ES2945632B2 - Sistema de auscultacion de aerogeneradores de parques eolicos en operacion y procedimiento para dicho sistema - Google Patents
Sistema de auscultacion de aerogeneradores de parques eolicos en operacion y procedimiento para dicho sistemaInfo
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Description
DESCRIPCIÓN
SISTEMA DE AUSCULTACIÓN DE AEROGENERADORES DE PARQUES EÓLICOS EN
OPERACIÓN Y PROCEDIMIENTO PARA DICHO SISTEMA
Objeto de la Invención
La presente invención se refiere a un sistema de auscultación de aerogeneradores de parques eólicos en operación, y a un procedimiento específico para dicho sistema, utilizable para la inspección en funcionamiento de estos aparatos.
Antecedentes de la invención
La inspección de aerogeneradores es necesaria debido a la agresiva exposición de los mismos a los agentes atmosféricos (tener en cuenta, no solo los posibles efectos de descomposición química por la acción de la humedad o de la radiación UV, sino también que la velocidad de la punta de la pala en rotación, para una pala de 40m, es aproximadamente 300km/h, lo que le genera una gran abrasión con el roce con el viento y partículas contenidas en el mismo), así como las deformaciones en la geometría en cada una de las palas y la descompensación en éstas, deformaciones por la caída de nieve o hielo sobre las palas, y su comportamiento en operación, y a la gran incidencia en el sistema eléctrico de la parada o avería de los aerogeneradores.
En la actualidad dichas inspecciones se realizan en todos los casos con el generador parado, ya sea mediante drones o robots, lo que supone un primer inconveniente que no es baladí, ya que no solo representa un coste la inspección en sí, sino que la parada origina una pérdida de aporte de generación de energía eléctrica a la red, que ocasiona problemas técnicos y económicos. En ambos casos también (uso de drones/robots) se requiere tener las palas en posiciones concretas, y se requiere de la intervención de técnicos especializados. Incuso en la inspección mediante robots se requiere rotar el ángulo de ataque de las palas, lo cual también requiere de la intervención de personal especializado.
Además de estos inconvenientes, estos medios de inspección no permiten obtener geometrías (ni estáticas ni dinámicas) de los elementos clave del aerogenerador, ni son capaces de detectar grietas solo visibles en operación al estar el generador detenido. Por si esto no fuera poco, igualmente se requieren tiempos elevados de inspección, y la labor de inspección está limitada por la velocidad del viento (en parques eólicos) en el caso de drones.
Estos inconvenientes se solucionan con la utilización del sistema y procedimiento de la invención.
Descripción de la invención
El sistema de auscultación de aerogeneradores de parques eólicos en operación de la invención permite la auscultación individual de los aerogeneradores del parque, en funcionamiento, y comprende, al menos un dispositivo de medición que comprende, en su realización más simple:
-un primer soporte, donde se encuentra montada una cámara de visión computacional (esto es, asociada a un procesador de posiciones) de escena de conjunto (esto es, que abarca a todo el aerogenerador a auscultar),
-un procesador de posiciones del aerogenerador, conectado a la cámara de visión computacional, y que comprende un módulo de identificación de los elementos móviles del aerogenerador y un módulo de cálculo del movimiento de dichos elementos móviles, para modelizar el lugar geométrico general aparente del aerogenerador (que es el que se ve desde el punto de vista del dispositivo, y que es aproximadamente elíptico) y predecir el lugar geométrico particular aparente (el que se ve desde el punto de vista del dispositivo) que genera el movimiento de zonas a inspeccionar seleccionadas del aerogenerador,
-una cámara de inspección, seguidora del movimiento de las zonas a inspeccionar del aerogenerador, para tomar imágenes en movimiento y realizar la inspección a través del examen de dichas imágenes,
-un gimbal que comprende:
-una estructura rotatoria, seguidora de la posición angular de la zona a inspeccionar a lo largo de su lugar geométrico particular aparente, y que comprende un primer eje de giro orientable hacia el centro dicho lugar geométrico particular aparente y un primer motor de accionamiento (unidireccional al igual que el giro de las palas, aunque puede ser bidireccional), y
-una estructura de compensación radial, que comprende un segundo eje perpendicular o angular respecto al primer eje de giro, y que se encuentra montada en la estructura rotatoria, y que además está provista de medios de montaje de la cámara de inspección y de un segundo motor de accionamiento, para compensar las variaciones en dirección radial del lugar geométrico particular aparente de la zona a inspeccionar a lo largo de su desarrollo angular,
-donde el primer motor y el segundo motor se encuentran gobernados por una electrónica de control asociada al procesador de posiciones, y
-donde la cámara de inspección comprende un objetivo o teleobjetivo con enfoque y zoom motorizados, y controlados por el sistema de visión computacional.
