JP2014519024A - ロータブレードの診断 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストであり、万一の損傷の徴候について風力発電装置の一部分の定期的な診断を実行するサービス人員の作業上の危険ができるだけ軽減される、風力発電装置、特にそのロータブレードを光学的に診断するための方法及び装置を提案する。
【解決手段】本発明は、風力発電装置（１）又は風力発電装置の一部分、特にロータブレード（６）を光学的に診断するための方法に関し、以下のステップ、即ち、診断すべき領域へカメラ（３２）を配向するステップ、前記カメラ（３２）を用い、診断すべき領域の写真を撮影するステップ、写真撮影された領域のポジションを検知するステップ、及び、写真撮影された領域に対し、検出されたポジションを割り当てるステップを含み、例えば、ポジション検知装置が、投射面を備えた投射装置として構成されており、前記カメラ（３２）と接続された発光手段、例えばレーザポインタを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電装置を診断（ないし検査）するための方法、特に風力発電装置のロータブレードを診断するための方法、並びに診断のための対応する装置に関する。

特に本発明は、本願図面の図３に図示されているような、ロータと複数のロータブレードを有するロータハブとを備えたナセルと、タワーとを有する、水平軸風力発電装置の診断に関する。

風力発電装置のロータブレードは、今日では６０ｍに至るまでの長さをもつことができ、移り変わる風の負荷や、時として暴風にも晒されている。この際、多大な負荷が発生し、特に全体的に又は部分的に例えばガラス繊維材料のような繊維複合材料から製造されているロータブレードは、特にそのような過負荷により損傷される可能性がある。そのような損傷は、例えば亀裂形成（割れ）により認識可能である。ロータブレードを交換するか又は可能の場合に修理することにより、より大きな損傷を回避するために、そのような亀裂形成又は他の損傷の徴候を早期に認識することは重要である。

従来技術として、一般的に下記特許文献１〜５が参照とされる。

DE 10 2006 032 387 A1 DE 103 23 139 A1 DE 10 2008 053 928 A1 DE 10 2009 009 272 A1 WO 2010/051278 A1

上記の理由から、万一の損傷の徴候についてロータブレードを定期的に検査することは有意義であり得る。そのような検査は、診断（Befundungen）とも称される。基本的にそのような診断は、例えばタワー又はナセルのような風力発電装置の他の要素においても実施することができる。ロータブレードの診断は、多くの場合、風力発電装置が停止され、昇降プラットフォームや作業プラットフォームのような機器を用いて又は懸垂下降者によりロータブレードの表面が検査されるかたちで行われる。このような検査には、時間と費用がかかり、更には上記の高所作業により、これらの検査、即ち診断を実行するサービス作業員に対する危険、即ち高所作業による危険が伴っている。

本発明の基礎を成す課題は、上記の問題点の少なくとも１つを解消又は軽減することである。特に、従来の解決策よりも低コストであり、そのような診断を実行するサービス人員の作業上の危険ができるだけ軽減される、風力発電装置、特にそのロータブレードのより良い診断のための可能性が提案されるべきであり、また少なくとも代替的な解決策が提案されるべきである。

本発明に従い、請求項１による方法が提案される。

以下、発明を実施するための形態について説明する。

本発明による方法は、風力発電装置、又は風力発電装置の一部、特に１つのロータブレードないし複数のロータブレードを相前後し、光学的に診断する、即ち万一の損傷又は損傷の徴候又は損傷のしるしを検査するために提供されている。それによるとカメラが使用され、該カメラは、特に高解像度のデジタルカメラである。同様に所謂ウェブカメラ（Webcam）又は特殊カメラも考慮される。好ましくは写真カメラ（Fotokamera）が提案されるが、フィルムカメラを使用することもできる。そのようなカメラは、診断すべき一領域、即ち風力発電装置の一領域、特にロータブレードの一領域へ配向される。この領域からカメラを用いて一写真が撮影される。そのように撮影された写真は、現場で又は後になって評価及び／又は保管することができる。該写真に基づき、診断すべき領域の光学的な診断が可能である。特にそのような一写真を用い、亀裂形成を認識することができるか、或いは診断すべき領域の亀裂形成のおそれについて検査することができる。一写真の代わりに一フィルムシークエンスを撮影することも可能であろう。

更に、診断すべき領域ないし診断された領域、即ち写真撮影された領域について、ロータブレードにおけるポジションが検知され、写真撮影された領域、従って各々診断された領域に割り当てられる。ロータブレード、又は風力発電装置の他の領域を完全に診断するためには、上記の過程が、各々の部分の検査すべき全ての領域、即ち例えばロータブレードの検査すべき全ての領域のために順次的（ないし連続的）に繰り返されなくてはならない。この際、診断された各領域、従って写真撮影された各領域について、各々一ポジションが検知され、割り当てられ、従ってロータブレードのための診断結果の記録（ドキュメンテーション）を行うことができる。

好ましくは、カメラには、望遠鏡光学系（Teleskopoptik）、特に望遠鏡が装備されており、診断すべき領域の一写真を撮影するために、この領域が光学的に拡大され、それによりできるだけ高解像度の写真を得ることができる。特に高解像度のデジタルカメラと関連して望遠鏡光学系を使用することにより、地上から、各々の領域の質的に高価値の光学的診断が可能であり、従って高所作業、即ちロータブレードないし風力発電装置の他の領域における昇降プラットフォームや作業プラットフォームや懸垂下降者などによる作業を回避することができる。

好ましくは、所謂水平軸風力発電装置のロータブレードが診断され、該ロータブレードは、ロータブレード付根部とロータブレード先端部とを有する。ロータブレード付根部は、ロータハブに固定されているロータブレードの部分であり、ロータブレード先端部は、ロータブレードのハブとは反対側の部分である。

