EP3497324A1 - Verfahren zum montieren von komponenten einer windenergieanlage - Google Patents

Verfahren zum montieren von komponenten einer windenergieanlage

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EP3497324A1
EP3497324A1 EP17755095.1A EP17755095A EP3497324A1 EP 3497324 A1 EP3497324 A1 EP 3497324A1 EP 17755095 A EP17755095 A EP 17755095A EP 3497324 A1 EP3497324 A1 EP 3497324A1
Authority
EP
European Patent Office
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components
crane
distance information
laser scanning
wind turbine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17755095.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Samer Mtauweg
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Wobben Properties GmbH
Original Assignee
Wobben Properties GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3497324A1 publication Critical patent/EP3497324A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/10—Assembly of wind motors; Arrangements for erecting wind motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • B66C1/108—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means for lifting parts of wind turbines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/46—Position indicators for suspended loads or for crane elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/18—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes
    • B66C23/185—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes specially adapted for use in particular purposes for use erecting wind turbines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2230/00—Manufacture
    • F05B2230/60—Assembly methods
    • F05B2230/61—Assembly methods using auxiliary equipment for lifting or holding
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a method for mounting components of a wind turbine.
  • a wind energy plant typically has a plurality of components (rotor blades, nacelle, generator, tower, etc.), which must be lifted by means of a crane, so that these components can be mounted accordingly.
  • a tower of a wind turbine consists of a plurality of tower segments, which are placed on top of each other. These tower segments can be made of steel or concrete. The construction or erection of a wind turbine depends very much on the existing weather conditions, such as the temperature, the wind speed and the visibility.
  • German Patent and Trademark Office has the following documents: US 2015/0 028 609 A1, EP 2 424 81 1 B1, DE 10 2007 059 820 A1.
  • a method for mounting components of a wind turbine which has a plurality of components. At least one of the components is mounted by means of a crane. Position and / or distance information of the component to be mounted are detected by means of a laser scanning unit. CAD data of the component to be mounted is used for exact position and / or distance determination of the component to be mounted. The acquired position and / or distance information and the CAD data are compared and these data are output to a crane operator. The crane can be controlled based on the detected position and / or distance information of the component to be mounted.
  • an alignment of the component to be mounted may be detected by the laser scanning unit and output to the crane operator in addition to the position and / or distance information.
  • the laser scanning unit is designed as a 2D laser scanner and a camera is provided, wherein the 2D laser scanner detects the position and / or distance information together with the camera.
  • the 3D laser scanner with or without camera may be applicable to implement this method.
  • the invention also relates to the use of a kinematic terrestrial laser scanner for the detection of position and / or distance information of components of a wind turbine, wherein the components are lifted by means of a crane during assembly.
  • the recorded position and / or distance information is transmitted to a crane operator of a crane.
  • the invention relates to the idea of mounting the components of the wind turbine (eg a tower, rotor blades, the nacelle, the spinner, the generator, etc.) to be mounted by means of laser scanning, e.g. during assembly of these components to obtain feedback on the position and / or orientation of these components.
  • laser scanning By means of laser scanning, the distance between the laser scanner and the component to be mounted can be determined.
  • CAD data about the components to be mounted can be saved. Based on the detected by the laser scanner distance from the laser scanner and the stored CAD data can be an exact position determination of the components to be mounted. This exact position determination is dynamic, so that the exact position of the components to be mounted when pulling up the compo- nents can be determined by means of a crane. This position information can be made available to a crane operator, for example, so that he can control the crane accordingly, in order to enable exact positioning of the component to be mounted.
  • the laser scanner can, for example, enable a kinematic terrestrial laser scanning k TLS.
  • the laser scanning method known per se (for example, kinematic terrestrial laser scanning) is used for position and position determination of components to be mounted during the erection of a wind turbine.
  • the orientation of the component to be mounted with respect to the crane can be determined.
  • the crane operator no longer needs visual contact with the component to be mounted.
  • the construction of the wind turbine can be done even in poor visibility conditions such as fog or at night.
  • the time required for the construction of the wind turbine can be significantly reduced.
  • the laser scanning can be used alone or with an additional camera to create CAD models or to determine the distances, relative position and angular positions between the components of the wind turbine to be mounted or already mounted.