El procedimiento de la invención, por su parte, comprende las siguientes etapas:
-apuntar al aerogenerador a revisar con, al menos, una cámara de visión computacional asociada a un procesador de posiciones,
-identificar los elementos móviles del aerogenerador (tres zonas radiales en movimiento, coincidentes con las palas, una zona central, coincidente con el buje, por ejemplo), por comparación con un modelo almacenado en memoria, por medio de un módulo de identificación de los elementos móviles del aerogenerador implementado en el procesador de posiciones,
-determinar el lugar geométrico general aparente de movimiento del generador (que será más o menos elíptico, en función de los ángulos horizontal y vertical que forme el eje visual de la cámara de visión computacional con la superficie de giro del aerogenerador) por seguimiento del movimiento de los elementos móviles identificados, por medio de un módulo de cálculo implementado en el procesador de posiciones,
-determinar la velocidad de giro del aerogenerador por relación del cambio de posición de los elementos móviles identificados con la velocidad de obturación o registro de imágenes consecutivas de la cámara de visión computacional, por medio del módulo de cálculo, -calcular el lugar geométrico particular aparente que genera el movimiento de una zona a inspeccionar concreta, seleccionada (por un operador, o en un proyecto previo a la captura), o aleatoriamente, o secuencialmente zonas de inspección consecutivas que abarquen todo el aerogenerador),
-calcular las posiciones que ocupará la zona a inspeccionar a lo largo de su lugar geométrico particular aparente, en el tiempo de retardo del disparo o registro de una cámara de inspección respecto de la posición registrada en el momento de orden de disparo, por medio del módulo de cálculo,
-controlar, en función de las determinaciones del procesador de posiciones, y para el tiempo de retardo calculado en la etapa anterior, el giro unidireccional (su velocidad, que será variable a lo largo de todo su recorrido) de una estructura rotatoria seguidora de la posición angular de la zona a inspeccionar, alrededor de un primer eje de giro dirigido hacia el centro del lugar geométrico particular aparente definido por el movimiento de la zona a inspeccionar, para que se sincronice (el movimiento de la estructura rotatoria) con el movimiento angular de la zona a inspeccionar a lo largo de su lugar geométrico particular aparente teniendo en cuenta el retardo; y controlar la apertura variable -a lo largo de cada giro de la estructura rotatoria- de una estructura de compensación radial montada en dicha estructura rotatoria, alrededor de un segundo eje perpendicular o angular respecto al primer eje de giro, y en cuya estructura de compensación radial se encuentra montada la cámara de inspección, para compensar radialmente las diferencias de posición entre el lugar geométrico particular aparente pseudoelíptico definido por el movimiento de la zona a inspeccionar si no se encuentra alineado el eje del generador con el primer eje de giro de la estructura rotatoria seguidora, igualmente en el tiempo de retardo predefinido, y
-registrar las imágenes tomadas por la cámara de inspección (y por otras posibles cámaras adicionales),
Estas etapas pueden llevarse en este orden o cambiando su orden, siempre que consigan el mismo objetivo, sin desvirtuar la invención.
De este modo lo que se consigue es que la cámara de inspección esté apuntando en todo momento a la zona de inspección con una anticipación equivalente al retardo de disparo o registro de la cámara de inspección, por lo que se estará registrando/visualizando -en frames continuos equivalentes a la velocidad de disparo/registro de la cámara de inspección- el elemento de inspección en funcionamiento, a lo largo de todo el lugar geométrico aparente que describe, lo que permite realizar las inspecciones de los aerogeneradores en funcionamiento, y lo que no solo no altera el aporte energético a la red, sino que también permite detectar patologías imposibles de ver en las inspecciones a generador parado, ya que consigue captar cualquier parte de los elementos móviles del generador (caras anterior y posterior, y bordes de ataque y de salida de cada pala) a una velocidad que no ocupa más de un frame (una captura a la velocidad de obturación de la cámara) de la cámara de inspección, y eligiendo una resolución de la cámara adecuada a la distancia, el análisis de las imágenes permite apreciar en operación -con resolución milimétrica- o centométrica, función si las capturas son para geometría o defectologia de las palas, deterioros que son imposibles de detectar con los medios actuales. Dado que la cámara de inspección tiene un objetivo o teleobjetivo con enfoque y zoom motorizados, y controlados por el sistema de visión computacional, el enfoque y el zoom trabajaran coordinadamente con el movimiento de la cámara de inspección y el movimiento de la zona de inspección para tener un encuadre de tamaño similar y enfocado, en cada frame.
