Druk jednostronny.

Rozprawa doktorska. Politechnika Koszalińska. 2025.

Bibliografia na stronach 83-92.

Dostępne online na zasadzie licencji Creative Commons wersja CC BY-NC 4.0.

Promotor Czesław Suchocki. Autorzy recenzji : Artur Janowski, Mikołaj Miśkiewicz, Przemysław Leń.

Monitoring stanu technicznego wszelkich obiektów budowlanych odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu ich trwałości i bezpieczeństwa. Nowoczesne technologie są nieustannie testowane pod kątem ich skuteczności w realizacji zadań i sprostaniu wyzwaniom stawianym przez branże takie jak inżynieria lądowa, energetyka i wiele innych. W ramach programu badawczego realizowanego w pracy doktorskiej skoncentrowano się na badaniach możliwości i ograniczeń technologii nieziemnego skaningu laserowego (TLS) w wykrywaniu i analizie zmian powierzchniowych wybranych obiektów budowlanych. W kontekście przeprowadzonych badań, zmiany powierzchniowe rozumiane są jako defekty powierzchni takie jak pęknięcia, ubytki i inne nieciągłości struktury powierzchniowej badanego obiektu. Wczesne wykrywanie defektów oraz monitorowanie stopnia ich degradacji jest niezwykle istotne, ponieważ umożliwia podjęcie działań naprawczych na wczesnym etapie. Dzięki szybkiej reakcji można zapobiec poważnym uszkodzeniom, zwiększyć bezpieczeństwo użytkowania oraz zminimalizować koszty związane z remontami i utrzymaniem obiektu. Badania zostały zrealizowane w dwóch głównych obszarach. Pierwszy etap programu badawczego koncentrował się na wykorzystaniu technologii TLS do detekcji i analizy pęknięć w powierzchni ścian obiektów budowlanych. Zbadano potencjał zarówno informacji geometrycznej, jak i radiometrycznej chmury punktów. Wyniki badań przeprowadzonych w ramach tego etapu zostały przedstawione w trzech publikacjach: P1, P2 i P3.
Badania zaprezentowane w publikacji P1 pozwoliły na opracowanie metodyki pomiaru technologią TLS w kontekście detekcji pęknięć na powierzchniach ścian obiektów budowlanych, z uwzględnieniem parametrów technicznych skanera oraz warunków geometrycznych pomiaru, takich jak odległość od obiektu pomiarowego oraz kąt padania wiązki lasera. Testy przeprowadzono dla dwudziestu różnych warunków pomiarowych, dla których to uzyskano różną skuteczność. Szczegółowe analizy pozwoliły opracować wytyczne dotyczące optymalnych warunków pomiarowych do efektywnego wykrywania pęknięć. Kolejna część badań i weryfikacja opracowanej metodyki na rzeczywistych obiektach budowlanych potwierdziła jej poprawność. Publikacja P2 obejmuje udostępnienie danych uzyskanych w ramach badań przedstawionych w P1 w systemie Mendeley oraz raportu z przeprowadzonych badań. Jej celem jest upowszechnienie danych dla dalszych badań oraz umożliwienie analizy uzyskanych wyników. W ramach podjętej tematyki przeprowadzono także badania dodatkowe, które rozszerzyły wiedzę zdobytą w badaniach podstawowych przedstawionych w P1. Uzyskane wyniki badań uzupełniających zostały zaprezentowane w publikacji P3. Pierwsze z nich weryfikują możliwości zastosowania informacji radiometrycznej chmury punktów do detekcji rys. Drugie odnoszą się do wpływu warunków pomiarowych, takich jak odległość od obiektu i kąt padania wiązki lasera w płaszczyźnie pionowej, na jakość uzyskiwanych danych w kontekście detekcji pęknięć. Wyniki wskazały nowe możliwości, ale też ograniczenia technologii TLS, co pozwoliło na sformułowanie dodatkowych zaleceń dotyczących warunków pomiarowych dla efektywnej detekcji pęknięć. Drugi etap programu badawczego koncentrował się na zastosowaniu technologii TLS do wykrywania i identyfikacji zmian powierzchniowych łopat turbin wiatrowych. Badania skupiały się przede wszystkim na defektach najczęściej występujących na łopatach, takich jak pęknięcia, oznaki erozji oraz ubytki i przetarcia w powłoce. Defekty te mogą mieć istotny wpływ na obniżenie wydajności turbin ponieważ zakłócają ich aerodynamikę, co prowadzi do zmniejszenia wydajności produkcji energii. W ramach badania analizowano również czy doszło do uszkodzenia systemu ochrony odgromowej montowanego na łopatach. Zaniedbanie jego stanu może zwiększać ryzyko awarii spowodowanej uderzeniem pioruna i obniżać bezpieczeństwo pracy turbiny. Diagnoza stanu technicznego systemu ochrony odgromowej jest zatem kluczowa dla zapewnienia ciągłości pracy turbin. Wyniki badań przeprowadzonych w ramach tego etapu zostały przedstawione w dwóch publikacjach: P4 oraz P5.
W publikacji P4 przedstawiono badania podstawowe, których celem było zbadanie potencjału technologii TLS do detekcji defektów łopat turbin wiatrowych. Prace badawcze zostały podzielone na dwa etapy. W kluczowym, pierwszym etapie, z bezpośrednim dostępem do łopat, wykazano, że dane radiometryczne chmury punktów umożliwiają detekcję najpowszechniej występujących defektów, takich jak ubytki czy oznaki erozji. Następnie opracowano i zweryfikowano dwie różne metodyki pomiarowe. Przeprowadzono gruntowne analizy pod kątem efektywności i aspektów finansowych obydwu podejść, co pozwoliło na wskazanie lepszej procedury skanowania łopat w kontekście detekcji ich defektów.
Badania zaprezentowane w publikacji P5 stanowią rozwinięcie badań podstawowych z publikacji P4. Przeprowadzono badania uzupełniające wykazujące wpływ kąta padania wiązki lasera w płaszczyźnie pionowej oraz wpływ długości fali wiązki lasera na jakość danych radiometrycznych i możliwość wykrywania zmian powierzchniowych. Głównym celem tego etapu była szczegółowa analiza porównawcza technologii TLS z fotogrametrią, która obecnie jest wiodącą metodą pomiarową w tym zagadnieniu. Badania wykazały, czy dane radiometryczne chmury punktów mogą stanowić konkurencyjną alternatywę, dostarczając wyniki porównywalne z fotogrametrią. Przeprowadzone analizy wskazały możliwości oraz ograniczenia technologii TLS w detekcji zmian powierzchniowych łopat, wskazując także kierunki dalszych badań i analiz nad wykorzystaniem tej technologii w podjętym problemie badawczym. Program badawczy pracy doktorskiej dostarcza nowej, wszechstronnej wiedzy dotyczącej zastosowania technologii TLS w detekcji zmian powierzchniowych obiektów budowlanych. W szczególności skupiono się na pęknięciach powierzchni ścian budynków oraz defektach powierzchniowych łopat turbin wiatrowych. Innowacyjność badań polega na
sformułowaniu kluczowych wniosków dotyczących optymalizacji warunków pomiarowych w detekcji pęknięć przy użyciu technologii TLS, a także na nowatorskim zastosowaniu TLS w branży energii wiatrowej. Niniejsze badania wyróżnia duże znaczenie aplikacyjne. Przeprowadzony program badawczy przyczynił się do znaczącego rozwoju i udoskonalenia metod monitorowania stanu technicznego obiektów budowlanych.

Streszczenie w języku polskim i angielskim.