Od prototypu do badań podwodnych. Doktorant Wydziału Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii PWr rozwija nową metodę pomiaru geometrii

Czy można stworzyć kompaktowy i tańszy system pomiarowy, który pozwoli szybciej odwzorowywać geometrię zbiorników i obiektów o złożonej morfologii? Nad takim rozwiązaniem pracuje Jakub Chmielewski, doktorant Wydziału Geoinżynierii, Górnictwa i Geologii Politechniki Wrocławskiej, zajmujący się batymetrią i robotami podwodnymi.

Punktem wyjścia do opracowania nowego rozwiązania była analiza wyników pomiarów batymetrycznych oraz dostrzeżenie możliwości poprawy rozdzielczości i jakości uzyskiwanej rekonstrukcji. Proponowany system różni się od klasycznych rozwiązań sposobem prowadzenia pomiaru. Czujnik odległości jest zamontowany na ruchomej głowicy, która umożliwia skanowanie w układzie sferycznym. Zamiast przemieszczać echosondę za pomocą załogowej lub zdalnie sterowanej jednostki, system kieruje wiązkę pomiarową w różne kierunki, pozwalając na szybsze uzyskanie zgrubnego obrazu badanego obszaru.

Takie podejście może mieć szczególne znaczenie w przypadku obiektów o dużym nachyleniu, takich jak skarpy. W tradycyjnym pomiarze miejsca te mogą być odwzorowane niewielką liczbą punktów pomiarowych. Możliwość kierowania wiązki pod różnymi kątami otwiera natomiast drogę do bardziej elastycznego kształtowania sposobu skanowania.

Obecnie prototyp znajduje się na etapie testów z wykorzystaniem czujnika laserowego pracującego w powietrzu. Takie rozwiązanie pozwala na prowadzenie badań w łatwiejszych warunkach, bez konieczności uszczelniania urządzenia i stosowania specjalistycznego czujnika akustycznego przeznaczonego do pracy pod wodą. Testy mają pozwolić na opracowanie i sprawdzenie rozwiązań, które w kolejnym etapie zostaną przeniesione do środowiska wodnego.

Jednym z kierunków dalszych badań jest wykorzystanie możliwości precyzyjnego sterowania kątem i rozdzielczością skanowania. Pozwala to rozważać selektywne zagęszczanie siatki pomiarowej w miejscach wymagających szczegółowego odwzorowania. Obszary o prostej morfologii mogłyby być skanowane z mniejszą rozdzielczością, podczas gdy bardziej złożone fragmenty – na przykład pozostałości infrastruktury – byłyby odwzorowywane dokładniej.

Docelowo rozwiązanie może znaleźć zastosowanie w pomiarach śródlądowych, w tym na obszarach pogórniczych. Potencjalne zastosowania obejmują m.in. tworzenie cyfrowych bliźniaków zbiorników wodnych, monitorowanie zmian ich morfologii, analizę zmian kształtu koryt rzecznych czy monitorowanie osuwania się skarp zalanych kopalń odkrywkowych. System może być również kompatybilny z robotami nawodnymi i podwodnymi, dla których istotne są kompaktowe rozwiązania pomiarowe.

Jak podkreśla Jakub Chmielewski, ważnym celem projektu jest stworzenie rozwiązania, które będzie nie tylko przedmiotem badań, ale również odpowie na rzeczywiste potrzeby użytkowników. Jego potencjalną wartość widzi m.in. w możliwości zastąpienia droższych systemów pomiarowych rozwiązaniem bardziej kompaktowym i dostępnym, a także w skróceniu czasu prowadzenia pomiarów na rozległych zbiornikach.

Kolejnym etapem prac będą bardziej zaawansowane testy prototypu z wykorzystaniem czujnika laserowego, a następnie przeniesienie opracowanych rozwiązań do środowiska podwodnego.

Od pierwszych testów laboratoryjnych po potencjalne zastosowania w batymetrii, robotyce podwodnej i monitoringu obszarów pogórniczych – projekt Jakuba Chmielewskiego pokazuje, jak prace doktoranckie mogą łączyć rozwój metod pomiarowych z poszukiwaniem praktycznych zastosowań nowych technologii.