläuft, wobei das optische Umlenkbauteil ausgebildet ist, um einen von dem optischen Sensor abgegebenen Strahl wenigstens teilweise hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung zu ändern. Hierdurch kann es möglich sein, das optische Umlenkbauteil also in dem Bereich des Trägers anzuordnen, der -entlang der Erstreckungsrichtung betrachtet - auf Höhe des zweiten Punktes liegt. Dies kann es ermöglichen, den optischen Sensor an einer anderen Stelle des Sensors, beispielsweise im Bereich des ersten Punktes anzuordnen. Hierdurch kann gegebenenfalls eine leichtere Wartbarkeit und/oder eine leichtere Justierbarkeit erzielt werden. Das opti- sehe Umlenkbauteil kann beispielsweise einen Umlenkspiegel oder auch um einen Strahlteiler umfassen oder ein solcher sein, der zumindest einen Anteil des von dem optischen Sensor abgegebenen Strahls hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung ändert. Anders ausgedrückt kann es sich beispielsweise auch um einen unter einem Winkel angeordneten Strahlteiler handeln. Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel kann der optische Sensor derart mit dem Träger mechanisch verbunden sein, dass die Messstrecke einen weiteren Abschnitt im Wesentlichen konstanter Länger umfasst, der sich im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung erstreckt. Eine Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel ermöglicht es so gerade, eine direkte Messung des Abstands senkrecht zu der Erstreckungsrichtung durchzufuhren, während ein Abschnitt entlang der Erstreckungsrichtung im Wesentlichen eine konstante Länge aufweist, also insbesondere keinen signifikanten Einfluss auf das Messergebnis hat. In a device according to an embodiment, the optical sensor and an optical deflection component may be mechanically fixedly connected to the carrier. The optical sensor and the optical deflection component may be arranged and aligned such that the portion of the measurement path between the optical deflection component and the second point is substantially perpendicular to the extension direction, wherein the optical deflection component is designed to be a beam emitted by the optical sensor at least partially with regard to its direction of propagation. As a result, it may be possible to arrange the optical deflecting component in the region of the carrier which, viewed in the extension direction, is at the level of the second point. This can make it possible to arrange the optical sensor at another location of the sensor, for example in the region of the first point. As a result, an easier maintenance and / or easier adjustability can optionally be achieved. The optical deflecting component may, for example, comprise or be a deflecting mirror or else a beam splitter which changes at least a portion of the beam emitted by the optical sensor with respect to its propagation direction. In other words, it can also be, for example, a beam splitter arranged at an angle. In such a device according to an exemplary embodiment, the optical sensor may be mechanically connected to the carrier such that the measuring path comprises a further section of substantially constant length, which extends substantially along the direction of extent. A device according to an exemplary embodiment thus makes it possible to carry out a direct measurement of the distance perpendicular to the direction of extent, while a section along the direction of extent has a substantially constant length, ie in particular has no significant influence on the measurement result.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel kann das optische Umlenkbauteil einen Strahlteiler umfassen, der ausgebildet ist, um einen ersten Anteil des Strahls hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung zu ändern und einen zweiten Anteil des Strahls im Wesentlichen unverändert passieren zulassen. Die Vorrichtung kann dann eine weiteres Umlenkbauteil umfassen, das derart ausgebildet und ausgerichtet ist, dass der zweite Anteil des Strahls zu einem dritten Punkt an dem Bauteil abgelenkt wird. Hierdurch kann es möglich sein, mit Hilfe einer einzelnen Strahlungsquelle, die in dem optischen Sensor umfasst ist, gegebenenfalls mehr als einen Abstandwert, nämlich mehr als den Abstandwert zwischen dem ersten und dem zweiten Punkt zu erfassen. So kann es möglich sein, einen weiteren Abstandswert zwischen dem dritten Punkt und dem ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung des Bauteils zu bestimmen oder zu erfassen. So können bei einem Ausführungsbeispiel der erste, der zweite und der dritte Punkt in einem Innenraum eines Hohlkörpers, beispielsweise an einer Innenfläche des Hohlkörpers angeordnet sein. Ebenso kann an dem dritten Punkt ebenso wie an dem zweiten Punkt ein entspre- chender Reflektor, wie er oben beschrieben wurde, angebracht sein. Anders ausgedrückt ist das weitere optische Umlenkbauteil weiter von dem ersten Punkt entfernt als das optische Umlenkbauteil. In such a device according to an exemplary embodiment, the optical deflection component may comprise a beam splitter, which is designed to change a first portion of the beam with respect to its propagation direction and allow a second portion of the beam to pass substantially unchanged. The device may then comprise a further deflecting member which is formed and oriented such that the second portion of the beam is deflected to a third point on the component. In this way, it may be possible, with the aid of a single radiation source included in the optical sensor, to detect, if appropriate, more than one distance value, namely more than the distance value between the first and the second point. Thus, it may be possible to determine or detect a further distance value between the third point and the first point perpendicular to the extension direction of the component. Thus, in one embodiment, the first, the second and the third point may be arranged in an inner space of a hollow body, for example on an inner surface of the hollow body. Likewise, at the third point as well as at the second point, a corresponding reflector, as described above, may be appropriate. In other words, the further optical deflection component is farther from the first point than the optical deflection component.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das optische Um- lenkbauteil einen Umlenkspiegel umfassen oder ein Umlenkspiegel sein. In einem solchen Fall ermöglicht die Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel die Erfassung von beispielsweise zwei Abstandswerten bezüglich zweier unterschiedlicher Punkte. Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungsbeispielen das weitere optische Umlenkbauteil ebenso einen Strahlteiler, wie er zuvor beschrieben wurde, umfassen. So können bei einem Ausführungsbeispiel das optische Umlenkbauteil und gegebenenfalls das weitere optische Umlenkbauteil einen Transmissionskoeffizienten entlang der Erstre- ckungsrichtung des Bauteils aufweisen, der zwischen 10% und 90% liegt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Transmissionskoeffizient zwischen 25% und 75% liegen. Bei Ausführungsbeispielen kann es gegebenenfalls ratsam sein, einen Transmissionskoeffizienten entlang der Erstreckungsrichtung von 25%, von 33%, von 40%, von 50%, von 60%), von 67%o oder von 75% vorzusehen, um beispielsweise möglichst definierte Verhältnisse der Intensitätsverteilungen des ersten Anteils zu dem zweiten Anteil zu implementieren. In such a device according to an embodiment, the optical deflecting component may comprise a deflection mirror or be a deflection mirror. In such a case, the device according to an embodiment allows the detection of, for example, two distance values with respect to two different points. Of course, in other embodiments, the further optical deflection component may also include a beam splitter as previously described. Thus, in one embodiment, the optical deflection component and optionally the further optical deflection component may have a transmission coefficient along the extension direction of the component, which is between 10% and 90%. In other embodiments, the transmission coefficient may be between 25% and 75%. In embodiments, it may be advisable to provide a transmission coefficient along the direction of extension of 25%, 33%, 40%, 50%, 60%), 67% o or 75%, for example, as defined ratios of Intensity distributions of the first share to implement the second share.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann so das weitere optische Umlenkbauteil entlang der Erstreckungsrichtung wenigstens um 30%, wenigstens um mehr als 50% oder wenigstens um mehr als 75%, beispielsweise um mehr als 100% weiter von dem ersten Punkt entfernt sein als das optische Umlenkbauteil. Hierdurch kann gegebenenfalls eine eingesetzte Auswertungsschaltung bzw. die Messtechnik des optischen Sensors vereinfacht, und/oder eine erzielbare Messgenauigkeit positiv beeinflusst werden. So kann es gegebenenfalls möglich sein, Messverfahren einzusetzen, die ansonsten nur schwer umzusetzen wären. In one embodiment, the further optical deflection component along the extension direction may be at least 30%, at least more than 50% or at least more than 75%, for example more than 100% farther from the first point than the optical deflection component. As a result, if necessary, an evaluation circuit used or the measurement technique of the optical sensor can be simplified, and / or an achievable measurement accuracy can be positively influenced. So it may be possible to use measuring methods that would otherwise be difficult to implement.
