KR101331845B1 - 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇 및 검사 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇 및 검사 방법은, 블레이드 검사 로봇이 상방향으로 이동하여 풍력 발전기의 블레이드를 프레임 내부로 인입시키는 인입시키고, 블레이드 검사 로봇이 각종 검사를 수행하여 블레이드의 상태를 감지한 후, 블레이드 검사 로봇이 해당 감지 결과를 무선 통신을 통해 전송하는 과정을 포함하며, 이를 통해 인간이 확인하기 어려운 블레이드의 상태를 무인 검사 로봇을 이용해 확인할 수 있으며, 이에 따라 안전성 및 편의성이 제공된다.

Description

풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇 및 검사 방법 {Inspection robot of aerogenerator blade and inspection method thereof}

본 발명은 장치 검사 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력 발전기의 블레이드 상태를 자동으로 감지할 수 있는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇 및 검사 방법에 관한 것이다.

풍력 발전기는 바람이 가지는 운동에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다.

이러한 풍력 발전기는 바람에 의해 회전하는 블레이드와, 적절한 회전 속도를 유지하는 증속기 또는 감속기, 블레이드의 회전에 따라 전류를 발생하는 발전기 등을 포함한다.

그런데 이러한 블레이드는 풍력에 따라 회전하는 과정에서 손상될 수 있고 이물질이 부착될 수도 있으며, 이는 풍력 발전기의 공기 역학적 성능을 떨어뜨리는 원인이 된다.

이에, 풍력 발전기 블레이드의 손상을 감지하여 적절한 대응이 가능하도록 하는 장치의 개발이 요청된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 풍력발전기 블레이드를 수직 이동하며, 블레이드의 손상 유무 등을 감지할 수 있는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇 및 검사 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇은, 풍력 발전기의 블레이드를 내부로 인입시킬 수 있도록 내부에 공간을 가지는 프레임, 상기 프레임과 결합하여 상기 프레임의 내부로 인입된 상기 블레이드의 상태를 감지하는 감지모듈, 상기 프레임과 결합하여 상기 블레이드의 길이 방향을 따라 상기 프레임이 상하로 이동할 수 있도록 구동하는 구동모듈, 및 상기 프레임과 결합하여 상기 프레임의 내부로 인입된 상기 블레이드와의 접촉에 의한 손상을 방지하는 보호모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇에 있어서, 상기 프레임은, 상기 감지모듈, 상기 구동모듈 또는 상기 보호모듈과의 결합을 위한 복수의 수평 프레임, 및 상기 복수의 수평 프레임과 결합하며, 상기 복수의 수평 프레임 사이에 위치하여 서로 교차하도록 'X' 형상으로 형성되고, 상기 'X' 형상의 교차점을 중심으로 결합각도가 변경됨에 따라, 상기 복수의 수평 프레임 간의 거리를 조절하는 연결 프레임을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇에 있어서, 상기 감지모듈은 초음파 비파괴 검사(UT: Ultrasonic Testing) 또는 육안 비파괴 검사(VT: Visual Testing)를 수행하여 상기 블레이드의 상태를 감지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇은, 상기 프레임과 결합하여, 풍력 발전기의 타워가 지지되는 지면, 상기 타워의 하단부에 위치한 구조물, 또는 복수의 상기 블레이드와 결합되는 허브나 풍력 발전기 나셀까지의 거리를 측정하는 거리측정모듈을 더 포함하고, 상기 구동모듈은 상기 거리측정모듈의 측정 결과에 따라 상하로 이동할 수 있도록 구동하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇에 있어서, 상기 감지모듈은 감지 결과를 무선 통신을 통해 전송하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇은, 상기 프레임과 결합하며, 상기 블레이드 외부면에 부착되어 청소를 수행하는 청소모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇에 있어서, 상기 감지모듈 또는 상기 청소모듈은 상기 프레임에 위치한 가이드홈을 따라 이동이 가능하도록 결합된 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 방법은, 블레이드 검사 로봇이 상방향으로 이동하여 풍력 발전기의 블레이드를 상기 블레이드 검사 로봇의 프레임 내부로 인입시키는 인입단계, 상기 블레이드 검사 로봇이 초음파 비파괴 검사(UT: Ultrasonic Testing) 또는 육안 비파괴 검사(VT: Visual Testing)를 수행하여 상기 블레이드의 상태를 감지하는 감지단계, 및 상기 블레이드 검사 로봇이 상기 감지단계에서의 감지 결과를 무선 통신을 통해 전송하는 전송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇 및 검사 방법에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

첫째, 인간이 확인하기 어려운 블레이드의 상태를 무인 검사 로봇을 이용해 확인할 수 있으며, 이에 따라 안전성 및 편의성이 제공된다.

