用于桨距角测量的和/或构造用于桨距角测量的测量系统的方法与流程

风力发电设备的转子叶片构成一种带有叶根和沿叶片纵轴线的叶片横截面的细长的结构。在此，以叶根为起点测得的沿叶片纵轴线的距离称为间距位。为每个叶片横截面分配有截面弦方向，该截面弦方向通过一种线表示，该线将叶片型廓的前缘与叶片型廓的后缘相连。对于转子叶片的代表性截面弦方向定义为在预定的间距位中的截面弦方向。

转子轮毂抗扭地固定在风力发电设备的转子轴上，其中，该转子轴相对于机架转动并且驱动固定在机架上的发电机。转子轴的转动并且转子轮毂的转动也因而定义了风力发电设备的主转速向量。然而，在大的风力发电设备、例如也被称为多兆瓦设备的风力发电设备中，每个转子叶片在转子叶片的叶根处借助叶片支承件可转动地安装在转子轮毂上，以便实现转子叶片相对于转子轮毂围绕叶片纵轴线在叶根处的转动。这种转动实现了改变转子叶片的攻角。攻角的改变也改变了在转子叶片上施加的和/或作用的升力和流动阻力，并且因而也改变了从转子叶片传输到转子轮毂上的载荷。

代表性的截面弦方向在实践中难于识别或者确定，因为在转子叶片内部的视线被叶片梁封阻，使得阻碍了在叶片横截面的前缘和后缘之间不受阻挡的视线接触。额外地，当从转子轮毂的内部向转子叶片内观察时或者当从外部观察转子叶片时，从转子轮毂不能看到代表性的截面弦方向。因此，在转子叶片上在叶根附近固定叶片标记，该叶片标记实现将转子叶片以相对于转子轮毂正确的转动定向安装，方式是将该叶片标记置入相对于设置在转子轮毂上的轮毂标记的预定的位置(例如见文献wo2010/017820a2)。桨距角旋转编码器于是就被用于测量转子叶片相对于转子轮毂的随后的转动。

在风力发电设备的运行中出现多种桨距角。在每个选定的间距位中，真实的桨距角就是在局部的截面弦方向和主转速向量之间的角度。因为转子叶片通常以沿叶片纵轴线的预定的扭转制造，所以真实的桨距角不是一个单独的值，相反而是间距位的函数(桨距角函数)。然而，当前的风力发电设备在它们的控制算法中对每个转子叶片仅使用一个唯一的值用于桨距角。为了将桨距角函数缩减为唯一一个值，为转子叶片定义了代表性的真实的桨距角，方式是测量在预定的间距位中的真实的桨距角。尤其地，代表性的真实的桨距角被定义为在代表性的弦线方向和主转速向量之间的角度。然而在现有技术中，代表性的真实的桨距角是不可用的，使得风力发电设备在它们的控制算法中目前仅仅将由桨距角旋转编码器提供的在叶根处的桨距角(叶根桨距角)用作代表性的桨距角。在此，在该叶根桨距角和代表性的真实的桨距角之间的差别定义了桨距角误差。

桨距角误差不仅是不期望的，而且对于风力发电设备也是潜在有害的。当所有转子叶片具有相同的桨距角误差时，就出现共同的桨距角误差，这导致风力发电设备效率的减小。然而更不利的情况在于，当多个转子叶片具有不同的桨距角误差时引起不对称的叶片负荷并因此引起风力发电设备的转子轴的循环负载，这会导致疲劳失效。

在实践中，桨距角误差或者由于在制造商处对桨距角旋转编码器的错误设置而出现，或者由于信号漂移、损伤或者在实际应用中桨距角旋转编码器的正确运行的其他干扰而出现，并且包括了在维护风力发电设备期间引起的误差。而并非出现在叶根上的额外的桨距角误差是由于转子叶片的在转子叶片的纵向延伸上的扭转而出现的，其中，转子叶片的扭转既可以归因于风力引起的扭矩，也可以归因于在转子叶片沿叶片纵轴线的变形(例如叶片面的和/或叶片缘的变形)和扭转变形之间的结构耦合。

因此希望实现一种可能性，在风力发电设备的实际使用中可以尤其连续地、不间断地和自动地测量桨距角误差。然而，按照当前的现有技术，使用了一种昂贵的和迟钝的方法用于在实际应用中估计桨距角误差。与这种方法关联的是在风力发电设备现场投入人力并且额外地将风力发电设备关停较长的时期。

此外还希望实现一种可能性，以实现在风力发电设备运行期间对转子叶片的真实桨距角的尤其在时间上连续的测量，而无需使风力发电设备停止或者人工的介入。还要能在明显的、带来损害的、循环的负载出现以前，在尽早的形成阶段检测到桨距角中的不对称。

额外地希望，能沿转子叶片的纵向延伸执行对真实桨距角的多次测量，以便能重建扭转变形并且确定更准确的桨距角，该更准确的桨距角对于沿整个转子叶片的空气动力学状态是代表性的。

因此，第一个目地尤其在于，实现一种可行方案，以便能精确描述在预定的间距位中的叶片横截面的截面弦，确切而言对于这种类型的所有叶片一致地描述。

第二个目地尤其在于，能测量在预选的间距位处的截面弦线和主转速向量之间的真实的桨距角，而不必在转子轮毂上使用桨距角旋转编码器，使得对真实桨距角的测量没有由桨距角旋转编码器引起的误差。

