KR20140000612A - 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법 - Google Patents

블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140000612A
KR20140000612A KR1020120120838A KR20120120838A KR20140000612A KR 20140000612 A KR20140000612 A KR 20140000612A KR 1020120120838 A KR1020120120838 A KR 1020120120838A KR 20120120838 A KR20120120838 A KR 20120120838A KR 20140000612 A KR20140000612 A KR 20140000612A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
blade
photographing
module
wind
nacelle
Prior art date
Application number
KR1020120120838A
Other languages
English (en)
Inventor
황정훈
임선
김동엽
박창우
김정훈
김효빈
Original Assignee
전자부품연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전자부품연구원 filed Critical 전자부품연구원
Publication of KR20140000612A publication Critical patent/KR20140000612A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/94—Investigating contamination, e.g. dust
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법은, 나셀 또는 타워에 위치한 팬틸트 카메라를 이용하여 블레이드를 촬영하고, 촬영한 영상의 화소값을 분석하여 블레이드의 손상여부 또는 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하여, 해당 촬영 결과 및 판단 결과 중 적어도 하나의 정보를 무선 통신을 이용해 전송하는 과정을 포함하며, 이를 통해 인간이 확인하기 어려운 블레이드의 상태를 무인 카메라를 이용해 확인할 수 있다.

Description

블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법 {Aerogenerator having blade inspection function and blade inspection method thereof}
본 발명은 장치 검사 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 풍력 발전기의 블레이드 상태를 자동으로 감지할 수 있는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 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, 풍력 발전기의 블레이드를 촬영하여 블레이드의 손상 유무나 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부 등을 자동으로 판단할 수 있는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기는, 바람에 의해 회전하는 복수의 블레이드, 상기 블레이드의 회전에 따라 전류를 발생하는 발전기가 위치한 나셀, 일단이 지면과 결합하고 타단은 상기 나셀과 결합하여 상기 나셀을 지지하는 타워, 상기 나셀 또는 상기 타워에 위치한 팬틸트(pan-tilt) 카메라를 이용하여 상기 블레이드를 촬영하는 촬영모듈, 및 상기 촬영모듈의 촬영 결과에 따라, 상기 블레이드의 상태 이상 여부를 판단하는 판단모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 판단모듈은 상기 촬영모듈의 촬영 영상에서 상기 블레이드의 경계선을 인식하고, 인식한 경계선의 내부에서 특정 픽셀의 화소값을 인접 픽셀의 화소값과 비교하여 일정치 이상의 차이를 보이는지 확인하는 과정을 통해, 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 촬영모듈은, 상기 팬틸트 카메라의 촬영 방향을 상측 방향, 하측 방향, 좌측 방향 또는 우측 방향으로 조정하여, 바람에 의해 회전하여 위치가 변경되는 상기 블레이드를 촬영하고, 상기 판단모듈은, 상기 촬영모듈이 각 촬영 방향에 따라 촬영한 복수의 영상을 비교 분석하여, 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 블레이드는, 끝단이 허브와 결합하여 상기 블레이드의 길이 방향 회전축을 중심으로 회전하고, 상기 촬영모듈은, 상기 블레이드의 길이 방향 회전축을 중심으로 한 회전에 따라 변경되는 상기 블레이드의 모습을 촬영하며, 상기 판단모듈은, 상기 촬영모듈이 촬영한 복수의 영상을 비교 분석하여, 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 촬영모듈은, 복수의 팬틸트 카메라를 통해 상기 블레이드를 촬영하고, 상기 판단모듈은, 상기 복수의 팬틸트 카메라를 통해 촬영된 영상을 비교 분석하여, 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 촬영 모듈은 상기 팬틸트 카메라를 통해 상기 블레이드의 특정 부분을 확대하여 촬영하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기에 있어서, 상기 촬영모듈의 촬영 결과 및 상기 판단모듈의 판단 결과 중 적어도 하나의 정보를 무선 통신을 통해 전송하기 위한 통신모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 풍력 발전기의 블레이드 검사 방법은, 나셀 또는 타워에 위치한 팬틸트 카메라를 이용하여 블레이드를 촬영하는 촬영단계, 상기 촬영단계에서 촬영한 영상의 화소값을 분석하여 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 판단단계, 및 상기 촬영단계에서의 촬영 결과 및 상기 판단단계에서의 판단 결과 중 적어도 하나의 정보를 무선 통신을 이용해 전송하는 전송단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
첫째, 인간이 확인하기 어려운 블레이드의 상태를 무인 카메라를 이용해 확인할 수 있으며, 이에 따라 안전성 및 편의성이 제공된다.
