KR20120132804A - 풍력 블레이드 자동 검사장치 및 검사방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력 블레이드 자동 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 풍력 발전기에 장착되는 블레이드를 검사하는 장치에 있어서; 검사대상 블레이드; 검사대상 블레이드에 빛을 비춰 곡률을 가진 안쪽에서 바깥쪽으로 투사시키는 광원; 광원에 의해 투사된 빛을 받아 검사대상 블레이드의 바깥쪽 영상을 획득하는 카메라; 카메라에서 촬상된 영상을 수신받아 결함여부를 판독하는 화상처리용 컴퓨터; 화상처리용 컴퓨터가 결함여부를 판독하도록 결함에 해당되는 기준 영상정보를 제공하는 결함검출DB;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사장치를 제공한다.
본 발명에 따르면, 풍력 발전용 블레이드의 결함 검사를 기계적인 수단으로 정확하고 자동으로 수행할 수 있어 품질이 향상되고, 후속 설비사고를 미연에 방지하며, 작업효율도 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

풍력 블레이드 자동 검사장치 및 검사방법{APPARATUS AND METHOD FOR AUTOMATIC INSPECTING WIND BLADE}

본 발명은 풍력 블레이드 자동 검사장치 및 검사방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력 발전용 블레이드 제작시 블레이드의 재료가 되는 섬유로 적층되므로 이를 도장 전에 자동 검사하여 양품과 불량품을 미리 확인할 수 있도록 한 풍력 블레이드 자동 검사장치 및 검사방법에 관한 것이다.

일반적으로 풍력 발전기라 함은 바람 에너지를 이용하여 전기를 생산하는 발전기로써, 대형 블레이드를 이용하여 에너지를 전환할 수 있도록 구성된다.

이때, 블레이드는 바람 에너지를 회전력으로 전환하여 발전기를 구동하는 역할을 한다.

이와 같은 블레이드는 보통 상부셀(shell)과 하부셀을 서로 맞대어 접합함으로써 일체형으로 제조된다.

또한, 풍력 발전용 블레이드는 섬유, 특히 고탄성, 저비중을 가진 탄소섬유를 적층하여 제조하는 것이 일반적이다.

섬유를 적층하여 제조되는 풍력 발전용 블레이드는 풍압을 받아 회전운동을 하는 기구이기 때문에 압력분포에 따른 내구성 문제가 대두되므로 이를 개선하기 위해 섬유 적층시 블레이드의 부위별로 보강될 부분과 그렇지 않을 부분들이 설계도면을 통해 제시되며, 이를 토대로 정확하게 적층되고 제작되어야 한다.

그리고, 섬유 적층이 완료된 블레이드는 최종 도장 전에 내구성 보장을 위해 결함 검사를 하게 된다.

그런데, 종래 결함 검사는 작업자가 손전등과 같은 광원을 블레이드의 안쪽에서 바깥쪽으로 조사시켜 투과되는 빛을 육안으로 살피면서 결함 여부를 판단하였기 때문에 작업자의 숙련도에 따라 결함 여부의 판단에 있어 편차가 크고, 정확한 결함 판단이 어렵다는 단점이 있었다.

뿐만 아니라, 광원에 깜빡임이 있는 경우 결함 판단시 오판의 위험이 커 정확한 판단은 사실상 어려웠다.

만약, 결함을 정확하게 찾아내지 못할 경우 블레이드가 타워에 설치되었을 대 설계치 이하의 풍력이나 외력에도 쉽게 손상되거나 파손되는 커다란 설비사고를 유발시킬 수 있어 매우 주의를 기울여야 한다.

그럼에도 불구하고, 현재까지는 작업자가 일일이 육안으로 확인하고 있는 실정이어서 개선의 필요성이 시급히 요청되고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 풍력 발전용 블레이드를 최종 도장하기 전에 깜빡임이 없는 광원, 카메라, 화상장치를 이용하여 균일하고 정확한 결함 검사가 가능토록 함으로써 풍력 발전용 블레이드의 품질을 높일 수 있도록 한 풍력 블레이드 자동 검사장치 및 검사방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 풍력 발전기에 장착되는 블레이드를 검사하는 장치에 있어서; 검사대상 블레이드; 검사대상 블레이드에 빛을 비춰 곡률을 가진 안쪽에서 바깥쪽으로 투사시키는 광원; 광원에 의해 투사된 빛을 받아 검사대상 블레이드의 바깥쪽 영상을 획득하는 카메라; 카메라에서 촬상된 영상을 수신받아 결함여부를 판독하는 화상처리용 컴퓨터; 화상처리용 컴퓨터가 결함여부를 판독하도록 결함에 해당되는 기준 영상정보를 제공하는 결함검출DB;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사장치를 제공한다.