Aunque los dispositivos de inspección vienen calibrados de fábrica, es conveniente, tras su montaje en el emplazamiento desde donde van a realizar la inspección, comprobar la integridad de dicha calibración, ya que puede verse afectada por el transporte o montaje. Una calibración efectiva es necesaria ya que como el dispositivo lleva varias cámaras o sensores que funcionan coordinadas (la de visión computacional y la de inspección, al menos, pudiendo llevar cámaras adicionales) tienen todas ellas que apuntar a un mismo punto o foco que, en función de la resolución de dichas cámaras y de la distancia, den como resultado una misma escena, o una escena tan similar que se pueda homologar o hacer coincidir mediante correcciones por software, por ello esta etapa de comprobación de la calibración es muy conveniente realizarla con cada dispositivo en cada montaje, para realizar mediciones en un campo de aerogeneradores.
Para que se capte mejor la importancia de la invención, indicar que sin la intervención del dispositivo propuesto en la invención, para seguimiento de una zona de inspección extrema en una pala, como su velocidad en la punta -para una pala de 40m- o longitudes mayores es aproximadamente 300km/h (velocidades óptimas y máximas, actuales, sin suponer que puedan ser mucho mayores en el estudio de los aerogeneradores), para conseguir la imagen con calidad milimétrica sería necesario, sin los elementos propuestos en la invención, realizar la instantánea en 1/80.000 de segundo de frame. A esta velocidad de obturación los sensores no pueden registrar suficiente información sin arrastre del pixel, y la imagen sería completamente negra.
Además, se consiguen las siguientes ventajas:
-No existe el peligro para la operación, de la proximidad a la máquina realizándose la operación a distancias muy superiores a las zonas de peligro.
-No interfiere en la producción de los aerogeneradores.
-No se requiere detener el aerogenerador.
-No es necesario ubicar las palas en posiciones y orientaciones predeterminadas. -Especialmente útil en parques offshore.
-No requiere de interacción con personal del parque.
-No interfiere en las actividades de la plantilla del parque.
-Posibilita inspecciones fuera de horario del parque.
-Permite analizar patologías solo visibles en operación.
-Permite analizar la geometría de las palas en carga en todo su recorrido.
-Permite detectar grietas en zonas de esfuerzo en flexión.
-Permite obtener un modelo 3D de la pala.
-Y, por supuesto, también puede trabajar en estático.
Para mejor la comprensión de la invención, aclarar que el lugar geométrico general de todo el conjunto aspas-buje del generador, sería aproximadamente circular (más bien sería casi un paraboloide, ya que las aspas se deforman, más en los extremos y menos en el centro), y el lugar geométrico particular de la zona a inspeccionar tendría forma de corona circular paraboloide, si el punto de vista de la cámara se alinease con el eje de giro de las aspas. Como esto casi nunca va a ser posible, lo que ve el dispositivo son estos lugares geométricos en perspectiva, esto es los lugares geométricos aparentes, elípticos o cuasielípticos. Además, como también va a cambiar la posición del conjunto, por variación de la dirección azimutal del viento, por las deformaciones instantáneas del soporte (el poste de decenas de metros de altura) del aerogenerador, será muy conveniente, según la invención, realizar el procedimiento de la invención con varios dispositivos de los propuestos en la invención, desde puntos de vista diferentes, con disparos simultáneos con decalajes de captura entre los distintos sensores mejor que un milisegundo, para tener un análisis estereoscópico a la hora de tomar las decisiones del procesador de posiciones.
Breve Descripción de los Dibujos
Figura 1.- Muestra una figura conceptual del sistema de la invención operando con dos dispositivos de los descritos en la invención.
Figura 2.- Muestra un detalle de la variación de la posición de una zona de inspección en el retardo que se produce entre la orden de disparo o registro de la cámara de inspección y la toma efectiva de la imagen.
Figura 3a.- Muestra una vista lateral de un aerogenerador parado.