第三个目的尤其在于，能基本上同时地在不同间距位中测量真实桨距角。

第四个目的尤其在于，能将预定的间距位中的真实桨距角报送给风力发电设备的控制系统，使得可以实现更精准的风力发电设备控制算法。

本发明要解决的技术问题在于，能更准确地确定转子叶片的桨距角。

所述技术问题按照本发明通过按照权利要求1的方法解决。该方法优选的改进设计方案在从属权利要求和在下文的说明中给出。

根据本发明规定一种开始所述的用于桨距角测量的和/或用于在风力发电设备的转子叶片上构造用于桨距角测量的测量系统的方法，该转子叶片具有叶根并且沿叶片纵轴线的方向延伸，所述转子叶片以转子叶片的叶根在风力发电设备的围绕转子轴线转动或者能转动的转子轮毂上围绕叶片纵轴线能转动地支承，按本发明，

-至少一个截面弦方向指示器相对于叶根有间距地与转子叶片固定地连接，所述截面弦方向指示器定义截面弦方向指示器方向，截面弦方向指示器方向对于转子叶片的截面弦在截面弦方向指示器位置处的方向是指示性的，

-借助至少一个扭转角检测单元检测转子叶片的扭转角度，截面弦方向指示器方向相对于截面弦方向指示器基准方向以该扭转角度偏转，

-借助一个或至少一个叶根角度检测单元检测叶根角度，叶根相对于叶根基准位置以该叶根角度围绕叶片纵轴线偏转，并且

-借助一个或至少一个评估单元根据所述扭转角度和叶根角度确定在截面弦方向指示器位置处转子叶片的桨距角，其中，

-所述转子叶片或者所述转子叶片的至少一个与所述截面弦方向指示器固定连接的转子叶片部分尤其在其与所述截面弦方向指示器连接之前在一个或至少一个制造模中制造，该方法按照本发明被这样改进，即

-在所述、尤其制造好的转子叶片或者转子叶片部分优选在仍然处于制造模中时，所述截面弦方向指示器在优选相对于制造模定义的位置中与所述转子叶片或者转子叶片部分固定地连接，所述位置尤其相对于制造模被定义。

在制造模中，所述转子叶片或者转子叶片部分处于一种确定的状态中，该状态也对于每个其他所有在该模中制造的转子叶片或者转子叶片部分是可再现的。此外，当转子叶片或者转子叶片部分一从制造模取出时，该状态构成转子叶片或者转子叶片部分的不承受载荷的、实际上不能再实现的状态，因为转子叶片或者转子叶片部分通常已经由于其自重在制造模外部经历了变形。因此，制造模构成一种参考系统，已经制造好但还处于制造模中的转子叶片或者转子叶片部分在该参考系统中处于设计位置(konstruktionslage)中。此外，因为转子叶片或者转子叶片部分在被取出制造模之后，在叶根的区域中甚至在实际应用中实际上不经历或者仅仅经历很小的或者可忽视的变形，所以可以通过转子叶片的叶根实现在转子叶片和制造模之间明确的参考。

通过将截面弦方向指示器与处于制造模中的转子叶片或者转子叶片部分固定地连接的位置相对于制造模定义，尤其也定义和/或确定截面弦方向指示器基准方向。截面弦方向指示器基准方向的这种定义和/或确定因此尤其在转子叶片的不承受载荷的状态中进行，使得扭转角能以比在传统的解决方案中更高的精确度检测。桨距角因此也能以更高的精度确定。因此可以避免或者至少明显减小桨距角误差。

转子轮毂围绕转子轴线的转动尤其定义主转速向量，和/或转子轮毂围绕转子轴线的转动尤其通过主转速向量定义和/或表征。

优选地，转子叶片或者转子叶片部分在制造后从制造模取出和/或从制造模分离。有利的是，在尤其制造好的转子叶片或者转子叶片部分从制造模取出和/或从制造模分离之前，截面弦方向指示器与转子叶片或者转子叶片部分固定地连接

按照改进设计方案，转子叶片或者转子叶片部分由转子叶片原料制成，所述转子叶片原料包括能时效硬化的材料。优选地，在能时效硬化的材料硬化之后，截面弦方向指示器与转子叶片或者转子叶片部分固定地连接。所述能时效硬化的材料尤其是塑料和/或合成树脂，例如环氧化物。优选地，在能时效硬化的材料硬化之后，截面弦方向指示器基准方向被定义和/或确定和/或算得。

优选地配设至少一个截面弦方向指示器支架，借助截面弦方向指示器支架固持截面弦方向指示器。例如，截面弦方向指示器包括所述至少一个截面弦方向指示器支架。有利的是，在所述、尤其制造好的转子叶片或者转子叶片部分优选仍然处于制造模中期间，截面弦方向指示器优选在所述或者一种优选相对于制造模的定义的位置(该位置尤其相对于制造模被定义)中，与转子叶片或者转子叶片部分固定地连接。有利的是，在截面弦方向指示器支架与转子叶片或者转子叶片部分连接之后，优选在所述、尤其制造好的转子叶片或者转子叶片部分优选仍然处于制造模中期间，截面弦方向指示器被固定在截面弦方向指示器支架上。

按照一种设计方案，截面弦方向指示器相对于制造模的位置借助至少一个工具定义，所述至少一个工具相对于制造模定向。因此，截面弦方向指示器相对于制造模与转子叶片或者转子叶片部分固定地连接的位置能以更高的精度确定，这也导致桨距角的更大的精度。因此，尤其可以实现和/或算定具有0.1°或者0.2°精度的桨距角。

优选地，制造模配设有多个制造模标记，该工具装在制造模标记上和/或借助制造模标记将该工具相对于制造模定向。由此使得工具相对于制造模的定向更容易并且实现用于该定向的可再现性的方便的可行方案。

