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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