Bei einer solchen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Auswertungsschaltung entsprechend ferner ausgebildet sein, um den weiteren Abstandswert auf Basis des Sensorwerts zu bestimmen und das Auswertungssignal derart bereitzustellen, dass dieses die Information bezüglich des weiteren Abstandswerts ebenfalls umfasst. In such an apparatus according to an embodiment, the evaluation circuit may be further configured to determine the further distance value based on the sensor value and to provide the evaluation signal such that it also includes the information regarding the further distance value.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel ferner einen weiteren optischen Sensor umfassen, der ausgebildet ist, um entlang einer weiteren Messstrecke einen Abstand zu einem dritten Punkt an dem Bauteil zu erfassen, wobei der weitere Sensor derart auf den Träger oder einem weiteren Träger angeordnet und ausgerichtet ist, dass bei einer Bewegung des dritten Punkt zu dem ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung lediglich ein Abschnitt der weiteren Messstrecke im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung sich hinsichtlich seiner Länge ändert. Es kann so möglich sein, anstelle oder ergänzend zu dem weiteren optischen Umlenkbauteil einen weiteren Abstandwert zu dem dritten Punkt auch mit Hilfe eines weiteren Sensors zu bestimmten, wobei der weitere Sensor auf dem gleichen Träger oder einem weiteren Träger angeordnet sein kann. Der dritte Punkt kann - ebenso wie der erste und der zweite Punkt - im Falle eines Hohlkörpers als Bauteil an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Hohlkörpers angeordnet sein. Unabhängig davon, wie eine Erfassung des weiteren Abstandswertes zu dem dritten Punkt implementiert ist, kann bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel eine lotrechte Verbindung des zweiten Punktes auf die Erstreckungsrichtung mit einer weiteren lotrechten Verbindungslinie des dritten Punkts auf die Erstreckungsrichtung in unterschiedliche Richtungen weisen, also einen Winkel miteinander einschließen. Die beiden lotrechten Verbindungslinien sind also verschieden. Hierdurch kann es möglich sein, mit Hilfe einer einzigen Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel mehr als einen Abstandswert hinsichtlich zweier unterschiedlicher Richtungen senkrecht zur Erstreckungsrichtung des Bauteils zu erfassen und zu bestimmen. Bei einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der optische Sensor eine Strahlquelle und/oder ein Sensorelement umfassen. Bei der Strahlquelle kann es sich beispielsweise um einen Laser oder eine Leuchtdiode und bei dem Sensorelement um eine Fotodiode handeln. Ein Ausführungsbeispiel umfasst ferner ein Rotorblatt einer Windkraftanlage mit einer Aufnahme zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage, die eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, wobei das Rotorblatt das Bauteil ist, wobei der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts liegen und wobei der erste Punkt näher als der zweite Punkt an der Aufnahme zur Montage an dem Rotor angeordnet ist. Ebenso umfasst ein Ausführungsbeispiel einen Turm einerAlternatively or additionally, a device according to an exemplary embodiment may further comprise a further optical sensor which is designed to detect a distance to a third point on the component along a further measuring path, the further sensor thus acting on the carrier or another carrier is arranged and aligned such that when a movement of the third point to the first point perpendicular to the extension direction only a portion of the further measuring path substantially perpendicular to the extension direction changes in length. It may thus be possible, instead of or in addition to the further optical deflecting component, to determine a further distance value to the third point also with the aid of a further sensor, the further sensor being on the same carrier or a further carrier can be arranged. The third point can - as well as the first and the second point - be arranged in the case of a hollow body as a component on an inner surface or an outer surface of the hollow body. Regardless of how a detection of the further distance value is implemented to the third point, in a device according to one embodiment, a perpendicular connection of the second point in the extension direction with another vertical connecting line of the third point in the extension direction in different directions, ie one Include angle with each other. The two vertical connecting lines are therefore different. This makes it possible to detect and determine more than one distance value with respect to two different directions perpendicular to the extension direction of the component with the aid of a single device according to an exemplary embodiment. In a device according to an embodiment, the optical sensor may comprise a beam source and / or a sensor element. The beam source may be, for example, a laser or a light emitting diode and the sensor element may be a photodiode. An embodiment further comprises a rotor blade of a wind turbine with a receptacle for mounting on a rotor of the wind turbine, comprising a device according to an embodiment, wherein the rotor blade is the component, wherein the first and the second point lie on an inner surface or an outer surface of the rotor blade and wherein the first point is located closer than the second point to the receptacle for mounting on the rotor. Likewise, an embodiment includes a tower of a
Windkraftanlage, der eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, bei der das Bauteil der Turm der Windkraftanlage ist. Auch kann ein Ausführungsbeispiel ein Rotorblatt einer Gezeitenkraftanlage, der eine Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel umfassen, wie dies im Zusammenhang mit dem einer Windkraftanlage bereits beschrieben wurde. Wind turbine comprising a device according to an embodiment, wherein the component is the tower of the wind turbine. Also, an embodiment of a rotor blade of a tidal power plant, comprising a device according to an embodiment, as has already been described in connection with that of a wind turbine.
Entsprechend kann bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt das Bauteil ein Rotorblatt einer Windkraftanlage sein. Der erste und der zweite Punkt können hierbei an einer Innen- fläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts angeordnet sein, wobei der erste Punkt näher als der zweite Punkt an einer Aufnahme des Rotorblatts zur Montage an einem Rotor einer Windkraftanlage angeordnet ist. Ebenso kann bei einem solchen Verfahren das Bauteil ein Turm einer Windkraftanlage oder auch ein Rotorblatt einer Gezeitenkraftanlage sein. Accordingly, in one embodiment of a method for detecting a distance value of a first point from a second point, the component may be a rotor blade of a wind turbine. The first and second points can be used on an interior surface or an outer surface of the rotor blade, wherein the first point is arranged closer than the second point on a receptacle of the rotor blade for mounting on a rotor of a wind turbine. Likewise, in such a method, the component may be a tower of a wind turbine or a rotor blade of a tidal power plant.
Der Abstandswert kann hierbei einen Rückschluss auf eine Durchbiegung oder eine Verformung des Rotorblatts ermöglichen. So kann gegebenenfalls eine Differenz des erfassten Abstandswertes zu einem Nominalwert die Verformung des Rotorblatts oder eines anderen Hohlkörpers charakterisieren. Entsprechend kann bei einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erfassen eines Abstandswerts eines ersten Punkts und eines zweitenThe distance value can in this case make it possible to draw conclusions about a deflection or deformation of the rotor blade. Thus, if appropriate, a difference of the detected distance value from a nominal value can characterize the deformation of the rotor blade or of another hollow body. Accordingly, in one embodiment of a method for detecting a distance value of a first point and a second one
Punkts das Bauteil ebenfalls ein Turm einer Windkraftanlage sein, wobei der erste und der zweite Punkt an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Turms angeordnet sind. Punktts the component also be a tower of a wind turbine, wherein the first and the second point on an inner surface or an outer surface of the tower are arranged.
Bei anderen Ausführungsformen kann ein Hohlbauteil im Sinne der vorliegenden Be- Schreibung ein solches Bauteil einer Windkraftanlage oder einer anderen Anlage sein, welches im Inneren hohl und zugleich im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung lang gestreckt und geradlinig verlaufend ist. Wie diese Definition zeigt, zählen zu entsprechenden Hohlbauteilen bzw. Hohlkörpern insbesondere die Rotorblätter und der Turm sowie entsprechende Abschnitte dieser Bauteile. In other embodiments, a hollow component in the sense of the present description can be such a component of a wind turbine or other system, which is hollow in the interior and at the same time substantially elongated along the direction of extension and straight. As this definition shows, the rotor blades and the tower, as well as corresponding sections of these components, belong in particular to hollow components or hollow bodies.
Eine kraftschlüssige Verbindung kommt durch Haftreibung, eine stoffschlüssige Verbindung durch molekulare oder atomare Wechselwirkungen und Kräfte und eine formschlüssige Verbindung durch geometrische Verbindung der betreffenden Verbindungspartner zustande. A frictional connection comes about through static friction, a cohesive connection through molecular or atomic interactions and forces and a positive connection by geometric connection of the respective connection partners.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Fig. Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Hereinafter, with reference to the accompanying Fig. Embodiments described and explained in detail.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotorblatts; Fig. 1 shows a perspective view of a rotor blade;
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Rotorblatt; Fig. 3 zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel in einem Rotorblatt; und Fig. 2 shows a schematic representation of a device according to an embodiment in a rotor blade; Fig. 3 shows a further device according to an embodiment in a rotor blade; and
Fig. 4 zeigt eine weitere Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Zu- sammenhang mit einem Rotorblatt. 4 shows a further device according to a further exemplary embodiment in conjunction with a rotor blade.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung werden zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte, Strukturen und andere Komponenten verwendet werden, wenn die betreffende Komponente an sich oder mehrerer entsprechende Komponenten innerhalb eines Ausfüh- rungsbeispiels oder innerhalb mehrerer Ausführungsbeispiele beschrieben werden. Passagen der Beschreibung, die sich auf eine Komponente beziehen, sind daher auch auf andere Komponenten in anderen Ausführungsbeispielen übertragbar, soweit dies nicht explizit ausgeschlossen ist oder sich dies aus dem Zusammenhang ergibt. Werden einzelne Komponenten bezeichnet, werden individuelle Bezugszeichen verwendet, die auf den entspre- chenden zusammenfassenden Bezugszeichen basieren. Bei der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen bezeichnen daher gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. In the context of the present description, summary reference characters for objects, structures, and other components will be used when describing the component in question itself or more corresponding components within an embodiment or within several embodiments. Passages of the description which refer to one component are therefore also transferable to other components in other embodiments, unless this is explicitly excluded or if this results from the context. If individual components are designated, individual reference symbols are used, which are based on the corresponding summarizing reference symbols. In the following description of embodiments, therefore, the same reference numerals designate the same or similar components.
Komponenten, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in unterschiedlichen Aus- führungsbeispielen auftreten, können hierbei bezüglich einiger ihrer technischen Parameter identisch und/oder unterschiedlich ausgeführt oder implementiert werden. Es ist so beispielsweise möglich, dass mehrere Komponenten innerhalb eines Ausführungsbeispiels bezüglich eines Parameters identisch, bezüglich eines anderen Parameters jedoch unterschiedlich ausgeführt sein können. Components that occur multiple times in one exemplary embodiment or in different exemplary embodiments may hereby be embodied identically and / or differently with respect to some of their technical parameters or implemented. It is thus possible, for example, for several components within an exemplary embodiment to be identical with respect to one parameter, but differently with respect to another parameter.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Abschnitts eines Rotorblatts 100 einer Windkraftanlage. Das Rotorblatt 100 weist an einem einem Rotor der Windkraftanlage zugewandten proximalen Ende 110 eine Aufnahme 120 zur Montage des Rotorblatts 100 an dem Rotor der Windkraftanlage auf. Die Aufnahme 120 weist eine im Wesentlichen senk- recht zu einer Erstreckungsrichtung 130 des Rotorblatts 100 ausgerichtete Montagefläche 140 mit einer Mehrzahl von Bohrungen 150 zur Verschraubung mit dem Rotor auf. Alternativ oder ergänzend können auch Bolzen oder Stehbolzen verwendet werden, die einlaminiert oder geklebt werden können. Hierdurch kann gegebenenfalls eine Schädigung einer Laminarstruktur des Rotorblatts 100 vermieden werden. Das Rotorblatt 100, das auch einfach als„Blatt" bezeichnet wird, stellt ein Beispiel eines Bauteils 160 dar, im Rahmen dessen Ausführungsbeispiele zum Einsatz kommen können. Weitere Bauteile 160 umfassen beispielsweise einen Turm einer Windkraftanlage, einen Rotorflügel eines Gezeitenkraftwerks, einen Rumpf eines Flugzeugs, eines Schiffs oder eines Unterseeboots oder auch einen anderen Hohlkörper. 1 shows a perspective view of a section of a rotor blade 100 of a wind turbine. The rotor blade 100 has a receptacle 120 for mounting the rotor blade 100 on the rotor of the wind turbine on a proximal end 110 facing a rotor of the wind power plant. The receptacle 120 has a mounting surface 140 aligned substantially perpendicular to an extension direction 130 of the rotor blade 100 and having a plurality of bores 150 for screwing to the rotor. Alternatively or additionally, bolts or studs can be used, which can be laminated or glued. As a result, damage to a laminar structure of the rotor blade 100 may possibly be avoided. The rotor blade 100, which is also referred to simply as a "blade", is an example of a component 160 that may be used in embodiments thereof Other components 160 include, for example, a tower of a wind turbine, a rotor blade of a tidal power plant, a fuselage of an aircraft , a ship or a submarine or another hollow body.