Figura 3b.- Muestra una vista similar a la de la fig. 3a, donde se aprecia la deformación de las palas por el empuje del aire, y cómo el lugar geométrico del giro de las palas es parabolóidico.
Figura 4.- Muestra esquemáticamente la diferencia del lugar geométrico ideal, que se vería desde el dispositivo si el eje del aerogenerador estuviese coaxial con el primer eje de giro de la estructura rotatoria
Figura 5.- Muestra una vista de detalle del gimbal del dispositivo, según la invención
Descripción de la Forma de Realización Preferida
El sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación de la invención comprende, al menos un dispositivo (1) de medición que comprende:
-un primer soporte (3) donde se encuentra montada una cámara de visión computacional (4) de escena de conjunto (escena que abarca a todo el aerogenerador),
-un procesador de posiciones (5) del aerogenerador (2), conectado a la cámara de visión computacional (4), y que comprende un módulo de identificación (50) de los elementos móviles (20, 21) del aerogenerador (2) y un módulo de cálculo (51) del movimiento de los elementos móviles (20, 21), para modelizar el lugar geométrico general aparente (23) del aerogenerador (2) y predecir el lugar geométrico particular aparente (24) que genera el movimiento de zonas a inspeccionar (25) seleccionadas del aerogenerador (2),
-una cámara de inspección (7), seguidora del movimiento de las zonas a inspeccionar (25) del aerogenerador, para tomar imágenes en movimiento y realizar la inspección a través del examen de dichas imágenes,
-un gimbal (6) que comprende:
-una estructura rotatoria (60), seguidora de la posición angular de la zona a inspeccionar (25) a lo largo de su lugar geométrico particular aparente (24), y que comprende un primer eje de giro (61) orientable hacia el centro dicho lugar geométrico particular aparente (24) y un primer motor (62) de accionamiento (unidireccional al igual que el giro de las palas), y
-una estructura de compensación radial (64), que comprende un segundo eje (65) perpendicular o angular respecto al primer eje de giro (61), y que se encuentra montada en la estructura rotatoria (60), y que además está provista de medios de montaje de la cámara de inspección (7) y de un segundo motor (66) de accionamiento, para compensar las variaciones en dirección radial (67) del lugar geométrico particular aparente (24) de la zona a inspeccionar (25) a lo largo de su desarrollo angular, que será elíptico en lugar de en forma de corona circular, que sería la forma de este lugar geométrico particular aparente si el primer eje de giro (61) fuese coaxial con el eje de ciro de las palas del aerogenerador, como se ve en la fig. 4,
-donde el primer motor (62) y el segundo motor (66) se encuentran gobernados por una electrónica de control asociada al procesador de posiciones (5), y
-donde la cámara de inspección (7) comprende un objetivo o teleobjetivo (70) con enfoque y zoom motorizados, y controlados por el sistema de visión computacional.
Preferentemente, la estructura rotatoria (60) comprende un primario (60a) anular fijo en el que se encuentra montado el primer motor (62), y un secundario (60b) anular provisto de un engranaje (60c) accionado por el primer motor (62), ya que de esta forma el primario y el secundario pueden mecanizarse en un casquillo de rodamiento comercial, lo que además permite velocidades de giro variables y mínimos desgastes. Además, se puede aprovechar el primario (60a) de la estructura rotatoria (60) como primer soporte (3) ahorrando piezas, como se ve en la fig. 5.
Por su parte, la estructura de compensación radial (64) comprende idealmente un compás de ramas (64a, 64b) articuladas en el segundo eje (65) (que es perpendicular al primer eje), con una primera rama (64a) que se encuentra montada en el secundario (60b) de la estructura rotatoria (60), y una segunda rama (64b) donde se encuentra montada la cámara de inspección (7); y donde el segundo motor (66) se encuentra fijado a una de las ramas y una cremallera (66a) curva fijada a la otra rama, siendo una configuración simple, y dado que el movimiento de compensación radial es lento en comparación con el movimiento de giro, con esta configuración simple es suficiente, y es fácilmente ajustable. En este caso, en la segunda rama (64b) del compás se dispondrá idealmente una abrazadera (64c) para fijación del objetivo de la cámara de inspección (7).
Se prefiere que el módulo de cálculo (51) del movimiento de las palas comprenda un filtro de Kalman, ya que es recursivo y altamente fiable.