按照第一变型方案，工具是一种安装工具，其中，制造模标记包括安装标记，安装工具装在安装标记上和/或借助安装标记将安装工具相对于制造模定向。优选地，截面弦方向指示器或者用于固持截面弦方向指示器的至少一个截面弦方向指示器支架借助安装工具相对于所述制造模定位，据此，截面弦方向指示器或者截面弦方向指示器支架尤其与转子叶片或者转子叶片部分固定地连接。

按照第二变型方案，工具是一种测量工具，其中，制造模标记包括测量标记，测量工具装在该测量标记上和/或借助该测量标记将测量工具相对于制造模定向。优选地，借助测量工具优选光学地检测和/或确定并且因此尤其定义所述、尤其已经与转子叶片或者转子叶片部分固定连接的截面弦方向指示器相对于制造模的位置。

优选地，制造模配设有一个或多个安装标记，所述或者一个或者至少一个安装工具装在多个安装标记上和/或所述或者一个或者至少一个安装工具借助多个安装标记相对于制造模定向。尤其地，截面弦方向指示器或者用于固持截面弦方向指示器的至少一个截面弦方向指示器支架借助安装工具相对于所述制造模定位，据此，截面弦方向指示器或者截面弦方向指示器支架与转子叶片或者转子叶片部分尤其固定地连接。有利的是，制造模配设有一个或多个测量标记，所述或者一个或者至少一个测量工具装在所述一个或多个测量标记上，和/或所述或者一个或者至少一个测量工具借助一个或多个测量标记相对于制造模定向。优选地，借助测量工具优选光学地检测和/或确定并且因此尤其定义所述、尤其已经与转子叶片或者转子叶片部分固定连接的截面弦方向指示器相对于制造模的位置。

测量工具优选具有至少一个光学的基准传感器，借助该基准传感器光学地检测和/或确定所述、尤其已经与转子叶片或者转子叶片部分固定连接的截面弦方向指示器相对于制造模的位置。该基准传感器是或者包括例如摄像机、尤其数字摄像机。

测量工具也可以用于校准截面弦方向指示器，该截面弦方向指示器例如借助安装工具定位和/或安装。按照改进设计方案，借助测量工具检测和/或确定所述、尤其已经与转子叶片或者转子叶片部分固定连接的截面弦方向指示器相对于制造模的位置，并且因此校准优选截面弦方向指示器。优选地，通过校准构成截面弦方向位置指示器，该截面弦方向位置指示器定义截面弦方向指示器的、尤其相对于制造模和/或叶根的位置。

优选地，制造模标记和/或安装标记和/或测量标记包括啮合元件，该啮合元件优选为了工具和/或安装工具和/或测量工具的定向与设置在工具和/或安装工具和/或测量工具上的配合啮合元件尤其形状配合地能啮合。啮合元件例如是销栓或者孔。此外，配合啮合元件例如是孔或者销栓。在此可以有利地分别将啮合元件的或者配合啮合元件的销栓与配合啮合元件的或者啮合元件的孔啮合。

按照一种设计方案，在转子叶片或者转子叶片部分置于制造模中期间，定义和/或确定和/或算出截面弦方向指示器基准方向。优选地，定义和/或确定和/或算出相对于制造模的截面弦方向指示器基准方向。由此尤其实现截面弦方向指示器基准方向和叶根之间明确的位置关系。尤其地，截面弦方向指示器基准方向对于在转子叶片的未扭转状态中的截面弦方向指示器方向是指示性的。优选地，截面弦方向指示器基准方向与在转子叶片或者转子叶片部分的未受载荷状态中的截面弦方向指示器方向一致。有利的是，当截面弦方向指示器与置于制造模中的转子叶片或者转子叶片部分固定地连接时，截面弦方向指示器基准方向与截面弦方向指示器方向一致。

转子叶片例如制造为一体式转子叶片和/或以整体式单元的形式。按照备选方案，转子叶片由两个转子叶片半壳件组成，其中一个或者至少一个转子叶片半壳件尤其构成所述转子叶片部分。

按照改进设计方案，截面弦方向指示器配设有至少两个沿截面弦方向指示器方向并列布置的截面弦方向指示器标记。优选地，扭转角检测单元具有至少一个、尤其光学的传感器，借助该传感器尤其光学地检测截面弦方向指示器标记。该光学传感器是或者包括例如摄像机、尤其数字摄像机。优选地，截面弦方向指示器标记构造为反射器或者分别构造为反射器。优选地，扭转角检测单元包括照明单元，借助照明单元可以照明截面弦方向指示器标记。

优选地，一个或至少一个截面弦方向指示器配给扭转角检测单元。尤其地，扭转角检测单元包括一个或至少一个截面弦方向指示器。

按照一种设计方案，截面弦方向指示器和/或扭转角检测单元构成或者包括一个或至少一个测量单元，该测量单元尤其与截面弦方向指示器固定地连接或者构成截面弦方向指示器。测量单元是或者尤其包括惯性测量单元。优选地，测量单元是或者包括至少一个、尤其多轴线的、优选三轴线的加速度传感器和/或陀螺式传感器。尤其地，这些轴线是相互线性不相关的和/或不共面的。优选地，这些轴线相互垂直地延伸。例如，测量单元包括一个或至少一个陀螺仪。尤其地，借助测量单元能检测扭转角或者对于扭转角是指示性的、代表性的扭转角。

例如，扭转角检测单元布置在截面弦方向指示器的位置处，和/或在截面弦方向指示器的位置处与转子叶片固定地连接。但是优选地，扭转角检测单元在叶根的区域处或者区域中与转子叶片固定地连接。在此情况中，尤其简化了扭转角检测单元的机械的和/或电气的安装。