이때, 상기 광원은 LED 램프인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 광원은 회전과 함께 검사대상 블레이드의 길이방향과 평행하게 이동될 수 있도록 설치된 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 본 발명은 풍력 발전기에 장착되는 블레이드를 검사하는 방법에 있어서; 검사대상 블레이드를 검사 시작 위치로 이동시키는 단계; 이동된 검사대상 블레이드에 빛을 조사하여 영상을 촬영하는 단계; 촬영된 영상에서 화상처리용 컴퓨터가 특징점을 추출하는 단계; 추출된 특징점을 불량검출DB에 수록된 정보와 비교하여 불량여부를 판단하는 단계; 불량여부에 따라 후속처리 과정을 수행하고, 검사 종료 위치인지를 판단하여 검사 종료 위치라면 검사를 종료하고, 검사 종료 위치가 아니라면 다음 검사 위치로 이동하여 검사를 계속 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사방법도 제공한다.

이 경우, 상기 불량여부 판단결과, 불량일 경우에는 불량위치를 저장하고, 작업자에게 통지하는 단계를 더 수행하는 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 불량여부 판단결과, 불량이 아닐 경우 곧바로 검사 종료 위치인지를 판독하는 단계로 루프 이동하는 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 풍력 발전용 블레이드의 결함 검사를 기계적인 수단으로 정확하고 자동으로 수행할 수 있어 품질이 향상되고, 후속 설비사고를 미연에 방지하며, 작업효율도 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력 블레이드 자동 검사장치를 보인 예시적인 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 풍력 블레이드 자동 검사방법를 통해 플로우챠트이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 풍력 블레이드 자동 검사장치를 보인 예시적인 개념도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 풍력 블레이드 자동 검사장치는 검사대상 블레이드(100)를 포함한다.

상기 검사대상 블레이드(100)는 섬유가 적층된 상태의 것이다.

통상, 블레이드는 블레이드 몰딩 → 섬유적층 → 수지주입 → 경화 → 도장 등의 공정을 거쳐 제조되게 되는데, 본 발명은 도장 전에 이루어진다.

즉, 본 발명은 최종 도장전에 수지가 경화된 상태에서 표면 갈라짐, 기공 등의 결함을 자동으로 판독하기 위해 광원(200)을 포함한다.

상기 광원(200)은 깜빡임이 없는 것이어야 하므로 LED 등이 특히 바람직하다.

뿐만 아니라, 상기 광원(200)은 검사대상 블레이드(100)의 안쪽에서 바깥쪽으로 빛을 비출 수 있도록 배치되어야 한다.

아울러, 상기 광원(200)은 각도 조절이 가능하도록 설계되어야 하는데, 이는 검사대상 블레이드(100)의 길이가 길기 때문이며, 최대한 동일 반경에 검사대상 블레이드(200)의 내주면이 위치되도록 배치하여야 보다 균일하고 정확한 검사가 가능하게 된다.

따라서, 경우에 따라서는 상기 광원(200)을 회전가능하게 배치하는 것은 물론 상기 검사대상 블레이드(100)의 길이방향과 평행하게 이동할 수 있도록 설치할 필요도 있다.

한편, 상기 검사대상 블레이드(200)의 배면에는 상기 광원(200)으로부터 비추어진 빛이 투과된 후 제공하는 이미지를 촬상할 수 있는 카메라(300)가 설치된다.

상기 카메라(300)는 CCD 카메라가 바람직하다.

알려진 바와 같이, CCD 카메라는 CCD(Charge-Coupled Device)를 의미하는 카메라로서, 빛을 전기 신호로 변환하는 6mm ×4mm 크기의 광전변환센서이며, 구조는 빛을 전기적 신호로 변환하는 '광전변환 부분'과 변환된 전하를 저장했다 전송하는 '전송 부분'으로 나뉘어져 있고, 그 작동원리를 보면 렌즈로부터 들어온 빛의 세기는 먼저 CCD(광학카메라의 필름에 해당됨)에 기록됨과 동시에, 촬영된 영상의 빛은 CCD에 붙어 있는 RGB색필터에 의해 각기 다른 색으로 분리된다.

이어서, 분리된 색은 CCD를 구성하는 수십 만 개의 광센서(41만 화소의 디지털 카메라의 경우 1개의 CCD에 41만 개의 광센서가 붙어 있음)에서 전기적 신호로 바뀌며, CCD에서 나온 아날로그 신호는 0과 1의 디지털 신호로 변환되어 영상 신호가 만들어지고, 모니터를 통해 나타나게 된다.

아울러, 상기 카메라(300)는 화상처리용 컴퓨터(400)와 연결되고, 상기 화상처리용 컴퓨터(400)는 공지된 비젼검사기(균열, 기포 등을 감지하는 알고리즘 탑재)을 통해 촬상된 화상에 포함된 부위별 색깔, 크랙(균열), 기포 등의 여부를 판독하게 된다.

