Hélicofice

Pilotage à distance d’une chaine de mesure non destructive embarquée sur un drone

Florent DUVINAGE, Chef de projet, Nérys

L’objectif

Interfacer, acquérir et générer les signaux physiques connexes d’une carte de mesure d’ultrasons embarquée sur un drone d’hélicoptère multi-rotors, et contrôlée à distance via une station de pilotage au sol.

 

La solution

Connecter la station de pilotage au point d’accès wifi embarqué sur le drone, à développer sous LabVIEW une interface de contrôle de la carte de mesure non destructive, et utiliser une carte ARM pour gérer l’acquisition et la génération des signaux ainsi que leurs transferts vers la station de pilotage au sol.

Le drone permet d’effectuer des mesures non destructives en hauteur et en milieux à hauts risques.

Sur le PC au sol, l’utilisateur peut visualiser en temps réel la mesure relevée par le drone.

« Le programme de la carte ARM a été rapidement développé grâce au module LabVIEW Embedded for ARM Microcontrollers. »

La société Cofice (www.helicofice.com) est spécialisée dans l’expertise industrielle et plus particulièrement en contrôles non destructifs ainsi qu’en inspection. Certaines mesures étant réalisées en hauteur et en milieux à hauts risques (cheminées, tanks, pipes, silos, …), Cofice a étudié la possibilité de réaliser certaines de ces mesures à l’aide d’un drone multi-rotors.

L’objectif de cette solution technique est de permettre la réalisation des mesures en laissant l’opérateur en zone sécurisée mais également de permettre un gain en réactivité par rapport aux alternatives classiques basées sur une nacelle ou un échafaudage.

Ce travail a fait l’objet d’un dépôt de brevet.

Piloter à distance l’ensemble de la chaine de mesure

Dans le cadre de ce projet, Nérys a été contacté pour prendre en main la conception mécanique du système d’injection automatisé de fluide, nécessaire à la bonne prise de mesure, et pour développer l’interface permettant de piloter à distance l’ensemble de la chaine de mesure non destructive.

Les fonctions de l’interface, développée sous LabVIEW, devaient principalement permettre le réglage des paramètres de la carte de mesure embarquée et la récupération des valeurs mesurées. Il lui fallait notamment lire un fichier de configuration d’essai au format Word, récupérer les coordonnées GPS (latitude, longitude et hauteur) du drone, connecté au switch Ethernet (en utilisant une communication TCP), récupérer deux états logiques et piloter une électrovanne, et acquérir des signaux analogiques. A cela se rajoute la fonction de récupération d’images (enregistrées par une autre application sur le serveur Linux du drone) et leur intégration dans le fichier résultat (sur la station au sol).

Le système a également été conçu pour pouvoir intégrer à l’avenir de nouveaux capteurs.

Un système miniature et léger

Compte tenu de la faible envergure du drone (140 cm), la chaine de mesure a du être miniaturisée afin de respecter la limite de poids de la charge embarquée (1000 g).

L’architecture retenue et mise en œuvre consiste à utiliser un système autonome pour interfacer les entrées/sorties physiques sur le drone et communiquer avec la station au sol. Elle assure par ailleurs une communication directe entre la station au sol et la carte de mesure

Une carte de type ARM a été utilisée pour gérer l’acquisition et la génération des signaux analogiques et logiques, et communiquer de manière bidirectionnelle avec la station sol via un protocole de communication Ethernet TCP. Le programme de la carte ARM a été rapidement développé grâce au module LabVIEW Embedded for ARM Microcontrollers.

Concernant le PC au sol, l’application a été développée sous LabVIEW. Le logiciel Report Generation Toolkit a été installé en supplément, pour la lecture du fichier de configuration ainsi que pour l’écriture dans le fichier résultat au format Word.

Une visualisation de la mesure en temps réel

L’interfaçage avec le boîtier de mesure d’ultrasons se fait via l’utilisation de l’ActiveX du boîtier et l’utilisation de méthodes « get » et « set ».

Le principal intérêt de cet interfaçage réside dans le fait de permettre à l’utilisateur de visualiser en temps réel la mesure prise pour valider celle-ci ou diagnostiquer un défaut.

Lors de la génération du fichier résultat, les données sont enregistrées dans le fichier qui a été chargé au lancement de l’essai et qui contient les paramètres de configuration. Les images sont téléchargées du serveur Linux du drone et intégrées dans le fichier résultat.

Vers l’industrialisation du système

Les tests en laboratoire ont permis de valider la pertinence de l’usage d’un tel matériel. Les tests en conditions réelles ont validé le principe de la mesure et du fonctionnement de l’ensemble.

Aujourd’hui la chaine de mesure est optimisée afin d’industrialiser le système drone pour expertises industrielles

Télécharger la fiche projet sur le site NERYS

Voir l'article sur le site National Instruments France

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