この際、ロータブレードとカメラは、好ましくは、一方ではカメラとロータブレード付根部との間、他方ではカメラとロータブレード先端部との間において同じ間隔（距離）が得られるように、或いはロータブレードの縦軸線（長手軸線）、即ちロータブレード付根部からロータブレード先端部への軸線が、光学軸線、即ちカメラとロータブレードの中央領域を結ぶ光学軸線に対して直角となるように、互いに配向される。カメラがロータブレードに対して十分に大きな間隔をもっていると、因みにこのことはカメラが風力発電装置の近くで地上にある場合には多くの場合において既にそうであるが、基本的にカメラからロータブレードの各領域までの間隔は、ほぼ一定である。好ましくは、カメラは、また少なくともカメラスタンドは、上記の高所作業を回避するために、地上に配置されなくてはならない。カメラに対するロータブレードの上記の配置構成は、例えば、ロータブレードがカメラに対して対応の所望のポジションで止まっているよう風力発電装置がスイッチオフ（停止）されることにより行うことができる。風力発電装置の領域内の地上のスペースに応じ、ロータブレードとカメラとの間の上記の配向は、カメラを対応して据え付ける（配置する）ことによっても行うことができる。

一実施形態により、写真撮影された領域のポジションを検出するために、投射面を備えた投射装置を使用することが提案される。この投射装置は、カメラの配向により、診断される領域に対応する一ポジションが投射面へ投射されるように構成されている。この際、カメラの配向は、カメラがカメラ全体として又は少なくともカメラの一部（即ちカメラの光学軸線）が、診断すべき領域へ配向するために動かされ、この配向後、対応する配向された一ポジションをとることにより行われる。この配向されたポジションは、投射装置の投射面へ投射される。

好ましくは、投射（プロジェクション）は、カメラにおける発光手段を用いて行われる。この発光手段は、例えばレーザポインタなどであり得る。特にできるだけ拡散が僅かな光源が使用されるべきであり、従ってカメラの各配向（位置）では、投射面上の光点又は少なくとも光斑点ないし光スポット（Lichtfleck）が、その都度診断すべきないし診断された領域に対応する一ポジションを指し示すことになる。

換言すると、投射装置は、発光手段の光点又は光斑点の対応する運動がなぞられる（追従される）のであれば、ロータブレードのシルエットの連続的なスキャンにより（ここでは図解のためだけに説明するが）投射面上に特に縮小された結像が得られるように構成されている。配向すべきカメラと発光手段との堅固な結合（対応関係）により、各配向（位置）が容易に投射面上に記入され、記録される。投射面は、例えばフリップチャートの画用紙とすることができ、そして各ポジションは、手を使ってこのフリップチャート上へ、その都度発生する光点又は光斑点に応じて記入される。同様に投射面として測定センサ（Messaufnehmer）を設けることができ、該測定センサは、その都度のポジションを自動的に検知する。自動化された検知時には、例えばヨーレートセンサによるように、カメラの配向を他のやりかたで決定することも考慮される。しかし手で書くべき投射面の使用の有利さは、簡単で低コストで目的に適っていることである。

その都度投射面上に記録された診断領域のポジションをロータブレード上のポジションに割り当て可能とするために、ロータブレードは、例えばそのシルエットとして又は幾つかの頂点（コーナーポイント）として投射面上に縮小して記入（ないし記録）することができる。そのためには、特にロータブレード先端部のポジションと、付根領域のポジション、特に具体的にはロータハブにおける固定のためのフランジのポジションが方向付け（オリエンテーション）のために考慮される。そのためにカメラは、ロータブレード先端部へ配向され、引き続きロータブレードのフランジへ配向され、この際、その都度、対応する点が投射面上に記入（ないし記録）される。そして少なくともこれらの両方の頂点に基づき、ロータブレード寸法の情報、特にロータブレード長さの情報を介してスケール化（尺度設定ないし縮尺設定）が可能である。

好ましくは、ロータブレードスケール（ロータブレード目盛り）は、ゴムバンドのような弾性バンド（弾性帯材）に設けることができる。つまり弾性バンド上に既知のロータブレードのスケール（目盛り）が記入されているならば、弾性バンドは、該弾性バンドがロータブレード先端部の正に記入された点をロータブレードのフランジの記入された点とつなぐように伸ばされるだけである。この際、弾性バンド上のスケールが均等に伸ばされ、そして投射面へ転写（ないし写像）されるだけである。同様に、必要である場合には、ロータブレードの横方向（左右方向）におけるスケール化を行うこともできる。

更に本発明に従い、請求項１０による診断装置が提案される。この診断装置は、風力発電装置のロータブレードを光学的に診断するために設けられている。この際、基本的に風力発電装置のタワーやナセルのような他の要素の診断も考慮される。

本診断装置は、ロータブレードの診断すべき一領域の各々一写真を撮影するためのカメラを有する。カメラには、診断すべき領域へカメラを配向するための配向装置が結合されている。特にそのためには、調節可能なスタンド、即ちカメラのためのロック可能又は固定可能な運動機構を備えたスタンド（例えば三脚）を使用することができる。更に本診断装置は、ポジション検知装置を有し、該ポジション検知装置は、診断すべき領域ないし診断された領域のその都度のポジションを検知するために設けられている。

好ましくは、診断すべき領域を光学的に拡大するため、特にその都度診断すべき領域から一拡大写真を撮影可能とするために、カメラには、望遠鏡光学系、特に望遠鏡が設けられている。好ましくは、特にそのような望遠鏡光学系と共に高解像度の写真カメラが使用される。

