Gli occhi dei droni nel cielo permettono di risparmiare tempo e denaro nei cantieri edili

Il mercato dei droni ha registrato un’incredibile esplosione negli ultimi anni. I modelli ampiamente disponibili, che costano molto meno di 2.000 $, hanno contribuito ad un aumento delle vendite, dai 44 milioni di dollari del 2013 ai circa 1,3 miliardi dello scorso anno.

Dal punto di vista del consumatore, il boom è basato sull’hardware: droni a basso costo che si trasportano in uno zaino e che volano grazie a un controller simile a quelli dei videogiochi. Ma per le imprese, in particolare per le imprese di costruzioni, che mirano ad utilizzare i droni, la democratizzazione è dipesa dai software e dai progressi dei dati.

Una piccola quantità di aziende è specializzata in servizi basati su app e cloud per droni che raccolgono dati e immagini da utilizzare in cantiere. Funziona così: un’app su un tablet consente ai percorsi di volo automatizzati di eseguire la scansione di un’area specifica. Questa scansione viene quindi caricata su un motore di fotogrammetria basato su cloud che acquisisce le immagini non elaborate e le sviluppa in mappe e moduli, che vengono condivisi su una piattaforma basata sul web.

Una volta caricati, questi dati vengono restituiti in formato TIFF e altri formati fotografici, mappe topografiche, nuvole di punti e file mesh 3D. Il risultato è un gemello digitale quasi in tempo reale di ciò che accade in un cantiere edile, che può essere aggiornato quotidianamente, offrire un’accuratezza al centimetro e integrarsi con Autodesk BIM 360 e GIS. Questi dati consentono di confrontare le strutture edificate con i modelli dei progettisti per pianificare il lavoro e individuare gli errori prima che diventino troppo costosi per poter essere rettificati.

Secondo DroneDeploy, l’azienda produttrice di droni per l’acquisizione di dati, l’uso dei droni nei cantieri edili è aumentato di oltre il 200 percento nell’ultimo anno. Gil Mildworth, vicepresidente dello sviluppo commerciale presso la società di dati di costruzione SiteAware, afferma: “Oggi non vi è alcun dubbio: l’uso dei droni in edilizia apporta sicuramente un valore aggiunto. È tutta questione di dati che vengono acquisiti e di modalità di estrazione delle informazioni giuste da questi dati all’interno di una procedura di esecuzione integrata”.

Due anni fa Bill Bennington, responsabile nazionale della qualità presso PCL Construction, ha contribuito al programma droni interno all’azienda e oggi può disporre di quasi 30 piloti certificati che volano negli Stati Uniti e in Canada. All’inizio, tuttavia, l’efficacia del programma era incerta. “Ho visto team di progetto alla ricerca di problemi che potessero essere risolti dai droni per giustificare l’investimento iniziale”, afferma Bennington. “Ora il ROI non è più un argomento di discussione, perché i vantaggi sono stati ottenuti dai team di progetto che fanno molto affidamento sui dati dei droni per le comunicazioni quotidiane e le riunioni di coordinamento dei progetti”.

In un progetto edile, i tre principali fattori di efficienza sono tempo, qualità e costo. I droni possono servire a tutti e tre. Fondamentalmente, un drone può muoversi all’interno di un cantiere più velocemente di una persona, sfrecciando nel cielo senza dover evitare fossi e camion parcheggiati o salire lentamente sulle impalcature.

Bennington afferma che, per visualizzare le immagini acquisite dai droni in realtà aumentata e in realtà virtuale, PCL gestisce immagini mesh 3D e nuvole di punti 3D degli edifici in costruzione, tramite una piattaforma drone basata sul web di 3DR, Site Scan. Quando il team è pronto a sovrapporre l’ambiente as-built al modello di progettazione, scarica i file mesh/nuvole di punti e li apre nei prodotti Autodesk, come Revitor ReCap. “In passato, le mesh 3D e le nuvole di punti erano disponibili solo per coloro in grado di utilizzare software sofisticati e costosi”, dice Bennington. “Ora, le mesh 3D e le nuvole di punti sono accessibili a chiunque sia coinvolto nel progetto”.

Hugh McFall, responsabile del marketing di 3DR, offre numerosi esempi di progetti che sono stati ottimizzati con l’aiuto dei droni: 3DR ha lavorato con il Dipartimento dei trasporti dell’Arizona ed ha utilizzato la sua app Site Scan per esaminare un sito sul quale realizzare un progetto per la sostituzione di un ponte, riducendo i tempi di rilevamento da un giorno intero o più a soli 30 minuti. In Qatar, Arcadisused Site Scan esegue misure di scavo di terra per un’autostrada, completando il lavoro 10 volte più velocemente del solito. Altri importanti progetti dei clienti di 3DR prevedono l’uso dei droni da parte dell’impresa edile Trubeck per acquisire immagini aeree per modelli as-built e rapporti di avanzamento durante la costruzione della nuova sede centrale di Uber a San Francisco.

