Die Bestimmung der tatsächlichen Blattgeometrie ist die Basis für aeroelastische Bewertungen.

• Methodik: Mithilfe von terrestrischem Laserscanning (TLS) werden im Stillstand hochauflösende Punktwolken des Rotorblatts erfasst. Durch den Einsatz mehrerer Scanpositionen werden Abschattungen minimiert und eine lückenlose Rekonstruktion ermöglicht.
• Auswertung: Die Punktwolken werden in ein rotorblattbezogenes Koordinatensystem transformiert, aus dem präzise Profilschnitte entlang der Blattlängsachse abgeleitet werden.
• Ergebnisse: Die Methode ermöglicht die Bestimmung geometrischer Kenngrößen wie Profiltiefe und lokaler Verdrehung (Twist). Vergleiche mit Designdaten bestätigen eine hohe Übereinstimmung und belegen die Eignung des TLS zur hochpräzisen geometrischen Bestandsaufnahme großskaliger Rotorblätter.

Ein Kernziel des Projekts ist die Bestimmung der Modaleigenschaften (Eigenfrequenzen und Eigenformen), um die strukturdynamische Antwort des Blattes unter Last präzise zu modellieren.

• Ansatz: Um zeitaufwendige und kostenintensive Messungen mit Beschleunigungssensoren zu vermeiden, wurde ein Verfahren auf Basis von TLS-Profilmessungen entwickelt.
• Durchführung: Der Laserscanner wird im 2D-Profilmodus betrieben, um Schwingungen des Blattes kontaktfrei zu erfassen. Durch eine segmentbasierte Auswertung und die Anwendung der Fast-Fourier-Transformation (FFT) werden die dominanten Eigenfrequenzen identifiziert.
• Ergebnisse: An einem 88m-Rotorblatt konnten die Biegemoden zuverlässig bestimmt werden. Die Abweichungen zu Referenzdaten des Fraunhofer-Instituts für Windenergiesysteme (IWES) lagen bei unter 0,1 Hz. Dies beweist, dass TLS eine effiziente und präzise Alternative zur konventionellen experimentellen Modalanalyse (EMA) darstellt.

Zur hochfrequenten Erfassung von Deformationen und Schwingungen kommen Mehrkamera-Systeme mit Highspeed-Kameras zum Einsatz.

Die Herausforderung:
Die präzise 3D-Rekonstruktion der Blattbewegungen setzt eine exakte relative Orientierung der Kameras zueinander voraus. In der Praxis bei Windenergieanlagen ist dies aufgrund der großen Messvolumina und der oft strukturarmen Umgebung (Himmel, homogene Blattflächen) extrem schwierig. Lokale Punktkonzentrationen führen hier oft zu instabilen Lösungen und erhöhten Unsicherheiten, insbesondere in der Aufnahmerichtung.

Der Lösungsansatz:
Um diese Instabilitäten zu beheben, wurde untersucht, wie die räumliche Verteilung der Verknüpfungspunkte die Qualität der Orientierung beeinflusst.

• UAV-gestützte Messung: Durch den Einsatz einer RTK-Drohne wurden zusätzliche, räumlich weit verteilte Verknüpfungspunkte im Objektraum erzeugt.
• Ergebnisse: Simulationen und Feldversuche zeigten, dass nicht die Anzahl der Punkte, sondern deren räumliche Diversität entscheidend ist. Eine Bildabdeckung von etwa 60 % führt zu einer signifikanten Stabilisierung der Lösung.
• Fazit: Die Integration von UAV-basierten Punkten ermöglicht eine robuste relative Orientierung auch in strukturarmen Szenarien. Dies ist die essenzielle Voraussetzung, um die Schwingungseigenschaften der Rotorblätter photogrammetrisch mit der erforderlichen Genauigkeit zu bestimmen.