一実施形態により、ポジション検知装置は、投射面を備えた投射装置として構成されている。好ましくは、カメラは、投射面上において、ロータブレードにおける診断すべき領域のポジションに対応する一ポジションに一光斑点（光スポット）を発生させるために、発光手段、特にレーザポインタと接続されている。

更なる一実施形態は、診断すべき領域の検知されたポジションに、その都度診断すべき領域の各々の写真を割り当てるためのデータ処理装置を設けることを提案する。好ましくは、このデータ処理装置は、写真を、割り当てられたポジションと共に保存するために設けられている。それにより引き続く記録（ドキュメンテーション）を伴うロータブレードの光学的な診断を可能とする比較的高度の自動化が提案され、この際、記録（ドキュメンテーション）は、全体的に又は部分的にデータ検知装置により行うことができる。それにより時間が節約され、エラーソースが回避される。

配向装置がカメラを自動配向するための少なくとも１つの電子制御装置と少なくとも１つのモータ駆動部とを有すると有利である。それにより簡単に光学的な診断を行うことができる。それにより、ロータブレードの診断すべき領域、即ち特に一ロータブレードの全表面領域を順次的（ないし連続的）にスキャンし、各領域のために各々１つの写真又は念のために複数の写真を撮影し、これらを記録し、保管することが可能である。たとえ亀裂やロータブレード損傷の他の徴候が発見されなかったとしても、そのような記録情報は、後の証拠として用いることができる。特に地上からの、診断装置によるロータブレードの診断又は風力発電装置の他の部分の診断により、診断装置のための対応する自動化技術（手段）を設けることができる。

好ましくは、そのような自動化された配向装置は、データ処理装置により駆動制御されるためにデータ処理装置と接続されている。従って診断の実行と系統的記憶（Archivierung）、場合により診断の評価も、自動化して実行することができる。それにより、対応する時間の節約と、より良い再現性とを、利点とすることができる。好ましくは、データ処理装置は、画像処理ソフトウェアを有し、該画像処理ソフトは、各画像を、亀裂形成又は他の既知の損傷の徴候について評価又は少なくとも事前評価することができる。

最終的に、自動化の向上と、大掛かりな高所作業の回避のために、安全性の観点も更なる利点とされる。つまり診断の簡素化の推進が達成可能であると、診断は、問題なく比較的短い間隔（インターバル）でも実行することができ、それにより安全性の向上を保証することができる。ロータブレードの自動化された診断が行われると、診断中に必要な風力発電装置の停止時間も明らかに短くなる。

以上のように、風力発電装置の部分、特にロータブレードの領域を光学的に診断するための方法及び装置が提案される。それにより特にロータブレードの診断時のコストと時間の節約、並びに高所作業による危険の最小化が達成されるべきである。

更にロータブレードサービスための適用プランの最適化、即ち通常通りロータブレード診断を実行するサービスが達成可能である。更に多数診断が可能であるか又は少なくとも容易化され、ロータブレード整備の適用プランを、例えば、正しい装置において正しい時点に診断が行われるように改善することができる。更に状態監視保全が促進される。ロータブレードの迅速な診断、従って短い停止時間により、そのような診断及び診断と結び付いた停止状態を承諾するという、風力発電装置提供者における承諾も広がる。

提案された診断方法ないし診断装置は、特に地上からの診断を目標としている。地上観測に適した市販の望遠鏡が基本的に使用可能である。そのような最新の望遠鏡は、これらの望遠鏡が低コストで運搬可能であり、手動でもコンピュータを介しても部分的に精密制御可能であるという利点を有する。更なる利点は、ウェブカムや高価値のカメラ技術のような既知のカメラ技術が適用できるということである。基本的に熱画像や赤外線撮影のための特殊カメラの使用も考慮される。好ましくは、望遠鏡との組み合わせでは限定される可能性はあるが高解像度のカメラを使用すべきである。更に評価と制御のためのソフトウェアを使用することができる。例えば診断すべきロータブレードの形状への具体的な適合のような特殊な適用のために、使用されるシステムは、それらの特殊な適用への適合のためにオープンインタフェースを可能とすることができる。

診断の実行の可能性は、例えばインターネットウェブサイト http://www.meade.com/lx90/index.html に掲載の「Meade」（形式記号 LX90）との銘柄の望遠鏡により行われる。これは、ＧＰＳとコンパスをもち、モータ駆動で配向される８インチ機器（８-Zoll-Geraet）である。

この望遠鏡の配向は、天文観察のためにＧＰＳとコンパスを用いて幅広く自動的に行われる。診断のために使用することのできる地上モードでは、望遠鏡は、好ましくは手動で遠隔操作を介して位置決め及び制御される。しかしここでも、好ましくは、設けられたインタフェースを介して適合（マッチング）を行うことができ、反復される検査のための自動化を提供することができる。

基本的に、望遠鏡を用いた純粋にマニュアル（手動）の診断、即ち望遠鏡を通して見るだけの診断が実行可能である。しかし基本的に写真記録のために、型番でいうとキャノンの EOS5D である高価値の２０メガピクセルカメラや、例えばロジテック（Logitech）の２メガピクセルカメラのような市販のウェブカメラや、例えばキャノンのパワーショット（Powershot）A460、５メガピクセルのような市販の小型デジタルカメラを設けることが提案される。他のカメラも使用され、例えば「The Imaging Source」社のカメラのように、対応する望遠鏡に適合させることができる。

所謂８インチ機器に代わり、１０インチ機器又は１２インチ機器の使用が提案される。（この際、対物レンズの有効直径をインチで表現している。）

診断装置の構造、並びにロータブレードの配向ないし回転角度の調整（Ausrichtung）と方向付け（Orientierung）について、以下、具体的な例をもって説明する。

