Des inspections guidées par laser

L’in­spec­tion d’ou­vrages d’ac­cès dif­fi­cile est couram­ment effec­tué par drones, mais le posi­tion­nement n’est pas tou­jours par­fait. Donecle a breveté un sys­tème de repérage par laser qui aug­mente la pré­ci­sion et per­met une nav­i­ga­tion autonome. La pre­mière appli­ca­tion : l’in­spec­tion d’un avion frap­pé par la foudre. 

Avec le développe­ment récent des drones civils, de nom­breuses indus­tries y ont vu le moyen idéal d’inspecter rapi­de­ment des zones dif­fi­ciles d’accès sur des struc­tures de taille imposante. 

Les solu­tions étudiées ou mis­es en œuvre pren­nent typ­ique­ment la forme d’un drone mul­ti­ro­tor télépi­loté équipé d’une charge utile (appareil pho­to, caméra ther­mique ou autre) qui sert d’œil « déporté » aux inspecteurs qui n’ont pas à se déplac­er physique­ment pour l’inspection.

“ Un drone multirotor qui sert d’œil déporté ”

Cette solu­tion manuelle, bien qu’actuellement priv­ilégiée, présente trois incon­vénients majeurs : 

• la néces­sité de for­mer des télépi­lotes en nom­bre important ; 
• la dif­fi­culté de pilot­er un drone dans des envi­ron­nements indus­triels com­plex­es avec un risque de collision ; 
• et la dif­fi­culté de traiter les don­nées acquis­es dont le posi­tion­nement est impré­cis et la répéta­bil­ité mauvaise. 

DES TECHNOLOGIES POUR ASSURER L’AUTONOMIE DES DRONES

De nom­breux indus­triels souhait­ent automa­tis­er inté­grale­ment le proces­sus d’inspection, en util­isant des drones automa­tiques acquérant des don­nées de manière autonome. 

Cela requiert un sys­tème de posi­tion­nement per­for­mant, suff­isam­ment pré­cis pour posi­tion­ner les défauts détec­tés, indépen­dant de toute infra­struc­ture externe pour être por­tatif et fonc­tion­nel quel que soit l’environnement, intérieur ou extérieur. 

Les solu­tions actuelles com­bi­nent au mieux deux de ces éléments. 

LES LIMITES DU GPS

Donecle a dévelop­pé une tech­nolo­gie brevetée de posi­tion­nement laser embar­qué. © DONECLE

Le posi­tion­nement des drones en extérieur a large­ment béné­fi­cié des avancées du GPS. La majorité des drones du marché exploitent un sig­nal GPS en hybri­da­tion avec un sys­tème iner­tiel embarqué. 

En extérieur, la pré­ci­sion du GPS n’est générale­ment pas suff­isante pour être util­isée sur des inspec­tions de struc­tures indus­trielles, et les tech­nolo­gies de GPS dif­féren­tiel deman­dent une instal­la­tion et une cal­i­bra­tion complexes. 

En envi­ron­nement fer­mé, l’atténuation impor­tante des sig­naux satel­li­taires engen­dre des erreurs de posi­tion­nement impor­tantes, voire com­pro­met toute pos­si­bil­ité de local­i­sa­tion, ren­dant le GPS caduc. 

Enfin, un sig­nal GPS peut aisé­ment être brouil­lé ou fal­si­fié, avec des con­séquences directes sur la sécu­rité des opérations. 

LOCALISATION PAR CAMÉRAS ET MIRES

Un drone doté de mires ou mar­queurs peut être local­isé via un réseau de caméras instal­lées autour de la struc­ture à inspecter. Cette tech­nolo­gie a l’avantage d’une pré­ci­sion cor­recte mais est peu flex­i­ble et très coûteuse. 

Chaque envi­ron­nement requiert une instal­la­tion ad hoc, et plus la struc­ture est grande, plus le nom­bre de caméras doit être important. 

DES BALISES EN RÉSEAU

D’autres solu­tions à base de balis­es, util­isant des tech­nolo­gies ultra-wide band (UWB), WLAN dif­féren­tiel ou GPS d’intérieur (LPS, local posi­tion­ing sys­tem), per­me­t­tent de s’adapter aux spé­ci­ficités de l’environnement et d’offrir une cou­ver­ture dans des endroits clos ou ne béné­fi­ciant pas d’une bonne cou­ver­ture GPS (sous des tabliers de ponts par exemple). 