  • kinematic terrestrial laser scanning k-TLS can be used for geodetic monitoring, whereby fast movements and deformation of measurement objects can be detected.
  • a Mobile mapping can be used to capture geometric environment information from a moving platform.
  • a laser scanner may be provided on the ground or on a crane.
  • the laser can optionally be operated in a 3D mode.
  • the laser scanner can be operated in 1D or 2D mode in combination with a camera.
  • the laser scanner and the camera can be placed on the ground or on an installation crane.
  • the crane maneuver times can be reduced, since assembly is also possible in the event of visual impairment or at night.
  • the angular position of the component to be mounted can be determined with the laser scanner, where appropriate using the available CAD data of the components to be mounted, the relative position of the component to be mounted to the scanner.
  • the component to be mounted can be detected by means of a laser scanning, so that a CAD model can be created.
  • the design data of the components of the wind turbine can be used.
  • a CAD model can be created based on the dimensions of the component to be mounted, for example, recorded by a laser scanner on site. Based on the previously determined CAD data and the measurement data of the laser scanner, the relative position as well as the angular position of the component to be mounted can be determined during assembly. By means of this information, the crane can be controlled more precisely, so that the components to be assembled can be mounted accordingly. Further embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
  • 1 shows a schematic representation of a wind energy plant
  • 2 shows a schematic representation of an environment of a wind energy plant during the installation of the wind energy plant
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a wind turbine during assembly of a rotor blade
  • FIG. 4 shows a schematic illustration of a method according to the invention for mounting components of a wind energy plant.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a wind turbine.
  • FIG. 1 shows a wind turbine 100 with a tower 102 and a nacelle 104.
  • An aerodynamic rotor 106 with three rotor blades 108 and a spinner 1 10 is arranged on the nacelle 104.
  • the aerodynamic rotor 106 is rotated by the wind in operation and thereby drives a generator in the nacelle 104 to generate electrical energy.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a tower of a wind turbine, for example of Fig. 1 during assembly.
  • the tower 102 has a plurality of tower segments 102a, which are placed on top of each other.
  • the tower segments 102a may be raised from the ground up by a crane 200 and placed on the upper tower segment 102a.
  • a laser scanning unit 300 detects the tower segment 102a to be mounted.
  • the laser scanning unit 300 which is designed for example as a kinematic terrestrial laser scanning unit, the position or the distance between the tower segment 102a to be mounted and the laser scanning unit 300 is detected.
  • This position or distance information can be forwarded by the laser scanning unit 300 to a control unit 220 of the crane 200.
  • this position and distance information can be passed on to a crane operator of the crane.
  • the crane operator or control unit 220 can then influence the position of the tower segment 102a in order to place it exactly on the other tower segments 102a.
  • the laser scanner 300 and the camera 400 can monitor the parts 102a to be mounted and the base on which the parts are to be mounted.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a wind turbine during assembly of a rotor blade.
  • the rotor blade 108 is conveyed by means of a crane hook 210 and a crane 200 upwards, so that the rotor blade 108 on the nacelle 104 and the spinner 1 10 can be attached.
  • a laser scanning unit 300 detects the position of the rotor blade or the distance from the laser scanning unit 300. Further, by means of the laser scanning unit 300, the orientation of the rotor blade 108 can be detected together with the position.
  • This position and distance information can be output to a control unit 220 of the crane. Alternatively or additionally, this information can be output to a crane operator. For example, this information can be displayed on a display unit 230 of the crane.
  • the laser scanner 300 and the camera 400 can monitor the parts 108 to be mounted (the blade) and the base 110 (the hub) to which the parts are to be mounted.
  • the laser scanning unit 300 may have CAD data of the elements of the wind turbine to be mounted.
  • the laser scanning unit 300 can compare this CAD data with the position information of the components to be mounted which it has acquired, in order to allow exact mounting of the parts to be assembled.
  • laser scanning which is used for example as a kinematic terrestrial laser scanning k-TLS, the position information can be determined even in poor visibility conditions.
  • the use of the laser scanning unit according to the invention permits assembly of elements of the wind power plant even in poor visibility conditions, for example in fog or in the dark.
  • a crane operator can give feedback about the current position and / or orientation of the component to be mounted even in poor visibility conditions.