둘째, 블레이드에 대한 촬영 결과나 손상 여부 등에 대한 판단 결과는 원격지에 위치한 관리센터 등에 전송되어 관리자가 블레이드 상태에 따른 적절한 조치를 취할 수 있다.
셋째, 촬영 방향을 조정할 수 있는 팬틸트 카메라를 이용하여 블레이드를 촬영함으로써, 하나 또는 소수의 카메라를 설치하여 상대적으로 저렴한 비용으로 블레이드를 촬영할 수 있고, 다양한 각도에서 촬영된 영상을 비교하여 블레이드의 손상 여부나 이물질 부착여부 등을 정확하게 판단하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 실시예에 따라 블레이드를 촬영하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 도 1 내지 도 3에 도시된 실시예에 따른 풍력 발전기에 포함된 모듈의 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 블레이드를 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.
본 발명은 풍력을 이용하여 발전하는 풍력발전기의 블레이드를 촬영하여, 손상여부에 대한 검사를 수행하는 기술과 관련한 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기(100)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1의 실시예에 따라 블레이드(10)를 촬영하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 풍력 발전기(200)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 풍력 발전기(300)의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 따른 풍력 발전기에 포함된 모듈의 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 각 실시예에 따른 풍력 발전기(100, 200, 300)는 블레이드(10), 나셀(20), 타워(30), 촬영모듈(40), 판단모듈(50) 및 통신모듈(60)을 포함하여 구성된다.
블레이드(10)는 바람이 불면 바람에 맞서 회전하는 회전날로서, 그 중량을 줄이면서 강한 바람에 맞설 수 있도록 유리섬유 등의 소재로 제작될 수 있다.
블레이드(10)는 끝단이 허브(11)와 결합하며, 복수의 블레이드(10)는 허브(11)의 회전축을 중심으로 회전한다. 예를 들어, 도 1에서 블레이드(10)는 x축 방향인 허브의 회전축을 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 회전력을 나셀(20)로 전달한다.
또한 블레이드(10)는 끝단이 허브(11)에 연결된 채로, 블레이드(10)의 길이 방향 회전축을 중심으로 회전 가능하며, 이를 통해 바람의 방향에 따라 더 많은 저항을 받을 수 있도록 제어하는 것이 가능하다. 이 경우 블레이드(10) 끝단과 허브(11)의 결합부분에는 블레이드(10)를 회전시키기 위한 모터나 구동 장비 등이 위치할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 상단에 수직 방향으로 위치한 블레이드(10)는 z축 방향인 블레이드(10)의 길이 방향 회전축을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 가능하며, 이를 통해 바람에 따라 블레이드(10)의 회전날이 받는 저항을 최대로 하여 전력을 발전하는 것이 가능하다.
나셀(nacelle)(20)은 블레이드(10)의 회전 속도를 조절하는 증속기 또는 감속기, 블레이드(10)의 회전에 따라 유도 전류를 발생시키는 발전 설비 등이 위치하는 장소이다.
타워(30)는 풍력 발전기(100, 200, 300)를 지면에 고정하는 역할을 한다.
촬영모듈(40)은 나셀(20) 또는 타워(30)에 위치하여 블레이드(10)를 촬영한다.
촬영모듈(40)은 블레이드(10)를 촬영하기 위한 하나 이상의 팬틸트(pan-tilt) 카메라를 포함한다.
팬틸트 카메라는 카메라 축에 카메라가 고정된 상태에서 각 방향으로 회전하거나 움직여(pan-tilt) 촬영 방향의 조정이 가능한 촬영 장비를 의미한다.
도 1 및 도 2에 도시된 실시예는 촬영모듈(40)에 포함된 팬틸트 카메라가 나셀(20)의 상단에 위치한 일 예를 나타내고, 도 3에 도시된 실시예는 촬영모듈(40)에 포함된 팬틸트 카메라가 나셀(20)의 하단에 위치한 일 예를 나타내며, 도 4에 도시된 실시예는 촬영모듈(40)에 포함된 팬틸트 카메라가 타워(30)에 위치한 일 예를 나타낸다.