Fig. 1 deutet über mehrere strichpunktierte Konturlinien ein Profil des Rotorblatts 100 schematisch an. So weist das Rotorblatt 100 einen Kantenbereich 170 und einen Flächen- bereich 180 auf. Das Rotorblatt 100 ist hierbei nach Montage an dem Rotor (nicht gezeigt in Fig. 1) im Wesentlichen um die Erstreckungsrichtung 130 des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteil 160 hinsichtlich des Anstellwinkels rotier- oder verschwenkbar. Hierdurch kann der Kantenbereich 170 und der Flächenbereich 180 in einem weiten Bereich an die herrschenden Windbedingungen angepasst und entsprechend an die herrschende Strömung ausgerichtet werden. 1 indicates a profile of the rotor blade 100 schematically over a plurality of dot-dashed contour lines. Thus, the rotor blade 100 has an edge region 170 and a surface region 180. The rotor blade 100 is in this case after mounting on the rotor (not shown in Fig. 1) substantially about the extension direction 130 of the rotor blade 100 and the component 160 with respect to the angle of rotation rotatable or pivotable. As a result, the edge region 170 and the surface region 180 can be adapted in a wide range to the prevailing wind conditions and aligned in accordance with the prevailing flow.
Wie eingangs bereits beschrieben wurde, wirken hierbei nicht unerhebliche Kräfte auf das Rotorblatt 100 ein. Diese können zu einer Blattverformung 190 führen, wie sie in Fig. 1 durch zwei gebogene Pfeile dargestellt ist. Hierbei wird eine Blattverformung 190-1, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Flächenbereich 180 verläuft, als flächenartig (engl: flapwise), eine Blattverformung 190-2, die im Wesentlichen senkrecht zu dem Kantenbereich 170 verläuft, als kantenartig (engl: edgewise) bezeichnet. As already described, not inconsiderable forces act on the rotor blade 100 in this case. These can lead to a sheet deformation 190, as shown in Fig. 1 by two curved arrows. Here, a sheet deformation 190-1, which is substantially perpendicular to the surface area 180, referred to as a flapwise, a sheet deformation 190-2, which is substantially perpendicular to the edge portion 170, referred to as edge-like (edgewise) ,
Wie nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 2 bis 4 noch näher erläutert wird, kann einer- seits zur Bestimmung der an dem Rotorblatt 100 auftretenden Rotorblattlasten, aber auch zur Ausrichtung der Windkraftanlage an die herrschenden Windströmungen, eine Online- Erfassung der Rotorblattlasten an einer Windkraftanlage ratsam sein. Diese können zur aktiven Anlagensteuerung herangezogen werden, indem beispielsweise der Anstellwinkel des Rotorblatts 100 oder aber auch die Ausrichtung der Gondel auf dem Turm angepasst wird. Hierdurch ist eine bessere Windfeldnachführung der Windkraftanlage als auch eine bessere Blatt lastenbegrenzung bei Turbulenzen möglich. Darüber hinaus können die tatsächlichen Rotorlasten aus den gemessenen Blattlasten ermittelt werden. Fig. 2 zeigt eine Fig. 1 ähnliche Darstellung des Rotorblatts 100 bzw. des Bauteils 160. Im Unterschied zu der Darstellung in Fig. 1 zeigt Fig. 2 jedoch ferner eine vereinfachte Darstellung einer Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel im Querschnitt. Die Vorrichtung 200 umfasst so einen Träger 210, der mit einem ersten Punkt 220 mechanisch fest verbunden ist. As will be explained in more detail below in connection with FIGS. 2 to 4, on-line determination of the rotor blade loads on a wind turbine may be advisable on the one hand for determining the rotor blade loads occurring on the rotor blade 100, but also for aligning the wind turbine with the prevailing wind currents be. These can be used for active system control, for example, by adjusting the angle of attack of the rotor blade 100 or else the orientation of the nacelle on the tower. As a result, a better wind field tracking of the wind turbine as well as a better blade load limitation in turbulence is possible. In addition, the actual rotor loads can be determined from the measured blade loads. FIG. 2 shows a representation of the rotor blade 100 or the component 160 similar to FIG. 1. In contrast to the illustration in FIG. 1, however, FIG. 2 also shows a simplified representation of a device 200 according to an embodiment in cross section. The device 200 thus comprises a carrier 210, which is mechanically fixedly connected to a first point 220.
Der erste Punkt 220 und ein zweiter Punkt 230 sind in einem Inneren des Bauteils 160, also im Inneren des Rotorblatts 100 angeordnet. Genauer gesagt liegen beide an einer Innenfläche des Rotorblatts 100. Der ersten Punkt 220 und der zweite Punkt 230 sind hierbei senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 des Holkörpers 160 um einen Abstandswert voneinander beabstandet. Bei anderen Ausführungsbeispielen einer Vorrichtung 200 kann der erste und der zweite Punkt 220, 230 gegebenenfalls auch an einer Außenfläche des Bauteils 160 angeordnet sein. Der Träger 210 ist hierbei über eine feste Einspannung 240 mit dem ersten Punkt 220 mechanisch verbunden. Zu diesem Zweck kann der Träger beispielsweise über ein Befestigungsbauteil mit dem Rotorblatt 100 verbunden sein. Das Befestigungsbauteil kann hierbei mit dem Rotorblatt 100 verklebt oder auf andere Art und Weise befestigt sein, während der Träger 210 mit dem Befestigungsbauteil beispielsweise über eine Verschraubung verbun- den ist. Eine Verklebung des Befestigungsbauteils mit dem Rotorblatt kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn dieses aufgrund seiner Materialwahl nur schwer mit einem Gewinde oder einer anderen entsprechenden Befestigungsstruktur versehen werden kann. So sind Rotorblätter 100 häufig aus einem laminierten Material gefertigt, welches einen glas- faser- oder kohlefaserverstärkten Kunststoff umfasst. The first point 220 and a second point 230 are arranged in an interior of the component 160, that is, in the interior of the rotor blade 100. More specifically, both are located on an inner surface of the rotor blade 100. The first point 220 and the second point 230 are hereby perpendicular to the extension direction 130 of the hol body 160 by a distance from each other. In other embodiments of a device 200, the first and second points 220, 230 may optionally also be disposed on an outer surface of the component 160. The carrier 210 is in this case mechanically connected via a fixed clamping 240 to the first point 220. For this purpose, the carrier may be connected to the rotor blade 100, for example via a fastening component. The fastening component can in this case be glued to the rotor blade 100 or fastened in another manner, while the carrier 210 is connected to the fastening component, for example via a screw connection. Bonding of the fastening component to the rotor blade can be expedient, for example, if it is difficult to provide it with a thread or another corresponding fastening structure due to its choice of material. Rotor blades 100 are often made of a laminated material which comprises a glass fiber or carbon fiber reinforced plastic.
Selbstverständlich kann bei anderen Ausführungsbeispielen der Träger 210 bzw. auch das Befestigungsbauteil auf andere Art und Weise mit dem Holkörper 160, auch mit einem Rotorblatt 100 verbunden sein. So kann beispielweise das Rotorblatt 100 oder auch der Holkörper 160 entsprechende Öffnungen oder Bohrungen aufweisen, mit deren Hilfe das Be- festigungsbauteil mit diesem verschraubt werden kann. Unabhängig von der verwendeten Befestigungstechnik kann bei einem Ausführungsbeispiel das Befestigungsbauteil gegebenenfalls auch entfallen. So kann gegebenenfalls der Träger 210 unmittelbar mit dem ersten Punkt 220 mechanisch fest verbunden werden. Die Verwendung eines Befestigungsbauteils, gerade im Zusammenhang mit einem aus einem laminierten Material gefertigten Ro- torblatt 100 kann jedoch den Vorteil bieten, dass der Träger 210 durch ein einfaches Lösen der Verschraubung entfernt, gewartet oder auch getauscht werden kann. Of course, in other embodiments, the carrier 210 or also the fastening component may be connected in a different manner to the holing body 160, also with a rotor blade 100. Thus, for example, the rotor blade 100 or the holing body 160 can have corresponding openings or bores, with the aid of which the fastening component can be screwed to it. Regardless of the fastening technique used, the fastening component may also be omitted in one embodiment. Thus, if necessary, the carrier 210 can be mechanically fixed directly to the first point 220. The use of a fastening component, especially in connection with a Roof made of a laminated material However, door leaf 100 can offer the advantage that the carrier 210 can be removed, maintained or exchanged by simply loosening the screw connection.
Die Vorrichtung 200 umfasst ferner einen optischen Sensor 250, der ausgebildet ist, um entlang einer Messstrecke einen Abstand zu dem zweiten Punkt 230 zu erfassen. Der optische Sensor ist hierbei derart auf dem Träger 210 angeordnet und ausgerichtet, dass bei einer relativen Bewegung des zweiten Punkts 230 bezogen auf den ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130, also beispielsweise bei einer Bewegung entlang einer Richtung 260-1, ein im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 verlau- fender Abschnitt der Messstrecke 270 seine Länge ändert. Eine entsprechende Anordnung des optischen Sensors 250 vorausgesetzt, kann dies ebenfalls für eine zweite in Fig. 2 eingezeichnete Richtung 260-2 gelten. Bei einer Blattverformung 190-1 bewegt sich so der zweite Punkt 230 bezogen auf den ersten Punkt 220 entlang der Richtung 260-1, während bei einer Blattverformung 190-2 sich der zweite Punkt 230 entlang der Richtung 260-2 bewegt. The device 200 further comprises an optical sensor 250, which is designed to detect a distance to the second point 230 along a measurement path. In this case, the optical sensor is arranged and aligned on the carrier 210 in such a way that, with a relative movement of the second point 230 relative to the first point perpendicular to the extension direction 130, ie, for example, during a movement along a direction 260-1, a substantially vertical to the extension direction 130 extending portion of the measuring section 270 changes its length. Assuming a corresponding arrangement of the optical sensor 250, this can likewise apply to a second direction 260-2 drawn in FIG. Thus, with a sheet deformation 190-1, the second point 230 moves along the direction 260-1 with respect to the first point 220, while with a sheet deformation 190-2, the second point 230 moves along the direction 260-2.
