2011/01/06

110105 三軸陀螺儀應用--自動穩定雲台



上回把三軸陀螺裝在 3D 機上,讓他自動保持飛行方向,同理可證,拿他來做成主動穩定的雲台應該也可以吧!
會這麼想的一部份原因是這片漂亮的波斯菊園,一直想把這片花海拍起來,但過去用直升機空拍的結果都不是很好,畫面搖晃得很嚴重,至少要能自動消除機身擺動,畫面才有美感可言。

當然,構思花比較多時間,光想到三軸連動就有點麻煩,超出用腦袋空想的範圍,還是得畫三面圖,慢慢推敲結構和尺寸。
我一慣的原則是尺寸要小、重量要輕、當然一定要很便宜才行,於是看上最小顆的 2.5 克伺服機。
結構參考最簡單的雲台用法,直接拿伺服機當轉軸,拿薄鋁片慢慢鑽慢慢鑽磨,把三顆伺服機裝上去。



接收機用 RX-2437V,本來想說這顆接收比較新,看看陀螺用做是否比較平順,沒注意到伺服機接頭是2.54的規格,只好自己改線。會使用 2.5 克伺服機的主因是這顆雜牌伺服機可以接數位訊號,其他 3.7 克有牌子的便宜伺服通通受不了尾伺服訊號,接上去只會嗡嗡叫,應該很快就燒了。
雖然許多細節都是隨性想到就改,手邊有什麼材料就怎麼裝,好不容易才把主動修正方向喬好,終於看到三軸自動平衡的雲台!



固定架也是臨時起意,拿根飛機木綁在重心附近的底板上,為了平衡重量還把電池放在另一頭壓艙,攝影機連同雲台和電池僅重67克。雖然全部都是隨性做來,卻又看似蠻有水準!
(自我意識越來越良好了!)

有外國朋友問我如何把三軸雲台整合在其他頻道,用一隻控來控制他,其實沒那麼神奇,就是兩個獨立系統而已!
當然要飛就要帶兩支遙控器才行,把無關緊要的空拍平台用 2801E 來控制,也慶幸當初沒把這支發射機賣掉!
將來若有安裝 FPS 系統,攝影師還能自由操控視角,同時還有自動穩定功能,這是最完美的境界。



當油門關閉時,自動平衡只有微小動作,而且立刻回正。
一旦開啟油門後變會進入鎖頭模式,這個雲台會保持原有方向,然後非常緩慢的回中。
把 EP200 抓在手上亂搖,雲台便會自動保持穩定。



雖然自動穩定的範圍有限,轉過頭後平台還是會跟著跑,但對空拍來說正好當做緩衝,加上他會緩慢回正,拍起來的畫面的確平順很多。只是最核心的問題還在,因為間隙太大加上振動不止,空拍畫面跳來跳去又隨時混著水波紋,畫面還是慘不忍睹!



為此做了許多嘗試,加海綿避震、用橡皮筋緩衝都沒效。最後嘗試倒掛,並增加攝影機質量,希望他動得緩慢些,結果還跳得更厲害。



雖然理論是對的,終究無可避免要面對三軸所面臨的最大問題,那就是間隙。
因為每一顆伺服機都有間隙,三顆相乘之後便會累積到非常巨大的程度,加上直升機的強烈振動,這個雲台幾乎無法使用。



還好先前有順便進一個幾十元的雙軸雲台,適合裝 9 克伺服機,就先拿他來頂著,至少大顆伺服的間隙會小很多。
又因考量到安裝位置,所以拿接收機在後面的這台 EP200 來安裝,前面空間剛好留給這個系統使用。



其間經歷許多波折和插曲,先是安裝最近很熱門的 MD922 數位伺服機來裝基座,本想寄望他的軸承和金屬齒夠堅固且間隙小,無奈機械沒問題但 VR 間隙竟然大得離譜,每當搖桿反向瞬間,伺服機就反向先轉10度才停住,若是機身有些微抖動時,這顆伺服機不就來回奔跑了,實在無言。
最後翻出我從 EP200 原廠套裝汰換下來的 GS-045HB 來安裝,這顆伺服機的齒輪密實,還有軸承固定,間隙特別小、轉動非常平順,畢竟這算高價品,但做這用途再恰當不過了。
有趣的是這些9克伺服機直接吃 1S 鋰電就會轉了,省得再裝個穩壓器。



可惜這台 EP200 有點老舊,有個高頻振動一直削減不掉,拍了一堆影片只有一片沒有明顯水波紋。
而這雲台只有雙軸修正,尾軸抖動還真不小,影片看來還是不舒服,最後只好動用防手震軟體,先把一些尚待克服的因素消除,看看到底自動平衡的雲台能帶來多少好處。



