ECILOP EASY kit V1204

Рама для квадрокоптера-стедикама. То есть рама совмещённая с подвесом для видеокамеры (Sony NEX5N), работающая по принципу стедикама.

Основные преимущества аппаратов Ecilop

Список составлен в конце 2011 года

1. Использование бортовой батареи в качестве противовеса для камеры повышает эффект стабилизации.
2. Наличие противовеса позволяет применить компактный, легкий и жесткий механизм вращения.
3. Перенос батареи на стабилизируемую платформу делает аппарат более маневренным.
4. Отсутствие жесткой связи с сервоприводом предотвращает резкие дергания видеокамеры.
5. Подвижные узлы креплений позволяют легко добиться точной балансировки подвеса видеокамеры в трех измерениях.
6. Точная балансировка подвеса камеры позволяет применить легкие и быстрые сервомеханизмы.
7. Электронные гироскопы устанавливаются на стабилизируемую часть подвеса видеокамеры и предотвращают раскачивание.
8. Мягкие амортизаторы гасят вибрации в широком диапазоне частот.
9. Амортизаторы расположены на одном уровне с осями вращения. Это предотвращает раскачивание камеры при маневрировании.
10. Бортовая электроника размещается на общей платформе с амортизаторами. Увеличение массы этой платформы делает ее более стабильной.
11. Акселерометры автопилота лучше защищены от вибраций и работают точнее.
12. Совмещение вертикального центра массы аппарата с плоскостью вращения роторов уменьшает раскачивание аппарата при маневрировании.
13. Наклон роторов к центру аппарата улучшает устойчивость и увеличивает обзор для камеры.
14. Камера крепится обхватом за объектив. Такое крепление жестче, компактнее и легче, чем платформа снизу.

FAQ

С какой точностью осуществляется стабилизация камеры?

Стабилизация с обычным сервоприводом работает следующим образом:

1. происходит не желательное отклонение;
2. электроника измеряет отклонение;
3. сервомеханизм компенсирует отклонение.

Ecilop – это не просто стабилизация, это изначальная стабильность положения камеры плюс контроль наклона. У прямого сервопривода можно измерить люфт и его наличие сильно ухудшает качество изображения. У цифрового прямого сервопривода может быть высокая точность измерения угла, но это не имеет значения, если механическая точность значительно ниже. При применении шаговых двигателей можно указать дискретное значение точности. В инерционной стабилизации Ecilop указать точное дискретное значение невозможно. У Ecilop обеспечивается очень высокая степень угловой стабилизации камеры. Это та стабилизация, которая позволяет получать изображение высоко качества. При этом камера может наклоняться. Отклонение всегда происходит плавно.

Каковы причины отклонения камеры?

Если отклонение постоянное, то могут быть следующие причины:

1. Центр массы подвески не совпадает с центром вращения в горизонтальной плоскости – необходимо сбалансировать.
2. Сервомеханизм выставлен не точно – выставьте точное положение для нейтральной позиции.
3. Одна из пружин растянута – замените пружины.
4. Провода тянут механизм в сторону – обеспечьте более легкое изгибание проводов.

Если отклонение камеры непостоянно, то могут быть следующие причины:

1. Центр массы подвески не совпадает с центром вращения по вертикали – необходимо сбалансировать.
2. Провода слишком жесткие – обеспечьте более легкое изгибание проводов.
3. Контроллер отклоняет камеру при наклоне не правильно – настройте пропорциональность отклонения в контроллере.
4. Контроллер отклоняет камеру во время или после маневра – летайте более плавно, так как акселерометры контроллера ошибочно определяют вектор гравитации.
5. Порывы ветра отклоняют камеру – желательно, что бы камера и противовес не сильно отличались по массе и форме.

Камера отклоняется от горизонта

Во время маневров и после маневра камера может наклоняться. Это связано с тем, что бортовые контроллеры используют акселерометры для определения горизонта. Но для акселерометра гравитация, центробежная сила и инерция не различимы. Это нельзя компенсировать электронным гироскопом, так как не известен радиус разворота и скорость. Если летать кругами или затормозить после разворота, то камера может отклоняться по ошибочной команде контроллера. Во время полета по дуге или при линейном ускорении возникает искусственная гравитация. Оптический датчик горизонта лишен такого недостатка, но у него есть другие недостатки.

Как аппарат работает в ветренную погоду

Этот вопрос я разделю на две части: 1 – как ведет себя камера; 2 – как ведет себя квадрокоптер.

1. Камера. В Ecilop Easy площадь батареи и камеры, а так же их удаление от центра вращения примерно равны. Это значит, что давление ветра равномерно. Если на другом аппарате установить тяжелую камеру ближе к центру вращения, а батарею оставить на том же уровне, то порыв ветра может вызывать плавное и небольшое отклонение. Батарея слишком тяжела, что бы ветер ее отклонял как парус. Мультикоптер летает со скоростью 20 м/сек и такой поток воздуха не вызывает заметного отклонения. В отличии от ручного Steadicam на Ecilop аппарате установлены гироскопы, задача которых предотвращать раскачивание. По этому небольшой дисбаланс в массе или в давлении ветра может приводить к небольшому отклонению от нейтрали, но не вызывает раскачивания.

2. Квадрокоптер. На аппарате Ecilop Easy при общей массе 2,2кг, рама с двигателями весит менее 1кг. Благодаря этому аппарат реагирует на команду наклона так же быстро, как и более легкие аппараты. Это значит, что аппарат гораздо быстрее реагирует на команду возврата в горизонтальное положение, если порывы ветра его наклоняют.

Какие сервомеханизмы должны использоваться?

