Un drone utilisé pour le diagnostic technique est plus qu’une caméra volante. Il s’agit d’une plateforme de mesure mobile qui peut recueillir des informations visuelles, thermiques et spatiales sur des ouvrages étendus ou difficiles d’accès en peu de temps.
Selon la tâche à accomplir, nous utilisons des images dans le spectre visible, des images thermiques, un positionnement RTK précis, des mesures de distance et des techniques photogrammétriques. Cette combinaison peut contribuer à la détection d’anomalies thermiques, les inspections visuelles, le suivi de l’avancement, la localisation des composants observés, les mesures géométriques et la création de modèles spatiaux de l’ouvrage.
Le drone lui-même n’est pas l’élément le plus important. La valeur provient de la combinaison d’une méthode d’acquisition de données appropriée avec un traitement soigneux et une interprétation spécialisée.
Qu’est-ce qui change quand un drone est utilisé ?
Une inspection classique depuis le sol est très efficace lorsque l’opérateur a un accès direct au composant. La tâche devient plus difficile à mesure que la hauteur et la surface augmentent, que l’accès devient restreint ou que le nombre de composants nécessitant une inspection augmente.
Une plateforme aérienne modifie l’échelle et la méthode d’acquisition des données. L’opérateur peut régler rapidement la position, l’altitude et l’angle de prise de vue, enregistrer des zones plus grandes et revenir à des endroits identifiés. Dans de nombreuses missions, cela réduit le besoin de plateformes élévatrices, d’échafaudage et de travail en hauteur.
Un drone ne remplace pas les essais à proximité. Il peut toutefois examiner efficacement une vaste zone, identifier les endroits qui nécessitent une attention particulière et fournir des données pour des diagnostics, une documentation ou des mesures complémentaires.
L’exemple ci-dessous combine l’imagerie thermique, l’imagerie dans le spectre visible et un modèle spatial d’une installation photovoltaïque.
Exemple combinant l’imagerie thermique, l’imagerie dans le spectre visible et un modèle spatial d’une installation photovoltaïque.
Une plateforme, plusieurs types de données
TERMOCENT utilise une DJI Matrice 4T, entre autres équipements. Du point de vue de la mesure, sa valeur réside dans la combinaison de plusieurs technologies : caméras de lumière visible avec différents champs de vision, caméra thermique radiométrique, positionnement RTK précis, télémètre laser, systèmes de détection de l’environnement et logiciels pour la reconstruction photogrammétrique 2D et 3D.
| Composante | Caractéristiques principales |
|---|---|
| Caméra grand angle | 48 MP, longueur focale équivalente à 24 mm, 82° FOV, f/1.7 |
| Téléobjectif intermédiaire | 48 MP, longueur focale équivalente à 70 mm, 35° FOV, f/2.8 |
| Téléobjectif longue focale | 48 MP, longueur focale équivalente à 168 mm, 15° FOV, f/2.8 |
| Caméra thermique | 640 × 512 px, 30 Hz, plage spectrale de 8 à 14 μm, 45° DFOV, R-JPEG radiométrique 16 bits; mode Super Résolution 1 280 × 1 024 |
| Positionnement RTK | Précision de la solution fixe RTK: 1 cm + 1 ppm horizontalement et 1,5 cm + 1 ppm verticalement |
| Télémètre laser | Plage de mesure jusqu’à 1 800 m dans les conditions spécifiées par le constructeur |
Inspections visuelles et suivi de l’avancement du chantier
Toutes les inspections ne nécessitent pas d’imagerie thermique. Les caméras dans le spectre visible peuvent être utilisées pour inspecter les composants difficiles d’accès, documenter leur état, examiner les détails à distance de sécurité et constituer une documentation comparative à des dates successives.
Les applications comprennent la documentation de l’avancement de la construction, la vérification des travaux sélectionnés, la réception de certains travaux, le relevé des toitures et des façades, l’évaluation de l’état de la structure, l’observation de la corrosion ou des dommages mécaniques, et la documentation des changements apportés à un ouvrage au fil du temps.
Lorsque les vols sont répétés de manière cohérente, on peut comparer les données provenant de dates différentes. Ceci fournit plus d’une seule photographie aérienne : elle crée un relevé structuré du développement d’un projet ou des changements de l’état technique.