看來主動平衡的確有其優勢,畢竟 RC 小機子沒辦法多穩定,幾乎隨時在修正機身動態,光靠相機本身的防手震效果不大,事後軟體除手振也有很多限制和缺點。

若能事先排除大部分搖晃,事後便能更完美的用防手震軟體製作漂亮的影片了。



老是看鑰匙圈 DV 拍出來模糊的影片真不過癮,一時興起再度拿 EP200 裝載我的數位相機,希望他的防手震能發揮功效,也順便和我的主動雲台做一比較。



過去曾拿 IXUS 850 裝在 EP200 上,當時還沒改接頭和電池,全部都是泰世原廠標準配備,背個 160 克的小 DC 竟然只能離地 5 公分,無論如何就是飛不起來。
現在換過接頭和電池,殘殘把 216 克的數位相機掛上去,電池還得搬到最尾端來平衡重量,總起飛重量達到 515 克的驚人重量。



直徑只有 428mm 的小機子,硬撐起 515 克的重量,能飛就偷笑了,何況是需要非常穩定的空拍呢?
沒想到還真飛得起來,應該是三軸陀螺儀的加持,加上感度全部100%灌注,讓他飛得異常平穩。
越來越放心之後,甚至飛到十層樓高也不怕,前後飛了 3 分鐘就休息了,因為電機最怕沒電,要是有甚麼閃失,新買的相機恐怕沒死也去了半條命,還是小心為上!



可惜老機子的振動實在太大,又捨不得花大錢換新零件來減少那一點點的振動,結果影片變成模糊狀,還好某些轉速下振動小,還看得到一些細節。

相形之下,沒有自動穩定雲台拍的畫面搖晃果然大了很多,看來自動穩定雲台還是大有可為的,只要沒有惱人的振動就好了!

百年元旦真的去看日出,跟一群沒有早起習慣的人,頂著寒風,踩著鐵馬,迎接第一道曙光!



雖然跨年夜玩很晚,天氣寒冷,平常也沒騎腳踏車習慣,但是老婆登高一呼,一群人身體力行紀念建國百年!



果然是難忘的紀念,頂著強烈東北季風,17公里騎了一個半小時才從香山騎到南寮,到升旗典禮會場時只剩一個樂團對著三隻小貓唱歌。



吃完早餐,還得騎17公里回去,屁股真痛,但卻是讓人難忘的紀念日!




回覆
  • 1樓
    master你好

    (1)請問電容有分正負極嗎(長短腳)?
    (2)另外將電容接上JST插頭是接在紅黑線上 白線拔掉嗎?
    (3)這東西做好後是否只要將他插上2609接收那個沒在用的插
    座上就好(RUD)

    因為感覺只要電壓一下降 陀螺儀就鎖不住尾吧
    這樣是不是就可以改善壓降時 鎖不住尾的問題(包含瞬間的大
    油門鎖尾不良的問題)
  • 夢周公 於 January 7, 2011 11:47 AM 回應 | 來源:61.57.150.235 | 刪除 | 設為隱藏
  • (1) 一般電解電容有正負極性,長腳為正,負極標示於外殼上寫"-"。
    (2) 是的
    (3) 是的,但這只是和電池並聯而已,馬達轉動所需的電源也會從這裡拿去用,加電容還是撐不久。

    最好是接在3.3V的系統電源上才有用,因為只有CPU和內部IC用到這裡的電,電容器才能撐比較久。
    我還沒裝到2609的系統電源上,你可以通電後用電表找一下3.3V在哪裡,我猜和2610V類似,在上下板之間的接點就找得到。
  • 版主 於 January 7, 2011 02:51 PM 回覆 | 刪除 | 修改回覆
  • 2樓
    ej189大~~不錯窩~生活多采多姿~~~我有空時都常看你創意
    文章~~加油~
  • 江 於 April 16, 2011 12:44 AM 回應 | 來源:220.140.224.188 | email | 刪除 | 設為隱藏
  • 謝謝捧場,不過記錄點滴而已!
    在自己的部落格比較自由,不用顧計太多,想講甚麼話都可以!
  • 版主 於 April 18, 2011 08:04 AM 回覆 | 刪除 | 修改回覆
  • 3樓
    請問你的自動穩定原台在哪買的
    可告知嗎
    連絡電話:0980082682周先生
  • 於 November 29, 2012 04:14 PM 回應 | 來源:220.130.195.252 | 刪除 | 設為隱藏
  • 上面是自制的,下面道露天買最便宜的雙軸塑膠雲台,大概兩佰左右。
  • 版主 於 November 30, 2012 06:49 AM 回覆 | 刪除 | 修改回覆

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