Por su parte, se prefiere que la cámara de visión computacional (4) comprenda una cámara RGB de resolución 4K, o mejor Global Shutter® (cámaras donde la totalidad de los píxeles de la misma están capturando luz al mismo tiempo), ya que es suficiente para hacer la identificación con el filtro de Kalman, para las velocidades de funcionamiento.
Además, puede disponerse una o más cámaras adicionales (8) de inspección, montada en el primer soporte (3) para realizar diversos análisis. Tanto la cámara de inspección (7) como las cámaras adicionales pueden ser por ejemplo una o más de las siguientes:
-una cámara RGB,
-una cámara térmica,
-una cámara multiespectral.
-una cámara de telemetría laser (con su correspondiente emisor), esto es, un LIDAR.
-un puntero laser (puede ser reticular -que traza un haz de puntos reticular- o fijo).
Adicionalmente, la estructura rotatoria (60) puede estar montada en un zócalo (9) con uno o dos ejes perpendiculares, que pueden comprender un tercer eje (90) vertical de guiñada (YAW) y un cuarto eje (91) horizontal de cabeceo (pitch). Esto permite orientar el dispositivo (1) hacia el aerogenerador (2) automáticamente, conocidas las coordenadas y elevación del mismo y la posición y cota del dispositivo (1). Para ello, se prefiere también la disposición de un GPS (10) con su correspondiente antena, asociado a un tercer motor (90a) y a un cuarto motor (91a) de accionamiento del zócalo (9) alrededor del tercer eje (90) y del cuarto eje (91). Igualmente, el tercer motor y el cuarto motor pueden ser accionados manualmente.
A la hora de realizar las mediciones, se prefiere trabajar con, al menos, dos dispositivos (1) ubicados en diferentes posiciones, como se ve en la fig. 1, y coordinados para determinar los lugares geométricos (23, 24) con precisión estereoscópica (lo que implica que los procesadores de posiciones están conectados y trabajan coordinados), ya que de este modo se identifican mejor los lugares geométricos (23, 24), que como se ha dicho, no son planos y además se mueven por las deformaciones del soporte del aerogenerador, y donde solo una de las cámaras de visión computacional (maestra) controlaría y coordinaría las misiones y todos los sistemas instalados en todos los dispositivos.
El procedimiento de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación de la invención comprende las siguientes etapas:
-apuntar al aerogenerador (2) a revisar con, al menos, una cámara de visión computacional (4) asociada a un procesador de posiciones (5),
-identificar, en las imágenes tomadas, los elementos móviles (20, 21) del aerogenerador (2) (tres zonas radiales en movimiento a 120 grados, coincidentes con las palas (20) y una zona central, coincidente con el buje (21), del que tenemos las coordenadas) por comparación con el modelo almacenado en memoria (que comprende la longitud de las palas, el ángulo entre las mismas y el movimiento simultaneo de las mismas), por medio de un módulo de identificación (50) de los elementos móviles (20, 21) del aerogenerador (2) implementado en el procesador de posiciones (5),
-determinar el lugar geométrico general aparente (23) de movimiento del generador (2) (un círculo o una elipse, parabólicos como se ve en figura 3b), en función del ángulo que forme la cámara de visión computacional con la superficie de giro del aerogenerador) por seguimiento del movimiento de los elementos móviles (20, 21) identificados, por medio de un módulo de cálculo (51) implementado en el procesador de posiciones (5),
-determinar la velocidad de giro del aerogenerador (2) por relación del cambio de posición de los elementos móviles (20, 21) identificados con la velocidad de registro de imágenes consecutivas de la cámara de visión computacional (4), por medio del módulo de cálculo (51), -calcular el lugar geométrico particular aparente (24) que genera el movimiento de una zona a inspeccionar (25) concreta, seleccionada (por un operador, o aleatoriamente, o secuencialmente zonas de inspección consecutivas que abarquen todo el aerogenerador), -calcular las posiciones que ocupará la zona a inspeccionar (25) a lo largo de su lugar geométrico particular aparente (24), en el tiempo de retardo del disparo o registro de una cámara de inspección (7) respecto de la posición registrada en el momento de orden de disparo (como se ve en la fig. 2), por medio del módulo de cálculo (51),
-controlar, en función de las determinaciones del procesador de posiciones, y para el tiempo de retardo calculado en la etapa anterior, el giro unidireccional de una estructura rotatoria (60) seguidora de la posición angular de la zona a inspeccionar (25), alrededor de un primer eje de giro (61) dirigido hacia el centro del lugar geométrico particular aparente (24) definido por el movimiento de la zona a inspeccionar (25), para que se sincronice con el movimiento angular de la zona a inspeccionar (25) a lo largo de su lugar geométrico particular aparente (24) en el tiempo de retardo predefinido; y controlar la apertura variable, a lo largo de cada giro de la estructura rotatoria (60), de una estructura de compensación radial (64) montada en la estructura rotatoria (60), alrededor de un segundo eje (65) perpendicular o angular respecto al primer eje de giro (61), y en la que se encuentra montada la cámara de inspección (7), para compensar variaciones en dirección radial (67) entre el lugar geométrico particular aparente (24) pseudoelíptico definido por el movimiento de la zona a inspeccionar (25) si no se encuentra alineado el eje del generador (2) con el primer eje de giro (61) de la estructura rotatoria (60), igualmente en el tiempo de retardo predefinido, y
-registrar las imágenes tomadas por la cámara de inspección (7) y otras posibles cámaras adicionales.