  • the construction of the wind energy plant can be significantly accelerated.
  • the laser scanning unit 300 may be used to acquire CAD data of the components to be assembled on the construction site.
  • a camera 400 may optionally be provided in addition to the laser scanning unit 300.
  • a kinematic terrestrial laser scanning unit By using a kinematic terrestrial laser scanning unit, rapid movements and deformations of the components to be mounted can be detected.
  • the laser scanning unit 300 can be provided on the ground, on the crane or otherwise on the construction site (eg on a motor vehicle or a truck).
  • the unit scans not only the component to be mounted but also the base on which the component is mounted.
  • the laser can be operated in a 3D mode.
  • the laser scanner may be operated in a 1D or 2D mode in conjunction with the camera 400 to obtain positional information regarding the components to be mounted.
  • the laser scanning unit 300 can be operated in a 3D mode 310, a 2D mode 320 or a 1 D mode 330 or configured as a 3D, 2D or 1 D laser scanner.
  • step S10 the laser scanning unit 300 is activated. If the laser scanning unit 300 is activated in the 2D mode 320, then a camera 400 may also be activated. If the laser scanning unit 300 is activated in a 1D mode 330, then the camera 400 may also be activated.
  • step S20 based on the measurement results of the laser scanning unit 300 in step S10, a CAD model is created or resorted to an existing CAD model and / or a distance measurement is performed.
  • step S30 a determination of the coordinates of the component to be detected and a determination of the distances. This information can then be output in step S70, for example to the crane operator.
  • a CAD model can be made available or the CAD model can be used.
  • the CAD model may concern the total wind turbine or components of the wind turbine.
  • step S50 a comparison of the data of the CAD model as well as the acquired coordinates and / or distances of the element to be detected takes place.
  • step S60 based on the model comparison in step S50, the coordinates and / or the distances to the laser scanning unit 300 are determined and output to the crane operator, for example, in step S70.
  • the assembly or the construction of the wind turbine can be significantly improved because the components of the wind turbine can be mounted even in poor visibility conditions such as fog, darkness, etc.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Montieren von Komponenten einer Windenergieanlage (100) vorgesehen, welche eine Mehrzahl von Komponenten aufweist. Mindestens eine der Komponenten wird mittels eines Krans (200) montiert. Positions- und/oder Entfernungsinformationen der zu montierenden Komponente werden mittels einer Laserscanningeinheit (300) erfasst. Die CAD-Daten der zu montierenden Komponente werden mit der erfassten Positions- und/oder Entfernungsinformation zur exakten Positions- und/oder Entfernungsbestimmung der zu montierenden Komponente verglichen. Die erfassten Positionsund/oder Entfernungsinformationen werden an einen Kranführer ausgegeben. Der Kran (200) kann basierend auf den erfassten Positions- und/oder Entfernungsinformationen der zu montierenden Komponente gesteuert werden.

Description

Verfahren zum Montieren von Komponenten einer Windenergieanlage
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren von Komponenten einer Windenergieanlage.
Eine Windenergieanlage weist typischerweise eine Mehrzahl von Komponenten (Rotorblätter, Gondel, Generator, Turm etc.) auf, welche mittels eines Krans angehoben werden müssen, damit diese Komponenten entsprechend montiert werden können. Ein Turm einer Windenergieanlage besteht beispielsweise aus einer Mehrzahl von Turmsegmenten, welche aufeinander platziert sind. Diese Turmsegmente können aus Stahl oder Beton gefertigt sein. Der Aufbau bzw. die Errichtung einer Windenergieanlage hängt sehr stark von den vorhandenen Witterungsbedingungen, wie beispielsweise die Temperatur, die Windgeschwindigkeit und die Sichtverhältnisse, ab.
In der prioritätsbegründenden deutschen Patentanmeldung hat das Deutsche Patent- und Markenamt folgende Dokumente recherchiert: US 2015/0 028 609 A1 , EP 2 424 81 1 B1 , DE 10 2007 059 820 A1 .
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Montieren von Komponenten einer Windenergieanlage vorzusehen, welche eine Errichtung einer Windenergieanlage auch bei schlechten Witterungsbedingungen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Montieren einer Windenergieanlage nach Anspruch 1 gelöst.
