naar top
Menu
Logo Print
04/01/2018 - DELPHINE VANDENABEELE

KLAAR VOOR INSPECTIES MET DRONES?

Mogelijkheden & limieten van multicopters en fixed wings

Drones zijn onbemande luchtvaartuigen die bestuurd worden vanop de grond. In de toekomst zullen ze misschien in staat zijn om eten te bezorgen, op tornado's te jagen of achtervolgingen te leiden, maar vandaag worden ze al steeds vaker uitgerust met camera's en sensoren om diverse metingen en inspecties te doen. Waarop de focus dan precies ligt, welke drones er gebruikt worden, hoe ze werken en op welke limieten er wordt gestoten, wordt uitvoerig besproken. Ontdek al lezend of het ook voor u handig is om een drone in te huren voor diverse inspecties.


DRONES VOOR INSPECTIE

Kleine, vliegende camera's met een besturing vanop de grond worden steeds vaker ingezet voor inspecties. Ze raken namelijk makkelijk in kleine ruimtes en op grote hoogtes, waar menselijke inspectie moeilijk en arbeidsintensief is. Dat daarmee tijd en kosten gespaard worden, is slechts een van de voordelen van het inzetten van 'drones', voor inspectie. Professionele dronepiloten spreken echter liever niet van drones, maar van Unmanned Aerial Vehicles (UAV's) of Remotely Piloted Aircraft Systems (RPAS). Het grote verschil is dat een UAV niet noodzakelijk op afstand wordt bestuurd, een RPAS wel. Maar met de termen willen professionals zich vooral onderscheiden van recreatieve dronepiloten.

Soorten drones

Voor inspecties wordt er in de meeste gevallen een keuze gemaakt tussen twee grote categorieën van drones: multicopters en fixed wing drones. Inspectie van oppervlaktes tot ongeveer 30 hectare gebeurt met behulp van multicopters (rotary drones) met verschillende rotoren. Dergelijke apparaten stijgen en landen verticaal en kunnen perfect stil blijven hangen tijdens het inspecteren. Vandaag worden er meestal systemen met vier tot acht rotoren gebruikt, waardoor drones zichzelf in de lucht kunnen houden. De multicopters worden meestal ingezet voor inspecties of om kleine gebieden in kaart te brengen. Anderzijds zijn er fixed wing drones, eerder kleine vliegtuigjes met vaste vleugels. Die apparaten worden gebuikt om grote gebieden af te beelden, zoals volledige pijplijnen, autostrades, gebieden van meer dan 30 hectare etc. Er bestaan tegenwoordig ook hybride toestellen die zowel verticaal kunnen opstijgen als fixed wing kunnen vliegen.


HOE WERKT EEN DRONE?

Multicopters

Een elektrische multicopter bestaat uit meerdere rotoren die horizontaal in eenzelfde vlak bewegen. Opdat een multicopter niet om zijn verticale as zou tollen, laat men de ene helft van de rotoren altijd met de klok mee draaien, de andere helft draait tegen de klok in. Een multicopter heeft immers geen staartrotor om het toestel rechtdoor te laten vliegen. Dankzij de luchtstroom die door het draaien van de rotoren langs de rotorbladen wordt gecreëerd, kunnen multicopters perfect stil blijven hangen tijdens inspecties.

Hoe sneller de rotoren draaien, hoe groter de luchtstroom en dus hoe groter het drukverschil en de opwaartse kracht. Als de opwaartse krachten van de rotoren hoger zijn dan de neerwaartse kracht die ontstaat door het gewicht van de multicopter, gaat de drone recht omhoog. Bijgevolg moet, om horizontaal te kunnen vliegen, de verticale opwaartse kracht gelijk zijn aan de neerwaartse verticale kracht. Om de drone te kantelen, moet de opwaartse kracht van één rotor dan weer lager zijn dan van de andere. Om dat alles mogelijk te maken, regelen multicopters zelf de stroomvoorziening naar de motoren, waarbij ze rekening houden met de effecten van de ene motor op de andere: de bediening van de multicopter wordt automatisch vertaald naar de juiste stroom per motor. De processor is dan weer in staat om verschillende signalen te combineren, zodat drones ook schuin omhoog en opzij kunnen vliegen.

Fixed wings

Fixed wings hebben vleugels in plaats van rotoren. Dat betekent dat ze, zoals een vliegtuig, de opwaartse kracht gebruiken die de luchtstroming boven en onder de vleugels met zich meebrengt. De lift die daardoor ontstaat, is tevens de reden waarom een fixed wing niet perfect stil in de lucht kan blijven hangen. De snelheid van fixed wing drones, in horizontale toestand, wordt bepaald door een vaste propeller en het snel of traag draaien van de stuwende motor.


VAAKST VOORKOMENDE TOEPASSINGEN

De mogelijkheden van drones zijn enorm. Ze worden gebruikt om sportwedstrijden te filmen, bedrijfsfilmpjes te maken, de bewaking of security op zich te nemen, luchtfoto's te maken etc. Een van de grootste toepassingen is echter het gebruik voor diverse inspecties, en dat kan op verschillende manieren.