다만, 본 발명의 기술적 사상은 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 촬영모듈(40) 또는 이에 포함된 팬틸트 카메라는, 블레이드(10)를 촬영하기 용이하도록 나셀(20) 또는 타워(30)의 어느 부분에도 위치할 수 있고, 이 모든 실시예는 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
통상 풍력 발전기(100, 200, 300)는 더 많은 발전 용량을 확보하기 위해 바람이 강한 곳에 설치되는 것이 바람직하다. 그런데 블레이드(10)는 바람의 운동에너지 또는 공기 중의 부유물질 등에 따라 금이 가는 등 손상이 발생할 수 있고, 먼지와 같은 여러 이물질이 붙을 수 있다. 그리고 블레이드(10)의 손상이나 블레이드(10)에 붙은 이물질은 풍력 발전기(100, 200, 300)의 공기 역학적 성능을 떨어뜨리는 원인이 되곤 한다.
따라서 블레이드(10)에 손상이 발생한 경우 이를 신속히 감지하고 보수 작업을 수행하거나, 블레이드(10)에 붙은 이물질을 제거해 주는 것이 필요하다.
그런데 풍력 발전기(100, 200, 300)는 초대형 구조물이어서, 사람이 직접 블레이드(10)에 다가가 상태를 파악하기 어렵고 안전 상의 문제도 발생할 수 있다.
이에 본 발명의 풍력 발전기(100, 200, 300)는 촬영모듈(40)을 이용해 블레이드(10)를 촬영하고, 촬영 결과에 따라 블레이드(10)에 발생한 결함을 파악할 수 있다.
본 발명의 촬영모듈(40)은 팬틸트 카메라의 촬영 방향을 상측 방향, 하측 방향, 좌측 방향 또는 우측 방향으로 조정하여 블레이드(10) 전체의 각 부분에 대한 상세한 촬영이 가능하도록 하며, 촬영모듈(40)은 팬틸트 카메라의 촬영 방향 조정을 위한 모터나 기어 등의 구동 장비를 포함할 수 있다.
팬틸트 카메라의 촬영 방향이 각 방향으로 조정되는 경우, 바람에 의해 블레이드(10)가 회전함에 따라, 단일 블레이드(10)를 다양한 각도에서 촬영할 수 있다.
예를 들어, 촬영모듈(40)은 팬틸트 카메라의 촬영 방향을 좌측 방향으로 조정하고, 특정 블레이드(10)가 회전에 따라 좌측에 위치할 때의 영상을 촬영할 수 있다. 또한, 촬영모듈(40)은 팬틸트 카메라의 촬영 방향을 우측 방향으로 조정하고, 동일한 특정 블레이드(10)가 회전에 따라 우측에 위치할 때의 영상을 촬영할 수 있다.
이러한 경우, 동일한 블레이드(10)를 각 위치에 따라 촬영하여도 이물질의 크기, 그림자 유무, 태양의 직사광 또는 반사광이 카메라 렌즈에 입사되는지 여부 등에 따라 각각의 촬영 영상에 차이가 존재하게 되며, 서로 다른 각도에서 촬영된 두 영상을 비교하면, 블레이드(10)에 손상이 발생하였는지 또는 이물질이 부착되었는지 여부를 판단할 수 있다.
또한 촬영모듈(40)에 포함된 팬틸트 카메라는 확대 촬영이 가능한 팬틸트줌(PTZ, pan-tilt-zoom) 카메라일 수 있으며, 촬영모듈(40)은 팬틸트 카메라를 통해 블레이드(10)의 특정 부분을 확대하여 촬영하는 것이 가능하다. 이를 통해 블레이드(10)의 각 부분에 손상이 발생하였는지 또는 이물질이 부착되었는지 여부를 더욱 정밀하게 판단할 수 있다.
촬영모듈(40)은 블레이드(10)가 전력 생산을 위해 회전하는 상태에서 촬영 동작을 수행할 수 있고, 블레이드(10)가 멈춰진 상태에서 촬영 동작을 수행할 수도 있다.