安定したスタンド（例えば三脚）に取り付けられる望遠鏡が使用される。一実施形態として、特に望遠鏡を車両に設けるための装備が提案され、該装備により望遠鏡は全体として車両に留まることができる。そのために車両には、車両フロアを通して降ろす（着地する）ことのできるフレームが使用される。この際、望遠鏡は、降ろすことのできるフレーム上に位置し、従って望遠鏡は、フレームを降ろした場合には地上で固定の停止状態となり、それにもかかわらず車両内にあり、もしくは少なくとも部分的に車両内にある。それにより望遠鏡の組立及び撤去による準備時間を短くすることができる。要するに車両を用いて所望の場所に移動することができ、対応する車両ドアが開けられ、診断を開始することができる。車両フロアを通してフレームを下ろすことにより、車両と望遠鏡の結合解除が成される。従って、より安定した構造が特に保証されているため、画像の品質を多大に改善することができるか或いは初めて高品質を達成することができる。代替的に又は追加的に、画像の安定化のための安定化システムを使用することができ、このことは一実施形態として提案される。配向のために望遠鏡は、遠隔制御を介し、手動で又は計算機制御式で駆動制御可能である。カメラは、望遠鏡の接眼レンズを介して取り付けることができる。

ロータブレードは、ロータブレードの長さにわたり、ロータブレードと望遠鏡ないしカメラとの間でほぼ同じ間隔（距離）が達成されるように位置決めされる。距離測定は、例えば所謂レンジファインダ（Range Finder）を用いて行うことができる。

この際、先ず望遠鏡とブレード拡大部（Blatterweiterung）ないしナセル下側の部分との間の距離が決定される。そしてこの間隔（距離）は、ロータブレード先端部、即ちチップと、望遠鏡との間にも設定（ないし調整）されなくてはならない。そのためにロータは、先ず自由回転され（durchtrudeln）、即ち要するに風によってであるが力を伴わないで回転され、そして風力発電装置の制御キャビネットにおいて正確な瞬間に非常停止スイッチの操作により、ロータ、従って検査すべきロータブレードを所望の箇所において停止させることができる。

全ロータブレード長ないし全構成部材長にわたり、望遠鏡とロータブレードないし検査すべき他の構成部材との間をできるだけ一定の間隔とすることは、後から焦点合わせ（フォーカシング）をする必要が僅かであるか又は全くないということをもたらす。場合により全ロータブレードの診断のためには、一度限りの焦点合わせで十分であり得る。ロータブレードが所望したように配向（回転角度決め）されていない場合でも、それにもかかわらず光学的な診断を実行することができるが、その際には焦点合わせのためにより手間がかかることになる。

ロータブレードにおける方向付けのために、望遠鏡又はカメラにはレーザポインタが取り付けられており、該レーザポインタは、望遠鏡の後方のフリップチャート上に１つの点を投射する。ロータブレードにおける方向付け（即ちロータブレードの範囲内でのカメラの方向付け）のために、望遠鏡を用いてチップが指向され、チップポジションがフリップチャート上にマークされる。Enercon E82 風力発電装置の場合、このことは（回転中心から）４１ｍの半径のところに対応する。次に付根領域ないしブレードスカート（ブレード裾部）が指向され、付根領域ないしブレードスカートは、要するにロータハブに固定するためのロータブレードのフランジとも一致する。Enercon 風力発電装置 E82 の例において、このことは（回転中心から）３.１ｍの半径のところに対応する。この点もフリップチャート上にマークされ、そしてこれらの両方の点の間の残りの半径を簡単に決定することができる。

例えば複数メートルのインターバルで半径が計算され、フリップチャート上に印がつけられるか、又は弾性バンド、特にゴムバンドが使用され、該ゴムバンド上に風力発電装置のための（スケール）グリッド、即ち上記の例では Enercon 風力発電装置 E82 のロータブレードのためのグリッドがつけられる。望遠鏡とロータブレードとの間の間隔は、風力発電装置ごとに変化し、望遠鏡とフリップチャート即ち投射面との間の間隔も容易に変化可能である。弾性バンドの伸び、従って該弾性バンド上に記入されたゴムバンドグリッドの伸びにより、基準尺度を簡単にフリップチャートへ転写することができる。代替的に例えば、基準尺度、即ちインチ物差しを用いたスケールがフリップチャートに装着され、即ち描かれ、対応する半径を算出することもできる。更に望遠鏡の角度情報ないし角度メッセージ及び幾何学的な関係（比率）を介して方向付けを行う可能性がある。好ましくは、基準マークをロータブレードに設けることが提案され、該基準マークは、特にカメラである診断装置と接続されているデータ処理装置のような対応システムにより読み込まれ、処理される。それによりロータブレードにおける方向付け（ないし位置付け、オリエンテーション）を行うことができるか又は改善することができる。

本発明の一実施形態により、以下の方法が提案される。即ち該方法は、写真撮影された領域のポジションを検知するために、カメラないし使用される望遠鏡光学系の少なくとも１つの配向角度（視線角度）が基準配向に関連して検知される。そのような角度の検知により、その都度写真撮影される領域、従ってその都度診断される領域のポジションが決定可能である。そのために角度は、一方向、例えば診断される部分（例えばロータブレード）の縦方向において検知することができ、それにより該部分上のこの方向に関するポジションが検知される。任意的として追加的に少なくとも１つの別の角度を、特に前記の縦方向に対する横方向（左右方向）において、又は他の第１方向に対する横方向において記録することができ、それにより診断される領域は２つの方向においても決定可能であり、従って１つのポジションを各々１つの面上で２次元的に決定することができる。基礎となる可能性については、以下、特に１つの方向における角度の検知のために説明されるが、このことは、少なくとも２つの角度の使用へも意味的に問題なく適用可能である。

