专利名称：用于检验风能设备的转子叶片的制造质量的方法和设备的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种用于检验风能设备的转子叶片的制造质量的方法以及设备。特别 关注转子叶片的从外面不可见的特征。
背景技术：
风能设备的转子叶片的特征根本上是为了风能设备的产出。当今转子叶片大多 用玻璃纤维增强的塑料(GFK)制成。所使用的转子叶片的长度达到几米乃至60m或更长。 在运行时产生的极大的纵向力通过由玻璃纤维或者碳纤维制成的一个或者多个带或料幅 (下面称为纤维垫)吸收。该带要么由无端头的纤维、所谓的粗纱制成，要么是单向束。在制造时把玻璃纤维料幅或者碳纤维料幅放入一个用于转子叶片的阴模内。然后 用环氧树脂浇铸并使该树脂固化。理想的方式是在制成转子叶片后将纤维垫平整地填入在转子叶片内。但是事实上 料幅具有隆起和皱褶。这种欧米咖形状的皱褶在图1中示意性地示出了。在这样的皱褶的 区域内不能以希望的方式保证吸收作用在转子叶片上的纵向力。一般说隆起和皱褶减弱了 对于转子叶片所希望且提供的强度和弹性，特别是沿转子叶片的纵向，亦即沿它的最长延 伸方向的强度和弹性。转子叶片结构上的这些缺陷能够导致转子叶片的突然失灵或者一般 导致缩短它的寿命。
发明内容
转子叶片的不可透视的材料一般不允许用视觉检查成品的转子叶片。因此本发 明要解决的技术问题在于，提供一种用于检验风能设备的转子叶片的制造质量的设备和方 法，使用该设备和方法能够无损地并且简单地确定在转子叶片中填入的纤维垫的隆起。上述关于设备的技术问题通过一种用于检验风能设备的转子叶片的制造质量的 设备得以解决。本发明的用于检验风能设备的转子叶片的制造质量的设备具有至少一个用于发 光的光源。该光源优选是激光源，例如激光二极管。在这种情况下发出的光是带有其已知 特征的激光。但是例如也可以使用发光二极管。此外该设备包括用于检测光的位置敏感的 检测装置。这里该检测装置是位置敏感的，也就是说它具有至少沿一维的位置分辨率。换 句话说，该检测装置能够至少沿一维确定入射的光束的位置。作为检测装置为此例如使用 光敏二极管列或者照相机，例如基于CCD的照相机。该检测装置设置在光的光路外。换句 话说，如果从光源发出的光不偏转，则它不照射检测装置在本发明的用于检验风能设备的转子叶片的制造质量的方法中，从一个与表面的垂线不同的角度用光照射转子叶片。用检测器接受从转子叶片反射的光。确定从转子叶 片的表面下面在纤维垫上反射的光照射在检测器上的位置，并且从该位置确定纤维垫的位 置。在这种情况下从检测器上的位置推断在转子叶片的表面下反射的深度是适宜的。为使该推断简单，优选，除了在转子叶片的表面下在纤维垫上反射的光的位置外还确定一个基本位置，这里该基本位置是直接在转子叶片的表面上反射的光射在检测器上 的位置。然后可以比较上述位置与所述基本位置，以便由此确定在表面下面发生反射的深度。在本发明的一项有利的扩展设计中，所述光源是线光源。换句话说，该光源发射扫 描平面的光束。为此除了直接产生这样的光的光源外，还可以使用具有一个附加的用于扩 展光束的光学元件的点光源。使用这样的光源可以有利地同时观察转子叶片的表面的多个 点。为此如果检测装置是平面传感器则又非常有利。为此例如考虑照相机特别是CCD(电 荷耦合设备)照相机。平面传感器能够同时接收线光源的光在表面上的反射和光线在转子 叶片的表面下的反射。如果反射光的位置的确定不仅在一点或者在一条线上进行，而且在整个区域上进 行，则这是适宜的。亦即由此能够确定纤维垫在该区域内的位置。因为不是从一开始就知 道纤维垫可能在何处有皱褶或者隆起，所以使转子叶片各处经受检验，确定纤维垫位于表 面下面的何处。为此优选，使用本发明的设备或者方法检验转子叶片的表面的平面部分。为此使 转子叶片和所述设备彼此相对移动，从而相宜地随时间流逝光束扫描要检查的平面部分。 对于相对移动存在不同的技术方案。在一项扩展设计中，使转子叶片的位置固定，通过一个移动单元移动所述设备。这 里例如也可以通过一个三维移动单元保持相对于转子叶片的表面的距离恒定。在这里还优 选，使该设备除了单纯的移动外还能够倾斜，以便在考虑转子叶片的弯曲的表面的情况下 保持角度关系恒定。在一个方案中，借助一个移动单元移动转子叶片，而所述设备保持位置固定。该方 案例如优选，存在通过光在转子叶片的表面自身上的反射形成的一个能够充分测量的基本 位置。也就是说在这种情况下其他反射的深度例如就是在设备离表面的距离变化时也能够 可靠地确定。在第三个方案中把转子叶片导入一个移动、旋转单元中，该单元允许沿适当的纵 长方向移动，同时围绕纵轴旋转。在该方案中可以类似超声滚轮传感器在表面的任何点相 对简单地检查转子叶片。在此例如可以设想，在使用线光源的情况下将其这样设置，使得光 线垂直于纵向地照射在转子叶片上。如果转子叶片以恒定的速度旋转并且同时同样以恒定 的速度沿纵向移动-这自然也可以以步进方式实现_，那么可以几乎无空隙地检查转子叶 片，因为光线螺旋形地扫描整个表面。
