Formsensor für große Objekte

Konzept

Eigenschaften:
  • Positionsbestimmung
  • Formüberwachung
  • Bewegungsanalyse

 

Der "Formsensor für große Objekte" ermöglicht die Erfassung der Form- und Lageausprägung eines großen, länglichen Objektes. Dafür wird ein Modell erstellt, das den Bewegungen des Objektes in Echtzeit folgt. Die Erfassung erfolgt sehr präzise, so dass eine Formerfassung über mehrere hundert Meter erfolgen kann.

Die Forminformation kann für regelungstechnische Zwecke eingesetzt werden. Es kann auch überwacht werden, ob sich das Objekt über die Zeit verändert und dabei kritische Ausprägungen erreicht werden. Es können aber auch Schwingungen erfasst werden. So sind neben der Überwachung von kritischen Form- und Lageausprägungen umfassende Beanspruchungsanalysen möglich.

Funktion

Die Formerfassung erfolgt durch Lasermessstrecken, die in Rohrsysteme integriert sind. Die Rohre lassen sich aneinander stecken, so dass für jede Anwendung ein passendes System konfiguriert werden kann. Eine spezielle Realisierung erlaubt neben der Erfassung der Laserstrahlauslenkung auch die Erfassung von Torsion. Die Konfiguration der Sensorröhren lässt sich so erweitern, dass lokal eine Messung von Beschleunigungen, Drehraten, Magnetfeldern und Druck möglich wird.

Die Röhren haben einen Durchmesser von 75mm und eine Länge von 2-6m.

Die Reihenfolge der aneinander gesteckten Sensorröhren wird automatisch erkannt und ein entsprechendes dreidimensionales Modell wird automatisch erstellt. Für eine dem Objekt angepasste Gestalt können die Sensorröhren mit Winkelstücken verbunden werden. Auch diese werden automatisch erfasst und im Modell berücksichtigt.

Die Flexibilität des Sensorsystems kann durch Variieren der Länge der Sensorröhren auf die Anwendung angepasst werden.

Mögliche Anwendungen

Für typische Anwendungen wird die Position und Orientierung am Sensorende bestimmt.

Bei einigen Anwendungen ist auch die aktuelle Lageausprägung (Form) relevant.

Für alle Anwendungen lassen sich Überwachungen realisieren: Ist ein Sensorteilbereich in einer kritischen Position? Hat der Sensor eine kritische Form eingenommen? Sind Teilbereiche kritischen Geschwindigkeiten ausgesetzt?

Überwachung von großen technischen Einrichtungen

Große technische Einrichtungen wie z.B. Schiffe, Baukräne oder Maschinenbetten können überwacht werden. Dabei können Materialermüdung oder Überlastung erkannt werden. Schäden lassen sich eher erfassen und vermeiden. Wartungsintervalle lassen sich verlängern. Es können auch Regelungen verbessert werden. Bei Schiffskörpern ist nicht nur die Verbiegung und Torsion bei schwerem Wetter zu erfassen, sondern auch die Belastungssituation beim Beladen im Hafen - insbesondere von Schüttgutschiffen.
Überwachung von Flügeln

Neben der Überwachung von großen technischen Einrichtungen können auch Verformungen aus Strömungseigenschaften erfasst und optimiert werden. Kritische Situationen können sicherer und schneller erkannt werden.

Bei Windrädern werden Verformungen meist nur punktweise erfasst oder es wird wegen optischer Verdeckungseffekte nur ein Teil des Flügels vermessen. Mit den neuen Sensoren kann nicht nur die Auslenkung eines Rotorblattes bestimmt werden, sondern die komplette dreidimensionale Biegelinie und Torsion des Rotorblattes. Das ist wichtig für neue Windkraftanlagen, die eine schnelle Blattregelung einsetzen. Die Anlage kann so viel genauer auf die aktuelle Windverteilung reagieren und das gesamte System kann lastabhängig geführt werden. Auch die Ausregelung von lokalen Böen und dem Turmschatten kann so sehr präzise erfolgen. Ebenso ist die Erkennung von Eisbehang und strukturellen Beschädigungen möglich.

Überwachung von Brückenbauwerken

Für Brückenbauwerke kann eine permanente Überwachung und Belastungsanalyse durchgeführt werden. Das kann auch aus der Ferne erfolgen, so dass eine zentrale Zustandsüberwachung für solche Bauwerke möglich wird. Wartungsmaßnahmen können zielgerichteter durchgeführt werden. Wartungs- und Instandhaltungskosten lassen sich reduzieren.
Überwachung von Bauwerken

Gebäude können überwacht werden. Generell ist eine Erfassung von Windlasten oder seismischen Einflüssen möglich. Es ist auch eine Verformung des Gebäudekörpers erfassbar, wie sie z.B. an vielen historischen Gebäuden kritisch ist. Auch hier liefert das Sensorsystem mehr als den Versatz von Endpunkten. Es wird die gesamte Verformung erfasst. Bei Hochhäusern ist eine einfache Montage des Sensorsystems z.B. im Fahrstuhlschacht möglich.