記録された角度から、既知の（数学的な）関係を介し、診断すべき部分上の実際の箇所を座標又は寸法（サイズ）の意味で割り当てることができる。換言すると角度値は、対応する長さ値に換算することができる。代替的に角度値は、換算なしに単純に基準値として保存することができる。配向角度は、任意に設定することのできる基準配向に関連して定まる。基準配向の設定の可能性は、該基準配向にとって特徴的な点を、例えば診断すべき部分の中央部又は縁部におけるように、診断すべき部分上に割り当てることにある。

好ましくは、少なくとも１つの寸法（サイズ）を、診断すべき部分の縦方向において、該部分の第１基準点から第２基準点へと検知することが提案される。例えば診断すべき部分はロータブレードであり得て、第１基準点は、ロータブレードの付根部に位置し、第２基準点は、ロータブレード先端部に位置する。縦方向（長手方向）における寸法の検知、即ち例えばロータブレードの長さの検知は、対応する値が既知であるか又はデータシートから読み取れることによっても行うことができる。

更に第１基準角度と第２基準角度が記録される。これらの基準角度は、各々、第１基準点並びに第２基準点に対するカメラないし望遠鏡光学系の配向角度（視線角度）である。従って前記の例において、第１基準角度は、ロータブレード付根部への配向時の配向角度を示し、第２基準角度は、ロータブレード先端部への配向時の配向角度を示している。それにより第１配向角度と第２配向角度との間の角度差も既知となるか或いは簡単に算出することができる。因みにそのような角度差には、寸法（サイズ）即ち前記の例のロータブレード長を割り当てることができる。

更に、現在診断中の領域に対するカメラないし望遠鏡光学系の現在の配向角度がその都度記録される。従って現在の配向角度は、写真カメラないし望遠鏡光学系がその都度診断すべき領域へ配向されている場合に生じる角度である。該当領域のこの際に撮影された写真には、この現在の配向角度を割り当てることができる。好ましくは、この配向角度は、写真と共にないし撮影された写真の参照番号のような認識コードと共にテーブルに保存される。

代替的に又は追加的に、現在の配向角度から、両方の基準角度及び寸法（サイズ）を考慮し、現在のポジションを決定することができる。このことは、例えば補間法（Interpolation）により行うことができる。

例えば、５０ｍの長さのロータブレードが診断のために診断装置からの視線方向に対して直角に配向され、第１基準角度、即ちロータブレード付根部に対する角度が５度であり、第２基準角度、即ちロータブレード先端部に対する角度が−５度であるとすると、各々の度には、第一次近似において５ｍ（即ち５０ｍ／１０）の寸法（サイズ）を割り当てることができる。かくて例えば、現在の配向角度が２度であるならば、それに対応する診断領域はロータブレード付根部の下方１５ｍのところにある。このポジションを、この領域の写真の参照番号と共にテーブルに保存（記憶）することができる。またより小さい角度ステップ（角度幅）を１つのポジションに割り当てることもできる。割り当ては、例えば補間法により行うことができる。或いは三角関数を使用し、ポジションをより正確に算出して保存するか又は代替的に最初に保存して後から算出することもできる。

従って好ましくは、診断装置は、角度検知手段を含むポジション検知装置を有する。この角度検知手段は、カメラ、特に写真カメラ、及び／又は望遠鏡光学系の配向角度を検知し、特にデータ処理技術的に更に処理することができ、例えば接続されたデータ処理装置へ転送することができる。角度検知手段は、コンパス及び／又はヨーレートセンサ及び／又は水準器を装備することができ、それにより相対的な角度及び／又は絶対的な角度の決定が可能である。他の技術的な実施形態（ないし変形形態）も、同様に可能である。

角度検知手段を用いたポジション検知装置の使用は、投射装置を用いた診断ポジションの検知に対し、代替的に又は追加的に行うことができる。

以下、添付の図面に関連し、本発明の実施例を例示して説明する。

診断のために準備された、風力発電装置の配置構成を模式的に示す図である。 ロータブレード診断のための装置を模式的に示す図である。 風力発電装置を模式的に示す図である。

図１は、タワー２と、ナセル４、ないし（図１では１つのロータブレード６だけが図示されているが）３つのロータブレード６を有するハブ４とを備えた風力発電装置（風力エネルギー設備）を模式的に示している。

観察者１０は、タワー２から観察間隔（距離）８をおいて離れている。観察間隔８は、双方向矢印で示されており、本実施例では１００ｍであるが、この値は、一例としての値にすぎない。

ここでは、観察者１０のポジションから診断（Befundung）を行うことができる。

ロータブレード６は、「チップ（Tip）」とも称されるロータブレード先端部１２を有する。ナセルないしハブ４に向かって、ロータブレード６は、ナセルないしハブ４における固定のためのフランジを備えた付根領域１４を有する。該フランジは、ここで詳細には図示されていないが、要するにロータブレード６へのハブの接触領域を構成する。ロータブレード先端部１２と付根領域１４との間には、中央領域１６が構成されている。

風力発電装置は、診断のために、観察者１０までの付根領域１４からの間隔と、観察者１０までのロータブレード先端部１２からの間隔ができるだけ同じであるよう検査すべきロータブレード６が留まるように停止される。観察間隔８が十分に大きい場合、従ってロータブレード６から観察者１０までの間隔が十分に大きい場合に限り、ロータブレード６の中央領域１６への観察者１０からの間隔は、付根領域１４への観察者１０からの間隔ないしロータブレード６のロータブレード先端部１２への観察者１０からの間隔にもほぼ対応する。