둘째, 블레이드 검사 로봇은 그 크기를 조절할 수 있기 때문에, 블레이드 검사 로봇의 운반 과정에서는 크기를 줄여 운반이 용이하고, 크기를 줄인 상태에서 블레이드를 로봇 내부로 인입함으로써 인입 과정이 용이해지며, 블레이드의 검사 시에는 그 크기를 늘리고 각 구성부분의 이동성을 보장하여 검사의 편의성 및 정확성을 확보할 수 있다.

셋째, 블레이드 검사 로봇의 검사 결과는 원격지에 위치한 관리센터 등에 전송되어 관리자가 블레이드 상태에 따른 적절한 조치를 취할 수 있다.

넷째, 블레이드 검사 로봇이 블레이드의 곡면을 따라 이동하거나 검사하는 과정에서 블레이드의 손상이 최소화된다.

다섯째, 블레이드의 손상 여부 등을 검사할 때, 블레이드에 부착된 이물질 등의 청소 동작을 함께 수행할 수 있다.

여섯째, 블레이드 검사 로봇이, 지면, 특정 구조물, 블레이드가 결합되는 허브나 풍력 발전기의 나셀까지의 거리를 측정한 후, 측정 결과에 따라 상하로 이동할 수 있도록 구동하여, 검사 대상이 되는 부분만을 선별하여 검사하는 것이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 블레이드 검사 로봇이 풍력 발전기의 블레이드를 검사하는 모습을 나타낸 예시도이다.
도 2는 도 1의 블레이드 검사 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 블레이드 검사 로봇이 크기를 줄인 모습을 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 2의 감지모듈을 나타낸 구성도이다.
도 5는 도 2의 보호모듈을 나타낸 구성도이다.
도 6은 도 2의 청소모듈을 나타낸 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 블레이드 검사 로봇이 풍력 발전기의 블레이드에 위치하여 검사하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 블레이드 검사 로봇(100)이 풍력 발전기(9)의 블레이드(1)에 위치하여 검사하는 모습을 나타낸 예시도이다.

도 1을 참조하면, 풍력 발전기(9)는 블레이드(1), 허브(2), 나셀(3) 및 타워(4)를 포함하고, 블레이드(1)에는 블레이드 검사 로봇(100)이 위치한다.

블레이드(1)는 바람이 불면 바람에 맞서 회전하는 회전날로서, 그 중량을 줄이면서 강한 바람에 맞설 수 있도록 유리섬유 등의 소재로 제작될 수 있다.

허브(2)는 블레이드(1)의 끝단과 결합하며, 복수의 블레이드(1)가 허브(2)의 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 한다.

나셀(nacelle)(3)은 블레이드(1)의 회전 속도를 조절하는 증속기 또는 감속기, 블레이드(1)의 회전에 따라 유도 전류를 발생시키는 발전 설비 등이 위치하는 장소이다.

타워(4)는 풍력 발전기(9)를 지면에 고정하는 역할을 한다.

타워(4)의 하단에는 풍력 발전기(9)를 안정되게 지탱하기 위하여 지지대(7)가 위치할 수 있다.

블레이드 검사 로봇(100)은 블레이드(1)를 내부로 인입시켜 블레이드(1)의 상태를 감지하는 장치이다.

블레이드 검사 로봇(100)은 와이어(6)를 이용하여 블레이드(1)를 따라 수직으로 이동하며, 블레이드(1)를 내부로 인입시키고, 블레이드(1) 전반의 손상 여부 등을 감지할 수 있다.

이때, 와이어(6)는 허브(2) 또는 나셀(3)의 외부벽 등에 위치한 연결고리를 이용해 블레이드 검사 로봇(100)의 하중을 지탱한다. 블레이드 검사 로봇(100)은 엔드리스(endless) 와이어 방식으로 상하로 이동하며 블레이드(1)를 검사할 수 있다.

통상 풍력 발전기(9)는 더 많은 발전 용량을 확보하기 위해 바람이 강한 곳에 설치되는 것이 바람직하다. 그런데 블레이드(1)는 바람의 운동에너지 또는 공기 중의 부유물질 등에 따라 금이 가는 등 손상이 발생할 수 있고, 먼지 등 여러 이물질이 붙을 수 있다. 그리고 블레이드(1)의 손상이나 블레이드(1)에 붙은 이물질은 풍력 발전기(9)의 공기 역학적 성능을 떨어뜨리는 원인이 되곤 한다.