按照改进设计，定义一种固定于叶根的参照系统，并且优选尤其固定地配给叶根。所述固定于叶根的参照系统尤其是固定于叶根的坐标系统。优选地，固定于叶根的参照系统包括两个或者三个轴线，这些轴线尤其是线性不相关的和/或不共面的。优选地，固定于叶根的参照系统的轴线相互垂直地延伸。固定于叶根的参照系统尤其在转子叶片的不受载荷的状态中定义。例如，当转子叶片或者转子叶片部分布置在一个或至少一个制造模中时，定义固定于叶根的参照系统。优选地，相对于一个或至少一个制造模定义固定于叶根的参照系统。

尤其地，在固定于叶根的参照系统中定义叶根基准位置。此外，优选在固定于叶根的参照系统中定义截面弦方向指示器基准方向。优选地，在固定于叶根的参照系统中检测扭转角。有利地，在固定于叶根的参照系统中检测叶根角。

按照一种设计方案，优选在固定于叶根的参照系统中或者相对于固定于叶根的参照系统，相对彼此地确定叶根基准位置和截面弦方向指示器基准方向。因此尤其可行的是，使得扭转角和叶根角产生一种关联，这种关联允许桨距角的算定和/或确定。

按照改进设计方案，叶根角检测单元在叶根的区域处或者区域中与转子叶片固定地连接。优选地，叶根角检测单元相对于扭转角检测单元是位置固定的。

叶根角检测单元是或者优选包括惯性测量单元。尤其是，叶根角检测单元是或者包括一个或至少一个、尤其多轴线的、优选三轴线的加速度传感器和/或陀螺式传感器。例如，叶根角检测单元包括一个或至少一个陀螺仪。尤其地，叶根基准位置对于叶根的没有扭偏的状态是指示性的。

用于桨距角测量的测量系统优选包括截面弦方向指示器、扭转角检测单元、叶根角检测单元和评估单元。优选地，扭转角检测单元和叶根角检测单元、尤其电气地和/或光学地和/或通过无线电与评估单元连接。优选地，扭转角检测单元与截面弦方向指示器共同作用。

评估单元是或者优选包括计算单元。该计算单元尤其是电子计算单元。有利地，评估单元和/或计算单元包括一个或至少一个数字计算器、例如一个或至少一个微处理器和/或数字的信号处理器和/或微控制器。优选地，评估单元包括存储器单元。该存储器单元尤其是电子存储器单元。有利地，评估单元和/或存储器单元包括随机存取存储器(ram)和/或只读存储器(rom)和/或其他的电子存储器。

本发明还涉及用于在风力发电设备的转子叶片上构造用于桨距角测量的方法，所述转子叶片具有叶根并且沿叶片纵轴线的方向延伸，所述转子叶片以转子叶片的叶根在风力发电设备的围绕转子轴线转动或者能转动的转子轮毂上围绕叶片纵轴线能转动地支承，其中

-至少一个截面弦方向指示器相对于叶根有间距地与转子叶片固定地连接，所述截面弦方向指示器定义截面弦方向指示器方向，截面弦方向指示器方向对于转子叶片的截面弦在截面弦方向指示器位置处的方向是指示性的，

-检测转子叶片的扭转角度，截面弦方向指示器方向相对于截面弦方向指示器基准方向以该扭转角度偏转，

-检测叶根角度，叶根相对于叶根基准位置以该叶根角度围绕叶片纵轴线偏转，并且

-根据所述扭转角度和叶根角度确定在截面弦方向指示器位置处转子叶片的桨距角，其中，

-尤其在与所述截面弦方向指示器连接之前在至少一个制造模中制造所述转子叶片或者所述转子叶片的至少一个与所述截面弦方向指示器固定连接的转子叶片部分，并且其中，

-在所述、尤其制造好的转子叶片或者转子叶片部分优选在仍然处于制造模中时，所述截面弦方向指示器在优选相对于制造模定义的位置中与所述转子叶片或者转子叶片部分固定地连接，所述位置尤其相对于制造模被定义。