Photogrammétrie, RTK et géométrie: des photographies aux données spatiales
La photogrammétrie joue un rôle central dans les travaux de relevé et d’inventaire. Elle reconstitue la forme et la position des objets à partir d’une série de photographies prises selon un protocole adapté. Le positionnement RTK améliore l’information de position associée à l’imagerie, tandis que le traitement ultérieur produit un modèle spatial.
Les photographies deviennent alors plus que de la documentation visuelle. Elles constituent un modèle dans lequel la position des composants peut être étudiée, les distances et les différences de hauteur mesurées, les pentes déterminées et les points sélectionnés revus après le vol.
Ce domaine rassemble les techniques utilisées pour le levé et le diagnostic technique : photogrammétrie, positionnement précis GNSS/RTK, reconstruction 3D, mesure géométrique et, si nécessaire, thermographie.
Du vol de moins de quatre minutes au modèle 3D
Lors d’un exemple de vol photogrammétrique, la capture d’images d’un bâtiment, de ses environs et d’un carport a pris moins de quatre minutes. Après le vol, les photos ont été traitées dans DJI Terra.
Le même ensemble de données peut être présenté sous plusieurs formes. Chacune met en évidence un aspect différent du modèle et répond à un besoin différent.
Maillage 3D — un maillage géométrique de surface recouvert d’informations visuelles. Il permet de visualiser l’ouvrage dans l’espace et d’analyser la position relative de ses composants.
Gaussian Splatting — une représentation photoréaliste de la même zone, particulièrement claire où la géométrie et la végétation sont complexes.
Nuage de points — nuage de points photogrammétrique de la même zone, utile pour l’analyse géométrique et les inventaires spatiaux.
Le modèle 3D comme support de mesure et de documentation
Un modèle spatial permet de revoir la zone d’inspection après le vol. Il peut documenter l’état actuel, faciliter la planification de contrôles complémentaires, permettre des mesures de composants difficiles d’accès et fournir une base pour comparer les états successifs de l’ouvrage.
- l’inventaire des ouvrages, des installations et des caractéristiques du site,
- vérification et documentation de l’avancement du chantier,
- mesure des distances, des différences de hauteur et des pentes,
- localisation des anomalies observés et des zones d’intérêt,
- documentation spatiale pour analyse ultérieure,
- comparaison des évolutions d’un ouvrage au fil du temps.
La thermographie comme couche d’information
L’imagerie thermique fait partie de nos moyens de diagnostic. Elle devient particulièrement utile lorsque la température ou la distribution du rayonnement infrarouge peut indiquer qu’un composant se comporte différemment de son environnement.
Les thermogrammes radiométriques peuvent être analysés après capture, avec des points de mesure et des zones sélectionnées et des valeurs de température comparées. Le résultat est donc plus qu’une image colorée : c’est une donnée de mesure qui nécessite une configuration et une interprétation correctes.
Installations photovoltaïques : combiner images visibles et thermographie
Les installations photovoltaïques montrent clairement pourquoi différentes méthodes d’observation doivent être combinées. De nombreuses irrégularités sont invisibles ou difficiles à identifier dans les images de lumière visible. Sur l’image infrarouge, la différence peut devenir claire.
Image visible à gauche: peut-on identifier l’anomalie ? Image thermique de la même zone à droite.
La comparaison des deux images permet d’identifier un motif thermique inhabituel et de le relier à un composant spécifique de l’image visible. Ceci est particulièrement important sur les grandes installations où des dizaines ou des centaines de modules semblent très similaires d’en haut.
Étude de cas : anomalie thermique locale sur un module photovoltaïque
Lors d’une inspection photovoltaïque, un module présentait un schéma thermique nettement différent des composants adjacents. Les points de référence des zones fonctionnant normalement de l’installation étaient d’environ 38 à 40 °C, tandis que le maximum enregistré dans la zone anormale était de 60,7 °C.
Dans la zone SQ2, limitée au module concerné, la température moyenne était d’environ 41,1°C. La différence de plus de 20 °C par rapport aux sections voisines a servi de base au renvoi du module pour une évaluation détaillée.
Le rapport d’inspection a identifié les dommages associés aux fissures dans le module comme étant la cause probable de l’élévation de la température et a recommandé le remplacement comme mesure corrective. C’était une conclusion pour ce cas particulier. La température élevée seule ne confirme pas automatiquement un type spécifique de dommage.
Figure 6. Thermogramme de la section inspectée de l’installation. La zone SQ2 couvre le module avec une température nettement élevée.