Es muy conveniente que, previamente a la etapa de apuntar al aerogenerador (2) a revisar con la cámara de visión computacional (4), se realice una etapa de comprobación de la calibración entre la cámara de visión computacional (4) y la cámara de inspección (7) (y en su caso con otras cámaras adicionales). Esta comprobación de la calibración entre la cámara de visión computacional (4) y la cámara de inspección (7) se realiza preferentemente mediante las siguientes subetapas:
-el giro de la cámara de inspección (7) a través del giro de la estructura rotatoria (60) en diversos ángulos (p ej 90, 180, 270 y 360 grados),
-tomando un único objeto de referencia (por ejemplo, el aerogenerador más lejano), la medición de la desviación en cada uno de estos ángulos de la escena tomada por la cámara de inspección (7) respecto de la escena tomada por la cámara de visión computacional (4), y -introducir la desviación medida en el módulo de cálculo (51) como parámetro de corrección, esto es, si detecta que la desviación en el objeto en las dos escenas es por ejemplo de 5 cm, el módulo de cálculo realizará las correcciones para que la toma de imágenes de la cámara de inspección al trabajar desplace o compense esos 5 centímetros de diferencia
Preferentemente, el cálculo de las posiciones que ocuparán los elementos móviles (20, 21) en el tiempo de retardo del disparo o registro de la cámara de inspección (7) se realiza mediante un filtro de Kalman.
Además, muy preferentemente, se prefiere realizar las etapas del procedimiento desde, al menos, dos puntos diferentes mediante, al menos, dos dispositivos (1) coordinados para efectuar una inspección estereoscópica, como se ve en la figura 1, donde solo una de las cámaras de visión computacional controla y coordina las misiones y todos los sistemas instalados en todos los dispositivos, y donde el disparo de los diferentes dispositivos (1) se encuentra sincronizado mediante el cálculo previo del retardo entre las diferentes cámaras de inspección (7), la compensación de dicho retardo en cada cámara de inspección (7) para el disparo simultáneo a la orden de disparo sincronizada, y la sincronización de la orden de disparo con respecto a un reloj basado en señal satelital (GPS).
Dado que la electrónica de las diferentes cámaras de inspección se ve afectada por la temperatura ambiente, se prefiere la disposición, según la invención, de unos sensores de temperatura, no representados, en las diferentes cámaras de inspección (7), asociados a los disparadores de las mismas para corregir el cambio de velocidad de disparo/registro con las variaciones de temperatura.
No obstante lo anterior, y puesto que la descripción realizada corresponde únicamente a un ejemplo de realización preferida de la invención, se comprenderá que dentro de su esencialidad podrán introducirse múltiples variaciones de detalle, asimismo protegidas, que podrán afectar a la forma, el tamaño o los materiales de fabricación del conjunto o de sus partes, sin que ello suponga alteración alguna de la invención en su conjunto, delimitada únicamente por las reivindicaciones que se proporcionan en lo que sigue.