Somit wird ein Verfahren zum Montieren von Komponenten einer Windenergieanlage vorgesehen, welche eine Mehrzahl von Komponenten aufweist. Mindestens eine der Komponenten wird mittels eines Krans montiert. Positions- und/oder Entfernungsinformationen der zu montierenden Komponente werden mittels einer Laserscanningeinheit erfasst. CAD-Daten der zu montierenden Komponente werden zur exakten Positions- und/oder Entfernungsbestimmung der zu montierenden Komponente verwendet. Die erfassten Positions- und/oder Entfernungsinformationen und die CAD-Daten werden verglichen bzw. abgeglichen und diese Daten werden an einen Kranführer ausgegeben. Der Kran kann basierend auf den erfassten Positions- und/oder Entfernungsinformatio- nen der zu montierenden Komponente gesteuert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Ausrichtung der zu montierenden Komponente mittels der Laserscanningeinheit erfasst werden und zusätzlich zu den Positions- und/oder Entfernungsinformationen an den Kranführer ausgegeben werden. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Laserscanningeinheit als 2D- Laserscanner ausgebildet und eine Kamera wird vorgesehen, wobei der 2D- Laserscanner zusammen mit der Kamera die Positions- und/oder Entfernungsinformationen erfasst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der 3D Laserscanner mit oder ohne Kamera anwendbar sein, um dieses Verfahren umzusetzen.
Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung eines kinematischen terrestrischen Laserscanners zur Erfassung von Positions- und/oder Entfernungsinformationen von Komponenten einer Windenergieanlage, wobei die Komponenten mittels eines Krans bei der Montage angehoben werden. Die erfassten Positions- und/oder Entfernungsinformatio- nen werden an einen Kranführer eines Krans übermittelt.
Die Erfindung betrifft den Gedanken, die zu montierenden Komponenten der Windenergieanlage (z. B. ein Turm, Rotorblätter, die Gondel, der Spinner, der Generator etc.) mittels Laserscannings z.B. bei der Montage dieser Komponenten zu erfassen, um ein Feedback über die Position und/oder Ausrichtung dieser Komponenten zu erhalten. Mittels des Laserscannings kann die Entfernung zwischen dem Laserscanner und der zu montierenden Komponente bestimmt werden.
CAD-Daten zu den zu montierenden Komponenten können gespeichert werden. Anhand der mittels des Laserscanners erfassten Entfernung von dem Laserscanner sowie der gespeicherten CAD-Daten kann eine exakte Positionsbestimmung der zu montierenden Komponenten erfolgen. Diese exakte Positionsbestimmung ist dabei dynamisch, so dass die exakte Position der zu montierenden Komponenten bei dem Hochziehen der Kompo- nenten mittels eines Krans bestimmt werden kann. Diese Positionsinformationen können beispielsweise einem Kranführer zur Verfügung gestellt werden, damit dieser den Kran entsprechend steuern kann, um eine exakte Positionierung der zu montierenden Komponente zu ermöglichen. Der Laserscanner kann beispielsweise einen kinematischen terrestrischen Laserscann k- TLS ermöglichen. Mittels des Laserscannings (mobile Messung oder stationäre Messung mittels eines 3D-Lasersscanners oder einem synchronisierten 1 D- oder 2D-Laserscanner mit einer Kamera kann eine exakte Ermittlung der Abständen und Lagen der zu montierenden Komponenten zueinander ermöglichen. CAD-Modelle oder -Pläne oder -Daten der zu montierenden Komponenten können vorab zur Verfügung gestellt werden. Alternativ dazu können die CAD-Daten mittels eines Laserscanverfahrens in der Fabrik oder auf der Baustelle ermittelt werden.
Gemäß der Erfindung wird das an das an sich bekannte Laserscanningverfahren (beispielsweise kinematische terrestrische Laserscanning) zur Positions- und Lagebestim- mung von zu montierenden Komponenten während der Errichtung einer Windenergieanlage verwendet. Insbesondere kann die Orientierung der zu montierenden Komponente bezüglich des Krans ermittelt werden.