De la détection d’un défaut à sa localisation précise
Sur une grande installation, indiquer seulement qu’une anomalie se trouve quelque part sur l’abri photovoltaïque présente un intérêt pratique limité. Le technicien en service doit également savoir exactement où se trouve le composant et comment y retourner.
Un modèle spatial peut relier la position de l’anomalie aux bords reconnaissables et aux composants structuraux. Pour une ligne sélectionnée, quatre valeurs géométriques peuvent être obtenues : distance spatiale, distance horizontale, différence verticale et angle de pente.
- Distance spatiale — longueur réelle de la ligne dans l’espace tridimensionnel,
- Distance horizontale — distance en projection horizontale,
- Distance verticale — différence de hauteur entre les points,
- Pente — l’angle de la ligne sélectionnée.
Lors de cette inspection, les données thermiques ont été combinées avec la documentation spatiale et l’imagerie dans le spectre visible. Cela a permis d’indiquer la position des modules concernés dans toute la structure et de les localiser par rapport à des points de repère de l’ouvrage.
Dans l’exemple, le rapport de localisation inclut les distances spatiales jusqu’au point d’intérêt. Par conséquent, l’équipe de maintenance n’a pas à faire une nouvelle recherche dans l’ensemble de l’installation; elle reçoit des informations qui permettent un accès direct au module identifié.
Emplacement des défauts à l’aide de mesures géométriques: distances droites, horizontales et verticales et angle de pente.
Parallèlement aux mesures, le rapport décrit l’emplacement, évalue la cause probable et recommande l’étape suivante. La documentation de vol est donc utile non seulement au thermographe, mais aussi aux équipes de maintenance, aux gestionnaires du site et aux fournisseurs de services.
Où cette approche peut-elle être utilisée?
L’imagerie visible, l’imagerie thermique et les données spatiales peuvent être combinées dans de nombreuses missions différentes. Cette liste n’est pas exhaustive, car le problème technique spécifique du client détermine quelles méthodes sont les plus utiles.
- toits de bâtiments industriels, d’entrepôts et commerciaux,
- façades de bâtiments hauts ou difficiles d’accès,
- installations photovoltaïques et infrastructures énergétiques,
- canalisations, réservoirs, installations de traitement et équipements surélevés,
- structures et composants en acier nécessitant une inspection visuelle,
- inventaires spatiaux des ouvrages et installations,
- documentation du chantier et de son avancement,
- la localisation et la mesure des zones d’intérêt,
- suivi périodique de l’état et la comparaison des changements dans le temps.
Toitures et façades
Un drone peut observer les toits et les façades depuis un point de vue difficile ou impossible à atteindre au niveau du sol. Selon le but recherché, nous pouvons recueillir des documents visuels, thermiques ou photogrammétriques et identifier les zones qui nécessitent un examen plus approfondi.
Toutefois, pour le diagnostic thermique des bâtiments, l’observation de façades extérieures n’est qu’une partie d’une inspection complète.
Un diagnostic complet peut aussi nécessiter une inspection interne dans des conditions de température appropriées. La portée nécessaire dépend de la construction, de la question observée et de l’objet de l’évaluation.
Sites industriels et ouvrages difficiles d’accès
La température peut être un paramètre diagnostique précieux dans les installations industrielles, mais l’observation visuelle conventionnelle et la géométrie des ouvrages peuvent être tout aussi importantes. La même plateforme peut donc faciliter la détection des distributions inhabituelles de température, la documentation de la corrosion et des dommages, le contrôle de l’état des structures, l’inspection des composants inaccessibles et les inventaires de leur emplacement et de leurs dimensions.
Dans la pratique, les missions les plus intéressantes commencent souvent par un problème technique qu’un client nous soumet pour la première fois. Nous sélectionnons la méthode pour correspondre à la question, pas l’inverse.
Pourquoi certaines inspections ne peuvent-elles pas être réalisées immédiatement ?
L’efficacité d’une inspection dépend de son but et des conditions. L’imagerie thermique est influencée par des facteurs tels que l’exposition solaire, le vent, la température ambiante, la charge d’installation, les propriétés de surface et la géométrie de vision. La photogrammétrie dépend de la planification du vol, du chevauchement des images, de la visibilité du composant et de la qualité du positionnement.
Il faut également tenir compte des conditions de vol sûres, des restrictions de l’espace aérien et des caractéristiques de l’ouvrage. Nous commençons donc par définir ce qui doit être détecté, mesuré ou documenté avant de choisir la méthode d’acquisition de données.
