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04/01/2018 - DELPHINE VANDENABEELE

PRET POUR DES INSPECTIONS AVEC DES DRONES?

Possibilités & limites des multicoptères et fixed wings

Les drones sont des véhicules aériens sans pilote commandés depuis le sol. Un jour, ils seront peut-être en mesure d'amener à manger, de chasser les tornades ou de guider des poursuites, mais aujourd'hui, ils sont déjà équipés de plus en plus souvent de caméras et capteurs pour réaliser diverses mesures et inspections. Nous allons voir sur quoi l'accent est mis exactement, quels drones sont utilisés, comment ils fonctionnent et quelles sont leurs limites. Découvrez s'il serait pratique pour vous aussi de louer un drone pour diverses inspections.


DRONES POUR L'INSPECTION

De petites caméras volantes commandées depuis le sol sont utilisées de plus en plus souvent pour l'inspection. Elles atteignent, en effet, facilement les espaces exigus et de grandes hauteurs, où une inspection humaine est compliquée et à coefficient de travail élevé. Le gain de temps et d'argent généré n'est que l'un des avantages de l'utilisation de 'drones' pour l'inspection. Les pilotes de drones professionnels préfèrent toutefois parler d'Unmanned Aerial Vehicles (UAV) ou de Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS) que de drones. La différence majeure, c'est qu'un UAV n'est pas forcément commandé à distance; un RPAS bien. Mais avec les termes, les professionnels veulent surtout se démarquer des pilotes de drones amateurs.

Types de drones

Pour les inspections, on choisit dans la plupart des cas entre deux grandes catégories de drones: multicoptères et fixed wing drones. Les surfaces jusqu'à environ 30 hectares sont inspectées à l'aide de multicoptères (rotary drones) avec différents rotors. Ces appareils décollent et atterrissent verticalement, et peuvent rester parfaitement immobiles pendant l'inspection. Aujourd'hui, on utilise généralement des systèmes à quatre à huit rotors. Les drones peuvent ainsi se maintenir dans l'air. Les multicoptères sont surtout utilisés pour des inspections ou pour cartographier de petites zones. D'autre part, il y a les fixed wing drones, de petits avions à ailes fixes. Ces appareils sont utilisés pour cartographier de grandes zones, comme des pipelines entiers, des autoroutes, des zones de plus de 30 hectares, etc. Il existe aujourd'hui aussi des appareils hybrides pouvant décoller verticalement comme voler en mode fixed wing.


COMMENT UN DRONE FONCTIONNE-T-IL?

Multicoptères

Un multicoptère électrique se compose de plusieurs rotors bougeant horizontalement sur un même plan. Pour qu'un multicoptère ne tourne pas autour de son axe vertical, une moitié des rotors tourne toujours dans le sens des aiguilles d'une montre et l'autre moitié dans le sens inverse. Un multicoptère n'a, en effet, pas de rotor anticouple pour faire voler l'appareil tout droit. Grâce au flux d'air créé par la rotation des rotors le long des pales de rotor, les multicoptères peuvent rester parfaitement immobiles pendant les inspections.

Plus les rotors tournent vite, plus le flux d'air est fort et donc plus la différence de pression et la poussée ascendante sont importantes. Si les forces ascendantes des rotors sont supérieures à la force descendante résultant du poids du multicoptère, le drone monte droit. Pour pouvoir voler horizontalement, la force ascendante verticale doit donc être égale à la force verticale descendante. Pour basculer le drone, la force ascendante d'un rotor doit être inférieure à celle des autres. Pour permettre tout ceci, les multicoptères régulent eux-mêmes l'alimentation en courant vers les moteurs, en tenant compte des effets d'un moteur sur les autres: la commande du multicoptère est traduite automatiquement en le bon courant par moteur. Le processeur est, lui, à même de combiner différents signaux afin que les drones puissent également voler en biais vers le haut et vers le côté.

Fixed wings

Les fixed wings ont des ailes au lieu de rotors. Ils utilisent donc comme un avion la poussée ascendante générée par le flux d'air au-dessus et en dessous des ailes. La portance en résultant est aussi la raison pour laquelle un fixed wing ne peut pas rester parfaitement immobile dans l'air. La vitesse des fixed wing drones, en position horizontale, est déterminée par une hélice fixe et la rotation rapide ou lente du moteur propulseur.