I motori di fotogrammetria basati su cloud, che traducono i dati dei droni in formati utilizzabili, automatizzano anche quello che, in passato, era un processo più manuale. Ad esempio, il motore di fotogrammetria in tempo reale di DroneDeploy non richiede il caricamento sul cloud: la sua funzione Live Map unisce insieme le mappe 2D mentre il drone vola elaborando le immagini senza una connessione Internet e fornendo informazioni immediate.

Queste immagini, una volta condivise su una piattaforma web, sono disponibili per l’intero team di progetto, con autorizzazioni per livelli e restrizioni di accesso. “I dati dei droni permettono anche a chi non si trova in cantiere di collaborare”, afferma Mike Winn, CEO di DroneDeploy.

Diversi tipi di fotocamere aggiungono nuove funzionalità. Le termocamere, ad esempio, sono particolarmente utili per l’ispezione dei pannelli solari allo scopo di rilevare perdite di calore o problemi di impermeabilità sulle facciate e di monitorare il calcestruzzo stagionato.

Ancor prima che le pulegge comincino a cigolare e le saldatrici inizino a fare scintille, i dati raccolti dai droni possono rendere i cantieri più sicuri. Bennington afferma che le immagini e i dati acquisiti dai droni sono fondamentali per l’assemblaggio dei piani logistici del cantiere e per preparare i nuovi appaltatori ai protocolli di sicurezza. Invece di mirare a una mappa grezza del sito, può dare indicazioni ai costruttori grazie a una rappresentazione 3D (o gemella) del progetto.

PCL utilizza i droni per altre misure di sicurezza, come la valutazione dei contorni e delle classi del cantiere esistente in modo da gestire attivamente il ruscellamento e mantenere le opportune distanze dai servizi pubblici esistenti. Il vantaggio più ovvio nel campo della sicurezza, comunque, è rappresentato dal fatto che i costruttori non devono arrampicarsi su edifici incompiuti per le ispezioni mirate a garantire la qualità. “Le cadute sono la causa più comune di incidente in cantiere”, afferma McFall. “Far volare un drone, invece di mettere a rischio qualcuno, è un modo semplice ed economico per garantire la sicurezza della squadra sul campo”.

Un ovvio passo successivo per i droni sarà quello di interagire fisicamente con le strutture; i droni vengono già utilizzati per sghiacciare le turbine eoliche. I dati e l’interoperabilità dei processi, comunque, costituiscono le preoccupazioni più urgenti per i costruttori e per le società di gestione dei dati acquisiti dai droni.

“Far volare un drone è un modo semplice ed economico per garantire la sicurezza della squadra sul campo”.
-Hugh McFall, responsabile marketing 3DR

McFall afferma che il modo migliore per ottenere più vantaggi dai droni è aumentarne i livelli di automazione. Da qui, l’idea del “drone in a box”: in un momento prestabilito, la scatola si apre, e il drone percorre la sua rotta automatizzata, trasmettendo i dati a una centrale di elaborazione prima di tornare nuovamente al suolo per ricaricarsi utilizzando pannelli solari, tutto senza un intervento umano diretto. “Questo è il livello di automazione sul quale stiamo lavorando”, dice (anche se, negli Stati Uniti, questo sarà quasi impossibile in quanto le attuali normative prevedono che tutti i droni debbano volare entro il campo visivo di un operatore).

Mildworth vuole anche cercare di capire come l’apprendimento automatico possa essere applicato al monitoraggio dei droni. “Penso che il prossimo passo sia quello di fare tutto questo in modo ancora più automatico, con un’analisi basata sull’IA”, afferma. In questo caso, i protocolli di apprendimento automatico genererebbero una serie di raccomandazioni e di priorità per risolvere i problemi in un cantiere edile, elaborando le lezioni apprese da esperienze passate e applicandole a lavori futuri. Un drone potrebbe avvisare il personale in caso di scadenze a rischio, di misurazioni del cantiere non corrispondenti alle specifiche o di costruttori che non indossano gli elmetti.

“Ci stiamo rapidamente muovendo verso un mondo in cui un drone potrà decollare e non ci sarà mai bisogno di controllare i dati”, afferma Winn. “[Si riceveranno] solo i rapporti sulle azioni che bisogna realizzare”.

È un cambiamento radicale per l’industria dei dati acquisiti dai droni. In questo caso, il prodotto finale non sarebbe un’immagine o una mappa (anche se queste informazioni farebbero ancora parte del pacchetto), ma una serie di domande portate all’attenzione degli operatori umani. “I dati sono utili”, afferma Winn. “Ma sarebbe più utile se i dati potessero essere elaborati e compresi dal computer stesso”.