따라서 블레이드(1)에 손상이 발생한 경우 이를 신속히 감지하고 보수 작업을 수행하거나, 블레이드(1)에 붙은 이물질을 제거해 주는 것이 필요하다.

그런데 풍력 발전기(9)는 초대형 구조물이어서, 사람이 직접 블레이드(1)에 다가가 상태를 파악하기 어렵고 안전 상의 문제도 발생할 수 있다.

이에, 본 발명의 블레이드 검사 로봇(100)은 사람을 대신하여 블레이드(1)의 상태를 감지하고, 감지 결과를 무선 통신을 통해 별도의 관리센터 등에 전송하여, 관리자가 블레이드(1)의 손상여부나 이물질 유무를 파악한 후, 적절한 대응을 할 수 있도록 한다. 이를 위해, 블레이드 검사 로봇(100)은 원격지와의 무선 통신이 가능한 통신 인터페이스를 가진다.

블레이드 검사 로봇(100)은 블레이드(1)에 영향을 주지 않도록 비파괴 검사를 통해 블레이드(1)의 상태를 감지하며, 예를 들어, 초음파 비파괴 검사(UT: Ultrasonic Testing) 또는 육안 비파괴 검사(VT: Visual Testing) 등을 수행하여 블레이드(1)의 손상 여부나 이물질 부착 여부 등을 검사할 수 있다.

초음파 비파괴 검사(UT)는 시험체의 내부결함 검출에 주로 이용되며, 시험체에 초음파를 전달하고, 시험체 내부에 존재하는 불연속으로부터 반사된 초음파의 에너지량, 초음파의 진행시간 등을 스크린에 표시한 후, 분석하여 불연속의 위치 및 크기를 알아내는 검사방법이다. 초음파 비파괴 검사(UT)는 면상에 존재하는 결함의 검출 능력이 우수하다.

육안 비파괴 검사(VT)는 재료, 제품 또는 구조물을 직접 또는 간접적으로 관찰하여 시험체에 결함이 있는지 알아내는 비파괴검사 방법이다.

블레이드 검사 로봇(100)은 이러한 초음파 비파괴 검사(UT) 또는 육안 비파괴 검사(VT)를 수행하는 검사 장비를 포함할 수 있다.

또한, 블레이드 검사 로봇(100)은 풍력 발전기(9)의 타워(4)가 지지되는 지면, 타워 하단의 지지대(7), 허브(2) 또는 나셀(3)까지의 거리를 측정하는 장비를 포함할 수 있다.

블레이드 검사 로봇(100)은 블레이드(1)를 내부로 인입시켜, 블레이드(1)의 길이 방향을 따라 이동하면서 상태를 감지하는데, 이때, 거리 측정 장비를 이용하여 블레이드 검사 로봇(100)으로부터, 지면이나 지지대(7), 허브(2) 또는 나셀(3) 까지의 거리를 산정하여, 블레이드 검사 로봇(100)의 현재 위치를 파악하거나, 블레이드(1) 중 작업 영역을 판별하거나, 작업 진행률 등을 계산할 수 있다.

예를 들어, 블레이드 검사 로봇(100)은 지면 또는 지지대(7)까지의 거리가 일정치 이하인 경우 검사 작업을 종료하거나 상방향으로 이동하여 작업을 시작할 수 있다. 그리고 블레이드 검사 로봇(100)은 허브(2) 또는 나셀(3) 까지의 거리가 일정치 이상인 경우 검사 작업을 계속하고, 해당 거리가 일정치 미만으로 떨어지는 경우 검사 작업을 종료할 수 있다.

블레이드 검사 로봇(100)은 이러한 과정을 통해 블레이드(1) 중 검사 대상이 되는 부분을 자동으로 인식할 수 있으며, 블레이드 검사 로봇(100)이 이동함에 있어 허브(2) 또는 나셀(3) 등과 충돌하는 것을 방지할 수 있다.

또한 블레이드 검사 로봇(100)은 블레이드(1)에 이물질이 붙은 경우 이를 제거하기 위한 청소 장비를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 블레이드 검사 로봇(100)의 구성 및 동작에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 도 1의 블레이드 검사 로봇(100)을 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1의 블레이드 검사 로봇(100)이 크기를 줄인 모습을 나타낸 정면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 블레이드 검사 로봇(100)은 프레임(10), 감지모듈(20), 구동모듈(30), 보호모듈(40), 청소모듈(50) 및 거리측정모듈(60)을 포함한다.