所述方法可以按照所有关联于上述方法阐述的设计方案改进。

下面根据优选的实施方式参照附图说明本发明。附图中：

图1示出风力发电设备的立体局部视图，

图2示出风力发电设备的转子叶片的横截面示意图，

图3示出从叶根观察转子叶片的内视图的示意图，

图4示出按照具有加速度传感器的变型设计的转子叶片的示意性侧视图，

图5示出转子叶片的转子叶片半壳件的和用于制造转子叶片半壳件的制造模的示意性立体视图，

图6示出布置在制造模中的转子叶片半壳件的和按照第一实施方式的机械参照系统的示意性立体视图，

图7示出制造模和转子叶片半壳的示意性剖切视图，其中示出用于安装反射器的第一安装步骤，

图8示出制造模和转子叶片半壳的示意性剖切视图，其中示出用于安装反射器的第二安装步骤，

图9示出制造模和转子叶片半壳的示意性剖切视图，其中示出用于安装反射器的第三安装步骤，

图10示出制造模和转子叶片半壳的示意性剖切视图，其中示出用于安装反射器的第四安装步骤，

图11示出制造模的和转子叶片半壳的示意性剖切视图，在该转子叶片半壳上装有另一个转子叶片半壳，

图12示出转子叶片半壳的和用于按照备选的制造方法制造转子叶片半壳的制造模的示意性正面图，

图13示出按照图12的转子叶片和制造模的示意性正面图，其中，按照第二实施方式的辅助框架安装到制造模的叶根侧的端侧上。

图1可见风力发电设备的立体局部视图，风力发电设备具有在机架10上围绕转子轴线35可转动地支承的转子轴30。转子轮毂20扭转刚性地与转子轴30连接，转子轴30围绕转子轴线35相对于机架10转动并且驱动固定在机架上的发电机50。转子轴30和/或转子轮毂20的转动定义了风力发电设备的主转速向量36(见图3)，和/或转子轴30和/或转子轮毂20的转动通过主转速向量36定义。因此，主转速向量36尤其表征转子轴30和/或转子轮毂20围绕转子轴线35的转动。转子叶片100配有叶片纵轴线180，转子叶片100沿叶片纵轴线180延伸。转子叶片100具有叶根114并且利用叶根114借助叶片支承件40可转动地支承在转子轮毂20上，以便实现转子叶片100相对于转子轮毂20围绕轴线180在叶根114处的转动。这种转动实现了改变转子叶片100的攻角。攻角的改变也改变了施加和/或作用在转子叶片100上的升力和流动阻力，并且因而也改变了从转子叶片100传输到转子轮毂20上的载荷。转子叶片100具有前缘106和后缘107并且由上部的转子叶片半壳件102和下部的转子叶片半壳件101构成，其中，转子叶片半壳件101和102在边缘106和107处固定地相互连接。沿叶片纵轴线180从叶根114出发测得的距离尤其被称为间距位。优选地，沿叶片纵轴线180具有尤其预定的、相对于叶根114的间距的地方或者位置被称为间距位。

由图2可见转子叶片100的叶片横截面(叶型)105，其中，叶片横截面105配有截面弦，该截面弦通过一种、尤其直的线(截面弦线)定义，这种、尤其直的线(截面弦线)从叶型的前缘106延伸直至叶型的后缘107处。截面弦具有截面弦方向，截面弦方向通过一种、尤其直的线或者直线定义，这种、尤其直的线或者直线将叶型的前缘106与叶型的后缘107连接和/或延伸通过叶型的前缘106和叶型的后缘107。截面弦方向尤其表征截面弦线的方向。因为转子叶片100的叶型105沿纵轴线180改变，所以截面弦方向也沿叶片纵轴线180改变。因此，每个叶片横截面都定义一个它自己的截面弦方向。对于转子叶片100的第一截面弦方向140定义为在第一个预定的间距位处的截面弦方向。

第一部分：桨距角的物理测量

图3示出从叶根114观察转子叶片100的内视图的示意图。定义了一种预先选择的叶片坐标系统{b1,b2,b3}并且固定地配给叶根114，使得叶片坐标系统{b1,b2,b3}构成固定于叶根的参照系统。此外，当转子叶片100不承受载荷时，该叶片坐标系统相对于叶片100的几何轮廓明确地定义。优选地而非对普遍性的限制的是，b3轴从叶根114出发沿叶片纵轴线180定向和/或沿叶片纵轴线180的方向定向。轴b1和b2因此构成尤其是一个平面，叶根114或者布置于、或者近似布置于该平面中，或者该平面对于布置有或者近似布置有叶根114的平面是指示性的。优选地，叶片坐标系统{b1,b2,b3}的原点位于叶片纵轴线180上。

用于确定桨距角θ、在此尤其真实桨距角的测量系统包括主测量单元460，该主测量单元460具有扭转角检测单元450和陀螺仪形式的叶根角检测单元490(见图1)。扭转角检测单元450是一种器件，该器件用于测量至少第一截面弦方向140相对于预先选定的叶片坐标系统{b1,b2,b3}的角度偏移量，该叶片坐标系统{b1,b2,b3}相对于叶根114是固定的。

陀螺仪490在叶片支承件40的附近布置在转子叶片100的叶根114的区域中，使得当转子叶片100处于负载下时，陀螺仪490基本上不经历相对于叶片支承件40的并且因此也相对于预先选定的叶片坐标系统{b1,b2,b3}的滑动或者偏转。

陀螺仪490定义三个垂直的轴{a1,a2,a3}(见图3)并且测量主转速向量36在这些轴{a1,a2,a3}上的投影。对普遍性不构成限制的是，a3轴从叶根114出发沿叶片纵轴线180定向和/或沿叶片纵轴线180的方向定向。此外，a1轴和a2轴沿任意的但是预定的和已知的方向定向。因为当转子叶片100经历围绕叶片纵轴线180的转动时，轴{a1,a2,a3}连同转子叶片100一起转动，而主转速向量36在这种转动的情况下却不随着转动，所以上述投影使得陀螺仪490能确定陀螺仪桨距角，该陀螺仪桨距角对于转子叶片100围绕叶片纵轴线180的转动角是指示性的。用于计算转子叶片的陀螺仪桨距角的方法例如在作为参考的文献ep2896827a1中公开。

在优选的设计方案中，扭转角检测单元450包括尤其设计为数字摄像机的摄像机455，尤其设计为数字摄像机的摄像机455固定在转子叶片结构和/或转子叶片100上和/或叶根114的附近。优选地，摄像机455安装在转子叶片100的盖板104上。此外，扭转角检测单元450和陀螺仪490刚性地相互连接，使得扭转角检测单元450相对于陀螺仪490的相对定向是固定的和/或不变的和/或已知的。特别优选的是，陀螺仪490刚性地固定和/或安装在摄像机455的壳体内部。

摄像机455与至少两个反射器420有视觉接触。所述至少两个反射器420刚性地固定在转子叶片结构上和/或转子叶片100上。因此，所述至少两个反射器420连同转子叶片结构和/或转子叶片100一起经历在反射器固定的位置处的移位和/或扭转。在优选的设计方案中，摄像机455包括照明器件，例如发光二极管(leds)，以便照明反射器420。反射器420定位在预定的第一间距位处，其中，该间距位选择为，使得当转子叶片100在风力发电设备运行期间受载弯曲时反射器420保持与摄像机455的视觉接触。第一截面弦方向140在此定义为在所述至少两个反射器420的间距位中的转子叶片100的截面弦方向。