Da bei der Errichtung der Windenergieanlage mittels des Laserscannings immer bekannt ist, wo sich die zu montierende Komponente befindet und wie diese ausgerichtet ist, braucht der Kranführer keinen Sichtkontakt mehr zu der zu montierenden Komponente. Damit kann die Errichtung der Windenergieanlage auch bei schlechten Sichtverhältnissen wie beispielsweise bei Nebel oder bei Nacht erfolgen. Damit kann die Zeit, welche zur Errichtung der Windenergieanlage benötigt wird, erheblich reduziert werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Laserscanning alleine oder mit einer zusätzlichen Kamera zur Erstellung von CAD-Modellen oder zur Ermittlung der Abstände, relativen Position und Winkellagen zwischen den zu montierenden bzw. bereits montierten Komponenten der Windenergieanlage verwendet werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein kinematisches terrestrisches Laserscanning k-TLS zur geodätischen Monitoring eingesetzt werden, wodurch schnelle Bewegungen und Verformung von Messobjekten erfasst werden können. Ferner kann ein Mobile Mapping verwendet werden, um geometrische Umgebungsinformationen von einer bewegten Plattform aus zu erfassen.
Gemäß der Erfindung kann ein Laserscanner auf dem Boden oder auf einem Kran vorgesehen sein. Der Laser kann optional in einem 3D-Modus betrieben werden. Alternativ dazu kann der Laserscanner in einem 1 D- oder 2D-Modus in Kombination mit einer Kamera betrieben werden. Der Laserscanner und die Kamera können auf dem Boden oder auf einem Installationskran platziert werden.
Gemäß der Erfindung können die Kran-Manöver-Zeiten reduziert werden, da eine Montage auch bei einer Sichtbeeinträchtigung bzw. bei Nacht ermöglicht wird. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann mit dem Laserscanner ggf. unter Verwendung der verfügbaren CAD-Daten der zu montierenden Komponenten, die relative Position der zu montierenden Komponente zu dem Scanner, die Winkellage der zu montierenden Komponente bestimmt werden.
Gemäß der Erfindung kann die zu montierende Komponente mittels eines Laserscannings erfasst werden, so dass ein CAD-Model erstellt werden kann. Alternativ dazu können die Konstruktionsdaten der Komponenten der Windenergieanlage verwendet werden.
Optional kann ein CAD-Model anhand der beispielsweise durch einen Laserscanner vor Ort erfassten Abmessungen der zu montierenden Komponente erstellt werden. Anhand der vorab ermittelten CAD-Daten und der Messdaten des Laserscanners kann die relative Position sowie die Winkellage der zu montierenden Komponente während der Montage bestimmt werden. Mittels dieser Angaben kann der Kran genauer gesteuert werden, so dass die zu montierenden Komponenten entsprechend montiert werden können. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage, Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Umgebung einer Windenergieanlage bei der Montage der Windenergieanlage,
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage bei einer Montage eines Rotorblattes, und
Fig. 4 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Montieren von Komponenten einer Windenergieanlage.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage. Fig. 1 zeigt eine Windenergieanlage 100 mit einem Turm 102 und einer Gondel 104. An der Gondel 104 ist ein aerodynamischer Rotor 106 mit drei Rotorblättern 108 und einem Spinner 1 10 angeordnet. Der aerodynamische Rotor 106 wird im Betrieb durch den Wind in eine Drehbewegung versetzt und treibt dadurch einen Generator in der Gondel 104 an, um elektrische Energie zu erzeugen.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Turms einer Windenergieanlage beispielsweise von Fig. 1 während der Montage. Der Turm 102 weist eine Mehrzahl von Turmsegmenten 102a auf, welche aufeinander platziert werden. Die Turmsegmente 102a können mittels eines Krans 200 vom Boden nach oben gehoben werden und auf dem oberen Turmsegment 102a platziert werden. Während dieser Montage des Turmsegmentes 102a erfasst eine Laserscanningeinheit 300 das zu montierende Turmsegment 102a. Mittels der Laserscanningeinheit 300, welche beispielsweise als eine kinematische terrestrische Laserscanningeinheit ausgestaltet ist, wird die Position bzw. die Entfernung zwischen dem zu montierenden Turmsegment 102a und der Laserscanningeinheit 300 erfasst. Diese Positions- oder Entfernungsinformationen können von der Laserscanningeinheit 300 an eine Steuereinheit 220 des Krans 200 weitergegeben werden. Alternativ dazu können diese Positions- und Entfernungsinformationen an einen Kranführers des Krans weitergegeben werden. Der Kranführer bzw. die Steuereinheit 220 kann dann die Position des Turmsegmentes 102a entsprechend beeinflussen, um es exakt auf die anderen Turmsegmente 102a zu platzieren.