Мощность сервомеханизма должна быть пропорциональна силе растяжения пружины. Чем лучше сбалансирован механизм тем слабее могут быть пружины. Чем тяжелее механизм и чем сложнее его вращать, тем сильнее должны быть пружины. При слабых пружинах эффект инерционной стабилизации выше, но величина случайных отклонений тоже выше. При сильных пружинах случайные отклонения меньше, но движения становятся менее плавными.

На Ecilop можно установить дешевые сервомеханизмы, но разница между дешевыми и дорогими существует. Желательно применять быстрые сервомеханизмы с минимальной «мертвой зоной». Если у сервомеханизма большая «мертвая зона» то раскачивания камеры с небольшой амплитудой не будут устраняться гироскопом.

Какие гироскопы можно использовать?

Желательно использовать быстрые и точные гироскопы. Если бортовой контроллер генерирует PWM сигнал высокой частоты, то простые гироскопы могут не работать (например HK-401). Если чувствительности датчика гироскопа недостаточна, то возможно небольшое раскачивание камеры. Используйте отдельный выключатель питания для бортовой аппаратуры. При включении аппаратуры подвеска камеры должна быть неподвижна, иначе гироскопы инициализируются не точно и камера будет наклонена.

Как настраивать гироскопы на подвеске Ecilop?

Используйте режим «normal». Начните с максимального значения реакции. Если сервомеханизм дергается, то уменьшайте значение реакции.

Почему используются отдельные гироскопы вместо одного блока трех-осевой стабилизации?

Трех-осевой блок имеет фиксированное положение относительно третьей оси. Относительно двух других осей наклон датчиков меняется. Трех осевой блок вычисляет ускорение как сумму синусов и косинусов от разных датчиков. Пропорциональность в измерениях разных датчиков может быть высока, но не идеальна. Из-за нелинейности в измерениях происходит ошибка. Ошибка, это когда отклонение в одной плоскости вызывает реакцию сервомеханизма в другой плоскости. Если вы используете самые простые гироскопы, но отдельные для каждой оси, то такая ошибка возникать не будет. Пример: когда единый блок наклонен вперед на 50 градусов, то более нет гироскопа, который бы непосредственно измерял отклонение вбок.

Иногда электронный стабилизатор камеры называют инерционной стабилизацией. В таких контроллерах есть инерционные датчики. Датчик позволяет вычислить требуемую величину отклонения. Позиция камеры удерживается сервомеханизмом по заданному сигналу управления. По типу воздействия это электронная, а не инерционная стабилизация. При инерционной стабилизации сервомеханизм используется только для коррекции положения камеры. Примеры инерционной стабилизации - тяжелый механический гироскоп или коромысло.

Как настраивать PID в полетном контроллере?

В большинстве случаев заводская настройка не требует изменений. Более точно можете настраивать так же, как и на любых других аппаратах. Хотя есть еще один способ простой, но опасной настройки:

Отключите сервоприводы управления камерой. Для безопасности оденьте одежду из плотной ткани. Держите аппарат рукой за батарею и поднимите его. Включите двигатели, так что бы тяга компенсировала вес аппарата. Изменяйте значения функции и следите за поведением аппарата.

Возможно ли, что бы летательным аппаратом и видеокамерой по отдельности управляли два человека?

Вы можете использовать видео очки со встроенным датчиком вращения (head tracker). Оператор видеокамеры использует очки для управления наклоном камеры и поворотом аппарата. Пилот контролирует положение летательного аппарата. Для той же цели можно соединить два пульта управления в режиме ученик/учитель. В случае надобности пилот может переключить все функции управления на свой пульт.

Почему вы не предлагаете аппараты, рассчитанные на более тяжелые камеры?

Возможно, такие аппараты появятся позже. Аппарат Ecilop Easy рассчитан на применение камер Sony NEX. Эти камеры обеспечивают хорошее качество и не содержат лишних элементов.

Можно ли уменьшить размер Ecilop Easy для транспортировки в самолете?

Рама аппарата не складная, но компактная. Можно одной рукой нести и аппарат и пульт. В автомобиле аппарат занимает одно сиденье и всегда готов к полету. Стойки двигателей и шасси фиксируются винтами. Если их открутить, то аппарат помещается в походной сумке (12 винтов).

Не будет ли аппарат с восьмью роторами более надежен, чем квадрокоптер?

Чаще всего аппараты разбиваются по вине пилота. На втором месте – невнимательность при сборке и подготовке к полету. Чем больше у аппарата винтиков и проводков, тем выше вероятность, что один из них отвалится. Люди, которые действительно часто используют авиамодели для работы, стремятся сократить неизбежные потери при авариях и упростить обслуживание. Сегодня классический вертолет с одним прочным ротором является более надежным аппаратом, чем мультикоптеры с легкими пропеллерами. Простой мультикоптер это экономически выгодное решение для простых задач. Ecilop Easy– квадрокоптер. Его конструкция предельно упрощена. Простота – залог надежности. Там, где возможно, используются заклепки, а не винты – именно так собирается авиационная и космическая техника. Если необходимо удалить заклепку, то она высверливается и заменяется другой.

Некоторые бортовые контроллеры стабилизируют положение камеры с задержкой

Например - GAUI. Задержка сигнала может быть связана с алгоритмом устранения шумов. Устранение шумов делает движение камеры плавным, но с отставанием. Из-за шумов камера может дергаться на обычном сервоприводе. Для Ecilop лучше получать сигнал с небольшим шумами, чем сигнал с задержкой. На Ecilop небольшие дрожания сервомеханизма нестрашны, так как это компенсируется за счет инерции.

Ссылки

• Сайт производителя