所述至少两个反射器420定义了反射器轴线或者反射器方向160。在优选的设计方案中，该轴线160通过反射器420的中点定义，但是其中任何其他定义都是可行的，只要该定义明确地或者单义地定义相对于反射器420的位置的轴线。角度σ定义为当转子叶片100不承受载荷时在反射器轴线160和第一截面弦方向140之间的角度。角度σ被尤其仅一次性地为转子叶片100算出和/或检测，并且优选地存储在主测量单元460的计算单元(评估单元)中。由反射器轴线160和角度σ构成的组合定义了第一截面弦方向位置指示器，原因尤其在于，可以结合这两个量、即反射器轴线和角度σ，用于定义在反射器420的间距位中第一截面弦方向140的定向。

因为所述至少两个反射器420刚性地连接到转子叶片结构和/或转子叶片100上，所以当转子叶片100由于风载荷而经受弯曲和/或扭转时，反射器轴线160描述转子叶片100的局部的定向。

反射器420在摄像机455的光敏元件上的图像定义了相对于摄像机455的摄像机主体的反射器轴线160。尤其一次性在安装扭转角检测单元450的时刻，优选在将扭转角检测单元450固定在转子叶片结构和/或转子叶片100上之前确定和/或测量并存储在光敏元件和陀螺仪轴{a1,a2,a3}之间的内部定向。在使用内部定向的这种存储的和/或测得的值的情况下，将反射器轴线160的定向从光敏元件换算到陀螺仪轴{a1,a2,a3}上，并且值传输到主测量单元460的计算单元(评估单元)上。

在坐标系统{a1,a2,a3}中既识别反射器轴线160又识别主角度速度向量36的计算单元(评估单元)尤其以信号的形式计算在角速度向量36和反射器轴线160之间的角度。在加入关于反射器方向160相对于转子叶片100的第一截面弦方向140的定向σ的存储数据的情况下，优选即刻或者基本上即刻计算和/或确定转子叶片100的第一桨距角θ，第一桨距角θ尤其是真实的桨距角。

在另外的设计方案中，为转子叶片100定义第二截面弦方向140’作为在预定的第二间距位中的截面弦方向。反射器420’刚性地固定在预定的第二间距位处的转子叶片100上，其中，反射器420’定义第二反射器轴线或者反射器方向160'。用于确定转子叶片100的第一桨距角θ的方法被重复用于确定转子叶片100的第二桨距角，第二桨距角尤其是真实的桨距角。在此，在第一和第二桨距角之间在时间上变化的差表明转子叶片100的动态扭转运动。第一和第二桨距角的平均值尤其构成用于转子叶片100的备选的代表性桨距角。所述动态的扭动和代表性桨距角都被传输到风力发电设备的中央控制单元上，以便尤其实现使用扩展的控制算法。

由图4可见按照一种变型设计或者第二设计方案的转子叶片100的示意性侧视图，其中，扭转角检测单元450包括3轴的加速计560，该加速计560沿转子叶片100的纵向延伸定位在任意部位上，在正常运行中在该部位处出现转子叶片100的尤其明显弯曲，例如在转子叶片尖部115的附近。优选地，加速计560定位在第一间距位中或者另一个间距位中。对普遍性不构成限制的是，加速计560的轴{e1,e2,e3}这样地定向，使得e3轴沿转子叶片100的纵轴线180的方向和/或向转子叶片100的纵轴线180的方向指向和/或定向，其中，e1轴和e2轴尤其构成在加速计560的间距位中的横截面平面。在风力发电设备运行期间转子叶片100存在弯曲时，向心的加速度向量c具有向转子叶片100的通过轴{e1,e2}界定的横截面平面上的投影。因为向心的加速度向量c的定向是已知的，即垂直于主转速向量36，并且尤其还由风力发电设备几何形状计算出转子叶片100的瞬时方位角位置中的重力加速度向量，所以在加速计560处的总加速度向量是已知的。在此，方位角位置尤其表征转子叶片100相对于转子轴线35的转动位置、尤其相对于基准位置的转动位置。因此，在加速计560的位置处的扭转角可以尤其通过加速度向量c沿轴e1和e2的分量的反正切计算确定。因为加速计560相对于转子叶片100的截面弦方向以及相对于在叶根114处预先选定的叶片坐标系统{b1,b2,b3}的位置和定向是已知的，所以可以计算截面弦方向相对于在叶根114处预先选定的叶片坐标系统{b1,b2,b3}的瞬时角度。因此，尤其通过向心的加速度的和/或向心的加速度向量c的向轴{e1,e2,e3}上的投影测量和/或检测和/或确定扭转角。在此实施方式中，加速计轴{e1,e2,e3}和角度σ的结合定义了第一截面弦方向位置指示器，因为加速度向加速计轴{e1,e2,e3}上的投影和角度σ可以结合，用于定义在反射器和/或加速计的间距位中第一截面弦方向的定向。按照一种变型，使用陀螺仪590替代加速计560。在此情况中优选的是，优选借助陀螺仪590测量和/或检测转动角速度向量向轴{e1,e2,e3}上的投影，该转动角速度向量尤其通过转子叶片100围绕转子轴线35的转动定义。有利的是，通过转动角速度向量向轴{e1,e2,e3}上的投影检测和/或确定扭转角。使用陀螺仪590替代加速计560的优点尤其是，重力不重要，使得在确定扭转角时不必考虑转子叶片100的瞬时方位角位置中的重力加速度向量。