Claims (20)
1. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación,caracterizado por quecomprende, al menos un dispositivo (1) de medición que comprende:-un primer soporte (3) donde se encuentra montada una cámara de visión computacional (4) de escena de conjunto,
-un procesador de posiciones (5) del aerogenerador (2), conectado a la cámara de visión computacional (4), y que comprende un módulo de identificación (50) de los elementos móviles (20, 21) del aerogenerador (2) y un módulo de cálculo (51) del movimiento de los elementos móviles (20, 21), para modelizar el lugar geométrico general aparente (23) del aerogenerador (2) y predecir el lugar geométrico particular aparente (24) que genera el movimiento de las zonas a inspeccionar (25) seleccionadas del aerogenerador (2),
-una cámara de inspección (7), seguidora del movimiento de las zonas a inspeccionar (25) del aerogenerador, para tomar imágenes en movimiento y realizar la inspección a través del examen de dichas imágenes,
-un gimbal (6) que comprende:
-una estructura rotatoria (60), seguidora de la posición angular de la zona a inspeccionar (25) a lo largo de su lugar geométrico particular aparente (24), y que comprende un primer eje de giro (61) orientable hacia el centro dicho lugar geométrico particular aparente (24) y un primer motor (62) de accionamiento (unidireccional al igual que el giro de las palas), y
-una estructura de compensación radial (64), que comprende un segundo eje (65) perpendicular o angular respecto al primer eje de giro (61), y que se encuentra montada en la estructura rotatoria (60), y que además está provista de medios de montaje de la cámara de inspección (7) y de un segundo motor (66) de accionamiento, para compensar las variaciones en dirección radial del lugar geométrico particular aparente (24) de la zona a inspeccionar (25) a lo largo de su desarrollo angular,
-donde el primer motor (62) y el segundo motor (66) se encuentran gobernados por una electrónica de control asociada al procesador de posiciones (5), y
-donde la cámara de inspección (7) comprende un objetivo o teleobjetivo (70) con enfoque y zoom motorizados, y controlados por el sistema de visión computacional.
2. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 1,dondela estructura rotatoria (60) comprende un primario (60a) anular fijo en el que se encuentra montado el primer motor (62), y un secundario (60b) anular provisto de un engranaje (60c) accionado por el primer motor (62).
3. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 2,dondeel primer soporte (3) comprende el primario (60a) de la estructura rotatoria (60).
4. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 2 o 3,dondela estructura de compensación radial (64) comprende un compás de ramas (64a, 64b) articuladas en el segundo eje (65), con una primera rama (64a) que se encuentra montada en el secundario (60b) de la estructura rotatoria (60), y una segunda rama (64b) donde se encuentra montada la cámara de inspección (7); y donde el segundo motor (66) se encuentra fijado a una de las ramas y una cremallera (66a) curva fijada a la otra rama.
5. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 4,dondela segunda rama (64b) del compás comprende una abrazadera (64c) para fijación del objetivo de la cámara de inspección (7).
6. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,dondeel módulo de cálculo (51) del movimiento de las palas comprende un filtro de Kalman.
7. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,dondela cámara de visión computacional (4) comprende una cámara RGB de resolución 4K o cámara Global Shutter®.
8. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,dondela cámara de inspección (7) comprende una cámara seleccionada entre:
-una cámara RGB,
-una cámara térmica,
-una cámara multiespectral.
-una cámara de telemetría laser.
-un puntero laser..
9. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,quecomprende una cámara adicional (8) de inspección montada en el primer soporte (3).
10. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 9,dondela cámara adicional (8) comprende una cámara seleccionada entre: -una cámara RGB,
-una cámara térmica,
-una cámara multiespectral.
-una cámara de telemetría laser.
-un puntero laser.
11.-Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,dondela estructura rotatoria (60) se encuentra montada en un zócalo (9) con uno o dos ejes perpendiculares.
12. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 11,dondeel zócalo (9) comprende un tercer eje (90) de guiñada (YAW) y un cuarto eje (91) perpendiculares horizontal de cabeceo (pitch).
13. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 12, que comprende un GPS (10) asociado a un tercer motor (90a) y a un cuarto motor (91a) de accionamiento del zócalo (9) respectivamente alrededor del tercer eje (90) y del cuarto eje (91) para orientar el dispositivo (1) hacia el aerogenerador (2) conocidas las coordenadas del mismo y la posición del dispositivo (1).
14. -Sistema de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,quecomprende, al menos, dos dispositivos (1) ubicados en diferentes posiciones, y coordinados para determinar los lugares geométricos (23, 24) con precisión estereoscópica y donde las cámaras de inspección (7) comprenden sensores de temperatura asociados a sus disparadores.