Ces sys­tèmes présen­tent qua­tre inconvénients : 

• réso­lu­tion spa­tiale insuff­isante pour des appli­ca­tions requérant un niveau de pré­ci­sion élevé ; 
• instal­la­tion des balis­es longue et coûteuse ; 
• néces­sité d’effectuer une nou­velle cal­i­bra­tion à chaque inspec­tion pour des objets mobiles (avion, train, etc.) ; 
• esti­ma­tion impos­si­ble de l’angle de lacet du drone (en extérieur, c’est le champ mag­né­tique ter­restre qui est utilisé). 

LE LASER, SOLUTION D’AVENIR

Le posi­tion­nement laser per­met de repér­er avec une grande pré­ci­sion les éventuels défauts détec­tés. JETSTAR A320-200 © CREATIVE COMMONS

Afin de répon­dre à ce manque, Donecle a dévelop­pé une tech­nolo­gie brevetée de posi­tion­nement laser embar­qué, per­me­t­tant au drone de se posi­tion­ner pré­cisé­ment sans recourir à un sys­tème externe (satel­li­taire, balis­es ou autre). 

Plus pré­cisé­ment, chaque drone embar­que plusieurs cap­teurs laser à bal­ayage per­me­t­tant d’obtenir un nuage de points tridi­men­sion­nels de son envi­ron­nement. Ces infor­ma­tions sont alors exploitées pour estimer la posi­tion du drone rel­a­tive à l’objet qu’il doit inspecter. 

Le recours à la télémétrie laser autorise un haut niveau de pré­ci­sion (de l’ordre du cen­timètre) et per­met de s’adapter à des envi­ron­nements complexes. 

Ce sys­tème peut ain­si être util­isé de manière indif­férente en extérieur ou en intérieur, per­me­t­tant d’évoluer dans des hangars et dans des endroits con­finés, où la récep­tion de sig­naux GPS et l’installation de sys­tèmes de balis­es seraient impossibles. 

Cette tech­nolo­gie per­met une automa­ti­sa­tion com­plète du vol de drone, la détec­tion et l’évitement automa­tique d’obstacles, ain­si que la fac­ulté d’opérer simul­tané­ment plusieurs drones avec une unique sta­tion sol. 

Enfin, elle per­met égale­ment de géoréférencer l’ensemble des don­nées cap­turées et ain­si de posi­tion­ner pré­cisé­ment les défauts détectés. 

DES MILLIONS D’EUROS ÉCONOMISÉS SUR L’INSPECTION DES AVIONS

La pre­mière appli­ca­tion d’un tel sys­tème se trou­ve dans le secteur aéro­nau­tique où l’immobilisation d’un avion représente un coût très impor­tant pour son exploitant, env­i­ron 10 000 dol­lars par heure d’immobilisation non planifiée. 

“ Le recours à la télémétrie laser autorise un haut niveau de précision ”

Un avion est inspec­té de manière plan­i­fiée, mais aus­si lors d’événements imprévus (impact de foudre, grêle, for­eign object dam­age, etc.). Inspecter l’intégralité de la sur­face externe mobilise plusieurs per­son­nes avec des moyens matériels impor­tants (plate­formes, char­i­ots élé­va­teurs) pour des durées pou­vant dépass­er dix heures, avec poten­tielle­ment plusieurs annu­la­tions de vols à la clé. 

L’utilisation de drones per­met de gag­n­er du temps et des moyens : le sys­tème dévelop­pé par Donecle divise par 20 la durée d’inspection d’un aéronef. 

Le posi­tion­nement laser per­met ici de con­duire des inspec­tions à l’intérieur de hangars de main­te­nance, de posi­tion­ner avec une grande pré­ci­sion les éventuels défauts détec­tés, et enfin d’éviter tout dom­mage sup­plé­men­taire à des avions valant plusieurs cen­taines de mil­lions d’euros.

Cette solu­tion est actuelle­ment testée par plusieurs com­pag­nies aéri­ennes et cen­tres de main­te­nance aéro­nau­tique et devrait entr­er en ser­vice dans les mois à venir. 

Donecle — lightning fast aircraft inspections

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