现在借助附图详细说明本发明的优选的、但是绝不是仅限于此的实施例。其中示 意性地表示出了一些特征，并且相同的特征用相同的附图标记表示。附图中图1表示转子叶片中的纤维垫的欧米咖形状的弯曲，图2表示用于检验转子叶片中的纤维垫的位置的系统，图3表示在纤维垫处于理想位置的情况下反射的光束的路径，图4表示在纤维垫的一个弯曲附近反射的光束的路径，图5表示用于检查转子叶片的整个表面的示意图，
图6表示用于检查转子叶片的整个表面的另一个示意图，以及图7表示线激光器的一个实施方案。
具体实施方式
图1表示成品状态下转子叶片1具有纤维垫3的一个弯曲的横截面。该弯曲是欧 米咖形状。纤维垫3在理想的情况下必须具有基本直线的延伸走向，以便保证理想地吸收 转子叶片1的纵向力。所述弯曲特别在偏离直线形状的区域内阻碍转子叶片1所要达到的 强度和弹性，从而缩短了转子叶片1的寿命。在纵向力的作用下例如在风能设备运行中通 过压到转子叶片1的风产生的力下降了。所述弯曲在预制好的转子叶片1中从外面看不见，因为用于转子叶片1的材 料_环氧树脂_不够透明。然而为能够确定纤维垫3的如图1所示或者其他形状的弯曲， 可以使用按照图2的系统，其用作本发明的实施例。在该实施例中从点激光器4以大约45°角照射转子叶片1的表面7。点激光器4 的激光5在表面7上至少部分被反射，然后照射在一个光敏二极管列6形式的检测器上。光 敏二极管列6相应于在转子叶片1的表面7上的反射同样相对于该表面7大约以45°角 地设置，以便接收反射的激光5。光敏二极管列6是位置敏感的，亦即能够确定反射的激光 入射的位置。对此，如果光敏二极管列6至少能够识别在由激光5和反射的激光5构成的 平面内的位置变化，则是适宜的。亦即能够实现识别通过部分激光5在转子叶片1的表面 7下不同的深度被反射而产生的位置变化。根据部分激光5在转子叶片1的表面7上和在表面7下的反射，产生不同的情况， 在图3和图4中示出了这些情况。这里各反射的份额的强度可以变化。于是也可能，激光 5通过表面7的反射根本不存在或者过弱，以致不能参与分析。图3表示这样一种情况，在该种情况下纤维垫3以希望的方式、亦即基本直线地设 置在转子叶片1的表面7下。在该实施例中激光5部分直接在表面7上反射。被反射的激 光5的部分照射在光敏二极管列6的基本位置10。激光5的另一部分仅在表面7的下面反 射，亦即在纤维垫3上反射。激光5的这一部分则在从转子叶片1出来后照射在光敏二极 管列6的一个第一位置11。在图3中为简明起见未表示折射的影响。激光5的例如在转子 叶片1的表面7上的折射对于第一位置11和为被反射的激光5产生的另外的位置有影响。第一位置11离基本位置10的距离取决于纤维垫3在转子叶片1中的位置，特别 取决于纤维垫3离表面7的距离。也就是说可以通过观察和分析位置10、11的距离确定在 哪一深度上发生了反射。图4又示出了当纤维垫3具有一个如图1所示的弯曲时产生的情形。激光5同样 部分在表面7上直接反射。被反射的激光5的部分又射在光敏二极管列6上的基本位置10。 该基本位置相对于图3的情形而言没有变化，如果点激光器4和光敏二极管列6相对于表 面7的位置不变的话。激光5的另一部分又在表面7的下面反射，亦即在纤维垫3上反射。 激光5的该部分则在从转子叶片1出来后照射在光敏二极管列6的一个第二位置12，在图 4中也未表示折射的影响。该第二位置12相对于第一位置11有变化。因此第二位置12相 对于基本位置10的距离也发生了变化。如果距离变大，那么可以断定反射在表面7下较深 处发生。这相应于图4中表示的情形。