또한 허브(11)와 끝단이 연결된 각 블레이드(10)가, 해당 블레이드(10)의 길이 방향 회전축을 따라 회전 가능한 경우, 촬영모듈(40)은 회전에 따라 보이게 되는 블레이드(10)의 각 부분을 용이하게 촬영할 수 있다. 즉, 블레이드(10)는 곡면 형상의 회전날을 가지기 때문에, 팬틸트 카메라의 촬영 방향 또는 블레이드(10)의 길이 방향 회전 각도에 따라 동일 부분에 대한 촬영 영상이라도 그 촬영된 모습이 서로 다르게 된다. 또한, 이물질의 크기, 그림자 유무, 태양의 직사광 또는 반사광이 카메라 렌즈에 입사되는지 여부 등에 따라, 팬틸트 카메라가 동일한 부분을 촬영한 경우라도 그 촬영 영상이 달라지게 된다.
이에 블레이드(10)가 바람의 저항을 많이 받도록 길이 방향 회전축을 따라 회전하여 회전날 방향이 변경되면, 촬영모듈(40)은 블레이드(10)의 회전 전, 회전 도중, 회전 후 등 모습이 변경되는 블레이드(10)의 촬영 영상을 확보할 수 있고, 이들 영상은 비교 분석을 통해, 블레이드(10)에 균열 등의 손상이 발생하였는지, 먼지, 벌레 등의 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는데 이용된다.
또한 촬영모듈(40)은 블레이드(10)가 멈춰진 상태에서 회전날 방향을 회전시켜, 다양한 각도에서 블레이드(10)의 각 부분을 촬영한 영상을 확보할 수 있으며, 해당 영상은 블레이드(10)의 손상 여부 또는 이물질 부착 여부 등을 판단하는데 이용될 수 있다.
판단모듈(50)은 촬영모듈(40)의 촬영 결과에 따라 블레이드(10)의 상태 이상 여부를 판단하는 역할을 한다.
판단모듈(50)은 나셀(20) 또는 타워(30)에 위치할 수 있다.
판단모듈(50)은 촬영모듈(40)이 촬영한 영상에서 화소값을 분석하여 균열 등 손상의 발생 여부나 이물질 부착여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 판단모듈(50)은 촬영모듈(40)이 촬영한 영상에서 블레이드(10) 회전날의 경계선을 인식하고, 경계선 내부에서 특정 픽셀의 화소값을 인접 픽셀의 화소값과 비교한다. 이때, 판단모듈(50)은 양 화소값이 일정치 이상의 차이를 보이는 경우, 블레이드(10)에 균열 등의 손상이 발생하였거나 이물질이 부착된 것으로 판단할 수 있다.
이때, 촬영모듈(40)이 팬틸트 카메라를 이용하여 다양한 촬영 방향으로 블레이드(10)를 촬영하였거나, 길이 방향 회전축을 따라 회전하는 블레이드(10)를 촬영하여 다양한 각도로 모습이 변경되는 블레이드(10)의 촬영 영상을 확보한 경우, 판단모듈(50)은 단일 블레이드(10)의 동일한 부분을 촬영한 복수의 영상을 비교 분석하여 일정치 이상의 화소값 차이가 발생한 부분을 찾아내고, 해당 부분의 화소값 차이가 손상이나 이물질의 존재에 따른 것인지 또는 광 간섭이나 그림자 등에 의한 것인지를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 촬영모듈(40)은 서로 다른 각도에서 블레이드(10)를 촬영하는 복수의 팬틸트 카메라를 포함할 수 있으며, 판단모듈(50)이 판단한 결과 해당 복수의 팬틸트 카메라 중 특정 팬틸트 카메라의 촬영 영상에서 특정 부분 픽셀의 화소값이 주변과 일정치 이상의 차이를 가지는 경우, 판단모듈(50)은 다른 각도에서 촬영한 다른 팬틸트 카메라의 촬영 영상에서 해당 부분의 화소값이 유사한 차이를 가지는지 비교 분석할 수 있고, 이러한 방식으로 블레이드의 손상 여부나 이물질 부착 여부를 판단할 수 있다.
통신모듈(60)은 촬영모듈(40)의 촬영 결과 또는 판단모듈(50)의 판단 결과 중 적어도 하나의 정보를 무선 통신을 통해 외부의 관리센터 등으로 전송하는 역할을 한다.