Der optische Sensor 250 ist hierbei derart auf dem Träger 210 angeordnet und ausgerichtet, dass die Messstecke des optischen Sensors 250 vollständig durch den Abschnitt 270 gegeben ist. Hierdurch ist der optische Sensor 250 also derart auf dem Träger 210 angeordnet und ausgerichtet, dass bei einer relativen Bewegung des zweiten Punkts 230 zu dem ersten Punkt 220 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 lediglich sich dieser Abschnitt 270 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung hinsichtlich seiner Länge ändert. Diese Längenänderung bzw. Abstandsänderung kann dann von dem optischen Sensor 250 erfasst werden. Der optische Sensor 250 umfasst einen Emitter bzw. eine Strahlquelle 280 und ein Sensorelement 290, welches auch als„Sensor" oder„Empfänger" bezeichnet wird. Die Strahlquelle 280 kann hierbei als Laser, beispielsweise als eine Laserdiode 300, ausgeführt sein. Sie kann sowohl im sichtbaren wie auch in nicht-sichtbaren Frequenzbereich arbeiten. Die Strahlquelle 280, also beispielsweise die Laserdiode 300 sendet hierbei eine Strahlung, also beispielsweise einen Laserstrahl 310 in Richtung auf eine Referenzebene 320 ab. Die Referenzebene 320 kann durch die Innenfläche oder - bei einem anderen Ausführungsbeispiel - durch eine Außenfläche des Rotors 100 im Bereich des zweiten Punkts 230, jedoch auch durch einen Reflektor 330 gebildet werden, der mit dem zweiten Punkt 230 mecha- nisch verbunden ist. Der Reflektor 330 kann hierbei beispielsweise eine Eigenschaft der Strahlung bzw. des Laserstrahls 310 erhaltend ausgeführt sein. So kann der Reflektor 330 beispielweise polarisierungser haltend ausgeführt sein, sodass eine von dem Reflektor 330 reflektierte Strahlung eine vorbestimmte Beziehung hinsichtlich ihrer Polarisation zu der der eingestrahlten Strahlung, also des Laserstrahls 310 darstellt. In this case, the optical sensor 250 is arranged and aligned on the carrier 210 in such a way that the measuring patch of the optical sensor 250 is completely provided by the section 270. As a result, the optical sensor 250 is thus arranged and aligned on the carrier 210 such that upon a relative movement of the second point 230 to the first point 220 perpendicular to the extension direction 130, only this section 270 changes its length perpendicular to the extension direction. This change in length or distance change can then be detected by the optical sensor 250. The optical sensor 250 comprises an emitter or beam source 280 and a sensor element 290, which is also referred to as a "sensor" or "receiver". In this case, the beam source 280 can be embodied as a laser, for example as a laser diode 300. It can work in both visible and non-visible frequency ranges. In this case, the beam source 280, for example the laser diode 300, emits radiation, for example a laser beam 310, in the direction of a reference plane 320. The reference plane 320 may be formed by the inner surface or, in another embodiment, by an outer surface of the rotor 100 in the region of the second point 230, but also by a reflector 330 which is mechanically connected to the second point 230. nisch is connected. The reflector 330 may in this case be designed, for example, to receive a property of the radiation or the laser beam 310. For example, the reflector 330 may be designed to hold polarization, so that a radiation reflected by the reflector 330 represents a predetermined relationship with respect to its polarization to that of the irradiated radiation, ie the laser beam 310.
Aufgrund der Anordnung des optischen Sensors 250 auf dem Träger wird dieser auch als Sensorträger-Pro fil bezeichnet. Bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich hierbei der Träger 210 im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung 130 des Bauteils 160, also entlang der Erstreckungsrichtung des Rotorblatts 100. Der erste Punkt 220 und der zweit Punkt 230 sind hierbei entlang der Erstreckungsrichtung voneinander beabstandet. Due to the arrangement of the optical sensor 250 on the carrier, this is also referred to as sensor carrier Pro fil. In the exemplary embodiment shown in FIG. 2, the carrier 210 extends essentially along the extension direction 130 of the component 160, that is to say along the direction of extent of the rotor blade 100. The first point 220 and the second point 230 are hereby spaced apart along the extension direction.
Von dem Reflektor 330 wird eine reflektierte Strahlung 340 zu dem optischen Sensor 250 bzw. zu seinem Sensorelement 290 zurückgeworfen. Das Sensorelement detektiert die reflektierte Strahlung 340, sodass der optische Sensor 250 über ein Anschlusskabel 350 ein Sensorsignal an eine in Fig. 2 nicht gezeigte Auswertungsschaltung bereitstellen kann, wobei das Sensorsignal eine Information über einen Abstand d umfasst, der dem Abschnitt 270 der Messstrecke des Sensors 250 im Wesentlichen entspricht. Reflected radiation 340 is reflected by the reflector 330 back to the optical sensor 250 or to its sensor element 290. The sensor element detects the reflected radiation 340 so that the optical sensor 250 can provide a sensor signal to an evaluation circuit, not shown in FIG. 2, via a connecting cable 350, the sensor signal comprising information about a distance d corresponding to the section 270 of the measuring path of the sensor 250 substantially corresponds.
Die Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, nutzt ein erstes Messprinzip. Die Messeinheit, also der optische Sensor 250, wird in einem festzulegendem Abstand im Blattinneren direkt am Ende des Trägers 210 montiert. Der Laser bzw. die Laserdiode 300 wird auf die Referenzfläche bzw. Referenzebene 320 an der Blat- tinnenwand senkrecht zu der Blattlängsachse (Erstreckungsrichtung 130) gerichtet. Der Abstand d und damit der Abschnitt 270 der Messstrecke variiert in Abhängigkeit von der anliegenden Blattlast. Die Laufzeit des Laserstrahls 310 zwischen Referenzfläche und optischen Sensor 250 wird über die Messsensorik bestimmt, wodurch auch die anliegende Blattlast geschlossen werden kann. The device 200 according to an exemplary embodiment, as shown in FIG. 2, uses a first measuring principle. The measuring unit, that is to say the optical sensor 250, is mounted directly at the end of the carrier 210 at a fixed distance in the blade interior. The laser or the laser diode 300 is directed onto the reference surface or reference plane 320 on the blade inner wall perpendicular to the blade longitudinal axis (extension direction 130). The distance d and thus the section 270 of the measuring path varies depending on the applied blade load. The transit time of the laser beam 310 between the reference surface and the optical sensor 250 is determined by the measuring sensor, whereby the applied sheet load can be closed.
Die Laufzeit des Laserstrahls kann hierbei - je nach konkreter Implementierung, Aufwand, Geometrie und benötigter Auflösung - gegebenenfalls direkt gemessen werden, oder aber es kann eine, beispielsweise auf einer Interferenz oder Modulation beruhenden Technik eingesetzt werden. Der Laufzeitunterschied des Laserstrahls 310 in Abhängigkeit der Rotorb lattverbiegung 190 zwischen einer Spitze des Trägers 210, an der der optische Sensor 250 bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel montiert ist, und der Referenzebene 320 an der Innen- wand des Rotorblatts 100 wird also über eine Laufzeitmessung oder eine verwandte Messtechnik des Laserstrahls 310 erfasst. Der optische Sensor 250 umfasst hierbei gegebenenfalls die notwendige Messsensorik. Der Träger 210 ist hierbei fest im Bereich der Blattwurzel fixiert, sodass sich eine Verbiegung des Rotorblatts 100 nicht auf den Profilträger 210 auswirkt. Die Fixierung kann dabei über einen Sehne llverschluss, beispielsweise eine Verschraubung, realisiert werden, wie dies bereits zuvor erläutert wurde. Hierdurch ist eine lasergestützte Erfassung des Abstandswertes der beiden Punkte 220, 230 und damit eine Erfassung einer Rotorblattlast möglich. Depending on the specific implementation, complexity, geometry and required resolution, the transit time of the laser beam can be measured directly, if necessary, or a technique based on interference or modulation can be used, for example. The transit time difference of the laser beam 310 as a function of the rotor blade deflection 190 between a tip of the carrier 210, on which the optical sensor 250 is mounted in the exemplary embodiment shown in FIG. 2, and the reference plane 320 on the inner wall of the rotor blade 100 thus becomes over a transit time measurement or a related measurement technique of the laser beam 310 detected. Optionally, the optical sensor 250 includes the necessary measuring sensor system. The carrier 210 is in this case firmly fixed in the region of the blade root, so that a bending of the rotor blade 100 does not affect the profile carrier 210. The fixation can be realized via a chordal closure, for example a screw connection, as has already been explained above. As a result, a laser-based detection of the distance value of the two points 220, 230 and thus a detection of a rotor blade load is possible.
Eine Vorrichtung 200, wie sie beispielsweise in Fig. 2 gezeigt ist, kann so sehr robust und mit einer langen Lebensdauer ausgestaltet werden. Die verwendeten Laserdioden bzw. Laser weisen heute als Standardbauteile eine entsprechende Betriebssicherheit auf. Darüber hinaus können sie kostengünstig implementiert werden. Auch kann die Vorrichtung ferner ein Gehäuse umfassen, in dem diese vollständig angeordnet ist. Hierdurch kann also der Aufbau gekapselt ausgeführt werden, sodass Störeinflüsse durch Staub, Schmutz und ähn- liehe Störquellen vermieden werden können. Ebenso kann aufgrund der verwendeten Messtechnik eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem vergleichsweise geringen Energiebedarf betrieben werden. A device 200, as shown for example in FIG. 2, can thus be made very robust and with a long service life. The laser diodes or lasers used today have a corresponding operational safety as standard components. In addition, they can be implemented inexpensively. Also, the device may further comprise a housing in which it is completely arranged. In this way, therefore, the structure can be executed encapsulated, so that interference by dust, dirt and similar sources of interference can be avoided. Likewise, due to the measuring technique used, a device 200 according to an exemplary embodiment can be operated with a comparatively low energy requirement.
