Otonom Sualtı Kaynağı ve Muayene ROV'u — DYUK'22 Bildirisi

Sualtı kaynağı ve kaynak muayenesi, denizcilik lojistiği ve savunma sanayii için kritik ama dar bir alan. Bu işi yapabilen teknik eleman sayısı az; azlık doğrudan iki maliyete dönüşüyor:

• Ücret maliyeti — nitelikli dalgıç-kaynakçı arzı kısıtlı olduğu için birim iş pahalı.
• Zaman maliyeti — sürecin kendisi uzun; her operasyon dalış hazırlığı, iniş, işlem ve kontrol döngüsü gerektiriyor.

Bir gemi ya da petrol boru hattı beklerken geçen her saat, doğrudan operasyonel kayıp demek. Sorunun teknik değil ekonomik tarafı, projenin çıkış noktasıydı.

Çözüm olarak, sualtı kaynağını ve kaynak muayenesini otonom biçimde yapabilen bir ROV (uzaktan kumandalı sualtı aracı) tasarladık. Kritik karar, iki işlemi ayrı araçlara bölmek yerine tek platformda toplamaktı: kaynağı yapan araç, kaynağın kalitesini de yerinde ölçebiliyorsa ikinci bir dalış turu gerekmiyor.

Bunun için ROV'a iki uç birim eklendi:

1. Sualtı kaynak torcu — kaynak işlemini gerçekleştiren kol.
2. Daldırma probu — kaynak muayenesini yapan ikinci kol.

Bu iki ünitenin koordineli ve otonom kontrolü için araç üzerinde bir mikrobilgisayar çalışıyor.

Donanım mimarisi

Bildiride tanımladığımız bileşen listesi, aracın neden "sadece bir drone gövdesi" olmadığını iyi özetliyor:

• Servo motorlar — pervanelerin (iticilerin) kontrolü
• Jiroskoplar — kaynak sırasında denge ve konum hesabı
• Ultrasonik mesafe sensörü — işlem yapılacak bölgeye olan uzaklığın ölçümü
• Kamera modülü — işlem yapılacak bölgenin belirlenmesi
• Step motorlar — robot kolların hassas hareketi
• Motor sürücüleri — motor kontrolü
• Kablosuz haberleşme modülleri — dışarıdaki kullanıcı paneli ile etkileşim
• Mikrodenetleyici — sensörlerin bağlanması ve kontrolü

Kaynak sırasında jiroskopla denge tutmak, listedeki en kritik maddelerden biri. Sualtında akıntı altında sabit kalamayan bir araç, ne kadar iyi bir torç taşırsa taşısın kabul edilebilir bir dikiş bırakamaz.

Yazılım tarafı

Kontrol paneliyle etkileşim ve aracın verilen görevi yerine getirebilmesi için sisteme görüntü işleme ve makine öğrenmesi yazılımları yüklendi. Kamera modülünün gördüğü bölgeyi anlamlandırmak, kaynak yapılacak hattı belirlemek ve muayene sonucunu değerlendirmek bu katmanın işi.

Tasarımı havada bırakmamak için, ticari bir referansla — Aegir 250 (Ocean Robotics) — yan yana koyduk. Kongredeki karşılaştırma slaytı şu tabloyu veriyordu:

Sonuç okunabilir: aracımız referanstan daha uzun ama daha dar, belirgin biçimde daha alçak ve 43 kg daha hafif. Alçak profil, gemi gövdesi ve boru hattı gibi dar açıklıklarda manevra için doğrudan avantaj; ağırlık farkı ise taşıma ve konuşlandırma maliyetine yansıyor.

Çalışma kapsamında ROV tasarımı tamamlandı, çalışma sistemi incelendi ve maket model üretimi gerçekleştirildi. Yani elimizde çalışan bir saha aracı değil, doğrulanmış bir tasarım ve fiziksel bir maket vardı — bunu olduğundan büyük göstermenin anlamı yok.

Modelin geliştirilip ürüne dönüştürülmesi hâlinde hedeflenen kullanım alanları şunlardı:

• Petrol iletimi için kullanılan sualtı boru hatları
• Deniz yolu lojistiğinde kullanılan gemilerin bakım ve onarımı
• Savunma sanayiinde gerekli durumlarda kaynak ve muayene işlemleri

Amaç, bu işlemleri seri, düşük maliyetli ve hatasız yapılabilir hâle getirmekti.

Bildirinin tam özeti, kongrenin resmî özet kitabında yayımlanmıştır:

Çalkap, K. G., Seyrimez, M., Kaygısız, H., Duman, E. (2022). Otonom Sualtı Kaynağı ve Sualtı Kaynak Muayene Aracı (Bildiri ID 4449). I. Disiplinlerarası Yaklaşımlar Ulusal Kongresi Özet Kitabı, s. 35. İstanbul Gedik Üniversitesi, 16–18 Mayıs 2022.

Özet kitabına üniversitenin resmî sitesinden ulaşabilirsiniz: dyuk.gedik.edu.tr — DYUK'22 Özet Kitabı (PDF)

Anahtar kelimeler: ROV (Remotely Operated Underwater Vehicle), sualtı kaynağı, sualtı kaynak muayenesi, görüntü işleme, makine öğrenmesi.