이때, 관리센터는, 풍력 발전기(100, 200, 300)가 해상에 위치하는 경우 바지선이 될 수 있고, 육상에 위치한 풍력 발전기(100, 200, 300) 관리소가 될 수 있으며, 관리자가 탑승하는 관리 차량 또는 관리자가 소지가능한 이동식 단말기 등이 될 수 있다.
이를 위해 본 발명의 통신모듈(60)은 무선 통신망을 이용해 데이터를 전송하기 위한 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
본 실시예에서는 판단모듈(50)이 풍력 발전기(100, 200, 300)에 위치하고 있으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것이 아니며, 실시예에 따라서는 판단모듈(50)이 풍력 발전기(100, 200, 300) 외부에 위치할 수 있다. 이때, 풍력 발전기(100, 200, 300)에 위치한 통신모듈(60)은 촬영모듈(40)의 촬영 결과를 원격지에 위치한 판단모듈(50)로 전송하여 블레이드(10)의 상태 이상 여부를 판단하도록 할 수 있다. 이때, 통신모듈(60)은 촬영모듈(40)의 촬영 결과를 외부의 관리센터로 전송하고, 원격지의 판단모듈(50)은 관리센터로 판단 결과를 전송하여, 관리센터의 관리자가 이를 확인하도록 할 수 있다.
별개로, 판단모듈(50)이 풍력 발전기(100, 200, 300)에 위치하는 경우라면, 통신모듈(60)은 촬영모듈(40)의 촬영 결과 및 판단모듈(50)의 판단 결과 중 하나 이상의 정보를 외부의 관리센터로 전송하여, 관리자가 이를 확인하고 적절한 조치를 취하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 풍력 발전기의 블레이드를 검사하는 과정에 대해서는 도 6을 참조하여 좀 더 상세하게 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라 블레이드를 검사하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 풍력 발전기의 촬영모듈은 나셀이나 타워에 위치한 팬틸트 카메라를 이용하여 바람에 맞서 회전하는 블레이드를 촬영한다(S10).
단계(S10)에서 촬영모듈은 블레이드가 회전하는 동안 촬영할 수 있고, 블레이드가 멈춰진 상태에서 촬영할 수도 있다.
단계(S10)의 팬틸트 카메라는, 카메라 축에 카메라가 고정된 상태에서 각 방향으로 촬영 방향의 조정이 가능한 촬영 장비이며, 예를 들어, 촬영모듈은 팬틸트 카메라의 촬영 방향을 상측 방향, 하측 방향, 좌측 방향 또는 우측 방향으로 조정할 수 있다.
팬틸트 카메라의 촬영 방향이 각 방향으로 조정되는 경우, 바람에 의해 블레이드가 회전함에 따라 위치가 변경되는 단일 블레이드를, 다양한 각도에서 촬영할 수 있다. 서로 다른 각도에서 단일 블레이드를 촬영한 복수의 영상은, 해당 촬영 각도, 이물질의 크기, 그림자 유무, 태양의 직사광 또는 반사광이 카메라 렌즈에 입사되는지 여부 등에 따라, 동일한 부분을 촬영한 경우라도 그 촬영 영상이 달라지게 된다.
또한 단계(S10)에서 촬영모듈에 포함된 팬틸트 카메라는 확대 촬영이 가능한 팬틸트줌(PTZ, pan-tilt-zoom) 카메라일 수 있으며, 촬영모듈은 팬틸트 카메라를 통해 블레이드의 특정 부분을 확대하여 촬영하는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서 곡면 형상을 갖는 풍력 발전기의 블레이드는, 바람의 저항을 최대한 많이 받기 위해, 블레이드의 길이 방향 회전축을 따라 회전이 가능할 수 있다. 이 경우 단계(S10)의 촬영 모듈은 블레이드의 회전 전, 회전 도중, 회전 후 등 회전에 따라 보이는 모습이 변경되는 블레이드를 촬영할 수 있고, 이 경우 동일한 부분에 대한 복수의 촬영 영상이라도, 블레이드의 곡면 형상에 따라 서로 차이를 갖게 된다.
또한 단계(S10)의 촬영모듈은 블레이드가 멈춰진 상태에서 회전날 방향을 회전시켜, 다양한 각도에서 블레이드의 동일 부분을 촬영한 복수의 영상을 확보할 수도 있다.
