Drones pour l'exploration 3D en intérieur – Protection des vestiges culturels et relevés topographiques en intérieur

Les drones excellent en intérieur grâce à leur capacité à couvrir de vastes zones plus rapidement que les robots terrestres. Tirant parti de leur mobilité aérienne, ils peuvent se déplacer à différentes hauteurs dans les bâtiments et cartographier avec précision diverses structures. Cette capacité permet une exploration et une cartographie efficaces des environnements intérieurs complexes. De plus, les drones font preuve de polyvalence, naviguant dans des espaces étroits ou sur des terrains difficiles comme les cheminées et les escaliers. Ces caractéristiques en font des outils précieux pour accomplir des tâches difficiles ou dangereuses pour l'homme. En définitive, ces robots volants peuvent apporter des avantages considérables aux industries en permettant une exploration et une cartographie efficaces, tout en garantissant sécurité et autonomie.

Une équipe dédiée a développé une série de solutions adaptées à différents scénarios. En collaboration avec l'Institut d'innovation technologique d'Abu Dhabi (TII), elle a conçu trois drones sur mesure, spécifiquement dédiés à l'exploration et à la cartographie des espaces intérieurs. Ces drones sont équipés de LiDAR 3D et de caméras 3D, ce qui leur permet de déterminer avec précision leur position (localisation) et de cartographier l'environnement en fusionnant les données issues de ces deux technologies. Les caméras embarquées peuvent également classifier les objets en temps réel, en distinguant les murs, les tables et autres éléments. L'intégration de technologies de pointe permet une collecte et une cartographie efficaces des données pendant le vol.

Ces drones personnalisés possèdent une grande maniabilité, leur permettant de se déplacer dans des espaces restreints ou d'adapter leur configuration en fonction des exigences spécifiques de chaque mission. Cette flexibilité les distingue des humains ou d'autres robots qui pourraient rencontrer des difficultés dans des situations similaires. Ils peuvent manœuvrer rapidement et collecter des données pertinentes dans divers environnements, ce qui s'avère utile lors des missions de recherche et de sauvetage et aide les secouristes à localiser des personnes et à évaluer les situations dangereuses.

Ces solutions offrent un potentiel immense pour la capture de données 3D riches provenant de bâtiments historiques et de sites archéologiques, souvent situés en intérieur. Grâce à des approches novatrices et des technologies de pointe pour explorer les espaces intérieurs, les sites importants peuvent être documentés plus efficacement qu'avec les méthodes traditionnelles.

L'utilisation de drones en intérieur ouvre de nouvelles perspectives de recherche et d'applications pratiques. Les drones peuvent faciliter l'inspection des infrastructures, la surveillance des zones dangereuses et la collecte de données pour la maintenance et la documentation des bâtiments. Des secteurs comme la construction, la préservation du patrimoine, l'ingénierie, la gestion d'installations, la vidéosurveillance et la gestion des catastrophes peuvent tirer profit de la sécurité et de l'autonomie offertes par les drones.

Des drones autonomes recueillent des données cruciales pour l'étude des canaux de fuite. Dans la chaîne de montagnes de Kitimat, sur la côte nord-ouest de la Colombie-Britannique, un tunnel de fuite de 475 mètres de long et 8 mètres de large achemine l'eau d'une centrale hydroélectrique située à l'intérieur de la montagne. Le client exigeait une étude détaillée de l'intérieur du tunnel pour assurer la maintenance courante, mais l'arrêt du canal de fuite pour inspection était impossible. Une équipe spécialisée a donc lancé une mission de drones autonomes afin de réaliser des scans 3D de l'intérieur du tunnel, fournissant ainsi des données haute résolution indispensables à l'évaluation de sa structure.

L'équipe devait inspecter l'intérieur du tunnel sans interrompre les opérations. Les premières discussions ont porté sur l'utilisation de véhicules télécommandés (ROV), de navires de surface autonomes et de dispositifs flottants équipés de capteurs. Finalement, une solution aérienne a été privilégiée.

L'équipe a planifié la mission avec minutie afin de garantir une inspection en toute sécurité et de minimiser les risques, en tenant compte de facteurs tels que :

Structure du tunnel incurvé

Parcours d'un demi-kilomètre à l'intérieur de la montagne

Visibilité faible voire nulle

Environnement sans GPS (aucune transmission de signal entre l'opérateur et l'équipement)

vitesse d'écoulement et turbulence

Le chef de projet a souligné le choix d'un drone équipé d'un LiDAR haute résolution, d'un système vidéo et de capteurs de mouvement, associé à un système de navigation autonome utilisant la technologie SLAM. Cette configuration permet au drone d'opérer hors de portée visuelle (BVLOS) et de communication dans des environnements où le GPS est indisponible.

La planification exhaustive des risques comprenait des filets de récupération, des trajectoires de vol soigneusement planifiées pour éviter les obstacles et la désactivation du GNSS afin d'éviter les interférences des lignes électriques lors de l'approche. L'équipe a utilisé des points de contrôle précis et un logiciel propriétaire pour créer des nuages ​​de points, des modèles 3D et des vidéos de survol pour une évaluation structurelle approfondie.

Inspections en environnements sans couverture GNSS

La technologie des drones est de plus en plus utilisée en génie civil pour les inspections dans les zones à faible couverture satellite. Les drones facilitent l'inspection des tunnels, des puits de ventilation, des canalisations et des ponceaux. Les inspections régulières sont essentielles, mais souvent coûteuses et chronophages avec les méthodes traditionnelles. De plus, les inspections visuelles peuvent ne pas détecter certains défauts. Les drones équipés de caméras optiques haute sensibilité offrent une solution idéale pour les évaluations initiales, réduisant ainsi les coûts, les délais et les risques pour les inspecteurs et les techniciens.

Une équipe de développement a créé des systèmes de localisation et de navigation précis dans des environnements dépourvus de GNSS. Cette technologie innovante est conçue pour capturer des images de haute qualité dans des environnements de tunnels complexes avec une précision et une efficacité exceptionnelles.

Le système a été testé en conditions réelles lors de la fermeture temporaire du plus long tunnel routier de République tchèque. Il a démontré avec succès sa capacité à capturer des images détaillées même dans des conditions difficiles, comme une faible luminosité et la présence de poussière.

Dotés d'une technologie de pointe, ces drones peuvent également inspecter les étroits tunnels auxiliaires servant à l'évacuation des émissions. L'environnement toxique y présente des risques pour les équipes de maintenance. Les drones autonomes accélèrent les inspections lors des opérations en tunnel, réduisant ainsi l'exposition humaine aux fumées nocives et révolutionnant les pratiques de maintenance.

Les drones autonomes sont conçus pour assurer des transitions fluides entre les environnements avec et sans GNSS lors des inspections de ponts.

La technologie des drones est de plus en plus précieuse en génie civil pour l'inspection des infrastructures dans les zones où la couverture GNSS est faible, complète ou inexistante. Les drones jouent un rôle essentiel dans l'inspection des ponts, viaducs et autres ouvrages présentant des risques pour une intervention manuelle.

Des inspections régulières sont nécessaires, mais les méthodes traditionnelles sont inefficaces, coûteuses et chronophages. La technologie des drones intégrée facilite la collecte et l'analyse de données en temps réel, permettant aux ingénieurs de prendre rapidement des décisions éclairées. Les images et vidéos haute résolution permettent des évaluations détaillées, consultables ultérieurement, afin de garantir qu'aucun défaut n'ait été négligé. Les drones améliorent la sécurité et l'efficacité, en naviguant dans des environnements complexes où les équipements conventionnels peuvent rencontrer des difficultés.