APPLICATIONS LES PLUS COURANTES

Les possibilités des drones sont énormes. Ils sont utilisés pour filmer des événements sportifs, réaliser des films d'entreprise, assurer la surveillance ou la sécurité, prendre des photos aériennes, etc. L'une des applications les plus courantes est toutefois l'utilisation pour diverses inspections, et ce de différentes manières.

Images thermiques

Les drones peuvent tout d'abord réaliser des images thermiques et détecter partout des hotspots, repérer des ponts thermiques, dresser la carte de pertes de chaleur et contrôler le chauffage d'aiguillage. Dans la pratique, des panneaux solaires sont ainsi p.ex. examinés avec des caméras thermiques pour la détection précoce de zones chaudes et froides ou de problèmes.

Détermination de volume

Une deuxième application est la détermination de volume et le mapping. Le drone suit ici un trajet prédéfini et prend à divers endroits des photos. Grâce à un GPS intégré, des images en 3D très précises de grands objets ou sites sont possibles et la carte de champs, rivières ou autres surfaces est dressée avec précision. Autre possibilité: le drone prend des photos se chevauchant, formant ensemble une orthophoto sur laquelle on peut mesurer. Des formes, hauteurs, largeurs, profondeurs et volumes peuvent ainsi sans problème être déterminés avec soin.

Installations techniques

Les drones utilisés pour l'inspection d'installations techniques peuvent être employés de différentes manières. Dans chaque cas, ils volent à 360° autour de l'objet à inspecter afin d'en former une représentation complète. En utilisant aussi pendant ce processus des photos se chevauchant et des mesures avec des points de référence, des images en 3D peuvent être réalisées, donnant une idée exacte de comment une installation technique se porte. Un exemple: le réseau haute tension, avec l'inspection des conditions des isolateurs, des structures en métal et des constructions.

Infrastructure

Les endroits difficiles d'accès comme les toits, les écluses, les ponts, les éoliennes, les barrages, les tours ou les cheminées sont examinés de près. Des caméras précises prenant des photos et filmant en haute résolution permettent de repérer rapidement les fissures et défauts.


MESURES DANS LA PRATIQUE

Dès qu'une entreprise de drones sait quelles informations un client souhaite recevoir, les préparations pour les mesures débutent. Le bon matériel est rassemblé, les autorisations sont demandées et le plan de vol peut être établi. Dans certains cas, les fixed wings sont, en effet, guidés automatiquement, sur la base d'un plan de vol préétabli, sous le contrôle d'un pilote licencié. Le drone suit alors le trajet des waypoints prédéterminés et décolle et atterrit là où le pilote le détermine, formant ainsi un trajet fermé.
Durant le vol, des données, comme des photos et des vidéos, sont collectées ou la distance par rapport à un objet ou une surface est par exemple calculée avec des capteurs Lidar (Laser Imaging Detection And Ranging). Sur la base du temps écoulé entre l'envoi d'une impulsion et la réception de sa réflexion, les bonnes distances peuvent être transmises en permanence. A l'issue du vol, un pilote enverra les données mesurées, photos et/ou films aux bureaux d'inspection pour le traitement des données.
En Belgique, on vole cependant surtout manuellement aujourd'hui. Cela signifie qu'un pilote breveté commande l'appareil en veillant à ce qu'il garde une distance adéquate par rapport à l'objet à étudier - cinq à six mètres sont souhaitables et suffisent pour obtenir des images en haute résolution. Une deuxième personne, un spécialiste payload, examine déjà pendant le vol les images de la caméra et interprète ce qu'il voit. Dans certains cas, un observateur est également présent pour surveiller les environs. Dans ces cas, les données mesurées sont donc analysées en temps réel et les imperfections peuvent être constatées directement.


COUPLER DES ANALYSES ADAPTEES AUX VALEURS MESUREES

Aujourd'hui, on ne peut faire appel à la plupart des entreprises de drones que pour leurs services de vol. Elles commandent le drone et fournissent ensuite les valeurs mesurées à un inspecteur, qui débute à son tour l'analyse. Dans le secteur des drones, on observe toutefois une tendance: des entreprises tendant vers un service complet. La planification du vol comme l'exécution et l'organisation des données sont alors centralisées. Cela devrait à terme simplifier fortement la tâche des inspecteurs et les analyses demandées ou commandées par les clients devraient pouvoir être obtenues plus rapidement et plus efficacement. Il y a donc encore un potentiel de croissance dans le monde du drone.