La caméra enregistre les radiations; un spécialiste interprète le résultat
Une caméra thermique ne voit pas directement la température. Son détecteur enregistre le rayonnement infrarouge atteignant la caméra — dans le système utilisé ici, dans la plage de 8 à 14 μm. La valeur de température est ensuite calculée à partir du signal enregistré et des paramètres de mesure renseignés.
Un thermogramme coloré n’est pas un diagnostic en soi. Son résultat et son interprétation sont influencés par l’émissivité de surface, le rayonnement réfléchi, les conditions atmosphériques, la distance, la géométrie de vision et l’état de fonctionnement du composant.
La tâche du spécialiste est de séparer l’observation de la conclusion technique. Un rapport devrait indiquer clairement ce qui a été enregistré, quelles valeurs ont été mesurées, quelle interprétation est considérée comme probable et si une confirmation par une autre méthode est recommandée.
Combiner inspection par drone et mesures conventionnelles
La plus grande valeur provient de la combinaison de méthodes plutôt que de s’appuyer sur un seul outil. Un drone peut couvrir une grande zone, détecter ou localiser un point d’intérêt et, lorsque l’ouvrage le permet, être complété par un diagnostic ou des mesures à proximité avec un autre instrument.
- ÉTAPE 1 — Inspection aérienne: collecte d’images visibles, de données thermiques ou de données photogrammétriques,
- ÉTAPE 2 — localisation: rattachement de l’observation à un composant précis et détermination de sa position,
- ÉTAPE 3 — Mesure ou vérification locale: examen à proximité, mesure supplémentaire ou inspection de service,
- ÉTAPE 4 — Analyse et rapport: intégration des observations, des mesures, de la géométrie et des conclusions.
Quels éléments le rapport doit-il contenir ?
Le rapport devrait organiser les données afin que la personne responsable de l’ouvrage puisse prendre une décision technique éclairée.
Selon la portée de l’inspection, la documentation peut comprendre des photographies de lumière visible, des thermogrammes radiométriques, des valeurs de température, des modèles et des mesures géométriques, l’emplacement des zones identifiées, des descriptions des observations, des causes probables et des recommandations pour une vérification ou une réparation complémentaires.
Dans l’exemple présenté ici, le rapport identifie un composant PV spécifique, montre les valeurs de température, explique la cause probable et recommande une action. Cela transforme les données de vol en une base pour les décisions ultérieures de maintenance, d’investissement ou de service.
Figure 8. Exemple d’extrait de rapport: thermogramme, valeurs caractéristiques, emplacement, description, cause probable et recommandation.
Principaux avantages des inspections techniques par drone
- collecte efficace de données dans de vastes zones difficiles d’accès,
- réduction du besoin de travail en hauteur,
- intégration de l’inspection visuelle, de l’imagerie thermique et des données spatiales,
- création de modèles 3D, nuages de points et documentation photogrammétrique,
- localisation des anomalies et défauts observés,
- mesures géométriques des distances, des différences de hauteur et des pentes,
- la documentation de l’état d’avancement des travaux et de l’état actuel,
- les inspections répétables et la comparaison des changements dans le temps,
- conservation des thermogrammes radiométriques pour analyse ultérieure,
- l’identification des zones pour de nouveaux diagnostics sans devoir réexaminer l’ensemble de l’ouvrage.
Le drone est un outil. La qualité des données et leur exploitation sont déterminantes.
La combinaison de l’imagerie de la lumière visible, de l’imagerie thermique, du positionnement précis et de la photogrammétrie permet d’examiner un ouvrage sous plusieurs angles à la fois. Une anomalie peut être détectée, son aspect visible analysé, sa position déterminée, la géométrie environnante mesurée et un enregistrement numérique conservé pour comparaison future.
La valeur de l’inspection ne provient pas du nom de l’aéronef utilisé pour le vol. Elle repose sur une planification rigoureuse, d’une acquisition de données de haute qualité, d’un traitement approprié et de l’expérience requise pour transformer les résultats en informations techniques utiles.
C’est dans cette direction que TERMOCENT développe ses services de diagnostic : d’une seule photographie ou thermogramme à des informations intégrées sur l’état, la position et la géométrie de l’ouvrage inspecté.
Un ouvrage difficile à inspecter depuis le sol ?
Parlez-nous du problème technique. Nous proposerons une portée d’inspection et une méthode d’acquisition de données adaptées à l’ouvrage et à l’objectif du contrôle.
TERMOCENT
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