Darüber hinaus kann eine Vorrichtung 200, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist, auch gegebenen- falls ohne zusätzliche optische Bauteile, wie beispielsweise Spiegel betrieben werden.In addition, a device 200, as shown in FIG. 2, may also be operated without additional optical components, such as, for example, mirrors.
Ebenso kann gegebenenfalls der Einsatz eines dedizierten Reflektors 330, bei dem es sich also um eine optionale Komponente handelt, entfallen. So kann grundsätzlich eine Messung oder Bestimmung des Abstandswertes direkt mit einer Ausrichtung auf die Blattinnenseite möglich sein, ohne dass eine spezielle Referenzebene, also beispielsweise ein Re- flektor 330 im Blatt 100 angebracht werden muss. Likewise, if necessary, the use of a dedicated reflector 330, which is thus an optional component, omitted. Thus, in principle, it is possible to measure or determine the distance value directly with an alignment on the inside of the sheet, without having to attach a special reference plane, that is to say, for example, a reflector 330 in the sheet 100.
Ebenso kann eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel es ermöglichen, die gemessenen Laufzeitunterschiede direkt als Steuergrößen für Aktoren zum Nachführen der Windkraftanlage oder anderer Komponenten zu verwenden. Es kann gegebenenfalls eine Signalumwandlung oder auch eine Signalverarbeitung eingespart oder zumindest als Teil der Auswertungsschaltung kompakt ausgeführt werden. Likewise, a device 200 according to an exemplary embodiment make it possible to use the measured transit time differences directly as control variables for actuators for tracking the wind turbine or other components. It can optionally be a Signal conversion or signal processing can be saved or at least made compact as part of the evaluation circuit.
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Vorrichtung 200 zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts von einem zweiten Punkt im Zusammenhang mit einem Bauteil 160, bei dem es sich um ein Rotorblatt 100 handelt. Die Vorrichtung 200 unterscheidet sich hierbei von der in Fig. 2 gezeigten Vorrichtung nur geringfügig, weshalb auf die Beschreibung der Vorrichtung 200 im Zusammenhang mit Fig. 2 verwiesen wird. 3 shows a schematic cross-sectional representation of a further device 200 for detecting a distance value of a first point from a second point in connection with a component 160, which is a rotor blade 100. The device 200 differs only slightly from the device shown in FIG. 2, for which reason reference is made to the description of the device 200 in connection with FIG. 2.
Die Vorrichtung 200, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, umfasst ferner ein optisches Umlenkbauteil 360, bei dem es sich beispielsweise um einen Ablenk- oder Umlenkspiegel 370 handeln kann. Der Umlenkspiegel 370 und der optische Sensor 250 sind mit dem Träger 210 mechanisch fest verbunden. Im Unterschied zu dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbei- spiel ist der optische Sensor 250 jedoch im Bereich des ersten Punkts 220 mit dem Träger 210 verbunden. The device 200, as shown in FIG. 3, further comprises an optical deflection component 360, which may, for example, be a deflection or deflection mirror 370. The deflection mirror 370 and the optical sensor 250 are mechanically fixed to the carrier 210. In contrast to the exemplary embodiment shown in FIG. 2, however, the optical sensor 250 is connected to the carrier 210 in the region of the first point 220.
Der optische Sensor 250 und das optische Umlenkbauteil 360, also der Umlenkspiegel 370 sind hierbei derart angeordnet und ausgerichtet, dass der Abschnitt 270 der Messstrecke zwischen dem optischen Umlenkbauteil 360 und dem zweiten Punkt 230 bzw. dem gegebenenfalls implementierten Reflektor 330 im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungs- richtung 130 verläuft. Das optische Umlenkbauteil 360 ist allgemein häufig so ausgebildet, dass ein von dem optischen Sensor 250 abgegebener Strahl, also beispielsweise der Laserstrahl 310, wenigstens teilweise hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung geändert wird. Bei der Verwendung des Umlenkspiegels 370 wird - abgesehen von geringen Verlusten - der von dem optischen Sensor 250 abgegebene Strahl im Wesentlichen vollständig umgelenkt, also hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung geändert. The optical sensor 250 and the optical deflection component 360, that is to say the deflection mirror 370, are arranged and aligned such that the section 270 of the measurement path between the optical deflection component 360 and the second point 230 or the optionally implemented reflector 330 is substantially perpendicular to the extension - direction 130 runs. The optical deflection component 360 is generally frequently designed such that a beam emitted by the optical sensor 250, that is to say, for example, the laser beam 310, is changed at least partially with regard to its propagation direction. When using the deflection mirror 370-apart from low losses-the beam emitted by the optical sensor 250 is essentially completely deflected, that is to say changed in terms of its propagation direction.
Der optische Sensor 250 ist hierbei mit dem Träger 210 derart mechanisch verbunden, so- dass die Messstrecke einen weiteren Abschnitt 380 umfasst, der im Wesentlichen eine konstante Länge aufweist. Der weitere Abschnitt 380 erstreckt sich hierbei ebenso im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung 130 des Bauteils 160. Entsprechend sind im Vergleich zu dem in Fig. 2 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel einer Vorrichtung 200 sowohl die Strahlquelle 280 als auch das Sensorelement 290 im Wesentlichen um 90° gedreht. So strahlt bzw. empfängt die Strahlquelle 280 bzw. das Sensorelement 290 bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel die Strahlung im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung 130. Im Unterschied hierzu sendet bzw. empfängt die Strahlquelle 280 und das Sensorelement 290 bei dem in Fig. 2 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel die Strahlung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130. The optical sensor 250 is in this case mechanically connected to the carrier 210, so that the measuring path comprises a further section 380, which has a substantially constant length. The further section 380 also extends substantially along the extension direction 130 of the component 160. Accordingly, in comparison to the exemplary embodiment of a device 200 shown in FIG. 2, both the beam source 280 and the sensor element 290 are rotated essentially by 90 °. Thus, in the exemplary embodiment shown in FIG. 3, the beam source 280 or the sensor element 290 radiates or receives the radiation substantially along the direction of extent 130. In contrast to this, the beam source 280 and the sensor element 290 transmit or receive at that in FIG. 2 shown embodiment, the radiation perpendicular to the extension direction 130th
Fig. 3 zeigt so ein zweites Messprinzip, bei dem ein optisches Umlenkbauteil 360 als Ab- lenk- bzw. Umlenkspiegel 370 ausgeführt ist. Bei diesem Messprinzip ist die Messeinheit, also der optische Sensor 250 auf dem Träger 210 im Bereich der Blattwurzel, also im Bereich des ersten Punkts 220 montiert. Der Laserstrahl 310 verläuft zuerst koaxial zu dem Sensor-Profilträger 210. Am Ende des Profilträgers, also etwa auf Höhe des zweiten Punkts 230, lenkt ein Spiegel 370 den Laserstrahl 310 um einen Winkel von etwa 90° in Richtung auf die Referenzfläche 320 an der Blattinnenwand ab. Abhängig von der Blattlast, also der Blattverformung 190, bewegt sich der zweite Punkt 230 entlang einer der Richtungen 260, beispielsweise entlang der Richtung 260-1, sodass sich der Abstand senkrecht zur Blattlängsachse, also senkrecht zur Erstreckungsrichtung 130 ändert. Abhängig von diesem Abstand verkürzt sich oder verlängert sich der Abschnitt 270 der Messtrecke, der im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung 130 verläuft, sodass sich dieFIG. 3 thus shows a second measuring principle in which an optical deflecting component 360 is designed as deflecting or deflecting mirror 370. In this measuring principle, the measuring unit, that is to say the optical sensor 250, is mounted on the carrier 210 in the region of the blade root, that is to say in the region of the first point 220. The laser beam 310 first runs coaxially with the sensor profile carrier 210. At the end of the profile carrier, ie approximately at the level of the second point 230, a mirror 370 deflects the laser beam 310 at an angle of approximately 90 ° in the direction of the reference surface 320 on the inner wall of the sheet from. Depending on the blade load, ie the blade deformation 190, the second point 230 moves along one of the directions 260, for example along the direction 260-1, so that the distance changes perpendicular to the blade longitudinal axis, ie perpendicular to the extension direction 130. Depending on this distance, the section 270 of the measuring section, which runs essentially perpendicular to the extension direction 130, shortens or extends so that the
Laufzeit des Laserstrahls zwischen der Referenzfläche 320 und dem Spiegel 370 entsprechend ändert. Hierdurch kann auch die anliegende Blattlast geschlossen werden. Duration of the laser beam between the reference surface 320 and the mirror 370 changes accordingly. As a result, the applied leaf load can be closed.
Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung 200, wie sie im Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 beschrieben wurden, können hierbei sowohl zur Detektion kantenartiger Blattverformungen 190-2, wie auch zur Detektion flächenartiger Blattverformungen 190-1 eingesetzt werden. Darüber hinaus kann eine Vorrichtung 200 unabhängig von dem eingesetzten Verfahren ferner einen weiteren optischen Sensor umfassen, der ausgebildet ist, um entlang einer weiteren Messstrecke einen Abstand zu einem dritten Punkt an dem Bauteil zu erfassen. Der weitere Sensor kann derart auf dem Träger 210 oder auf einem weiteren Träger angeordnet und ausgerichtet sein, dass bei einer Bewegung des dritten Punkts zu dem ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 sich auch hier lediglich ein Abschnitt der weiteren Messstrecke hinsichtlich seiner Länge ändert. Der Abschnitt der weiteren Messstrecke erstreckt sich hierbei ebenso im Wesentlichen senkrecht zu der Erstre- ckungsrichtung 130. Es kann also im Rahmen einer Vorrichtung 200 gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel auch mehr als ein optischer Sensor und entsprechend eine Mehrzahl von Abschnitten 270 zum Erfassen eines oder mehrerer Abstandswerte verwendet werden. Im Falle einer solchen Implementierung einer Vorrichtung 200 kann eine lotrechte Verbindung des zweiten Punkts 220 auf die Erstreckungsrichtung 130 mit einer weiteren lotrechten Verbindungslinie des dritten Punkts auf die Erstreckungsrichtung 130 in unterschiedliche Richtungen weisen, also einen Winkel mit dieser einschließen. Noch anders ausgedrückt können die beiden lotrechten Verbindungslinien voneinander verschieden sein. So kann mit beiden bisher vorgestellten Messprinzipien auch eine Kombination einer Erfassung einer blattartigen und einer kantenartigen Blattverformung 190 umgesetzt werden. Embodiments of a device 200, as described in connection with FIGS. 2 and 3, can be used both for the detection of edge-like blade deformations 190 - 2 and for the detection of area-like blade deformations 190 - 1. In addition, independent of the method used, a device 200 may further comprise a further optical sensor which is designed to detect a distance to a third point on the component along a further measuring path. The further sensor can be arranged and aligned in such a way on the carrier 210 or on a further carrier that with a movement of the third point to the first point perpendicular to the extension direction 130, only a portion of the further measuring path changes its length. The section of the further measuring section also extends substantially perpendicular to the first In the context of a device 200 according to one exemplary embodiment, it is thus also possible to use more than one optical sensor and correspondingly a plurality of sections 270 for detecting one or more distance values. In the case of such an implementation of a device 200, a perpendicular connection of the second point 220 in the direction of extent 130 with another perpendicular connecting line of the third point can point in the direction of extension 130 in different directions, ie enclose an angle with the latter. In other words, the two vertical connecting lines may be different from each other. Thus, a combination of a detection of a blade-like and an edge-like blade deformation 190 can also be implemented with the two measurement principles presented so far.
Im Vergleich zu dem in Fig. 3 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel einer Vorrichtung 200 kann beispielsweise an die Position des dort dargestellten Umlenkspiegels 370 ein optischer Strahlteiler positioniert werden. Hierdurch kann über einen weiteren Spiegel an einer zweiten, abweichenden Position in Verlängerung des koaxialen Laserstrahls 310 eine zusätzliche Messstrecke realisiert werden. In comparison to the exemplary embodiment of a device 200 shown in FIG. 3, an optical beam splitter can be positioned, for example, at the position of the deflecting mirror 370 shown there. In this way, an additional measuring path can be realized via a further mirror at a second, deviating position in extension of the coaxial laser beam 310.
So zeigt Fig. 4, eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel, die im Zusam- menhang mit einem Rotorblatt 100 als Bauteil 160 eingesetzt wird, bei der das optische Umlenkbauteil 360 einen Strahlteiler 390 umfasst. Der Strahlteiler 390 ist hierbei ausgebildet, um einen ersten Anteil des Strahls hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung zu ändern, und so zu der Referenzebene 320 bzw. dem optionalen Reflektor 330 abzulenken. Darüber hinaus ist der Strahlteiler 390 jedoch auch ausgebildet, um einen zweiten Anteil des Strahls im Wesentlichen unverändert passieren zu lassen. Dieser zweite Anteil trifft dann auf ein weiteres optisches Umlenkbauteil 400, das ähnlich dem optischen Umlenkbauteil 360 derart ausgebildet und ausgerichtet ist, dass der zweite Anteil des Strahls zu einem dritten Punkt 410 im Inneren des Bauteils 160, also an einer Innenfläche des Rotorblatts 100 abgelenkt wird. Das weitere optische Umlenkbauteil 400 umfasst hierbei wie- derum einen Umlenkspiegel 370. Thus, FIG. 4 shows a device 200 according to an exemplary embodiment, which is used in connection with a rotor blade 100 as component 160, in which the optical deflection component 360 comprises a beam splitter 390. The beam splitter 390 is hereby designed to change a first portion of the beam with respect to its direction of propagation, and thus to deflect to the reference plane 320 and the optional reflector 330. In addition, however, the beam splitter 390 is also configured to pass a second portion of the beam substantially unchanged. This second portion then encounters a further optical deflecting component 400, which is designed and aligned similar to the optical deflecting component 360 such that the second portion of the beam is deflected to a third point 410 in the interior of the component 160, that is to say on an inner surface of the rotor blade 100 , In this case, the further optical deflection component 400 in turn comprises a deflection mirror 370.
Im Bereich des dritten Punkts 410 bildet sich so eine weitere Referenzebene 420, an die optional ein weiterer Reflektor 430 angebracht werden kann. Ist kein weiterer Reflektor 430 implementiert, kann die Innenfläche des Rotorblatts 100 bzw. eine entsprechende Oberfläche des Bauteils 160 im Bereich des dritten Punkts 410 die weitere Referenzebene 420 bilden. In the region of the third point 410, a further reference plane 420 is formed, to which optionally a further reflector 430 can be attached. If no further reflector 430 is implemented, the inner surface of the rotor blade 100 or a corresponding one can Surface of the component 160 in the region of the third point 410 form the further reference plane 420.
Durch die Einführung des Strahlteilers 390 im Rahmen des optischen Umlenkbauteils 360 ergibt sich so bei dieser Vorrichtung 200 neben dem Abschnitt 270 der Messstrecke ein Abschnitt 440 einer weiteren Messstrecke. Kommt es aufgrund einer Blattverformung 190 zu einer Bewegung des dritten Punkts 410 gegenüber dem ersten Punkt 220 senkrecht zu der Erstreckungsrichtung 130 ändert sich lediglich der Abschnitt 440 der weiteren Messstrecke, nicht jedoch ein weiterer Abschnitt der weiteren Messstrecke 450, der im Wesent- liehen eine konstante Länge aufweist und parallel zu der Erstreckungsrichtung 130 verläuft. Der Abschnitt 440 der weiteren Messstrecke verhält sich also wie der Abschnitt 270 der Messstrecke. As a result of the introduction of the beam splitter 390 in the context of the optical deflecting component 360, in this apparatus 200 a section 440 of a further measuring section is produced in addition to the section 270 of the measuring section. If there is a movement of the third point 410 relative to the first point 220 perpendicular to the extension direction 130 due to a sheet deformation 190, only the section 440 of the further measuring section changes, but not another section of the further measuring section 450, which is essentially a constant one Length and parallel to the extension direction 130 extends. The section 440 of the further measuring section thus behaves like the section 270 of the measuring section.
Der Strahlteiler 390 des optischen Umlenkbauteils 360, kann einen Transmissionskoeffi- zienten entlang der Erstreckungsrichtung 130 aufweisen, der in einem Bereich zwischen 0,1 und 0,9 also zwischen 10% und 90%> liegt. Bei anderen Ausführungsbeispielen kann der Transmissionskoeffizient beispielsweise zwischen 25% und 75% oder auch zwischen 33% und 67% liegen. So kann beispielsweise ein Strahlteiler 390 mit einem Transmissionskoeffizienten von 50% aber auch ein Strahlteiler mit einem Transmissionskoeffizienten von 25% bzw. 75% oder auch von 33% bzw. 67% verwendet werden. The beam splitter 390 of the optical deflection component 360 can have a transmission coefficient along the extension direction 130, which lies in a range between 0.1 and 0.9, that is to say between 10% and 90%. For example, in other embodiments, the transmission coefficient may be between 25% and 75%, or even between 33% and 67%. For example, a beam splitter 390 with a transmission coefficient of 50% but also a beam splitter with a transmission coefficient of 25% or 75% or even of 33% or 67% can be used.
Die ebenfalls in Fig. 4 nicht gezeigte Auswertungsschaltung kann entsprechend ausgebildet sein, sodass das von der Auswertungsschaltung bereitgestellte Auswertesignal ebenfalls eine Information bezüglich des weiteren Abstandswerts senkrecht zu der Erstreckungsrich- tung 130 zwischen dem ersten Punkt 220 und dem dritten Punkt 410 umfasst. Zu diesem Zweck kann der Sensor 250 ausgebildet sein, um ein Sensorsignal bereitzustellen, das ferner eine Information bezüglich einer Länger der weiteren Messstrecke bzw. des Abschnitts 440 der weiteren Messstrecke umfasst. Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert wurde, kann auch hier die lotrechte Verbindung des zweiten Punkts 230 auf die Erstreckungsrichtung 130 mit einer weiteren lotrechten Verbindungslinie des dritten Punkts 410 auf die Erstreckungsrichtung 130 in eine unterschiedliche Richtung weisen. So kann auch mit Hilfe der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung 200 entlang unterschiedlicher Richtungen die Blattverformung bzw. die Blatt- lasten parallel und/oder zeitgleich erfasst werden. Es können also - eine entsprechende Orientierung oder Anordnung der Punkte 220, 230, 410 vorausgesetzt - eine Blattverformung bzw. eine Blattlast sowohl kantenweise als auch flächenweise bestimmt werden. Ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200, wie es in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist, kann so eine einfach zugängliche Messsensorik in Form des optischen Sensors 250 ermöglichen, wodurch ein potentieller Austausch dieser Messsensorik vereinfacht werden kann. Mit Hilfe eines in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels können darüber hinaus durch den Einsatz des optischen Strahlteilers 390 gegebenenfalls als auch mehrere Messpunkte (zweiter Punkt 230, dritter Punkt 410) hinsichtlich ihres Abstands zu dem ersten Punkt 220 erfasst werden. Je nach konkret implementierter Messtechnik kann es bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 200 beispielsweise ratsam sein, das weitere optische Umlenkbauteil 400 um mehr als 30%, mehr als 50%, mehr als 75% oder beispielsweise um mehr als 100% von dem optischen Sensor 250 entfernt anzuordnen, als das optische Umlenkbauteil 360. Ebenso kann es bei manchen Messverfahren gegebenenfalls ratsam sein, in den optischen Sensor, der gegebenenfalls auch mehr als ein Sensorelement 290 umfassen kann, einen Polarisationsfilter, ein polarisationsänderndes Bauteil oder auch ein anderes optisches Bauteil zu integrieren. Ebenso kann der Reflektor 330 sowie der weiterer Reflektor 430 und die beiden optischen Umlenkbauteile 360, 400 gegebenenfalls ent- sprechende optische Bauteile umfassen. Ebenso kann es gegebenenfalls ratsam sein, die Strahlführung der einzelnen Strahlen um wenige Grad gegeneinander zu verkippen, um gegebenenfalls eine räumliche Trennung der einzelnen Strahlen zu erzielen. Selbstverständlich kann der optische Sensor 250 auch mehr als eine Strahlquelle 280, also beispielsweise mehr als eine Laserdiode 300 umfassen. The evaluation circuit (also not shown in FIG. 4) may be designed accordingly, so that the evaluation signal provided by the evaluation circuit also includes information regarding the further distance value perpendicular to the extension direction 130 between the first point 220 and the third point 410. For this purpose, the sensor 250 may be configured to provide a sensor signal which further comprises information relating to a length of the further measurement path or of the section 440 of the further measurement path. As has already been explained in connection with FIG. 3, the perpendicular connection of the second point 230 to the extension direction 130 with a further perpendicular connecting line of the third point 410 to the extension direction 130 can also point in a different direction here. Thus, also with the aid of the device 200 shown in FIG. 4 along different directions, the sheet deformation or the sheet loads are detected in parallel and / or at the same time. Thus, assuming a corresponding orientation or arrangement of the points 220, 230, 410, a sheet deformation or a sheet load can be determined both edge-wise and surface-wise. An exemplary embodiment of a device 200, as shown in FIGS. 3 and 4, can thus facilitate an easily accessible measuring sensor system in the form of the optical sensor 250, as a result of which a potential replacement of this measuring sensor system can be simplified. With the aid of an exemplary embodiment illustrated in FIG. 4, the use of the optical beam splitter 390 can also be used to detect, if appropriate, a plurality of measuring points (second point 230, third point 410) with regard to their distance from the first point 220. Depending on the measurement technology actually implemented, it may be advisable in the exemplary embodiment of a device 200 shown in FIG. 4, for example, to deflect the further optical deflection component 400 by more than 30%, more than 50%, more than 75% or, for example, more than 100% Optionally, it may be advisable in some measurement methods to include a polarizing filter, a polarization-modifying device, or another optical device in the optical sensor, which may optionally include more than one sensor element 290 Component to integrate. Likewise, the reflector 330 and the further reflector 430 and the two optical deflection components 360, 400 may optionally comprise corresponding optical components. Likewise, it may be advisable to tilt the beam guidance of the individual beams by a few degrees against each other in order to achieve, if appropriate, a spatial separation of the individual beams. Of course, the optical sensor 250 can also comprise more than one beam source 280, that is, for example, more than one laser diode 300.
Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung 200 können so beispielsweise im Zusammenhang mit Rotorblättern 100 in Windkraftanlagen, aber auch im Zusammenhang mit Türmen von Windkraftanlagen eingesetzt werden. Ebenso können sie im Rahmen von Gezeitenturbinen Verwendung finden. Embodiments of a device 200 can thus be used, for example, in connection with rotor blades 100 in wind power plants, but also in connection with towers of wind power plants. They can also be used in the context of tidal turbines.
Ein Ausführungsbeispiel umfasst so ein Rotorblatt 100 einer Windkraftanlage mit einer Aufnahme 120 zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage. Das Rotorblatt 100 umfasst dann eine Vorrichtung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei das Rotorblatt 100 das Bauteil 160 darstellt. Der erste und der zweite Punkt 220, 230 sowie gegebenen- falls der dritte Punkt 410 sind hierbei an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts 100 angeordnet, wobei der erste Punkt näher als der zweite Punkt an der Aufnahme 120 zur Montage an dem Rotor liegt. Ein Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts 220 von einem zweiten Punkt 230, wobei der erste Punkt 220 und der zweite Punkt 230 an einem Bauteil 160 angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung 130 des Bauteils 160 um den Abstandwert voneinander beabstandet sind, umfasst ein Bereitstellen eines Trägers 210, der mit dem ersten Punkt 220 mechanisch fest verbunden ist. Es umfasst ferner das Bereitstellen eines optischen Sensors 250 in der oben beschriebenen Art und Weise. Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens umfasst so ebenso ein Erfassen der Länger der Messstrecke oder des Abschnitts 270 der Messstrecke. An exemplary embodiment thus comprises a rotor blade 100 of a wind power plant with a receptacle 120 for mounting on a rotor of the wind power plant. The rotor blade 100 then comprises a device 200 according to an exemplary embodiment, wherein the rotor blade 100 represents the component 160. The first and second points 220, 230 and, as appropriate, If the third point 410 are in this case arranged on an inner surface or an outer surface of the rotor blade 100, wherein the first point is closer than the second point on the receptacle 120 for mounting on the rotor. A method for detecting a distance value of a first point 220 from a second point 230, wherein the first point 220 and the second point 230 are arranged on a component 160 and spaced apart perpendicular to an extension direction 130 of the component 160 by the distance, comprises Providing a carrier 210 which is mechanically fixed to the first point 220. It further includes providing an optical sensor 250 in the manner described above. An embodiment of a method thus also includes detecting the length of the measuring path or the section 270 of the measuring path.
Bei einem solchen Verfahren kann das Bauteil 160 ein Rotorblatt 100 einer Windkraftan- läge sein. Ein Ausführungsbeispiel kann so eine Blattänderungsmessung mit Hilfe einer Lasermessung ermöglichen. In such a method, the component 160 may be a rotor blade 100 of a wind turbine. An exemplary embodiment can thus enable a blade change measurement with the aid of a laser measurement.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfah- rens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Although some aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step , Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blue-Ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, ei- nes EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einer programmierbaren Hardwarekomponente derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Eine programmierbare Hardwarekomponente kann durch einen Prozessor, ein Computerprozessor (CPU = Central Processing Unit), einen Grafikprozessor (GPU = Graphics Processing Unit), einen Computer, ein Computersystem, einen anwendungsspezifischen integ- rierten Schaltkreis (ASIC = Application-Specific Integrated Circuit), einen integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit), ein Ein-Chip-System (SOC = System on Chip), ein programmierbares Logikelement oder ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor (FPGA = Field Programmable Gate Array) gebildet sein. Das digitale Speichermedium kann daher maschinen- oder computerlesbar sein. Manche Ausführungsbeispiele umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem oder einer programmierbare Hardwarekomponente derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird. Ein Ausführungsbeispiel ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Depending on particular implementation requirements, embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software. The implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blue-Ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or a FLASH memory, a hard disk or a hard disk other magnetic or optical memory are stored on the electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable hardware component or cooperate such that the respective method is performed. A programmable hardware component may be provided by a processor, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a computer, a computer system, an application-specific integrated circuit (ASIC), an integrated circuit (IC), a system on chip (SOC) system, a programmable logic element or a field programmable gate array with a microprocessor (FPGA = Field Programmable Gate Array). The digital storage medium may therefore be machine or computer readable. Thus, some embodiments include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system or programmable hardware component such that one of the methods described herein is performed. One embodiment is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer readable medium) on which the program is recorded for performing any of the methods described herein.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Programm, Firmware, Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode oder als Daten implementiert sein, wobei der Programmcode oder die Daten dahin gehend wirksam ist bzw. sind, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Der Programmcode oder die Daten können bzw. können beispielsweise auch auf einem maschi- nenlesbaren Träger oder Datenträger gespeichert sein. Der Programmcode oder die Daten können unter anderem als Quellcode, Maschinencode oder Bytecode sowie als anderer Zwischencode vorliegen. In general, embodiments of the present invention may be implemented as a program, firmware, computer program, or computer program product having program code or data, the program code or data operative to perform one of the methods when the program resides on a processor or a computer programmable hardware component expires. The program code or the data can also be stored, for example, on a machine-readable carrier or data carrier. The program code or the data may be present, inter alia, as source code, machine code or bytecode as well as other intermediate code.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist ferner ein Datenstrom, eine Signalfolge oder eine Se- quenz von Signalen, der bzw. die das Programm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Datenstrom, die Signalfolge oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, um über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet oder ein anderes Netzwerk, transferiert zu werden. Ausführungsbeispiele sind so auch Daten reprä- sentierende Signalfolgen, die für eine Übersendung über ein Netzwerk oder eine Datenkommunikationsverbindung geeignet sind, wobei die Daten das Programm darstellen. A further embodiment is further a data stream, a signal sequence or a sequence of signals which represents the program for carrying out one of the methods described herein. The data stream, the signal sequence or the sequence of signals can be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet or another network. Exemplary embodiments are also data representing signaling sequences suitable for transmission over a network or data communication link, the data representing the program.
Ein Programm gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eines der Verfahren während sei- ner Durchführung beispielsweise dadurch umsetzen, dass dieses Speicherstellen ausliest oder in diese ein Datum oder mehrere Daten hinein schreibt, wodurch gegebenenfalls Schalt Vorgänge oder andere Vorgänge in Transistorstrukturen, in Verstärkerstrukturen oder in anderen elektrischen, optischen, magnetischen oder nach einem anderen Funktionsprinzip arbeitenden Bauteile hervorgerufen werden. Entsprechend können durch ein Auslesen einer Speicherstelle Daten, Werte, Sensorwerte oder andere Informationen von einem Programm erfasst, bestimmt oder gemessen werden. Ein Programm kann daher durch ein Auslesen von einer oder mehreren Speicherstellen Größen, Werte, Messgrößen und andere Informationen erfassen, bestimmen oder messen, sowie durch ein Schreiben in eine oder mehrere Speicherstellen eine Aktion bewirken, veranlassen oder durchführen sowie andere Geräte, Maschinen und Komponenten ansteuern. For example, a program according to one embodiment may implement one of the methods during its execution by, for example, reading out or writing into it one or more data, thereby optionally switching operations or other operations in transistor structures, amplifier structures, or other electrical, optical, magnetic or operating according to another operating principle components are caused. Accordingly, by reading a memory location, data, values, sensor values or other information can be detected, determined or measured by a program. A program can therefore acquire, determine or measure quantities, values, measured variables and other information by reading from one or more storage locations, as well as effect, initiate or execute an action by writing to one or more storage locations and control other devices, machines and components ,
So umfasst ein Ausführungsbeispiel auch ein Programm mit einem Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel, wenn das Programm auf einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft. Thus, an embodiment also includes a program having a program code for performing a method according to an embodiment, when the program runs on a programmable hardware component.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutz- umfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei. The embodiments described above are merely illustrative of the principles of the present invention. It will be understood that modifications and variations of the arrangements and details described herein will be apparent to others of ordinary skill in the art. Therefore, it is intended that the invention be limited only by the scope of the appended claims, rather than by the specific details presented in the description and explanation of the embodiments herein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes P atentanspr che device and method for detecting a distance value
1. Vorrichtung (200) zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts (220) von einem zweiten Punkt (230), wobei der erste Punkt (220) und der zweite Punkt (230) an einem Bauteil (160) angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (130) des Bauteils (160) um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, mit folgenden Merkmalen: A device (200) for detecting a distance value of a first point (220) from a second point (230), wherein the first point (220) and the second point (230) are arranged on a component (160) and perpendicular to one Extension direction (130) of the component (160) are spaced apart by the distance value, with the following features:
einem Träger (210), der mit dem ersten Punkt (220) mechanisch fest verbunden ist; und  a carrier (210) mechanically fixed to the first point (220); and
einem optischen Sensor (250), der ausgebildet ist, um entlang einer Messstrecke einen Abstand zu dem zweiten Punkt (230) zu erfassen,  an optical sensor (250) which is designed to detect a distance to the second point (230) along a measuring path,
wobei der optische Sensor (250) derart auf dem Träger (210) angeordnet und ausgerichtet ist, dass bei einer relativen Bewegung des zweiten Punkts (230) bezogen auf den ersten Punkt (220) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (130) lediglich ein im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (130) verlaufender Abschnitt (270) der Messstrecke seine Länge ändert.  wherein the optical sensor (250) is disposed and aligned on the support (210) such that upon relative movement of the second point (230) relative to the first point (220) perpendicular to the extension direction (130), only one substantially perpendicular to the extension direction (130) extending portion (270) of the measuring section changes its length.