프레임(10)은 블레이드 검사 로봇(100)의 구조물을 이루며, 내부로 블레이드(1)가 인입될 수 있는 공간을 가진다.

프레임(10)은 지면 등과 평행하도록 위치한 수평 프레임(11)과, 수평 프레임을 연결하는 연결 프레임(12)을 포함한다.

수평 프레임(11)에는 감지모듈(20), 구동모듈(30), 보호모듈(40), 청소모듈(50) 또는 거리측정모듈(60) 등이 결합될 수 있다.

도 2 및 도 3에서 수평 프레임(11)은 블레이드(1)가 내부로 인입되어 블레이드(1)를 감싸는 형태를 취할 수 있는 사각 모양으로 되어 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니며, 블레이드(1)를 내부로 인입시킬 수 있는 어떠한 형태의 수평 프레임(11)을 채용한 실시예도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

연결 프레임(12)은 복수의 수평 프레임(11)을 결합하여 서로 연결하는 역할을 한다. 이때, 연결 프레임(12)은 복수의 수평 프레임(11) 사이에 위치하여 서로 교차하도록 'X' 형상으로 형성된다. 'X' 형상으로 결합된 연결 프레임(12)은 'X' 형상의 교차점을 중심으로 결합각도가 변경될 수 있다.

이때, 연결 프레임(12)이 이루는 'X' 형상의 교차점을 중심으로 측면에서 바라본 결합 각도가 커지면, 도 2에 도시된 바와 같이 연결 프레임(12)과 결합된 복수의 수평 프레임(11) 간의 거리가 멀어진다.

반대로, 연결 프레임(12)이 이루는 'X' 형상이 교차점을 중심으로 측면에서 바라본 결합 각도가 작아지면, 도 3에 도시된 바와 같이 연결 프레임(12)과 결합된 복수의 수평 프레임(11) 간의 거리가 가까워 진다.

이렇듯 블레이드 검사 로봇(100)은 수평 프레임(11) 간의 거리를 늘리거나 좁힐 수 있으며, 이에 따라 블레이드 검사 로봇(100)의 전체 크기를 조절할 수 있다.

예를 들어, 블레이드 검사 로봇(100)의 운용자는 도 3에 도시된 바와 같이 블레이드 검사 로봇(100)의 크기를 줄인 상태로 용이하게 운반 할 수 있고, 블레이드(1)를 블레이드 검사 로봇(100)의 내부로 인입시킴에 있어 인입 과정을 쉽게 진행할 수 있다.

또한, 블레이드 검사 로봇(100)이 블레이드(1)를 검사하는 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이 블레이드 검사 로봇(100)의 크기를 늘려 감지모듈(20), 구동모듈(30), 청소모듈(50) 등의 이동성을 보장하고 검사의 편의성 및 정확성을 확보할 수 있다.

예를 들어, 도 2에서 청소모듈(50)은 블레이드 검사 로봇(100) 하단의 수평 프레임(11)에 위치한 가이드홈(13)에 결합된다. 수평 프레임(11)에 위치한 가이드홈(13)은 청소모듈(50)이 수평 프레임(11)의 길이 방향을 따라 움직일 수 있도록 하며, 이에 따라 청소모듈(50)이 블레이드(1)의 각 부분으로 이동하여 청소 작업을 수행할 수 있도록 한다. 도 2에서는 청소모듈(50)이 결합되는 위치에만 가이드홈(13)이 형성되어 있지만, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것이 아니며, 감지모듈(20) 또한 수평 프레임(11)에 위치한 가이드홈을 따라 이동하며 검사 작업을 진행할 수 있고, 이러한 실시예도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

감지모듈(20)은 수평 프레임(11)과 결합하여 프레임(10) 내부로 인입된 블레이드(1)의 상태를 감지하는 역할을 한다.

이때 감지모듈(20)은 수평 프레임(11)에 위치한 가이드홈 등을 따라 수평 프레임(11)의 길이 방향으로 이동이 가능하며, 블레이드(1)의 특정 위치로 이동하여 감지 작업을 수행할 수 있다.

