Droni per le ispezioni industriali

I droni rappresentano una piattaforma innovativa per l’ispezione di impianti industriali, di grandi impianti fotovoltaici o di installazioni difficilmente accessibili. Equipaggiati con camere RGB e termocamere radiometriche, consentono di acquisire immagini in tempi molto inferiori rispetto alle ispezioni manuali, riducendo la necessità di accesso diretto alle superfici da esaminare e l’esposizione degli operatori a situazioni potenzialmente pericolose.

L’attività di ricerca del Prof. Silvano Vergura considera il drone come parte di un sistema integrato che comprende sensore, missione di volo, condizioni ambientali, elaborazione delle immagini, piattaforma cloud e supporto alle attività di esercizio e manutenzione, indicate con l’acronimo O&M.

In questa prospettiva, il valore dell’ispezione dipende dalla capacità di trasformare le acquisizioni aeree in informazioni diagnostiche affidabili e utilizzabili. La pianificazione del volo e la scelta della strumentazione devono quindi rispondere agli obiettivi del controllo: individuare anomalie, localizzare i componenti interessati e fornire elementi utili per programmare verifiche e interventi sull’impianto.

L’impiego di un drone aumenta la velocità di acquisizione, ma rende più complessa la misura termografica. Distanza, quota, angolo di vista, velocità, vibrazioni e risoluzione influenzano la qualità dell’immagine e la temperatura rilevata. Angoli obliqui possono modificare l’emissività apparente e accentuare le riflessioni, mentre una risoluzione insufficiente può nascondere piccoli hot spot. Anche la trasmittanza atmosferica e la banda spettrale della camera, nel medio o lungo infrarosso, condizionano il risultato.

La copertura di un’ampia superficie non garantisce quindi che ogni componente sia rappresentato con un dettaglio sufficiente per la diagnosi. Occorre conciliare produttività del rilievo, nitidezza delle immagini e dimensione minima delle anomalie da riconoscere. Variazioni di irraggiamento, vento e condizioni operative durante la missione possono inoltre rendere meno immediato il confronto tra acquisizioni successive.

A queste difficoltà si aggiungono vincoli normativi, autorizzazioni eventualmente necessarie e limitazioni dello spazio aereo. Un’ulteriore criticità riguarda la gestione dei dati: ogni anomalia deve essere associata al modulo corretto, evitando duplicazioni e incertezze di localizzazione che potrebbero rallentare le verifiche a terra e gli interventi manutentivi.

Le soluzioni proposte comprendono piattaforme automatiche per acquisire, trasferire ed elaborare video infrarossi radiometrici. Algoritmi di visione artificiale riconoscono i moduli ripresi, li collegano alla topologia dell’impianto e valutano il loro comportamento termico rispetto alle condizioni esterne. L’associazione tra immagini e posizione dei componenti permette di trasformare una sequenza di riprese in una mappa delle anomalie consultabile durante le successive attività manutentive.

Sono state inoltre definite procedure per scegliere quota, distanza, velocità, inclinazione e risoluzione della termocamera. Questi parametri devono essere coordinati con le dimensioni dei componenti e con il livello di dettaglio richiesto, affinché le acquisizioni risultino adeguate allo scopo diagnostico.

La pianificazione integra fattibilità aeronautica e qualità metrologica, distinguendo tra ispezioni semplificate di screening e ispezioni dettagliate. Le prime consentono di individuare aree sospette su grandi superfici; le seconde approfondiscono le anomalie mediante acquisizioni mirate e, quando necessario, verifiche complementari.

Particolare attenzione è dedicata alla correzione degli effetti dell’angolo di vista, alla trasmittanza atmosferica e alla scelta della banda infrarossa. L’obiettivo complessivo è rendere coerenti raccolta, interpretazione e restituzione dei dati, fornendo al professionista evidenze tracciabili per valutare le anomalie rilevate.

I futuri sistemi UAV potranno verificare in tempo reale la qualità radiometrica e modificare autonomamente traiettoria, quota o velocità quando i dati non soddisfano i requisiti, entro i limiti operativi e autorizzativi della missione. Il controllo delle acquisizioni durante il volo consentirà di identificare tempestivamente immagini poco nitide, riflessioni o dettagli insufficienti, suggerendo la ripetizione delle riprese prima di concludere l’ispezione.

L’integrazione con gemelli digitali e modelli tridimensionali renderà più ripetibili le missioni e permetterà di confrontare nel tempo lo stesso modulo. La disponibilità di uno storico coerente aiuterà a distinguere anomalie occasionali da fenomeni persistenti e a seguirne l’evoluzione.

Sensori RGB, IR, multispettrali, iperspettrali e dati elettrici potranno essere utilizzati congiuntamente per attivare ispezioni mirate, scegliendo le informazioni più adatte al componente e al difetto ricercato.

L’obiettivo è un sistema human-in-the-loop nel quale il drone acquisisce e controlla i dati, il software localizza le anomalie e ne propone le priorità di verifica, mentre il professionista conferma la diagnosi e decide l’intervento. La progressiva automazione dovrà accompagnarsi alla valutazione dell’incertezza e alla documentazione delle evidenze, rendendo i risultati verificabili e confrontabili.

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