이를 위해, 상기 화상처리용 컴퓨터(400)는 결함검출DB(500)와 통신할 수 있게 구성되며, 결함검출DB(500)에는 앞서 설명한 부위별 색깔, 크랙, 기포 등에 관한 화상정보와 결함정보를 포함하고 있고, 화상처리용 컴퓨터(400)의 요청에 따라 해당 정보를 전송하며, 이를 수신한 화성처리용 컴퓨터(400)가 상기 비젼검사기를 이용하여 화상을 대비 판독하여 결함여부를 결정하게 된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 다음과 같은 방법으로 검사하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 검사대상 블레이드(100)가 검사위치로 이동되는 단계(S100)가 수행된다.

상기 단계(S100)를 통해 검사대상 블레이드(100)가 검사위치로 이동이 완료되면 영상촬영 단계(S110)가 수행된다.

상기 영상촬영 단계(S110)는 깜빡임이 없는 LED 전구(등)와 같은 광원(200)을 통해 빛이 조사되고, 조사된 빛은 검사대상 블레이드(100)의 안쪽면으로부터 바깥쪽면으로 투사되며, 이 투사된 빛을 카메라(300)가 촬상하는 형태로 진행된다.

상기 영상촬영 단계(S110)를 통해 촬상이 완료되면 화상처리용 컴퓨터(400)는 특징점을 추출하는 단계(S120)를 수행한다.

이 단계(S120)를 수행하기 위해 상기 영상촬영 단계(S110)에서 촬상된 영상은 화상처리용 컴퓨터(400)로 전송된다.

이때, 특징점은 형태, 크기(폭, 길이), 색깔 혹은 명암 등이 될 수 있다.

그리고, 특징점 비교단계(S130)가 수행되는데, 이를 위해 화상처리용 컴퓨터(400)는 결함검출DB(500)에 수록된 영상정보를 참조한다.

비교결과, 불량개소가 검출되지 않았다면 검사종료 여부를 확인 후 검사를 종료하게 된다.

반면, 불량개소가 검출된 경우라면 불량위치를 저장하고(S140), 이 사실을 작업자에게 알리게 된다(S150).

이후, 작업자는 후속처리를 수행하게 된다.

아울러, 후속 위치를 또 검사해야 하기 때문에 검사종료 위치인지를 판단(S160)하여 종료 위치라면 검사를 종료하고, 종료 위치가 아니라면 다음 검사위치로 이동(S170)한 후 다음 위치에 대한 검사를 동일하게 수행한다.

이와 같은 과정을 거쳐 자동으로 검사함으로써 검사효율을 높이고, 균일하면서 정확한 검사가 가능하게 된다.

100 : 검사대상 블레이드 200 : 광원
300 : 카메라 400 : 화상처리용 컴퓨터
500 : 결함검출DB

Claims (6)

1. 풍력 발전기에 장착되는 블레이드를 검사하는 장치에 있어서;
   검사대상 블레이드;
   검사대상 블레이드에 빛을 비춰 곡률을 가진 안쪽에서 바깥쪽으로 투사시키는 광원;
   광원에 의해 투사된 빛을 받아 검사대상 블레이드의 바깥쪽 영상을 획득하는 카메라;
   카메라에서 촬상된 영상을 수신받아 결함여부를 판독하는 화상처리용 컴퓨터;
   화상처리용 컴퓨터가 결함여부를 판독하도록 결함에 해당되는 기준 영상정보를 제공하는 결함검출DB;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사장치.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 광원은 LED 램프인 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사장치.
   
3. 청구항 2에 있어서;
   상기 광원은 회전과 함께 검사대상 블레이드의 길이방향과 평행하게 이동될 수 있도록 설치된 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사장치.
   
4. 풍력 발전기에 장착되는 블레이드를 검사하는 방법에 있어서;
   검사대상 블레이드를 검사 시작 위치로 이동시키는 단계;
   이동된 검사대상 블레이드에 빛을 조사하여 영상을 촬영하는 단계;
   촬영된 영상에서 화상처리용 컴퓨터가 특징점을 추출하는 단계;
   추출된 특징점을 불량검출DB에 수록된 정보와 비교하여 불량여부를 판단하는 단계;
   불량여부에 따라 후속처리 과정을 수행하고, 검사 종료 위치인지를 판단하여 검사 종료 위치라면 검사를 종료하고, 검사 종료 위치가 아니라면 다음 검사 위치로 이동하여 검사를 계속 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사방법.
   
5. 청구항 4에 있어서;
   상기 불량여부 판단결과, 불량일 경우에는 불량위치를 저장하고, 작업자에게 통지하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사방법.
   
6. 청구항 4에 있어서;
   상기 불량여부 판단결과, 불량이 아닐 경우 곧바로 검사 종료 위치인지를 판독하는 단계로 루프 이동하는 것을 특징으로 하는 풍력 블레이드 자동 검사방법.

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