또한, 감지모듈(20)은 수평 프레임(11)의 길이 방향으로 이동이 가능하므로, 연결 프레임(12)의 결합 각도를 조절하여 블레이드 감지 로봇(1)의 전체 크기를 줄이는 경우, 감지모듈(20)이 보호모듈(40)이나 청소모듈(50)과 접촉하지 않게 위치를 조절하는 것이 가능하며, 이에 따라 각 모듈(20, 40, 50) 간의 간섭을 방지할 수 있다.

감지모듈(20)은 블레이드(1)를 손상하는 등 영향을 주지 않도록, 비파괴 검사를 통해 블레이드(1)의 상태를 감지한다.

이때, 감지모듈(20)은 초음파 비파괴 검사(UT: Ultrasonic Testing) 또는 육안 비파괴 검사(VT: Visual Testing) 등을 수행하여 블레이드(1)의 상태를 감지할 수 있다.

감지모듈(20)이 초음파 비파괴 검사(UT)를 수행하는 경우에는, 블레이드(1) 면상에 존재하는 균열을 검출할 수 있다. 이때, 감지모듈(20)은 블레이드(1)의 외부면에 감지모듈(20)을 부착하기 위한 부착부재를 포함할 수 있다.

감지모듈(20)이 육안 비파괴 검사(VT)를 수행하는 경우에는 블레이드(1)의 외관에 발생한 각종 결함이나 이물질 부착 여부 등을 검출할 수 있다.

본 발명의 감지모듈(20)은 감지 결과를 외부의 무선 통신을 전송하기 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있으며, 관리센터의 관리자는 감지모듈(20)의 감지 결과를 무선 통신을 통해 수신하고 확인하여 적절한 조치를 취할 수 있다.

이때, 관리센터는, 풍력 발전기(9)가 해상에 위치하는 경우 블레이드 검사 로봇(100)을 운반하는 바지선이 될 수 있고, 육상에 위치한 풍력 발전기(9) 관리소가 될 수 있으며, 관리자가 탑승하는 관리 차량 또는 관리자가 소지가능한 이동식 단말기 등이 될 수 있다.

구동모듈(30)은 프레임(10)과 결합하여 프레임(10)이 상하로 이동할 수 있도록 구동하는 역할을 하며, 이에 따라 블레이드 검사 로봇(100)이 수직방향으로 이동하게 된다.

도 2 및 도 3에서 구동모듈(30)은 블레이드 검사 로봇(100)의 상부에 위치한 수평 프레임(11)에 결합되나, 구동모듈(30)은 블레이드 검사 로봇(100)이 이동할 수 있도록 프레임(10)의 어떤 위치에도 결합할 수 있다.

본 발명에서 구동모듈(30)은 예를 들어, 엔드리스 와이어 방식으로 구동될 수 있다.

보호모듈(40)은 프레임(10)과 결합하여, 프레임(10)의 내부로 인입된 블레이드(1)와 블레이드 검사 로봇(100) 간의 접촉에 의한 손상을 방지한다.

보호모듈(40)은 블레이드 검사 로봇(100)이 상하로 이동하거나 특정 높이에서 바람에 의해 흔들리는 등의 원인에 의해, 블레이드(1)와 블레이드 검사 로봇(100)이 접촉하는 경우를 대비해, 고무나 합성수지 등 연성 재질로 이루어질 수 있다. 이때, 블레이드 검사 로봇(100) 중 블레이드(1)와 실제로 접촉하는 부분은 보호모듈(40)의 연성 재질 부분으로 제한된다.

이에 따라, 블레이드 검사 로봇(100)이 블레이드(1)를 인입한 상태로 블레이드(1)와 접촉하는 경우, 블레이드(1)에 가해지는 충격을 최소화할 수 있고, 블레이드(1)의 손상을 방지할 수 있다.

이때, 보호모듈(40) 중 블레이드(1)와 접촉하는 부분은 회전축을 중심으로 회전하는 타이어(tire)와 같은 형상을 취할 수 있으며, 이에 따라 보호모듈(40)과 블레이드(1)와의 접촉면적이 줄어들고, 실제 접촉시에도 타이어 형상의 회전에 의해 충격이 최소화 된다.

청소모듈(50)은 블레이드(1)의 외부면에 부착되어 이물질 제거 등의 청소 동작을 수행한다.

청소모듈(50)은 블레이드(1)에 붙은 이물질을 제거하는데 이용되는 청소도구나 세척액 등을 포함할 수 있다.