図１により図解のために選択された例において、風力発電装置１は、１００ｍのハブ高さを有する。観察者１０からタワー２、即ちタワー下部までの観察間隔８は、同様に１００ｍである。しかし観察者間隔８がハブ高さに対応することが必須というわけではない。しかしこの有利な実施形態は、本診断方法の説明によく適している。図示されている例のロータブレード６の長さは、４０ｍであり、この際、簡素化のためにロータハブ４の中心がロータブレード６の付根領域１４と一致していると仮定される。フランジ間隔１８、即ち観察者１０からロータブレード６の付根領域ないしフランジ領域１４までの間隔は、従って１４１ｍである。

ロータは、チップ間隔２０、即ち観察者１０からロータブレード先端部１２までの間隔がフランジ間隔１８と同じ大きさ、即ち１４１ｍとなるポジションでロータブレード６が留まることをもたらすポジションで停止されている。チップ間隔２０は、ロータブレード先端部１２までの間隔とも称することができる。対応して中央領域間隔２２、即ち観察者１０からロータブレード６の中央領域１６までの間隔は、１３９ｍとなる。対応して近似的に（数メートルの範囲を除き）観察者１０からロータブレード６の異なる領域まで（実質的に）同じ間隔が得られる。従って光学機器を用いた観察者１０によるロータブレード６の観察においては、全ロータブレード６の診断のために一度限りの焦点合わせで十分である。そのために図示された例では、光学機器の焦点深度は、ほぼ２ｍだけの値をとる必要があるか、或いは焦点深度又はシャープネスの修正は、ほぼ２ｍだけ補正される必要がある。

診断装置３０、即ちロータブレードの診断を実行するための装置が図２に図示されている。診断装置３０は、実質的に、カメラ３２、特にデジタル写真カメラと、投射面３６を備えた投射記録手段３４とを有する。投射記録手段としては、例えば所謂フリップチャート、即ち筆記用紙又は画用紙を備えたプレートを使用することができる。カメラ３２は、好ましくは、図２の模式図では図示されていないスタンド（例えば三脚）に固定されており、従ってこのスタンド上でロータブレード６の方向にロータブレード６の各々診断すべき領域へ配向可能である。従ってカメラ３２（即ちその光学軸線）は、順次的（ないし連続的）に、診断すべきロータブレード６の表面領域へ配向され、対応する領域が写真撮影され、現場で又は後になって評価することができる。図２は、例として（実線を用いて）ロータブレード６のフランジ領域ないし付根領域１４への配向１８’と、チップないしロータブレード先端部１２への配向２０’と、ロータブレード６の中央領域１６への配向２２’とを示している。従って配向１８’、配向２０’及び配向２２’は、フランジ間隔１８とチップ間隔２０と中央領域間隔２２を示している図１に図示された（対応する）各実線に沿って各々延在している。

念のため、図１及び図２は、本診断方法を、例として１つの平面において説明し、従ってカメラ３２の配向は、ロータブレード６の縦軸線（長手軸線）に沿ってのみ変化されることを述べておく。実際には、勿論、ロータブレード縦軸線に対して横方向（紙面に直角の方向）で配向を変化させることもできる。図２では、配向のために旋回方向３８が、対応する双方向矢印をもって示されており、該旋回方向３８により、カメラ３２をロータブレード６の縦方向に沿って配向させることができ、それに対し、ロータブレード６の縦方向に対して横方向の配向のための第２の旋回方向は、図２の図面平面を出入りするよう（紙面に直角の方向に）延在し、その理由からここでは図示されていない。

更にカメラ３２は、例えばレーザポインタ又は修正されたレーザポイントのような発光手段を有し、該発光手段は、光線を、カメラ３２の光軸線に沿って、後方向、即ちカメラ３２から投射面３６の方向へと発生させる。図２に図示された配向、即ちフランジ領域への配向１８’、チップへの配向２０’、中央領域への配向２２’のために、対応する配向に対応する一致した各投射光線が記入されている。従ってフランジ配向１８’ではフランジ投射光線１８”が得られ、チップへの配向２０’ではチップ投射光線２０”が得られ、中央領域配向２２’では中央領域投射光線２２”が得られる。投射面３６上で得られる光斑点（光スポット Lichtfleck）を介し、ロータブレード６の診断を投射面３６上に記録（ドキュメント）することができる。つまり例えば、ロータブレード６の一領域で撮影される各写真に対し、対応する一ファイル番号、例えば写真ファイルの一番号を、投射面３６上の対応ポジションに記入することができる。

他の方向へも設けることのできるこの後方へ放射される光線により、ロータブレードの全体の形、例えばロータブレードのシルエットを、例えば画用紙である投射面（投射表面）３６上で描くことができる。そのように投射されたロータブレードは、オリジナルのロータブレード６に対して１８０°回転され、縮小されている。診断すべきロータブレードの大きさは既知であるので、簡単に投射面３６上の投射のスケール化（Skalierung 尺度設定ないし縮尺設定）が可能である。例えば、簡素化のために、期待すべきスケール（目盛り）又は同じ構造の風力発電装置の以前の診断時に記録されたスケールをゴムバンド上に設けることができる。それにより、サイズ比率のずれが僅かな場合には、スケールを支持するゴムバンドを新たな大きさへ伸ばすことにより、新たな投射に簡単にスケールが転写される。スケールは比例して適合され、新たに計算し直す必要はない。

１ 風力発電装置
２ タワー
４ ナセル（ないしハブ）
６ ロータブレード
８ 観察間隔（距離）
１０ 観察者
１２ ロータブレード先端部（ないしチップ）
１４ 付根領域（ないしフランジ領域）
１６ 中央領域
１８ フランジ間隔（距離）
１８’ フランジ領域への配向
１８” フランジ投射光線
２０ チップ間隔（距離）
２０’ チップへの配向
２０” チップ投射光線
２２ 中央領域間隔（距離）
２２’ 中央領域への配向
２２” 中央領域投射光線
３０ 診断装置
３２ カメラ
３４ 投射記録手段
３６ 投射面
３８ 旋回方向