Thermische beelden

Vooreerst kunnen drones thermische beelden maken en om het even waar hotspots detecteren, koudebruggen opsporen, warmteverlies in kaart brengen en wisselverwarming nakijken. Zo worden er in de praktijk bijvoorbeeld zonnepanelen met thermische camera's onderzocht om warme en koude vlekken of defecten vroegtijdig te kunnen opsporen.

Volumebepaling

Een tweede toepassing betreft volumebepaling en mapping. De drone trekt daarbij over een vooraf gedefinieerde route en trekt op verschillende locaties foto's. Dankzij een ingebouwde gps kunnen er zeer nauwkeurige 3D-beelden van grote objecten of sites worden gemaakt en worden velden, rivieren of andere oppervlaktes nauwkeurig in kaart gebracht. Een andere mogelijkheid is dat de drone overlappende foto's maakt die samen een orthofoto vormen waarin er gemeten kan worden. Daardoor kunnen vormen, hoogtes, breedtes, dieptes en volumes zonder problemen zorgvuldig bepaald worden.

Technische installaties

Drones die voor de inspectie van technische installaties worden gebruikt, kunnen op verschillende manieren worden ingezet. In elke case vliegen ze 360° rond het te inspecteren object om er een compleet beeld van te vormen. Door ook tijdens dit proces overlappende foto's en metingen met referentiepunten te gebruiken, kunnen er 3D-beelden worden gemaakt die een exact beeld geven van hoe een technische installatie eraan toe is. Een voorbeeld is het hoogspanningsnet waarbij de condities van de isolatoren, metalen structuren en constructies worden geïnspecteerd.

Infrastructuur

Moeilijk bereikbare plaatsen zoals daken, sluizen, bruggen, windmolens, stuwdammen, torens of schouwen worden van dichtbij bekeken. Dankzij heldere camera's die foto's maken en filmen in hoge resolutie, worden scheuren en defecten snel zichtbaar.


METINGEN IN DE PRAKTIJK

Zodra een dronebedrijf weet welke info een klant wenst te ontvangen, starten de voorbereidingen voor de metingen. Het juiste materiaal wordt verzameld, de vergunningen worden aangevraagd en het vluchtplan kan worden opgemaakt. In sommige gevallen worden fixed wings namelijk automatisch gestuurd, op basis van een vooraf opgesteld vluchtplan, onder begeleiding van een gelicentieerde piloot. De drone volgt dan de weg van de vooraf vastgelegde waypoints en start en landt waar de piloot dat vastlegt, waarbij er een gesloten tocht ontstaat. Tijdens het vliegen worden er data, zoals foto's en video's, verzameld of wordt bijvoorbeeld met Lidar sensoren (Laser Imaging Detection And Ranging) de afstand berekend tot een object of oppervlakte. Op basis van de tijd die verstrijkt tussen het uitzenden van een puls en het ontvangen van de reflectie ervan, kunnen er permanent juiste afstanden worden doorgegeven. Na afloop van de vlucht zal een piloot de gemeten data, foto's en/of filmpjes naar inspectiebureaus sturen voor dataprocessing.In België wordt er vandaag echter vooral manueel gevlogen. Dat betekent dat een gebrevetteerde piloot het toestel bedient en daarbij zorgt dat hij een gepaste afstand tot het te onderzoeken object bewaart - vijf tot zes meter afstand is gewenst en volstaat tegelijk om beelden in hoge resolutie te kunnen maken. Een tweede persoon, een payloadspecialist, bekijkt al tijdens het vliegen de camerabeelden en interpreteert wat hij ziet.
In sommige gevallen is er ook een observator aanwezig om de omgeving in het oog te houden. De gemeten data worden in deze gevallen dus in real time geanalyseerd en onvolmaaktheden kunnen direct worden vastgesteld.


AANGEPASTE ANALYSES KOPPELEN AAN DE GEMETEN WAARDEN

De meeste dronebedrijven zijn vandaag enkel in te huren voor hun vluchtdiensten. Ze besturen de drone en bezorgen de gemeten waarden daarna aan een inspecteur, die op zijn beurt de analyse aanvat. In de dronesector wordt er wel een tendens opgemerkt van bedrijven die streven naar een complete dienstverlening. Zowel de vluchtplanning als de uitvoering en de dataorganisatie worden dan gecentraliseerd. Dat zorgt dat het voor inspecteurs in de toekomst een stuk eenvoudiger werken zal worden en dat gevraagde of bestelde analyses door de klanten sneller en efficiënter kunnen worden verkregen. Er zit dus nog groeipotentieel in de dronewereld.