거리측정모듈(60)은 블레이드 검사 로봇(100)과 다른 목표물까지의 거리를 측정하는 역할을 한다. 거리측정모듈(60)은 블레이드 검사 로봇(100)의 위쪽에 위치한 목표물까지의 거리를 측정하는 거리측정부(61)와, 아래쪽에 위치한 목표물까지의 거리를 측정하는 거리측정부(62)를 포함할 수 있다.

도 2 및 도 3에서 거리측정부(61)는 블레이드 검사 로봇(100)의 상부에 위치한 수평 프레임(11)에 결합하며, 거리측정부(62)는 블레이드 검사 로봇(100)의 하부에 위치한 수평 프레임(11)에 결합한다.

예를 들어, 거리측정모듈(60)의 거리측정부(62)는 블레이드 검사 로봇(100)으로부터, 풍력 발전기(9)의 타워(4)가 지지되는 지면이나, 타워(4) 하단의 지지대(7)와 같은 구조물까지의 거리를 측정한다. 그리고 거리측정모듈(60)의 거리측정부(61)는 블레이드 검사 로봇(100)으로부터 풍력 발전기(9)의 허브(2)나 나셀(3) 까지의 거리를 측정한다.

이때, 거리측정모듈(60)은 적외선 센서 등을 포함하고, 목표물에 적외선을 조사한 후 반사된 적외선의 파장 또는 소요시간에 따라, 블레이드 검사 로봇(100)과 목표물 간의 거리를 계산할 수 있다.

또한 거리측정모듈(60)은 카메라를 포함하고, 목표물을 촬영한 영상에서 픽셀 변화를 분석하거나, 촬영한 목표물의 경계를 인식하여, 해당 목표물 까지의 거리를 계산할 수 있다.

예를 들어, 거리측정부(62)의 측정 결과 블레이드 검사 로봇(100)과 지지대(7) 사이의 거리가 일정치 이내인 경우에는, 블레이드(1)가 프레임(10)에 인입되지 않은 상태이다. 이에 구동모듈(30)은 프레임(10)을 가지는 블레이드 검사 로봇(100)이 상방향으로 이동하도록 구동한다.

그리고 다시 거리측정부(62)의 측정 결과에 따라 블레이드 검사 로봇(100)과 지지대(7) 사이의 거리가 일정치 이상인 경우에는, 블레이드(1)가 프레임(10)에 인입된 상태이므로, 감지모듈(20)이 감지 동작을 수행한다.

이후, 블레이드 검사 로봇(100)이 블레이드(1)를 따라 상방향으로 이동하면서 검사를 계속하던 중, 거리측정부(61)의 측정 결과 블레이드 검사 로봇(100)과 허브(2) 사이의 거리가 일정치 이내인 경우, 블레이드 검사 로봇(100)이 해당 블레이드(1)의 끝단까지 이동하여 해당 블레이드(1)에 대한 검사 과정이 전부 이루어진 상태이다.

이에, 감지모듈(20)은 블레이드(1)의 감지 동작을 종료하고, 구동모듈(30)은 블레이드 검사 로봇(100)이 하방향으로 이동하여 내부로 인입된 블레이드(1)와 분리될 수 있도록 구동한다.

블레이드 검사 로봇(100)에 포함된 감지모듈(20), 보호모듈(40) 및 청소모듈(50)의 구성 및 기능에 대해서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 4는 도 2의 감지모듈(20)을 나타낸 구성도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 도 4에 도시된 감지모듈(20)은 부착부(21), 연결부(22) 및 감지부(23)를 포함한다.

부착부(21)는 수평 프레임(11)에 부착된다. 이때, 부착부(21)는 수평 프레임(11)의 길이 방향으로 형성된 가이드홈에 결합할 수 있고, 해당 가이드홈을 따라 수평 프레임(11)의 길이 방향으로 이동이 가능하다.

연결부(22)의 일단은 부착부(21)와 결합하며, 부착부(21)와의 결합부분을 중심으로 회전운동이 가능하다.

연결부(22)의 타단은 감지부(23)와 결합하며, 감지부(23)는 연결부(22)와의 결합부분을 중심으로 회전운동이 가능하다.

감지부(23)는 초음파 비파괴 검사(UT) 또는 육안 비파괴 검사(VT) 등을 통해 블레이드(1)의 균열 등 결함을 검출하거나, 블레이드(1)의 외부면에 이물질이 붙었는지 여부를 감지한다.