15. -Procedimiento de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operacióncaracterizado por quecomprende las siguientes etapas:
-apuntar al aerogenerador (2) a revisar con, al menos, una cámara de visión computacional (4) asociada a un procesador de posiciones (5),
-identificar los elementos móviles (20, 21) del aerogenerador (2) por medio de un módulo de identificación (50) de los elementos móviles (20, 21) del aerogenerador (2) implementado en el procesador de posiciones (5),
-determinar el lugar geométrico general aparente (23) de movimiento del generador (2) por seguimiento del movimiento de los elementos móviles (20, 21) identificados, por medio de un módulo de cálculo (51) implementado en el procesador de posiciones (5),
-determinar la velocidad de giro del aerogenerador (2) por relación del cambio de posición de los elementos móviles (20, 21) identificados con la velocidad de obturación o registro de imágenes consecutivas de la cámara de visión computacional (4), por medio del módulo de cálculo (51),
-calcular el lugar geométrico particular aparente (24) que genera el movimiento de una zona a inspeccionar (25) concreta, seleccionada,
-calcular las posiciones que ocupará la zona a inspeccionar (25) a lo largo de su lugar geométrico particular aparente (24), en el tiempo de retardo del disparo o registro de una cámara de inspección (7) respecto de la posición registrada en el momento de orden de disparo, por medio del módulo de cálculo (51),
-controlar, en función de las determinaciones del procesador de posiciones, y para el tiempo de retardo calculado en la etapa anterior, el giro unidireccional de una estructura rotatoria (60) seguidora de la posición angular de la zona a inspeccionar (25), alrededor de un primer eje de giro (61) dirigido hacia el centro del lugar geométrico particular aparente (24) definido por el movimiento de la zona a inspeccionar (25), para que se sincronice con el movimiento angular de la zona a inspeccionar (25) a lo largo de su lugar geométrico particular aparente (24) en el tiempo de retardo predefinido; y controlar la apertura variable, a lo largo de cada giro de la estructura rotatoria (60), de una estructura de compensación radial (64) montada en la estructura rotatoria (60), alrededor de un segundo eje (65) perpendicular o angular respecto al primer eje de giro (61), y en la que se encuentra montada la cámara de inspección (7), para compensar radialmente las diferencias de posición entre el lugar geométrico particular aparente (24) pseudoelíptico definido por el movimiento de la zona a inspeccionar (25) si no se encuentra alineado el eje del generador con el primer eje de giro (61) de la estructura rotatoria (60), igualmente en el tiempo de retardo predefinido, y
-registrar las imágenes tomadas. por la cámara de inspección (7).
16. -Procedimiento de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 15,dondeel cálculo de las posiciones que ocuparán los elementos móviles (20, 21) en el tiempo de retardo del disparo o registro de la cámara de inspección (7) se realiza mediante un filtro de Kalman.
17. -Procedimiento de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 15 o 16,dondepreviamente a la etapa de apuntar al aerogenerador (2) a revisar con la cámara de visión computacional (4), se realiza una etapa de comprobación de la calibración entre la cámara de visión computacional (4) y la cámara de inspección (7).
18. -Procedimiento de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 17, donde la comprobación de la calibración entre la cámara de visión computacional (4) y la cámara de inspección (7) comprende las siguientes subetapas:
-el giro de la cámara de inspección (7) a través del giro de la estructura rotatoria (60) en diversos ángulos,
-tomando un único objeto de referencia, la medición de la desviación en cada uno de estos ángulos de la escena tomada por la cámara de inspección (7) respecto de la escena tomada por la cámara de visión computacional (4), y
-introducir la desviación medida en el módulo de cálculo (51) como parámetro de corrección.
19. -Procedimiento de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 18,quecomprende realizar las etapas del procedimiento desde, al menos, dos puntos diferentes mediante, al menos, dos dispositivos (1) coordinados para efectuar una inspección estereoscópica, y donde solo una de las cámaras de visión computacional (4) controla y coordina las misiones y todos los sistemas instalados en todos los dispositivos.
20. -Procedimiento de auscultación de aerogeneradores (2) de parques eólicos en operación según reivindicación 19,dondeel disparo de los diferentes dispositivos (1) se encuentra sincronizado mediante el cálculo previo del retardo entre las diferentes cámaras de inspección (7), la compensación de dicho retardo en cada cámara de inspección (7) para el disparo simultáneo a la orden de disparo sincronizada, y la sincronización de la orden de disparo con respecto a un reloj basado en señal satelital (GPS).
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