这种对转子叶片100的物理的桨距角直接测量与桨距角旋转编码器无关，并且也没有桨距角旋转编码器带来的测量误差。

此外，优选自动地、即没有人员介入地和在时间上连续地在风力发电设备运行期间测量物理的桨距角。另外的优点是，优选连续地比较尤其风力发电设备的所有转子叶片的物理的桨距角，并且可以确定在转子叶片之间的物理的桨距角不对称性的数值。当该值或者数值超过预定的阈值时，尤其通过测量系统产生警告并且报送给风力发电设备的中央控制单元、风力发电设备scada单元或者风力发电设备的运营方或者制造商期望的单元。该阈值可以设置得足够小，以便在早期的形成阶段，尤其在明显的、带来损伤的、循环的载荷出现之前检测到桨距角不对称性。

第二部分：转子叶片的截面弦线的明确标识

尤其一贯地和单个地为风力发电设备的每个转子叶片确定转子叶片的截面弦线。由于转子叶片100的光滑、弯曲的表面，所以在实践中很难以需要的精度标记截面弦线。在实践中，希望的精度是0.5度、优选0.1度。此外，转子叶片100的材料具有由制造过程导致的自应力，自应力会以确定的方式改变转子叶片100的形状，这阻碍或者妨碍了为所有转子叶片定义明确的和/或不变的和/或相同的截面弦线。例如，转子叶片材料通常包括大量环氧化物或者类似树脂。但是，环氧化物和/或类似树脂的固化是一种放热过程，该过程在转子叶片制造期间经常在材料中产生强烈的温度梯度并因此由于在材料的热学膨胀中的梯度而产生应力，该应力被留在所有转子叶片中。

按照尤其参照附图5至图11阐述的第一实施方式，明确的截面弦线通过使用机械的参照系统300定义，参照系统300利用制造模200的几何形状，转子叶片100或者转子叶片100的转子叶片部分在制造模200中制造。制造模200的几何形状是明确的和相同的和/或不变的尺寸，该尺寸对于所有借助该制造模200制造的转子叶片都是不变的。机械的参照系统300明确地和可重复地实现在转子叶片100和制造模200之间的关联，方式是，在转子叶片100仍然处于制造模200中时建立这种关联，确切而言在固化结束之后并且在转子叶片100从制造模200分离之前时建立这种关联。尤其地，在制造过程的这个时刻，转子叶片100具有一种构造，该构造优选通过定义是转子叶片100的不受载荷的构造和/或表示转子叶片的未受载荷。

按照第一实施方式，转子叶片100由下部的半壳件101和上部的半壳件102制造，其中，半壳件101和102首先尤其单独地制造并且然后相互连接。优选地，额外规定和/或安装有一个或者多个将两个半壳件101和102相互连接的叶片梁130。半壳件101和102优选代表转子叶片100的吸侧和压侧。叶片半壳件101和102尤其通过假想地基本上沿转子叶片横截面105的截面弦线切割完整的转子叶片100构成，使得在上部和下部半壳件101、102之间的连接在转子叶片100的前缘106和后缘107上进行。

参照附图5示出制造模200和转子叶片100的下部的半壳件101，其中，为了表示得清楚将下部的半壳件101相对于制造模200错移地示出。下部的半壳件101包括半壳件外壳110和梁缘条120。梁缘条120尤其包括有结实的、基本上单向的纤维，该纤维使整个转子叶片100具有抵抗转子叶片100的弯曲的强度。

按照图6，制造模200具有定向销310，定向销310用于容纳和定向机械参照系统300的桥式组件320。机械参照系统300尤其构成安装工具。此外，定向销310尤其称为安装标记。当在制造模200中制造和固化半壳件外壳110和梁缘条120之后，但是在下部的半壳件101从制造模200取出之前，机械参照系统300在使用定向销300的情况下固定在制造模200上。

机械参照系统300包括至少一个臂330，该臂330向下部的半壳件101的方向延伸并且可拆卸地固持反射器底座400，如图7所示。当机械参照系统300利用定位销310完全咬合，使得机械参照系统300相对于制造模200处于机械参照系统300的期望位置中时，反射器底座400布置在相对于下部的半壳件101的具体的、预定的位置上，如图8所示。按照第一实施方式，机械参照系统300将反射器底座400定位在尤其在梁缘条120上方具体的、预定的位置中。梁缘条120由比半壳件外壳110更硬的材料成分组成，并且当转子叶片100在运行中承受载荷时在横截面中经历更小的变形。因此，当转子叶片100承受载荷时，对于转子叶片的平均的扭转运动，梁缘条120的扭转运动比例如半壳件外壳110更有指示性。

按照第一实施方式，反射器底座400的在梁缘条120上方具体的、预定的位置中尤其在反射器底座400和梁缘条120的表面之间设有空间或者间隙。该空间或者间隙被用粘接剂500，例如用环氧化物或者类似树脂填充，如图9所示。按照第一实施方式，反射器底座400定义一种基准面150，该基准面150明确地和固定地和/或刚性地相对于在反射器底座400的位置处转子叶片横截面的局部截面弦线定位。基准面150或者平行于该局部截面弦线，或者相对于局部截面弦线以预定的数值偏转移位。该局部截面弦线被选定为第一截面弦线方向。

在粘接剂500固化之后，在此尤其通过可拆卸的、螺栓形式的固定器件345与反射器底座400连接的至少一个臂330从反射器底座400拆卸并且取出，包括一个或者多个反射器420的反射器主体430固定在反射器底座400上，如图10所示。