통상 블레이드(1)의 외부면은 바람의 저항을 받아 허브(2)를 중심으로 회전이 용이하도록 곡면의 형태를 취하며, 본 발명의 감지모듈(20)은 부착부(21)와 감지부(23)를 연결하는 연결부(22)의 양단이 회전 가능하도록 결합되고, 부착부(21)는 수평 프레임(11)의 가이드홈을 따라 이동이 가능함으로써, 감지부(23)가 블레이드(1)의 곡면을 따라 감지 작업을 수행하는 것이 가능해진다.

도 5는 도 2의 보호모듈(40)을 나타낸 구성도이다.

도 1 내지 도 3 및 도 5를 참조하면, 도 5에 도시된 보호모듈(40)은 고정대(41), 회전축(42) 및 보호부(43)를 포함한다.

고정대(41)는 수평 프레임(11)의 모서리에 'ㄱ' 형태로 부착되고, 회전축(42)은 고정대(41)가 갖는 'ㄱ' 형상의 양단에 사선 모양으로 결합한다.

보호부(43)는 회전축(42)과 결합하여 회전축(42)을 중심으로 회전 가능한 타이어 형태를 취한다.

보호부(43)는 블레이드(1)의 외부면과 접촉하는 경우 블레이드(1)의 손상을 최소화 하기 위해 고무 또는 합성수지 등의 연성 소재로 이루어질 수 있다.

이에 따라, 블레이드 검사 로봇(100)이 상하로 이동하는 과정에서 흔들리거나 바람에 의해 흔들리는 경우, 블레이드 검사 로봇(100)의 다른 구성이 블레이드(1)와 충돌하는 대신 연성 재질의 보호부(43)가 블레이드(1)와 접촉하게 되며, 이에 따라 예기치 않는 블레이드(1)의 균열이나 파손이 방지된다.

도 6은 도 2의 청소모듈(50)을 나타낸 구성도이다.

도 1 내지 도 3 및 도 6을 참조하면, 도 6에 도시된 청소모듈(50)은 부착부(51), 연결부(52) 및 청소부(53)를 포함한다.

부착부(51)는 수평 프레임(11)에 부착된다. 이때, 부착부(51)는 수평 프레임(11)의 길이 방향으로 형성된 가이드홈(13)에 결합할 수 있고, 해당 가이드홈(13)을 따라 수평 프레임(11)의 길이 방향으로 이동이 가능하다.

연결부(52)의 일단은 부착부(51)와 결합하며, 부착부(51)와의 결합부분을 중심으로 회전운동이 가능하다.

연결부(52)의 타단은 청소부(53)와 결합하며, 청소부(53)는 연결부(52)와의 결합부분을 중심으로 회전운동이 가능하다.

청소부(53)는 블레이드(1)의 이물질을 제거하는 등의 청소 동작을 수행하며, 블레이드(1)와 실제로 접촉하는 부분은 하나 이상의 롤러 형상을 가진다.

본 발명의 청소모듈(50)은 부착부(51)와 청소부(53)를 연결하는 연결부(22)의 양단이 회전 가능하도록 결합되고, 부착부(51)는 수평 프레임(11)의 가이드홈(13)을 따라 이동이 가능함으로써, 청소부(53)가 블레이드(1)의 곡면을 따라 청소 동작을 수행하는 것이 가능해진다.

청소부(53)는 블레이드(1)에 붙은 이물질의 청소를 위한 각종 청소도구를 포함할 수 있고, 청소를 위한 세척액의 분사 도구 등을 포함할 수도 있다.

본 발명에 따라 블레이드 검사 로봇(100)이 블레이드(1)에 대한 검사를 진행하는 과정에 대해서는 도 7을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 블레이드 검사 로봇이 풍력 발전기의 블레이드에 위치하여 검사하는 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 블레이드 검사 로봇은 와이어를 이용해 상방향으로 이동하여 풍력 발전기의 블레이드를 내부로 인입시킨다(S11).

단계(S11)에서 블레이드가 내부로 인입되면, 블레이드 검사 로봇은 블레이드의 검사 동작을 수행하여 블레이드의 상태를 감지한다(S12).

단계(S12)에서는 예를 들어, 초음파 비파괴 검사(UT) 또는 육안 비파괴 검사(VT)를 수행하여, 블레이드가 가지는 균열 등의 결함이나, 이물질 부착여부를 감지할 수 있다.

단계(S12)가 진행되는 동안 블레이드 검사 로봇은 청소툴을 이용하여 블레이드 외부면의 청소 동작을 수행한다(S13).

단계(S12)와 단계(S13)는 이와 같이 동시에 진행되거나, 서로 순서를 바꾸어 전후로 진행될 수 있다.