더하여 단계(S10)에서의 촬영모듈은 블레이드를 촬영하는 복수의 팬틸트 카메라를 포함할 수 있으며, 이러한 복수의 팬틸트 카메라를 이용하여 블레이드의 동일 부분을 촬영하여도, 촬영 각도에 따라 영상의 차이를 갖게 된다.
이후, 판단모듈은 단계(S10)에서 촬영한 영상의 화소값을 분석하여(S20), 블레이드가 손상되었는지 여부 또는 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단한다(S30).
예를 들어, 단계(S20)에서 풍력 발전기 내부 또는 외부에 위치한 판단모듈은, 촬영모듈이 촬영한 영상에서 블레이드 회전날의 경계선을 인식하고, 경계선 내부에서 특정 픽셀의 화소값을 인접 픽셀의 화소값과 비교한다.
그리고 단계(S30)에서 판단모듈은 양 화소값이 일정치 이상의 차이를 보이는 경우, 블레이드에 균열 등의 손상이 발생하였거나 이물질이 부착된 것으로 판단할 수 있다.
만일 단계(S10)에서 촬영모듈이 팬틸트 카메라의 촬영 방향을 각 방향으로 조정하여, 단일 블레이드가 회전함에 따라 각 위치에서의 영상을 촬영한 경우라면, 단계(S20, S30)에서의 판단모듈은 동일한 부분을 촬영한 복수의 영상을 비교 분석하여, 블레이드에 손상이 발생하였는지 또는 이물질이 부착되었는지 여부를 판단할 수 있다.
또한 단계(S10)에서 촬영모듈이, 블레이드의 길이 방향 회전축을 중심으로 회전하는 곡면 형상의 블레이드를 촬영한 경우라면, 단계(S20, S30)에서의 판단모듈은 블레이드의 회전에 따라 모습이 변경되는 복수의 촬영 영상을 비교 분석하여, 블레이드에 손상이 발생하였는지 또는 이물질이 부착되었는지 여부를 판단할 수 있다.
더하여 단계(S10)에서 촬영모듈이 복수의 팬틸트 카메라를 이용하여 블레이드의 동일 부분을 촬영한 경우, 단계(S20, S30)에서의 판단모듈은 각 팬틸트 카메라가 촬영한 영상을 비교 분석하여 블레이드에 손상이 발생하였는지 또는 이물질이 부착되었는지 여부를 판단할 수 있다.
이후, 풍력 발전기 내부의 통신모듈을 이용하여 단계(S10)에서의 촬영 결과 및 단계(S30)에서의 판단 결과 중 하나 이상의 정보를 외부의 관리센터 등으로 전송한다(S40).
본 발명에서는 이러한 과정을 통해 풍력 발전기의 블레이드를 소수의 팬틸트 카메라로 촬영하고, 공기 역학적 성능을 떨어뜨리는 원인이 되는 블레이드의 손상이나 이물질 부착여부를 파악할 수 있다. 이러한 블레이드의 검사 과정은 무인으로 이루어질 수 있어, 안전사고를 방지할 수 있고 관리의 편의가 증진된다.