Metingen

Vaak volstaan ruwe metingen, foto's of videomateriaal van bedrijven die met drones werken, niet om de processen van hun klanten direct te verbeteren. De gegevens moeten worden verwerkt in een nuttig referentiekader of de gevonden waarden moeten worden omgezet in interessante inzichten. Die moeten dan weer op een eenvoudige manier geïntegreerd kunnen worden in de bestaande bedrijfsprocessen en IT-systemen van klanten. Pas dan kunnen zij de gevraagde gegevens snel gebruiken en kunnen ze hun processen optimaliseren. In de eerste plaats worden daarvoor ruwe foto's omgezet naar 2D-orthogrametrie en/of 3D-puntenwolken. Met behulp van softwareprogramma's worden er overzichtsfoto's over elkaar gelegd. Zo wordt er een heel nauwkeurig en duidelijk beeld van de werkelijkheid bekomen. In een tweede fase worden er gegevens omgezet naar interpreteerbare inzichten, afhankelijk van de opdracht en de gewenste output. Zo hebben landmeters belang bij volumeberekeningen op basis van de puntenwolken, maar is het voor aannemers handig om koude punten te vinden, gebaseerd op thermische infraroodpuntenwolken, en zijn uitbaters van bruggen gebaat bij het lokaliseren van defecten zoals betonrot of grote barsten. Vervolgens worden er gegevens ingeladen in bestaande softwarepakketten, zodat klanten de drone-inzichten eenvoudig kunnen gebruiken om hun bestaande bedrijfsprocessen te verbeteren. De meeste spelers op de markt hebben daarvoor onlineapplicaties waarin klanten na afloop van de analyses hun gegevens kunnen terugvinden.


LIMIETEN VAN DRONE-INSPECTIE

Weersomstandigheden

Bij het vliegen moeten steeds vooraf de weersomstandigheden in kaart gebracht worden. Regenweer is voor elektrische apparatuur en cameralenzen niet optimaal. Hoewel sommige drones al kunnen vliegen bij wind van 50 km/u., is ook wind een grote boosdoener bij drone-inspecties.

Wetgevend kader

Een drone is een luchtvaartuig en is daardoor onderworpen aan de luchtvaartwetgeving. Dat impliceert automatisch dat de veiligheid van de andere luchtvaartuigen, mensen en voorwerpen op de grond gewaarborgd wordt. In april 2016 kwam er een nieuwe Belgische wetgeving met betrekking tot wat er wel en niet toegestaan is voor drones. Daarin staat onder meer waar ze mogen vliegen, hoe dicht ze bij mensen en gebouwen mogen komen en wat er ondernomen moet worden om in een bepaald gecontroleerd luchtruim te mogen vliegen. De recente normering is echter erg streng. Met als gevolg dat Europese IT-bedrijven die drones willen integreren in bedrijfsprocessen, niet snel zullen investeren in Belgische dronebedrijven. Doordat Belgische bedrijven niet competitief kunnen zijn op de internationale markt, is de kans groot dat ze pas laat zullen kunnen profiteren van de innovaties die drones met zich meebrengen. Daarbij komt ook dat droneaanbieders vaak kleinere, startende bedrijven zijn die hun achterstand slechts zullen kunnen wegwerken als er snel een duidelijk en samenhangend wetgevend kader komt dat afgestemd is op de behoeften van de professionele markt. Nog beter zou het zijn als er een Europese regelgeving komt. Want zonder een algemene normering die een veilig luchtruim garandeert door licenties te verlenen aan piloten, demonstratie- en testruimtes aanbiedt en de registratie en certificatie van drones waarborgt, wordt het voor Belgische bedrijven moeilijk. Het is ook niet voldoende enkel een wettelijk kader te vormen. Daarnaast is het belangrijk dat het kader bij de verschillende spelers op de markt kenbaar wordt gemaakt. Als een drone-eindgebruiker aan de slag wil, stoot hij vandaag op tal van vragen: wat is er toegestaan? Welke technologieën bestaan er? Wat met verzekeringen? Hoe veilig is dronevliegen? De antwoorden op die vragen zijn wel beschikbaar, maar ze zijn nog lang niet algemeen verspreid.

Met dank aan EUKA, Aetos Drones, AIRobot,Argus Vision, Delair-Tech en inFlights

 

EUKA

EUKA helpt onder meer bedrijven in hun zoektocht naar de juiste contacten, innovaties, piloten of wetgeving en treedt op als orgaan voor dronegerelateerde vragen. Vandaag zetten grote spelers volop in op het ontwikkelen van eigen dronetoepassingen, in samenwerking met (jonge) dronebedrijven. “EUKA werkt daarbij volgens het Triple Helix model: tussen onze leden zitten zowel bedrijven en federaties als kennisinstellingen", zegt voorzitter Mark Vanlook. “Ook de overheid en de piloten zelf zijn belangrijke actoren. Een van de moeilijkheden die deze stakeholders ervaren, is het vinden van de juiste partners om mee samen te werken. Daarom wil EUKA hen samenbrengen: online via de eigen website (euka.org) én via offlinenetwerken (dronecommunity.eu).