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IAPG: Projekte

IAPG: Projects

Promotionsvorhaben „Numerische Modellierung von kinematischen Rotorblattgeometrien auf Basis sequentiell erfasster 3D-Oberflächendaten “

Promotionsvorhaben „Numerische Modellierung von kinematischen Rotorblattgeometrien auf Basis sequentiell erfasster 3D-Oberflächendaten “

Projekt von Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Luhmann, Christian Jepping (M.Sc.)

Project by Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Luhmann, Christian Jepping (M.Sc.)

  • Georg-Christoph-Lichtenberg-Stipendieum
  • Laufzeit: 01.10.2013 – 30.11.2016
  • Georg-Christoph-Lichtenberg-Stipendieum
  • Laufzeit: 01.10.2013 – 30.11.2016

Projektbeschreibung

Projektbeschreibung

Ziel dieses Promotionsvorhabens ist die Weiterentwicklung berührungsloser 3D-Messverfahren zur Erfassung von Oberflächendaten im laufenden Betrieb einer Windenergieanlage (WEA) und die darauf aufbauende Modellierung von Rotorblattgeometrien auf Basis von zeitabhängigen 3D-Massendaten.

Aufnahmekonfiguration

Mögliche Aufnahmekonfiguration aus Laserscanner und Kamera zur erfassung einer WEA

Die Erfassung dieser Daten ist insbesondere für die Optimierung sowie zur Inspektion von Windkraftanlagen wichtig, da auf dieser Basis Verformungs- und Belastungsanalysen durchgeführt werden können. Aktuell werden in der Forschung geodätische und photogrammetrische Messverfahren zur Erfassung von Rotorblattgeometrien und deren Verformungen eingesetzt. Diese Verfahren sind größtenteils auf Laborversuche begrenzt. Die Anwendungen zur geometrischen Erfassung von Rotorblättern bestehender Anlagen im Betrieb unterliegen noch starken Einschränkungen. Je nach Verfahren ist es möglich, einige wenige Parameter der Rotorblattdeformation festzustellen, bei anderen Verfahren ist die Erfassung der Parameter mit erhöhtem Aufwand verbunden. Zur Bestimmung komplexer Rotorblattverbiegungen sind aufwendige Messstrategien bekannt, die es erforderlich machen Signalisierungen an einer Windenergieanlage anzubringen. Um diesen Aufwand zu reduzieren müssen Messverfahren weiterentwickelt werden, die in der Lage sind, möglichst viele Parameter der Rotorblattbewegung und Verformung simultan zu bestimmen.
Als ein vielversprechendes Verfahren kann das terrestrische Laserscanning angesehen werden. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die hohe erreichbare Messfrequenz von bis zu einer Mio. Punkten/Sekunde. Der Nachteil eines Laserscanners besteht darin, dass es sich um ein sequenziell messendes System handelt. Dies führt dazu, dass Rotorblattgeometrien nicht synchron im Ganzen erfasst werden können. Um diesen Nachteil aufzuwiegen, sollen in diesem Promotionsvorhaben neue Messstrategien entwickelt werden, mit deren Hilfe es möglich ist, die Geometrieparameter und damit auch die Verformungen der Rotorblätter an Windenergieanlagen aus sequentiell erfassten 3D-Obrflächendaten abzuleiten.
Eine mögliche Lösungsstrategie, ist die Kombination aus Laserscanning und Photogrammetrie.

Ziel dieses Promotionsvorhabens ist die Weiterentwicklung berührungsloser 3D-Messverfahren zur Erfassung von Oberflächendaten im laufenden Betrieb einer Windenergieanlage (WEA) und die darauf aufbauende Modellierung von Rotorblattgeometrien auf Basis von zeitabhängigen 3D-Massendaten.

Aufnahmekonfiguration

Mögliche Aufnahmekonfiguration aus Laserscanner und Kamera zur erfassung einer WEA

Die Erfassung dieser Daten ist insbesondere für die Optimierung sowie zur Inspektion von Windkraftanlagen wichtig, da auf dieser Basis Verformungs- und Belastungsanalysen durchgeführt werden können. Aktuell werden in der Forschung geodätische und photogrammetrische Messverfahren zur Erfassung von Rotorblattgeometrien und deren Verformungen eingesetzt. Diese Verfahren sind größtenteils auf Laborversuche begrenzt. Die Anwendungen zur geometrischen Erfassung von Rotorblättern bestehender Anlagen im Betrieb unterliegen noch starken Einschränkungen. Je nach Verfahren ist es möglich, einige wenige Parameter der Rotorblattdeformation festzustellen, bei anderen Verfahren ist die Erfassung der Parameter mit erhöhtem Aufwand verbunden. Zur Bestimmung komplexer Rotorblattverbiegungen sind aufwendige Messstrategien bekannt, die es erforderlich machen Signalisierungen an einer Windenergieanlage anzubringen. Um diesen Aufwand zu reduzieren müssen Messverfahren weiterentwickelt werden, die in der Lage sind, möglichst viele Parameter der Rotorblattbewegung und Verformung simultan zu bestimmen.
Als ein vielversprechendes Verfahren kann das terrestrische Laserscanning angesehen werden. Der Vorteil dieses Verfahrens ist die hohe erreichbare Messfrequenz von bis zu einer Mio. Punkten/Sekunde. Der Nachteil eines Laserscanners besteht darin, dass es sich um ein sequenziell messendes System handelt. Dies führt dazu, dass Rotorblattgeometrien nicht synchron im Ganzen erfasst werden können. Um diesen Nachteil aufzuwiegen, sollen in diesem Promotionsvorhaben neue Messstrategien entwickelt werden, mit deren Hilfe es möglich ist, die Geometrieparameter und damit auch die Verformungen der Rotorblätter an Windenergieanlagen aus sequentiell erfassten 3D-Obrflächendaten abzuleiten.
Eine mögliche Lösungsstrategie, ist die Kombination aus Laserscanning und Photogrammetrie.

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