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. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
10: 블레이드
11: 허브
20: 나셀
30: 타워
40: 촬영모듈
50: 판단모듈
60: 통신모듈
100, 200, 300: 풍력 발전기

Claims (8)

  1. 바람에 의해 회전하는 복수의 블레이드;
    상기 블레이드의 회전에 따라 전류를 발생하는 발전기가 위치한 나셀;
    일단이 지면과 결합하고 타단은 상기 나셀과 결합하여 상기 나셀을 지지하는 타워;
    상기 나셀 또는 상기 타워에 위치한 팬틸트(pan-tilt) 카메라를 이용하여 상기 블레이드를 촬영하는 촬영모듈; 및
    상기 촬영모듈의 촬영 결과에 따라, 상기 블레이드의 상태 이상 여부를 판단하는 판단모듈;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판단모듈은 상기 촬영모듈의 촬영 영상에서 상기 블레이드의 경계선을 인식하고, 인식한 경계선의 내부에서 특정 픽셀의 화소값을 인접 픽셀의 화소값과 비교하여 일정치 이상의 차이를 보이는지 확인하는 과정을 통해, 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 촬영모듈은, 상기 팬틸트 카메라의 촬영 방향을 상측 방향, 하측 방향, 좌측 방향 또는 우측 방향으로 조정하여, 바람에 의해 회전하여 위치가 변경되는 상기 블레이드를 촬영하고,
    상기 판단모듈은, 상기 촬영모듈이 각 촬영 방향에 따라 촬영한 복수의 영상을 비교 분석하여, 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블레이드는, 끝단이 허브와 결합하여 상기 블레이드의 길이 방향 회전축을 중심으로 회전하고,
    상기 촬영모듈은, 상기 블레이드의 길이 방향 회전축을 중심으로 한 회전에 따라 변경되는 상기 블레이드의 모습을 촬영하며,
    상기 판단모듈은, 상기 촬영모듈이 촬영한 복수의 영상을 비교 분석하여, 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 촬영모듈은, 복수의 팬틸트 카메라를 통해 상기 블레이드를 촬영하고,
    상기 판단모듈은, 상기 복수의 팬틸트 카메라를 통해 촬영된 영상을 비교 분석하여, 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 촬영 모듈은 상기 팬틸트 카메라를 통해 상기 블레이드의 특정 부분을 확대하여 촬영하는 것을 특징으로 하는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 촬영모듈의 촬영 결과 및 상기 판단모듈의 판단 결과 중 적어도 하나의 정보를 무선 통신을 통해 전송하기 위한 통신모듈;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기.
  8. 나셀 또는 타워에 위치한 팬틸트 카메라를 이용하여 블레이드를 촬영하는 촬영단계;
    상기 촬영단계에서 촬영한 영상의 화소값을 분석하여 상기 블레이드의 손상여부 또는 상기 블레이드에 이물질이 부착되었는지 여부를 판단하는 판단단계; 및
    상기 촬영단계에서의 촬영 결과 및 상기 판단단계에서의 판단 결과 중 적어도 하나의 정보를 무선 통신을 이용해 전송하는 전송단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 풍력 발전기의 블레이드 검사 방법.
KR1020120120838A 2012-06-22 2012-10-30 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법 KR20140000612A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120067160 2012-06-22
KR20120067160 2012-06-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140000612A true KR20140000612A (ko) 2014-01-03

Family

ID=50138458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120120838A KR20140000612A (ko) 2012-06-22 2012-10-30 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140000612A (ko)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101600424B1 (ko) * 2014-12-11 2016-03-07 한국항공우주연구원 블레이드 측정 장치 및 방법
CN107220879A (zh) * 2017-05-26 2017-09-29 成都市青柠微影科技有限公司 观影互动方法及装置
KR101973071B1 (ko) * 2018-11-30 2019-08-23 윈디텍 주식회사 Mw급 풍력발전기 블레이드 전연부 보호를 위한 유지보수 시스템 및 방법
CN110243830A (zh) * 2019-03-11 2019-09-17 华电电力科学研究院有限公司 一种风电机组叶片表面缺陷检测系统及检测方法
WO2021111533A1 (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 日本電気株式会社 異常判定装置、異常判定方法およびプログラム記憶媒体
CN113176268A (zh) * 2021-05-18 2021-07-27 哈尔滨理工大学 一种基于云台拍摄图像的风电叶片表面损伤检测方法
CN113588669A (zh) * 2021-09-22 2021-11-02 哈尔滨理工大学 一种基于云台拍摄图像的风电叶片表面损伤检测装置
EP3872338A4 (en) * 2018-10-31 2021-12-08 Beijing Goldwind Science & Creation Windpower Equipment Co., Ltd. VIDEO CONTROL PROCESS AND SYSTEM FOR WIND TURBINE BLADE