단계(S12)에서 블레이드에 대한 상태가 감지되면, 블레이드 검사 로봇은 내부의 통신 인터페이스를 이용하여 무선 통신을 통해 외부의 관리센터로 검사 결과를 전송한다(S14).

단계(S14)에서의 검사 결과에 따라 관리센터의 관리자는 블레이드의 보수 작업 등 적절한 조치를 취할 수 있다.

그리고 블레이드 검사 로봇은 블레이드를 연결하는 허브나 풍력 발전기의 나셀까지의 거리를 계산한다(S15).

단계(S15)에서의 계산 결과, 계산된 거리가 일정치 이상이라면(S16), 블레이드 검사 로봇은 블레이드의 길이 방향을 따라 다른 부분으로 이동하고(S17), 단계(S12) 내지 단계(S16)를 반복한다.

반대로 단계(S15)에서의 계산 결과, 계산된 거리가 일정치 이내인 경우라면(S16), 블레이드 검사 로봇은 블레이드의 검사 동작을 종료하게 된다.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.

1: 블레이드 2: 허브
3: 나셀 4: 타워
6: 와이어 7: 지지대
9: 풍력 발전기 10: 프레임
11: 수평 프레임 12: 연결 프레임
13: 가이드홈 20: 감지모듈
21, 51: 부착부 22, 52: 연결부
23: 감지부 30: 구동모듈
40: 보호모듈 41: 고정대
42: 회전축 43: 보호부
50: 청소모듈 53: 청소부
60: 거리측정모듈 61, 62: 거리측정부

Claims (8)

1. 풍력 발전기의 블레이드를 내부로 인입시킬 수 있도록 내부에 공간을 가지는 프레임;
   상기 프레임과 결합하여 상기 프레임의 내부로 인입된 상기 블레이드의 상태를 감지하는 감지모듈;
   상기 프레임과 결합하여 상기 블레이드의 길이 방향을 따라 상기 프레임이 상하로 이동할 수 있도록 구동하는 구동모듈; 및
   상기 프레임과 결합하여 상기 프레임의 내부로 인입된 상기 블레이드와의 접촉에 의한 손상을 방지하는 보호모듈;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 프레임은,
   상기 감지모듈, 상기 구동모듈 또는 상기 보호모듈과의 결합을 위한 복수의 수평 프레임; 및
   상기 복수의 수평 프레임과 결합하며, 상기 복수의 수평 프레임 사이에 위치하여 서로 교차하도록 'X' 형상으로 형성되고, 상기 'X' 형상의 교차점을 중심으로 결합각도가 변경됨에 따라, 상기 복수의 수평 프레임 간의 거리를 조절하는 연결 프레임;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 감지모듈은 초음파 비파괴 검사(UT: Ultrasonic Testing) 또는 육안 비파괴 검사(VT: Visual Testing)를 수행하여 상기 블레이드의 상태를 감지하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇.
4. 제1항에 있어서,
   상기 프레임과 결합하여, 풍력 발전기의 타워가 지지되는 지면, 상기 타워의 하단부에 위치한 구조물, 또는 복수의 상기 블레이드와 결합되는 허브나 풍력 발전기 나셀까지의 거리를 측정하는 거리측정모듈;
   을 더 포함하고,
   상기 구동모듈은 상기 거리측정모듈의 측정 결과에 따라 상하로 이동할 수 있도록 구동하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇.
5. 제1항에 있어서,
   상기 감지모듈은 감지 결과를 무선 통신을 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇.
6. 제1항에 있어서,
   상기 프레임과 결합하며, 상기 블레이드 외부면에 부착되어 청소를 수행하는 청소모듈;
   을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇.
7. 제6항에 있어서,
   상기 감지모듈 또는 상기 청소모듈은 상기 프레임에 위치한 가이드홈을 따라 이동이 가능하도록 결합된 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 로봇.
8. 블레이드 검사 로봇이 상방향으로 이동하여 풍력 발전기의 블레이드를 상기 블레이드 검사 로봇의 프레임 내부로 인입시키는 인입단계;
   상기 블레이드 검사 로봇이 초음파 비파괴 검사(UT: Ultrasonic Testing) 또는 육안 비파괴 검사(VT: Visual Testing)를 수행하여 상기 블레이드의 상태를 감지하는 감지단계; 및
   상기 블레이드 검사 로봇이 상기 감지단계에서의 감지 결과를 무선 통신을 통해 전송하는 전송단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 방법.

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