 

Mesures

Souvent, les mesures, photos ou vidéos brutes d'entreprises travaillant avec des drones ne suffisent pas pour améliorer directement les processus de leurs clients. Les données doivent être traitées dans un cadre de référence utile ou les valeurs trouvées doivent être converties en données intéressantes. Celles-ci doivent, elles, pouvoir être intégrées simplement dans les processus d'entreprise et systèmes IT existants des clients. Ce n'est qu'alors qu'ils peuvent vite utiliser les données demandées et optimiser leurs processus.
Pour cela, les photos brutes sont d'abord converties en orthogrammétrie 2D et/ou nuages de points 3D. A l'aide de logiciels, des photos d'ensemble sont superposées. On obtient ainsi une image très précise et nette de la réalité.
Lors d'une deuxième phase, les données sont converties en données interprétables, selon la commande et l'output souhaité. Les géomètres sont ainsi intéressés par les calculs de volume sur la base des nuages de points, tandis qu'il est pratique pour les entrepreneurs de trouver des points froids sur la base de nuages de points infrarouges thermiques et que les exploitants de ponts privilégient la localisation de problèmes comme la pourriture du béton ou les grosses fissures. Ensuite, les données sont chargées dans des progiciels existants afin que les clients puissent utiliser simplement les données du drone pour améliorer leurs processus d'entreprise. La plupart des acteurs sur le marché ont pour cela des applications en ligne où les clients peuvent retrouver leurs données après les analyses.


LIMITES DE L'INSPECTION PAR DRONE

Conditions météorologiques

Avant de voler, les conditions météorologiques doivent toujours être étudiées. La pluie n'est pas optimale pour les appareils électriques et les lentilles de caméra. Et même si certains drones peuvent voler par vent de 50 km/h, le vent constitue aussi un sérieux ennemi pour l'inspection par drone.

Cadre législatif

Un drone est un véhicule aérien et doit donc respecter la législation relative à l'aviation. Cela implique automatiquement que la sécurité des autres véhicules aériens, des hommes et des objets au sol soit garantie.

En avril 2016, une nouvelle législation belge a fait son apparition stipulant ce qui était autorisé ou non pour les drones. On y trouve notamment où ils peuvent voler, à quelle distance ils doivent se tenir des hommes et des bâtiments et ce qui doit être entrepris pour pouvoir voler dans un certain espace aérien contrôlé.

Les normes récentes sont toutefois très strictes. Les entreprises d'IT européennes voulant intégrer des drones dans les processus d'entreprise n'investiront donc pas vite dans les entreprises de drones belges. Etant donné que les firmes belges ne peuvent pas être compétitives sur le marché international, elles ne pourront probablement profiter que tard des innovations liées aux drones.

De plus, les fournisseurs de drones sont souvent des entreprises débutantes plus petites, qui ne pourront rattraper leur retard que si un cadre législatif clair et cohérent est établi rapidement, adapté aux besoins du marché professionnel. Une législation européenne serait encore mieux. Car sans normes générales garantissant un espace aérien sûr en accordant des licences aux pilotes, offrant des espaces de démonstration et de test, et assurant l'enregistrement et la certification des drones, ce sera compliqué pour les entreprises belges. Constituer simplement un cadre légal ne suffit pas non plus. Il est important aussi que les différents acteurs sur le marché connaissent ce cadre.Lorsqu'un utilisateur final de drone veut l'utiliser, il se heurte aujourd'hui à de nombreuses questions: qu'est-ce qui est permis? Quelles sont les technologies existantes? Quid des assurances? Dans quelle mesure voler avec des drones est-il sûr? Les réponses à ces questions sont bien disponibles, mais elles ne sont pas assez largement connues.

Merci à EUKA, Aetos Drones, AIRobot,Argus Vision, Delair-Tech et inFlights

 

EUKA

EUKA aide notamment les entreprises dans leur quête de bons contacts, d'innovations, de pilotes ou de législation et intervient en tant qu'organe pour les questions liées aux drones. Aujourd'hui, de grands acteurs misent pleinement sur le développement de propres applications de drone, en collaboration avec des (jeunes) entreprises de drones. “EUKA travaille selon le modèle de la Triple Hélice: parmi nos membres, il y a des firmes, des fédérations comme des instituts de connaissance", déclare Mark Vanlook, président. “Les autorités et les pilotes sont aussi d'importants acteurs. Une des difficultés rencontrées par ces acteurs: trouver les bons partenaires pour collaborer. C'est pourquoi EUKA veut les réunir: en ligne via le propre site web (euka.org) et via le réseautage hors ligne (dronecommunity.eu).