Der Laserscanner 300 und die Kamera 400 können die zu montierenden Teile 102a und die Basis überwachen, auf die die Teile montiert werden sollen.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Windenergieanlage bei einer Montage eines Rotorblattes. Das Rotorblatt 108 wird mittels eines Kranhakens 210 und eines Krans 200 nach oben befördert, so dass das Rotorblatt 108 an der Gondel 104 bzw. an dem Spinner 1 10 befestigt werden kann. Während der Montage des Rotorblattes 108 erfasst eine Laserscanningeinheit 300 die Position des Rotorblattes bzw. die Entfernung von der Laserscanningeinheit 300. Ferner kann mittels der Laserscanningeinheit 300 die Ausrichtung des Rotorblattes 108 zusammen mit der Position erfasst werden. Diese Positions- und Entfernungsinformationen können an eine Steuereinheit 220 des Krans ausgegeben werden. Alternativ oder zusätzlich dazu können diese Informationen an eine Kranführer ausgegeben werden. Beispielsweise können diese Informationen auf einer Anzeigeeinheit 230 des Krans dargestellt werden.
Der Laserscanner 300 und die Kamera 400 können die zu montierenden Teile 108 (das Blatt) und die Basis 1 10 (die Nabe) überwachen, auf die die Teile montiert werden sollen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Laserscanningeinheit 300 (oder eine andere Einheit) CAD-Daten der zu montierenden Elemente der Windenergieanlage aufweisen bzw. darauf zurückgreifen. Die Laserscanningeinheit 300 kann diese CAD-Daten mit den von ihr erfassten Positionsinformationen der zu montierenden Bau- elemente vergleichen, um eine exakte Montage der zu montierenden Teile zu ermöglichen. Durch das Laserscanning, welches beispielsweise als ein kinematisches terrestrisches Laserscanning k-TLS verwendet wird, können die Positionsinformationen auch bei schlechten Sichtverhältnissen ermittelt werden. Damit erlaubt die erfindungsgemäße Verwendung der Laserscanningeinheit eine Montage von Elementen der Windenergiean- läge auch bei schlechten Sichtverhältnissen wie beispielsweise bei Nebel oder bei Dunkelheit.
Mittels der Laserscanningeinheit 300 kann beispielsweise ein Kranführer ein Feedback über die aktuelle Position und/oder Ausrichtung des zu montierenden Bauelementes auch bei schlechten Sichtverhältnissen geben. Damit kann die Errichtung der Windenergiean- läge wesentlich beschleunigt werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die Laserscanningeinheit 300 dazu verwendet werden, CAD-Daten der zu montierenden Komponenten auf der Baustelle zu erfassen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann optional eine Kamera 400 zusätz- lieh zu der Laserscanningeinheit 300 vorgesehen sein. Durch die Verwendung einer kinematischen terrestrischen Laserscanningeinheit können schnelle Bewegungen und Verformungen der zu montierenden Bauelemente erfasst werden.
Gemäß der Erfindung kann die Laserscanningeinheit 300 am Boden, am Kran oder anderweitig auf der Baustelle (z. B. auf einem Kfz oder einem Lkw) vorgesehen sein. Die Einheit scannt nicht nur das zu montierende Bauteil sondern auch die Basis, an der das Bauteil montiert wird. Der Laser kann beispielsweise in einem 3D-Modus betrieben werden. Alternativ dazu kann der Laserscanner in einem 1 D- oder 2D-Modus in Verbindung mit der Kamera 400 betrieben werden, um Positionsinformationen hinsichtlich der zu montierenden Bauelemente zu erhalten.