2. Vorrichtung (200) gemäß Anspruch 1, die ferner eine Auswertungsschaltung um- fasst, die mit dem optischen Sensor (250) gekoppelt und ausgebildet ist, um ein von dem optischen Sensor (250) bereitgestelltes Sensorsignal, das eine Information bezüglich der Länge der Messstrecke oder des Abschnitts (270) der Messstrecke um- fasst, zu empfangen und ein Auswertungssignal auf Basis des erfassten Sensorsignals bereitzustellen, das eine Information bezüglich des Abstandswertes umfasst. The apparatus (200) of claim 1, further comprising an evaluation circuit coupled to the optical sensor (250) and configured to receive a sensor signal provided by the optical sensor (250) that includes information regarding the length of the optical sensor (250) Measuring section or the portion (270) of the measuring section comprises, receive and provide an evaluation signal based on the detected sensor signal, which includes information relating to the distance value.
3. Vorrichtung (200) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der optische Sensor (250) und ein optisches Umlenkbauteil (360) mit dem Träger (270) mechanisch fest verbunden sind, wobei der optische Sensor (250) und das optisches Umlenkbauteil (360) derart angeordnet und ausgerichtet sind, dass der Abschnitt (270) der Messstrecke zwischen dem optischen Umlenkbauteil (360) und dem zweiten Punkt (230) im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (130) verläuft, wobei das optische Umlenkbauteil (360) ausgebildet ist, um einen von dem optischen Sensor (250) abgegebenen Strahl wenigstens teilweise hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung zu ändern. 3. Device (200) according to one of the preceding claims, in which the optical sensor (250) and an optical deflection component (360) are mechanically fixedly connected to the carrier (270), wherein the optical sensor (250) and the optical deflection component ( 360) are arranged and aligned such that the section (270) of the measuring path between the optical deflection component (360) and the second point (230) extends substantially perpendicular to the extension direction (130), wherein the optical deflection component (360) is formed to change a beam outputted from the optical sensor (250) at least partially with respect to its propagation direction.
4. Vorrichtung (200) nach Anspruch 3, bei dem der optische Sensor (250) derart mit dem Träger (230) mechanisch verbunden ist, dass die Messstrecke einen weiteren Abschnitt (380) im Wesentlichen konstanter Länge umfasst, der sich im Wesentlichen entlang der Erstreckungsrichtung (130) erstreckt. 4. Apparatus (200) according to claim 3, wherein the optical sensor (250) is mechanically connected to the carrier (230) such that the measuring path comprises a further section (380) of substantially constant length extending substantially along the Extending direction (130) extends.
5. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem das optische Umlenkbauteil (360) einen Strahlteiler (390) umfasst, der ausgebildet ist, um einen ersten Anteil des Strahls hinsichtlich seiner Ausbreitungsrichtung zu ändern und einen zweiten Anteil des Strahls im Wesentlichen unverändert passieren zu lassen, wobei die Vorrichtung (200) ein weiteres optisches Umlenkbauteil (400) umfasst, das derart ausgebildet und ausgerichtet ist, dass der zweite Anteil des Strahls zu einem dritten Punkt an dem Bauteil (160) abgelenkt wird. The apparatus (200) according to any one of claims 3 or 4, wherein the optical deflecting member (360) comprises a beam splitter (390) adapted to change a first portion of the beam with respect to its propagation direction and a second portion of the beam substantially unaltered, wherein the device (200) comprises a further optical deflection member (400) formed and aligned such that the second portion of the beam is deflected to a third point on the component (160).
6. Vorrichtung (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die ferner einen weiteren optischen Sensor umfasst, der ausgebildet ist, um entlang einer weiteren Messstrecke einen Abstand zu einem dritten Punkt (410) an dem Bauteil (160) zu erfassen, wobei der weitere optische Sensor derart auf dem Träger (210) oder einem weiteren Träger angeordnet und ausgerichtet ist, dass bei einer Bewegung des dritten Punkts (410) zu dem ersten Punkt senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (130) lediglich ein Abschnitt der weiteren Messstrecke im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung sich hinsichtlich seiner Länge ändert. 6. Device (200) according to one of claims 1 to 4, further comprising a further optical sensor, which is designed to detect along a further measuring distance a distance to a third point (410) on the component (160), wherein the further optical sensor is arranged and aligned on the carrier (210) or a further carrier such that only a portion of the further measuring path is substantially perpendicular when the third point (410) moves to the first point perpendicular to the extension direction (130) to the extension direction changes in length.
7. Vorrichtung (200) nach Anspruch 5 oder 6, bei der eine lotrechte Verbindung des zweiten Punkts (230) auf die Erstreckungsrichtung (130) mit einer weiteren lotrech- ten Verbindungslinie des dritten Punkts (410) auf die Erstreckungsrichtung (130) in unterschiedliche Richtungen weisen. 7. Device (200) according to claim 5 or 6, in which a perpendicular connection of the second point (230) in the extension direction (130) with another perpendicular Th connecting line of the third point (410) in the extension direction (130) in different directions.
8. Rotorblatt (100) einer Windkraftanlage mit einer Aufnahme (120) zur Montage an einem Rotor der Windkraftanlage, mit folgenden Merkmalen: einer Vorrichtung (200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen, wobei das Rotorblatt (100) das Bauteil (160) ist, wobei der erste (220) und der zweite Punkt (230) an einer Innenfläche oder eine Außenfläche des Rotorblatts (100) liegen, und wobei der erste Punkt (220) näher als der zweite Punkt (230) an der Aufnahme (120) zur Montage an dem Rotor angeordnet ist. 8. A rotor blade (100) of a wind turbine with a receptacle (120) for mounting on a rotor of the wind turbine, comprising: a device (200) according to one of the preceding claims, wherein the rotor blade (100) is the component (160), wherein the first (220) and second points (230) lie against an inner surface or outer surface of the rotor blade (100), and wherein the first point (220) is closer than the second point (230) to the receptacle (120) for mounting is arranged on the rotor.
9. Verfahren zum Erfassen eines Abstandswertes eines ersten Punkts (220) von einem zweiten Punkt (230), wobei der erste Punkt (220) und der zweite Punkt (230) an einem Bauteil (160) angeordnet sind und senkrecht zu einer Erstreckungsrichtung (130) des Bauteils (160) um den Abstandswert voneinander beabstandet sind, umfassend: 9. A method of detecting a distance value of a first point from a second point, wherein the first point and the second point are disposed on a component and perpendicular to an extension direction ) of the component (160) are spaced apart by the distance value, comprising:
Bereitstellen eines Trägers (210), der mit dem ersten Punkt (220) mechanisch fest verbunden ist;  Providing a carrier (210) mechanically fixed to the first point (220);
Bereitstellen eines optischen Sensors (250), der ausgebildet ist, um entlang einer Messstrecke einen Abstand zu dem zweiten Punkt (230) zu erfassen, wobei der optische Sensor (250) derart auf dem Träger (230) angeordnet und ausgerichtet ist, dass bei einer Bewegung des zweiten Punkts (230) zu dem ersten Punkt (220) senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (210) lediglich ein Abschnitt (270) der Messstrecke im Wesentlichen senkrecht zu der Erstreckungsrichtung (130) sich hinsichtlich seiner Länge ändert; und  Providing an optical sensor (250), which is designed to detect a distance to the second point (230) along a measuring path, wherein the optical sensor (250) is arranged and aligned on the carrier (230) in such a way Moving the second point (230) toward the first point (220) perpendicular to the extension direction (210), only a portion (270) of the measurement path substantially perpendicular to the extension direction (130) changes in length; and
Erfassen der Länge der Messstrecke oder des Abschnitts (270) der Messstrecke.  Detecting the length of the measuring section or the section (270) of the measuring section.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem das Bauteil (160) ein Rotorblatt (100) einer Windkraftanlange ist, und bei dem der erste und der zweite Punkt (230) an einer Innenfläche oder einer Außenfläche des Rotorblatts (100) angeordnet sind, wobei der erste Punkt (220) näher als der zweiter Punkt (230) an einer Aufnahme (120) des Rotorblatts zur Montage an einem Rotor einer Windkraftanlage angeordnet ist. 10. The method of claim 9, wherein the component is a rotor blade of a wind turbine, and wherein the first and second points are disposed on an inner surface or an outer surface of the rotor blade, wherein the first point (220) is closer than the second point (230) to a receptacle (120) of the rotor blade for mounting to a rotor of a wind turbine.
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