Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Kamerastabilisierung


von Dominik A. (dominik_a)


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Hallo!

Wie ihr vielleicht auch hab ich vor kurzem dieses Video gesehen:
https://vimeo.com/63357898
https://vimeo.com/63297368

Ziemlich fein gemacht finde ich.

Also mich würde es sehr interessieren sowas selber zu bauen. Im Internet 
kursieren ja schon ein paar selfmade-Varianten:

http://www.youtube.com/watch?v=-6xY6DfD8Kw

Wie man sieht funktionieren solche Gimbals mit Brushless- also 
Synchronmotoren, die vektoriell angesteuert werden. nur hab ich jetzt 
ein bisschen in diesem Forum gesucht und hab noch keine Berichte darüber 
gelesen, dass jemand schon mal so einen Motor so betrieben hat. Jetzt 
werden sicher gleich ein paar sagen, dass man natürlich für einen 
solchen Anwendungsfall Schrittmotoren nimmt. Haben auch schon ein paar 
probiert sowas mit Schrittmotoren aufzubauen. Nur funktioniert dass 
nicht, weil schnelle Winkeländerungen mit Synchonmotoren durch die 
geringere Polzahl besser anzusteuern sind. Verheerende Beispiele mit 
Stepper und Modellbauservos findet man auf Youtube.

Jetzt hab ich mal ein paar Fragen zu dem ganzen Spaß:

Zur Ansteuerung von den brushless Motoren soll vektoriell erfolgen, also 
wenn ich Feld bei x° brauche, um stabil zu sein, regle ich die 
Spannung(bzw. Strom) an jeder Spule zu den Werten, die ein Drehfeld bei 
x° hätte.
Hat jemand schon Erfahrungen mit einer solchen Ansteuerung von 
Brushless-Motoren? Funktioniert das so wie ich mir das vorstelle? Gibt 
es schon vorgefertigt Bausteine für einen solchen Betrieb? Nicht dass 
ich nicht gesucht hätte, hab halt nur nicht gefunden ;-)

Bei diesen Selfmade Versionen seh ich keine Winkelgeber, obwohl die 
meiner Meinung nach notwendig sind, um das Ganze gut auszuregeln. Also 
man könnte schon den Vekor vom Feld solange drehen, bis das Ganze dort 
ist wo es laut Gyrosensor sein sollte. Nur meiner Meinung nach würde das 
viel besser und schneller mit einem unterlagertem Momentenregelkreis 
gehen, und fürs Momentenregeln braucht man den Polradwinkel, also einen 
Drehgeber.
Was ist eure Meinung, notwendig oder nicht?

Weiters benötigt man die Lage der Kamera im Raum. Nun ist es ja eine 
wahnsinnsaufgabe, mithilfe von 3achsigen Gyro und 3achsigen 
Beschl.sensor den Winkel im Raum festzustellen, siehe 
Beitrag "Re: Platzierung Gyro und Beschleunigungssensor".
was ich gelesen habe heißt die Kombination von Gyro und Beschl.sensoren 
Inertialsensor, siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Inertialsensor. Kennt 
jemand eine Integrierte Version davon, die das ganze schon ein bisschen 
zusammenrechnet?

Danke für eure Hilfe!

lg Dominik

von Michael A. (Gast)


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Dominik A. schrieb:
> Nun ist es ja eine wahnsinnsaufgabe, mithilfe von 3achsigen Gyro und
> 3achsigen Beschl.sensor den Winkel im Raum festzustellen

Da hast du schon Recht - wahnsinnig was mit ein paar kleinen Sensoren 
und einem µC, wie er eigentlich fast in jedem Quadcopter eingebaut ist, 
möglich ist.
http://www.watterott.com/de/9-DoF-Razor-IMU

von JürgenH (Gast)


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Na, was fertiges gibts zum Beispiel hier : 
http://flyduino.net/Alex-Mos-Brushless-Gimbal-BLG

Ansonsten stöbere doch mal im Bereich der Multikopter/Mikrokopter.

von nnz (Gast)


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Dominik A. schrieb:
> Wie ihr vielleicht auch hab ich vor kurzem dieses Video gesehen:
>
> https://vimeo.com/63357898
> https://vimeo.com/63297368

btw: es sind zwei Videos (Plural) ;-)


> Ziemlich fein gemacht finde ich.

Finde ich auch! "Taxi Driver" lässt grüssen! Den Enthusiasmus der Macher 
und die Begeisterung für die innovative Technik kann man deutlich 
spüren. Es zeugt auch von einem gewissen Understatement, dass für die 
Veröffentlichung VIMEO gewählt wurde und nicht der Branchenriese YT.

Leider ist die Technik der Kamerastabilisierung hier noch nicht 
ausgereift. Nach dem Anschauen der beiden Videos auf meinem 
24" TFT-Monitor in HD hatte ich regelrechte Schwindelgefühle in der 
Birne. Herkömmliche Steadycams können das wesentlich besser.