总之，在转子叶片半壳件101上安装至少两个反射器420，使得这些反射器420的通过预定的间距相互分开的中点定义反射器方向160。按照第一实施方式，尤其使用两个反射器底座400，其中的每个反射器底座优选固持两个反射器420，使得实现由四个或者更多的基本上线性定向的反射器420构成的反射器阵，其中，该反射器阵直接或者间接地例如按照最小二乘法定义反射器方向160。

优选地，这些反射器420和/或反射器底座400和/或反射器主体430优选共同构成截面弦方向指示器，该截面弦方向指示器与转子叶片100尤其固定地连接。此外，反射器方向160和/或反射器轴线160尤其构成截面弦方向指示器方向。

反射器420优选在进行任何转子叶片安装方面的行为之前安装在反射器主体430上，并且尤其被光学地校准。该校准优选包括反射器方向160的光学的测量和优选这种角度的测量，这种角度介于反射器方向160和基准面和/或反射器主体430的这种面之间，这种面与反射器底座400接触，尤其相应于基准面150。

在将反射器主体430固定在反射器底座400上之后，在反射器方向160和基准面150之间的角度是已知的。当应为转子叶片100定义第二截面弦方向时，在预定的间距位上使用第二机械参照系统300'，如图6所示。重复用于将反射器底座400安装在预定的第一间距位上的相同的方法，以便将反射器底座安装在预定的第二间距位上。

上部的半壳件102以同样的方法在第二个转子叶片半壳件模和/或制造模中制造。在此方法中，优选在上部的梁缘条122上固定额外一组反射器422。如图11所示，当上部的半壳件和下部的半壳件为了相互连接而合在一起时，完整的反射器阵包括多个反射器，多个反射器尤其与截面弦方向一致。这种一致性是有利的，因为其实现了将转子叶片的截面弦方向以更不易受干扰的方式表达，例如表达为由上部的和下部的反射器阵方向构成的均值。

根据一种变型设计，扭转角检测单元450和/或截面弦方向指示器包括在预定的间距位处布置在转子叶片100内部的加速计560，按照这种变型设计，加速计560在转子叶片100的内表面上的固定遵循上述对于反射器所述的步骤，区别在于，加速计560的壳体替代反射器主体430。尤其地，加速计560的壳体在反射器底座400上的固定将加速计560的壳体沿基准面150定向，以此使得加速计560不仅相对于截面弦方向而且也相对于叶根114明确地定向。

按照第二实施方式，整个转子叶片100作为一体式单元制造，其中，使用例如气囊或者类似的设备在树脂注入和固化期间构成芯和/或占据转子叶片的空的内腔。尤其参照附图12和图13阐述第二实施方式。按照第二实施方式，尤其不能使用机械参照系统300。为了在转子叶片100的内表面上在选定的间距位上设置光学的标记，在转子叶片100固化之后在转子叶片100的内表面上固定至少一个具有至少两个反射器420的反射器主体430，确切而言在在转子叶片100从制造模200取出之前进行固定。反射器主体430的粘接尤其是在没有相对于制造模200的更紧密参照的情况下进行，制造模200从转子叶片100的内侧是不可见的。因此，在反射器方向160和转子叶片100的截面弦方向之间的角度差是未知的。为了量化这种角度差，在制造模200的尤其配属于叶根的叶根位置210处在制造模200上固定和/或设置基准销340。安装基准销340，以便容纳辅助框架240并且将辅助框架240明确地和可再现地相对于制造模200定位。基准摄像机440在预定的部位并且以预定的定向固定在辅助框架240上，使得基准摄像机440具有相对于转子叶片100的截面弦方向的已知的、预定的定向。此外，基准摄像机440与至少一个反射器主体430视觉接触并且因此可以测量反射器方向160。基准摄像机440相对于叶根114的位置在此不必与在风力发电设备运行期间使用的摄像机455的位置相同。

尤其地，辅助框架240优选连同基准摄像机440一起构成测量工具。此外，基准销340尤其被称为测量标记。

通过将测得的反射器方向160与基准摄像机440相对于转子叶片100的截面弦方向的预定义的定向相结合，计算和/或检测并且为在风力发电设施运行期间使用而存储所述反射器方向160相对于转子叶片100的截面弦方向的角度定向。

附图标记列表：

10机架

20转子轮毂

30转子轴

35转子轴线

36主转速向量

40叶片支承件

50发电机

100转子叶片

101转子叶片的下半个叶片

102转子叶片的上半个叶片

104转子叶片的盖板

105转子叶片的叶片横截面

106转子叶片的前缘

107转子叶片的后缘

110下半个叶片的外壳

112上半个叶片的外壳

114转子叶片的叶根

115转子叶片的叶尖

120转子叶片的下半个叶片的梁缘条

122上部的梁缘条

130转子叶片的叶片梁

140转子叶片的(第一)截面弦/截面弦方向

140'转子叶片的(第二)截面弦/截面弦方向

150基准面

160截面弦方向/反射器轴线/反射器方向

180转子叶片的叶片纵轴线

200制造模

210制造模的叶根位置

240辅助框架/测量工具

300机械参照系统/安装工具

300'第二机械参照系统

310定向销/安装标记

320机械参照系统的桥式组件

330机械参照系统的臂

340基准销/测量标记

345可拆卸固定器件/螺栓

400反射器底座

420反射器

422额外的反射器组

430反射器主体

440基准摄像机

450扭转角检测单元

455扭转角检测单元的摄像机

460主测量单元

490叶根角度检测单元/陀螺仪

500粘接剂

560加速计

590陀螺仪

θ桨距角

σ角度

c加速度向量

{b1,b2,b3}叶根处的叶片坐标系统

{a1,a2,a3}陀螺仪的坐标系统

{e1,e2,e3}加速计的坐标系统