CN115078381A (zh) * 2022-06-15 2022-09-20 智冠华高科技(大连)有限公司 一种基于二轴云台的风力发电机叶片损伤在线检测方法
CN115096894A (zh) * 2022-06-15 2022-09-23 智冠华高科技(大连)有限公司 一种基于无人机的风力发电机叶片损伤在线检测方法
CN115078381B (zh) * 2022-06-15 2024-05-31 智冠华高科技(大连)有限公司 一种基于二轴云台的风力发电机叶片损伤在线检测方法

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101600424B1 (ko) * 2014-12-11 2016-03-07 한국항공우주연구원 블레이드 측정 장치 및 방법
CN107220879A (zh) * 2017-05-26 2017-09-29 成都市青柠微影科技有限公司 观影互动方法及装置
CN107220879B (zh) * 2017-05-26 2021-04-20 成都市青柠微影科技有限公司 观影互动方法及装置
AU2019372375B2 (en) * 2018-10-31 2023-03-09 Beijing Goldwind Science & Creation Windpower Equipment Co., Ltd. Video monitoring method and system for blade of wind turbine
EP3872338A4 (en) * 2018-10-31 2021-12-08 Beijing Goldwind Science & Creation Windpower Equipment Co., Ltd. VIDEO CONTROL PROCESS AND SYSTEM FOR WIND TURBINE BLADE
US11421660B2 (en) 2018-10-31 2022-08-23 Beijing Gold Wind Science & Creation Windpower Equipment Co., Ltd. Video monitoring method and system for wind turbine blade
KR101973071B1 (ko) * 2018-11-30 2019-08-23 윈디텍 주식회사 Mw급 풍력발전기 블레이드 전연부 보호를 위한 유지보수 시스템 및 방법
CN110243830A (zh) * 2019-03-11 2019-09-17 华电电力科学研究院有限公司 一种风电机组叶片表面缺陷检测系统及检测方法
WO2021111533A1 (ja) * 2019-12-04 2021-06-10 日本電気株式会社 異常判定装置、異常判定方法およびプログラム記憶媒体
JPWO2021111533A1 (ko) * 2019-12-04 2021-06-10
CN113176268A (zh) * 2021-05-18 2021-07-27 哈尔滨理工大学 一种基于云台拍摄图像的风电叶片表面损伤检测方法
CN113588669A (zh) * 2021-09-22 2021-11-02 哈尔滨理工大学 一种基于云台拍摄图像的风电叶片表面损伤检测装置
CN115096894A (zh) * 2022-06-15 2022-09-23 智冠华高科技(大连)有限公司 一种基于无人机的风力发电机叶片损伤在线检测方法
CN115078381A (zh) * 2022-06-15 2022-09-20 智冠华高科技(大连)有限公司 一种基于二轴云台的风力发电机叶片损伤在线检测方法
CN115078381B (zh) * 2022-06-15 2024-05-31 智冠华高科技(大连)有限公司 一种基于二轴云台的风力发电机叶片损伤在线检测方法
CN115096894B (zh) * 2022-06-15 2024-06-04 智冠华高科技(大连)有限公司 一种基于无人机的风力发电机叶片损伤在线检测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20140000612A (ko) 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법
KR20140001310A (ko) 블레이드 검사 기능을 구비한 풍력 발전기 및 블레이드 검사 방법
CN102434403B (zh) 用于风力涡轮机检查的系统及方法
CN108364003A (zh) 基于无人机可见光及红外图像融合的电力巡检方法及装置
US20100103260A1 (en) Wind turbine inspection
CN102297098A (zh) 用于风力涡轮机检查的系统和方法
US20220195994A1 (en) Blade inspection device and a blade condition monitoring system
KR101633812B1 (ko) 해상 부이의 실시간 원격 모니터링 시스템
CN111038721A (zh) 一种基于图像识别的风力机叶片巡检无人机和巡检方法
CN110046584B (zh) 一种基于无人机巡检的道路裂纹检测装置及检测方法
CN105516684A (zh) 电网输电线巡视方法
CN110666814A (zh) 配电网巡检机器人
CN207475699U (zh) 便携式变电巡检装置
CN212635748U (zh) 配电网巡检机器人
CN105516683A (zh) 输电线巡视方法
CN107613249A (zh) 边界监控装置、系统及方法
EP3770424A1 (en) Blade inspection device and a blade condition monitoring system
CN208079019U (zh) 一种基于无人机远程调控的光伏电站巡检装置
CN105203315A (zh) 一种设在巡检车上的风机浆叶监测装置
CN213814925U (zh) 一种基于无线局域网的移动式火焰识别系统
KR20190062834A (ko) 풍력 발전기의 블레이드 검사장치 및 그 방법
CN207200882U (zh) 边界监控装置及系统
CN204929020U (zh) 一种全景图像拍摄装置
CN210351412U (zh) 一种用于海上救援的图像采集系统
JP7033301B2 (ja) 太陽光発電パネルの検査装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application