Nachfolgend zwei aussergewöhnlich gelungene Beispiele für Aufnahmen 
mittels Gyro-stabilisierter Kameras. Zwar nicht in der tragbaren 
Version, sondern an Bord eines Helis. Kommt richtig gut in HD 1080p:

http://www.youtube.com/watch?v=IipTivPRq3o
http://www.youtube.com/watch?v=empi-FGjA8A

von Ersi (cell85)


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Du nimmst ne IMU oder ein Breakoutboard mit nem mpu6050 rechnest die 
Delta Winkel aus (Differenzwinkel der kalibrierten Nulllage und des 
Ausschlages in die jeweilge roll pitch yaw achse)und kompensierst damit 
die Lage der Plattform oder Kopters.


Wie rechnet man die Deltwinkel

Gib drei Methoden:
nur gyro, nur Beschleunigung, gyro+beschleunigung

gyro= gut bei Dynamik aber wegen dem drift nicht im Alleingang 
zuempfehlen
Beschleunigung= sehr stabile lösung wenn nur geringe Dynamik im System 
herrscht

accel + gyro fusioniert ist perfekt weil das gyro dem accel sagt ob eine 
Drehung / Rotation stattgefunden hat, so kann man die Dynamikfehler 
auskompensieren.

In der regel über nen Kalmanfilter - geht aberauch ohne für ne simple 
Stabilisierung.

....

Accel (rechne ne relation von .1 bis +1g um eine wasserwage zu erzeugen) 
=> Linearität ist hier das Sprichwort.
Gyro-werte (grad pro sek, für sehr kleine winkel geht auch einfach nur 
der tangens) => 1x integrieren um den winkel zu bekommen


aus den beiden Informationen kann man was schönes basteln.
Ach ich könnte tage darüber sprechen.

eine mail geht auch: info@stm32.de

von Dominik A. (dominik_a)


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JürgenH schrieb:
> Na, was fertiges gibts zum Beispiel hier :
> http://flyduino.net/Alex-Mos-Brushless-Gimbal-BLG
>
> Ansonsten stöbere doch mal im Bereich der Multikopter/Mikrokopter.

Diese Lösungen sind mir zu klein. Würde gern eine große Kamera 
draufsetzen. Mal abgesehen von der Neugierde beim Selbermachen.


Michael A. schrieb:

> Da hast du schon Recht - wahnsinnig was mit ein paar kleinen Sensoren
> und einem µC, wie er eigentlich fast in jedem Quadcopter eingebaut ist,
> möglich ist.

Ja mit der Wahnsinnsaufgabe hab ich schon übertrieben. Nur wie Sven 
gerade gesagt hat, sollte man einen Kalmanfilter verwenden. Ist auch 
nicht so trivial.
Gyro, Acc und ev noch dig. Kompass in Betrieb nehmen und den Filter 
auslegen ist dann doch einiges an Arbeit, die man sich ja sparen kann, 
wenns, wie du gesagt hat, eh in jedem Quadcopter verbaut ist.

Also Sven, wenn ich dich richtig verstanden habe kommst du auch "nur" 
auf die Lage der Kamera. Für eine gute Regelung wär aber warsch. der 
Winkel zwischen Drehfeld des Motors(bzw nur des Motors) und der Kamera 
auch interessant. Den bekomm ich nicht, oder? hab mir gedacht dass 
irgendeine schlaue Lösung mit Systembeobachter gibt(obwohlich eher nicht 
glaub das das Ganze beobachtbar ist).

Hast du ev. ein paper zu dem Thema mit acc,gyro und Kalmanfilter, dass 
du mir empfehlen kannst?


nnz schrieb:

> Nachfolgend zwei aussergewöhnlich gelungene Beispiele für Aufnahmen
> mittels Gyro-stabilisierter Kameras. Zwar nicht in der tragbaren
> Version, sondern an Bord eines Helis. Kommt richtig gut in HD 1080p:
>
> Youtube-Video "Die Nordsee von oben - Jever Sonderedition"
> Youtube-Video "DIE OSTSEE VON OBEN  | Trailer german deutsch [HD]"

Ja die Helikameras sind voll Banane. Bei solchen Fokuslängen 
stabilisieren ist sicher eine Kunst für sich.


Bleibt für mich noch die Frage mit dem Betrieb der Synchronmotoren...

von Ersi (cell85)


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>zwischen Drehfeld des Motors(bzw nur des Motors) und der Kamera
>auch interessant. Den bekomm ich nicht, oder? hab mir gedacht dass
>irgendeine schlaue Lösung mit Systembeobachter gibt(obwohlich eher nicht
>glaub das das Ganze beobachtbar ist).

Na klar bekommst du die info! Das ist eine einfache Transformation der 
beiden Systeme.
Wart mal, ich uploade ein PDF sobald ich daheim bin.

Das Projekt in Matlab hab ich auch noch.

von Dominik A. (dominik_a)


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Echt toll das du mir das schickst!

Danke schonmal!

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