本発明に従い、請求項１による方法が提案される。
即ち本発明の第１の視点により、風力発電装置又は風力発電装置の一部分を光学的に診断するための方法であって、以下のステップ、即ち、診断すべき領域へカメラを配向するステップ、前記カメラを用い、診断すべき領域の写真を撮影するステップ、写真撮影された領域のポジションを検知するステップ、及び、写真撮影された領域に対し、検出されたポジションを割り当てるステップを含むことを特徴とする方法が提供される。
また本発明の第２の視点により、風力発電装置のロータブレードを光学的に診断するための診断装置であって、該ロータブレードの診断すべき領域の各々の写真を撮影するためのカメラと、診断すべき領域へ前記カメラを配向するための、前記カメラと接続された配向装置と、診断すべき領域のポジションを検知するためのポジション検知装置とを含むことを特徴とする診断装置が提供される。
尚、本願の特許請求の範囲に付記されている図面参照符号は、専ら本発明の理解の容易化のためのものであり、図示の形態への限定を意図するものではないことを付言する。

本発明において、以下の形態が可能である。
（形態１）風力発電装置又は風力発電装置の一部分、特にロータブレード、を光学的に診断するための方法であって、以下のステップ、即ち、
− 診断すべき領域へカメラを配向するステップ、
− 前記カメラを用い、診断すべき領域の写真を撮影するステップ、
− 写真撮影された領域のポジションを検知するステップ、及び、
− 写真撮影された領域に対し、検出されたポジションを割り当てるステップ
を含むこと。
（形態２）望遠鏡光学系を有するカメラが使用され、診断すべき領域が、写真の撮影のために前記望遠鏡光学系を用いて光学的に拡大されることが好ましい。
（形態３）ロータブレード付根部とロータブレード先端部とを有するロータブレードが診断されること、及び、前記ロータブレードと前記カメラは、一方では前記カメラと前記ロータブレード付根部との間、他方では前記カメラと前記ロータブレード先端部との間において同じ間隔が得られるように、及び／又は、前記ロータブレードの縦軸線が前記カメラと前記ロータブレードの中央領域との間の光学軸線に対して直角となるように、互いに配向されることが好ましい。
（形態４）写真撮影された領域のポジションを検知するために、前記カメラ及び／又は望遠鏡光学系ないし前記望遠鏡光学系の少なくとも１つの配向角度が基準配向に関して検知されることが好ましい。
（形態５）以下のステップ、即ち、
− 診断すべき部分の縦方向における少なくとも１つの寸法を該部分の第１基準点から第２基準点へ検知するステップ、
− 前記第１基準点に対する配向角度を示す少なくとも１つの第１基準角度を記録するステップ、
− 前記第２基準点に対する配向角度を示す少なくとも１つの第２基準角度を記録するステップ、
− 現在診断中の領域に対する配向角度を示す現在の配向角度を記録するステップ、及び、
− 現在診断中の領域の現在のポジションを、少なくとも該部分の縦方向に関し、現在の配向角度と、前記（第１、第２）基準角度と、オプションとして縦方向の前記寸法とから検出するステップ、及び／又は、
− 現在の配向角度及び／又は検出された現在のポジションを、記録された診断のデータと共に、特に記録された写真及び／又は記録された写真の認識コードと共に、テーブルに保存するステップ
を含むことが好ましい。
（形態６）１つのロータブレードが診断され、前記第１基準点は、該ロータブレードの付根領域に定義されており、前記第２基準点は、該ロータブレードのロータブレード先端部に定義されていることが好ましい。
（形態７）写真撮影された領域のポジションを検出するために、投射面を備えた投射装置が設けられており、前記カメラの配向により、診断される領域に対応するポジションが前記投射面上へ投射されることが好ましい。
（形態８）前記カメラは、発光手段、特にレーザポインタ、を有し、前記カメラの配向に依存して投射面ないし前記投射面上へ光を提供し、従って前記投射面上で光点ないし光斑点が可視となることが好ましい。
（形態９）投射面ないし前記投射面が、弾性バンド上に記されたスケールを用いて尺度設定され、前記弾性バンドは、前記投射面の尺度設定のために、尺度設定すべき長さへ伸ばされることが好ましい。
（形態１０）風力発電装置のロータブレードを光学的に診断するための診断装置であって、
− 該ロータブレードの診断すべき領域の各々の写真を撮影するためのカメラと、
− 診断すべき領域へ前記カメラを配向するための、前記カメラと接続された配向装置と、
− 診断すべき領域のポジションを検知するためのポジション検知装置と
を含むこと。
（形態１１）前記カメラは、写真の撮影前に、診断すべき領域を光学的に拡大するための望遠鏡光学系、特に望遠鏡を備えていることが好ましい。
（形態１２）前記ポジション検知装置は、投射面を備えた投射装置として構成されており、そして任意要素として、診断すべき領域のポジションに対応するポジションにおいて前記投射面上に光点ないし光斑点を発生させるための、前記カメラと接続された発光手段、特にレーザポインタ、を有することが好ましい。
（形態１３）診断すべき領域の検知されたポジションに対し、診断すべき領域の写真を割り当てるため、そして任意要素として、割り当てられたポジションないし該ポジションの識別データを有する写真を保存するための、データ処理装置を含むことが好ましい。
（形態１４）前記配向装置は、前記カメラを自動配向するための少なくとも１つの電子制御装置と少なくとも１つのモータ駆動部とを有すること、及び／又は、前記配向装置は、データ処理装置ないし前記データ処理装置と接続されており、該データ処理装置により駆動制御されることが好ましい。
（形態１５）データ処理装置ないし前記データ処理装置が、診断すべき領域の各々の写真を評価するための画像処理ソフトウェアを有することが好ましい。
（形態１６）前記ポジション検知装置は、前記カメラ及び／又は望遠鏡光学系ないし前記望遠鏡光学系の少なくとも１つの配向角度を記録するための角度検知手段を含むことが好ましい。