根据点激光器4相对于纤维垫3中的弯曲的位置，也可能出现更复杂的反射，激光 5被完全吸收或者被这样反射，即，它不再到达光敏二极管列6。所以为了获得关于纤维垫 3的位置的概况，测量表面7的多个点是适宜的。优选测量纤维垫3所在的整个区域。为此把转子叶片1相对于点激光器4和光敏二极管列6移动是适宜的。为此有多 种方法。在按照图5的第一实施方案中使用一个移动单元。该移动单元把点激光器4和光 敏二极管列6 —起移动越过转子叶片1。为此该移动单元相宜地包括一个用于沿所有三个 轴移动的设备。通过在x_y平面内移动，扫描转子叶片1的表面7，而沿ζ方向能够适宜地 如此恒定地保持对于表面7的距离，例如使基本位置10保持不变。在第二实施方案中移动 单元移动转子叶片1自身，而点激光器4和光敏二极管列6保持位置不变。在图6表示的 第三实施方案中，转动转子叶片1，同时使其沿一个轴移动，使得对表面7的扫描类似超声 滚轮传感器地进行。显然，关于表面7的扫描的实施方案也可以组合。亦即也可以在转动转子叶片1 时同时移动点激光器4和光敏二极管列6。同样例如可以在一个方向上移动转子叶片1而 光敏二极管列6和点激光器4在两个剩余的方向上移动。图7中简略示出了第二个实施例。与第一实施例不同，这里代替点激光器4使用 线激光器15。它产生激光5，该激光在一个平面内展开。由此代替用点照射转子叶片1而 用线照射转子叶片1。该线在转子叶片1的表面7上的反射产生一条线，而在转子叶片1的 表面7下面的反射产生另外移开的线或者点。因此，作为检测器在这种情况下不再使用一 维的光敏二极管列6，而是使用二维识别的检测器，例如照相机，例如形式为CCD的照相机。 在第二个实施例中对于位置10、11、12的情况也同点激光器4的情况一样，不过这里总是同 时照射多个点，并且能够同时观察多个点。在上面观察的第一实施例中从下述事实出发，即激光5的一种可观察到的和可测 量的反射也在表面7上发生。在这种情况下总存在基本位置10可供分析使用。因此也并 非必须总要保持转子叶片1、点激光器4和光敏二极管列6的设置布局不变，因为设置布局 的变化本身能够在基本位置10的变化中被观察到。如果不在表面7上发生可测量的反射， 则对于分析仅存在第一或者第二位置11、12可供使用。在这种情况下相宜的是，要注意保 持转子叶片1、点激光器4和光敏二极管列6彼此的设置布局不变，以便区分通过设置布局 的改变引起的位置11、12的改变与通过纤维垫3引起的位置11、12的改变。在任何情况下通过分析在扫描转子叶片1的表面7时反射的激光5的位置都能得 到纤维垫3的一个深度轮廓。该深度轮廓又给出了对纤维垫3中的弯曲或者皱褶的一个直 接提示，并且因此能够推断转子叶片1的质量和可能的寿命。这样，基于测量的结果例如可 以决定是否供应转子叶片或者采取另外的措施。
权利要求
一种用于检验风能设备的转子叶片(1)的制造质量的设备，具有-用于发出光(5)的光源(4，15)，-用于检测光(5)的、对位置敏感的检测装置(6，16)，其中，所述检测装置(6，16)设置在所述光(5)的光路外。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光源(4，15)是激光源(4，15)。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述光源(4，15)是线光源(15)。
4.根据上述权利要求之一所述的设备，其中，所述检测装置(6，16)是平面传感器 (16)。
5.一种用于检验风能设备的转子叶片(1)的制造质量的方法，其中 -从与表面的垂线不同的角度用光(5)照射所述转子叶片(1)， -用检测装置(6，16)接收从所述转子叶片⑴反射的光(5)，_确定从所述转子叶片(1)的表面(7)下面在纤维垫(3)上反射的光照射在所述检测 装置(6，16)上的位置(11，12)，-从所述位置(11，12)推断纤维垫(3)的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述位置(11，12)与基本位置(10)比较，这 里，所述基本位置(10)是直接在所述转子叶片(1)的表面(7)上反射的光(5)照射在所述 检测(6，16)上的位置。
7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述光(5)采用激光(5)。
全文摘要
本发明涉及一种用于检验风能设备的转子叶片的制造质量的方法以及设备。为了检验用于风能设备的转子叶片中的玻璃纤维垫或者碳纤维垫在完成后是否有弯曲、隆起或者皱褶，使点激光器或者线激光器倾斜地对准转子叶片的表面。从反射的光束位置，特别是在转子叶片的表面下在所述垫上反射的那一部分光束的位置，推断所述垫的位置和形状，并且无损地确定是否存在弯曲、隆起或者皱褶。
文档编号G01N21/88GK101832946SQ20101017691
公开日2010年9月15日 申请日期2010年2月12日 优先权日2009年2月17日
发明者乔基姆·凯瑟, 哈根·赫奇, 尼尔斯-迈克尔·托恩, 托马斯·博塞尔曼, 迈克尔·威尔希 申请人:西门子公司