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Déjà là: le pilotage 3D des engins de chantier

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Déjà là: le pilotage 3D  des engins de chantier

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Sur les chantiers de construction, l'automatisation aura toujours ses limites' Néanmoins, les techniques de production avancées et la robotique utilisées dans les autres branches d'activité commencent à déteindre quelque peu sur nos chantiers, d'autant que les nouvelles technologies ont le vent en poupe. Ainsi, en matière de terrassement, de préparation du terrain et de travaux d'infrastructure, le pilotage 3D offre de nombreuses possibilités d'automa­tiser partiellement les travaux. Une automatisation qui permet surtout d'exécuter ces travaux de façon optimale.

Pilotage en trois dimensions

Quand on parle de «pilotage 3D», on évoque diverses techniques actuelles permettant de piloter efficacement des engins en se référant à des signaux de contrôle vérifiant de manière continue l'avancée de leur travail dans les trois dimensions de l'espace. Ces techniques s'appliquent surtout dans le travail du sol: la géotechnique, les travaux de voirie, le terrassement et le génie civil.

L'intérêt d'un pilotage 3D est qu'il permet de se passer des opérations manuelles préalables de mesurage et de nivellement; opérations qui, jusqu'ici, étaient nécessaires, en tout cas sur les chantiers de grande envergure. Le pilotage 3D des engins se fait au moyen de lasers, de stations totales ou de signaux GPS, corrigé ou non en fonction du degré de précision souhaité.

Pour les travaux de terrassement, il est possible de recourir à un signal «GNSS» (Global Navigation Satellite Sys­tem), de la même famille que les GPS utilisés dans nos voitures, qui sont eux aussi un système GNSS, de localisation par satellite. Ce signal n'étant toutefois pas suffisamment précis, une correction doit généralement être appliquée loca­lement.

Walcors et Flepos

En Belgique, cette correction peut se faire à l'aide des systèmes WALCORS pour la Wallonie et FLEPOS pour la Flandre. Walcors est l'acronyme de «Wallonia Continuously Operating Reference System» (cfr. http://gnss.wallonie.be/walcors.html pour plus d'infos) et Flepos celui de «Flemish Positioning System» (cfr. http://www.agiv.be/producten/flepos pour plus d'infos).

Les systèmes Walcors et Flepos comparent le signal GNSS, donnant une première indication de localisation, avec les signaux envoyés par une série de balises locales situant les choses plus précisément. On peut alors déterminer les coordonnées de l'engin à quelques centimètres près, comme le montre la photo de l'écran situé dans la cabine de pilotage; écran qui dit au conducteur de l'engin - graphique à l'appui! - sa position très exacte dans les trois dimensions de l'espace.

Point de vue sécurité, le conducteur d'engin travaillera sur la base d'un plan avec les données qui le concernent spécifiquement.

Encore plus de précision svp!

Parfois, «à quelques centimètres près» n'est pas encore suffisant. Sur des chantiers de parachèvement, par exemple, on doit quelquefois être précis à l'échelle de quelques millimètres. Il faudra, dans ce cas, installer ce qu'on appelle une «station totale» à proximité de l'engin. Cette station, constituée d'un télémètre et d'un théodolite, enverra des signaux qui indiqueront en perma­nence au conducteur de l'engin quelle est sa position à quelques millimètres près. Il faut pour cela que des récepteurs aient préalablement été installés sur l'engin pour capter ces signaux.

3D: le pour et le contre

Théoriquement, le chef de projet devrait à l'avenir avoir la possibilité d'envoyer directement ses plans 3D aux opérateurs des engins de construction, qui pourront sur cette base entamer tout de suite les travaux sans devoir effectuer de mesures sup­plémentaires.

En pratique, à l'heure actuelle, après avoir effectué les prises de mesures in situ, il faut encore adapter et valider les plans avant de les transmettre un par un à chaque engin. Il y a en effet certaines adaptations et indications spécifiques à donner en fonction de l'en­gin: par exemple, une excavatrice a besoin, pour extraire la terre du sol, d'autres lignes de référence qu'un bulldozer chargé de niveler les fondations.

Le pilotage 3D s'avère surtout utile pour les travaux nécessitant une loca­lisation continue, tels que les travaux de terrassement ou d'infrastructure. Cette technologie permet en effet à l'opérateur de l'engin de travailler de manière plus efficace et plus précise, sans que le géomètre doive installer des balises. Opter pour un pilotage 3D, c'est également réduire le nombre d'erreurs dues aux interven­tions manuelles. Par exemple, si une balise installée par le géomètre se perd ou si quelqu'un l'a déplacée accidentellement, c'est l'erreur d'exécution certaine. Mais pas avec un pilotage 3D!

Le pilotage peut aussi servir à tracer des guides qui permettent à l'opérateur d'avoir une vue d'ensemble précise.

Par ailleurs, grâce à des capteurs et à un logiciel adéquat, les engins eux-mêmes envoient des données permettant au chef de chantier de suivre l'évolution des travaux en temps réel. Ces données comprennent notamment les déplacements et le rendement des engins, des notifi­cations relatives à la finalisation des phases, le volume de terre déplacé et les coordonnées des points de mesure. Autant d'informations qui peuvent aussi faciliter la communication avec le client et les tiers et permettent une adaptation automatique des plans (en 3D) ou du Building Information Model (BIM).

Tous ces avantages nécessitent toutefois - c'est le revers de la médaille - un important investissement, tant sur le plan matériel que sur celui de la for­mation des opérateurs, des chefs de chantier et de projet. Si l'on souhaite atteindre un rendement maximal grâce à cette technique, l'approche doit parfois également être adaptée au niveau de l'entreprise: ainsi, une mise en 'uvre rapide et précise n'est possible qu'en ayant préparé le travail de façon approfon­die et qu'après avoir veillé à la précision des détails des plans 3D. Les adaptations durant la mise en 'uvre sont à éviter.

Enfin, il est important de vérifier si les systèmes utilisés sont bien compatibles entre eux ou non. Il se peut, en effet, que, sur un même chantier, l'entrepreneur et les sous-traitants utilisent chacun un système de pilotage différent.

Pour de plus amples informations à ce sujet, une vidéo sera bientôt mise en ligne sous la rubrique «vidéo» du site Internet du CSTC (www.cstc.be).

Références

Le texte qui précède est une adaptation libre d'un article paru sous l'égide du Comité Technique Gros 'uvre et Entreprise générale du CSTC, dans la revue CSTC-Contact 2015/3. Seul cet article original, signé par N. Cauberg, ir., chef du laboratoire Structures au CSTC et P. Vandamme, coordinateur de projets ICT pour la construction auprès du VCB, peut être cité en référence.

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