Claims (16)

1. 風力発電装置（１）又は風力発電装置の一部分、特にロータブレード（６）、を光学的に診断するための方法であって、以下のステップ、即ち、
   − 診断すべき領域へカメラ（３２）を配向するステップ、
   − 前記カメラ（３２）を用い、診断すべき領域の写真を撮影するステップ、
   − 写真撮影された領域のポジションを検知するステップ、及び、
   − 写真撮影された領域に対し、検出されたポジションを割り当てるステップ
   を含む
   ことを特徴とする方法。
2. 望遠鏡光学系を有するカメラ（３２）が使用され、診断すべき領域が、写真の撮影のために前記望遠鏡光学系を用いて光学的に拡大されること
   を特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ロータブレード付根部（１４）とロータブレード先端部（１２）とを有するロータブレード（６）が診断されること、及び、
   前記ロータブレード（６）と前記カメラ（３２）は、一方では前記カメラ（３２）と前記ロータブレード付根部（１４）との間、他方では前記カメラ（３２）と前記ロータブレード先端部（１２）との間において同じ間隔が得られるように、及び／又は、前記ロータブレード（６）の縦軸線が前記カメラ（３２）と前記ロータブレード（６）の中央領域（１６）との間の光学軸線に対して直角となるように、互いに配向されること
   を特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 写真撮影された領域のポジションを検知するために、前記カメラ及び／又は望遠鏡光学系ないし前記望遠鏡光学系の少なくとも１つの配向角度が基準配向に関して検知されること
   を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 以下のステップ、即ち、
   − 診断すべき部分の縦方向における少なくとも１つの寸法を該部分の第１基準点から第２基準点へ検知するステップ、
   − 前記第１基準点に対する配向角度を示す少なくとも１つの第１基準角度を記録するステップ、
   − 前記第２基準点に対する配向角度を示す少なくとも１つの第２基準角度を記録するステップ、
   − 現在診断中の領域に対する配向角度を示す現在の配向角度を記録するステップ、及び、
   − 現在診断中の領域の現在のポジションを、少なくとも該部分の縦方向に関し、現在の配向角度と、前記（第１、第２）基準角度と、オプションとして縦方向の前記寸法とから検出するステップ、及び／又は、
   − 現在の配向角度及び／又は検出された現在のポジションを、記録された診断のデータと共に、特に記録された写真及び／又は記録された写真の認識コードと共に、テーブルに保存するステップ
   を含む
   ことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. １つのロータブレードが診断され、前記第１基準点は、該ロータブレードの付根領域に定義されており、前記第２基準点は、該ロータブレードのロータブレード先端部に定義されていること
   を特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 写真撮影された領域のポジションを検出するために、投射面（３６）を備えた投射装置（３０）が設けられており、前記カメラ（３２）の配向により、診断される領域に対応するポジションが前記投射面（３６）上へ投射されること
   を特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記カメラ（３２）は、発光手段、特にレーザポインタ、を有し、前記カメラ（３２）の配向に依存して投射面ないし前記投射面（３６）上へ光を提供し、従って前記投射面（３６）上で光点ないし光斑点が可視となること
   を特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 投射面ないし前記投射面（３６）が、弾性バンド上に記されたスケールを用いて尺度設定され、前記弾性バンドは、前記投射面（３６）の尺度設定のために、尺度設定すべき長さへ伸ばされること
   を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
10. 風力発電装置（１）のロータブレード（６）を光学的に診断するための診断装置（３０）であって、
    − 該ロータブレード（６）の診断すべき領域の各々の写真を撮影するためのカメラ（３２）と、
    − 診断すべき領域へ前記カメラ（３２）を配向するための、前記カメラ（３２）と接続された配向装置と、
    − 診断すべき領域のポジションを検知するためのポジション検知装置（３０）と
    を含むこと
    を特徴とする診断装置。
11. 前記カメラ（３２）は、写真の撮影前に、診断すべき領域を光学的に拡大するための望遠鏡光学系、特に望遠鏡、を備えていること
    を特徴とする、請求項１０に記載の診断装置。
12. 前記ポジション検知装置は、投射面（３６）を備えた投射装置（３４）として構成されており、そして任意要素として、診断すべき領域のポジションに対応するポジションにおいて前記投射面（３６）上に光点ないし光斑点を発生させるための、前記カメラ（３２）と接続された発光手段、特にレーザポインタ、を有すること
    を特徴とする、請求項１０又は１１に記載の診断装置。
13. 診断すべき領域の検知されたポジションに対し、診断すべき領域の写真を割り当てるため、そして任意要素として、割り当てられたポジションないし該ポジションの識別データを有する写真を保存するための、データ処理装置を含むこと
    を特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の診断装置。
14. 前記配向装置は、前記カメラ（３２）を自動配向するための少なくとも１つの電子制御装置と少なくとも１つのモータ駆動部とを有すること、及び／又は、前記配向装置は、データ処理装置ないし前記データ処理装置と接続されており、該データ処理装置により駆動制御されること
    を特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の診断装置。
15. データ処理装置ないし前記データ処理装置が、診断すべき領域の各々の写真を評価するための画像処理ソフトウェアを有すること
    を特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の診断装置。
16. 前記ポジション検知装置は、前記カメラ及び／又は望遠鏡光学系ないし前記望遠鏡光学系の少なくとも１つの配向角度を記録するための角度検知手段を含むこと
    を特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の診断装置。

Images