Fig. 4 zeigt eine schematische Veranschaulichung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Montieren von Komponenten einer Windenergieanlage. Die Laserscanningeinheit 300 kann in einem 3D-Modus 310, einem 2D-Modus 320 oder einem 1 D-Modus 330 betrieben werden bzw. als 3D-, 2D- oder 1 D-Laserscanner ausgestaltet sein. In Schritt S10 wird die Laserscanningeinheit 300 aktiviert. Wenn die Laserscanningeinheit 300 in dem 2D-Modus 320 aktiviert ist, dann kann eine Kamera 400 ebenfalls aktiviert werden. Wenn die Laserscanningeinheit 300 in einem 1 D-Modus 330 aktiviert ist, dann kann die Kamera 400 ebenfalls aktiviert werden. In Schritt S20 wird basierend auf den Messergebnissen der Laserscanningeinheit 300 in Schritt S10 ein CAD-Modell erstellt bzw. auf ein bestehendes CAD-Modell zurückgegriffen und/oder eine Abstandsmessung durchgeführt. In Schritt S30 erfolgt eine Ermittlung der Koordinaten des zu erfassenden Bauelementes und eine Bestimmung der Abstände. Diese Informationen können dann in Schritt S70 beispielsweise an den Kranführer ausgegeben werden.
In Schritt S40 kann ein CAD-Modell zur Verfügung gestellt werden bzw. es kann auf das CAD-Modell zurückgegriffen werden. Das CAD-Modell kann die Gesamtwindenergieanlage betreffen oder Komponenten der Windenergieanlage. In Schritt S50 erfolgt ein Abgleich der Daten des CAD-Modells sowie der erfassten Koordinaten und/oder Abstände des zu erfassenden Elementes. In Schritt S60 werden basierend auf dem Modellvergleich in Schritt S50 die Koordinaten und/oder die Abstände zu der Laserscanningeinheit 300 ermittelt und beispielsweise in Schritt S70 an den Kranführer ausgegeben. Damit kann die Montage bzw. die Errichtung der Windenergieanlage erheblich verbessert werden, da die Komponenten der Windenergieanlage auch bei schlechten Sichtbedingungen wie beispielsweise Nebel, Dunkelheit etc. montiert werden können.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Montieren von Komponenten einer Windenergieanlage (100), wobei die Windenergieanlage (100) eine Mehrzahl von Komponenten aufweist, mit den Schritten:
Montieren mindestens einer Komponente mittels eines Krans (200),
Erfassen von Positions- und/oder Entfernungsinformationen der zu montierenden Komponenten mittels einer Laserscanningeinheit (300),
Vergleichen von CAD-Daten der zu montierenden Komponente mit der erfassten Positions- und/oder Entfernungsinformation zur exakten Positions- und/oder Entfernungsbestimmung der zu montierenden Komponente,
Ausgeben der Positions- und/oder Entfernungsinformationen an einen Kranführer, und
Steuerung des Krans (200) basierend auf den erfassten Positions- und/oder Entfernungsinformationen der zu montierenden Komponente.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei
eine Ausrichtung der zu montierenden Komponente mittels der Laserscanningeinheit (300) erfasst wird und zusätzlich zu den Positions- und/oder Entfernungsinformationen an den Kranführer ausgegeben wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei
die CAD-Daten auf einem CAD-Modell beruhen oder durch ein Abscannen der zu montierenden Komponente erhalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
die Laserscanningeinheit (300) als 2D-Scanner ausgebildet wird,
wobei eine Kamera (400) vorgesehen ist und der 2D-Scanner zusammen mit der Kamera (400) die Positions- und/oder Entfernungsinformationen erfasst.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei
die Laserscanningeinheit (300) als 3D-Laserscanner ausgebildet ist,
wobei eine Kamera (400) vorgesehen ist und der 2D-Scanner zusammen mit der Kamera (400) die Positions- und/oder Entfernungsinformationen erfasst.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Laserscanningeinheit und/oder die Kamera (400) auf dem Boden oder auf dem Kran vorgesehen sind.
7. Verwendung eines kinematischen terrestrischen Laserscanners zur Erfassung von Positions- und/oder Entfernungsinformationen von Komponenten einer Windenergieanlage, wobei die Komponenten mittels eines Krans bei der Montage angehoben werden, wobei die erfassten Positions- und/oder Entfernungsinformationen mit CAD-Daten der zu montierenden Komponente verglichen wird und an einen Kranführer eines Krans übermittelt werden.
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