Baustellendokumentation, Baufortschritt, Video, Luftaufnahme, Zeitraffer, Timelapse

Montage der Medienträgerbrücke für die Lackierhalle F10 im MAN Werk München

Aerovista dokumentierte im August diesen Jahres die Montage der Medienträgerbrücke der Lackierhalle F10 im MAN-Werk München. Mit einem Terex-3800-Kran  und einem Liebherr-Teleskopkran der Firma Schmidbauer wurden in mehreren Hüben die drei Brückensegmente vom Montageort vor der Halle auf Position gebracht und verschraubt. Für den Raupenkran, der Lasten bis zu 650 Tonnen bewegen kann waren die rund 100 Tonnen schweren Fachwerk-Rahmensegmente aus Stahl eine mühelose Übung.

Das folgende Video zeigt verschiedene Zeitrafferaufnahmen und Luftaufnahmen aus unserer Kameradrohne der Baustelle auf dem MAN-Werk München.

Gimbal für Handkamera

Seit neuestem ergänzt ein selbst entwickeltes Handgimbal unsere Filmausrüstung. Damit lassen sich sowohl ruhige Landschaftsschwenks als auch dynamische Actionszenen in direkter Bodennähe erstellen. Die aktiv geregelte dreiachsige Kamerastabilisierung sorgt in jeder Situation für ein wackelfreies Bild und ermöglicht weiche Übergänge.

Analog zum Kamerastabilisierungssystem an unseren Koptern lässt sich die gesamte Einheit über eine Fernsteuerung auf bis zu 1km Entfernung bedienen und das Videobild live auf einem TFT Bildschirm verfolgen. Das Gimbal lässt sich sowohl mit der unten abgebildeten Zweihandhalterung als auch mit einer aufschraubbaren Einhandhalterung führen. Wir planen, das Gimbal an ein Rückentragesystem für Verfolgungsszenen auf Skiern oder per Mountainbike zu montieren.

Gimbal

Gimbal für Handkamera, entwickelt durch Aerovista

Octocopter Performance Optimierung für perfekte Video Luftaufnahmen

Für hochwertige Luftaufnahmen aus einer Kamera-Drohne, in unserem Fall ein Octocopter, sind zwei Aspekte von entscheidender Bedeutung: ruhiges Flugverhalten (Steuerdynamik) sowie eine möglichst lange Flugzeit (Performance).

Je länger die Flugzeit des Octocopters, umso flexibler kann dieser eingesetzt werden. Gerade beim Einsatz im Gebirge, bei dem die Anzahl der mitgeführten LiPo-Akkus limitiert ist und es keine Nachlademöglichkeit vor Ort gibt ist jede Flugminute kostbar. Die Optimierung der Flugzeit darf aber nicht die Steuerdynamik des Octocopters enschränken. Bei Windböen muss der Octocopter sehr schnell reagieren um keinen sichtbaren Einfluss der Böe auf das Bild zu haben. Gerade im Gebirge treten häufig starke Auf- und Abwinde auf, und fordern eine schnelle Reaktion des Controllers. Beide Ansprüche – ruhiges Flugverhalten und lange Flugzeit – sind gegenläufig und erfordern bei der Auslegung des Antriebsstranges zwangsläufig einen Kompromiss.

Lange Flugzeiten erreicht man durch große, langsam drehende Propeller. Der Auftrieb wird über eine größere Fläche verteilt, wodurch der aerodynamische Wirkungsgrad steigt. Ungünstigerweise wird dadurch das Antriebssystem träger, der Copter verliert an Fähigkeit, schnell auf äußere Störungen zu reagieren. Die Drohne benötigt dadurch mehr Zeit, um auf Störungen zu reagieren und diese auszugleichen. Die Folge davon sind größere Abweichungen vom vorgegebenen Flugpfad des Octocopters und somit ein unruhigeres Videobild.

Für die Entwicklung des Octocopter 2.0 haben wir beide Aspekte genauestens betrachtet und optimiert. Hierfür haben wir einen Prüfstand entwickelt, mit dem Koaxial Brushless-Antriebseinheiten ein fest definiertes Testprogramm vollautomatisch durchlaufen und wichtige Kenngrößen aufgezeichnet werden. Kern des Prüfstandes ist ein Arduino DUE Microprozessor, der sowohl das Testprofil steuert als auch die anfallenden Messdaten erfasst.

Performance Prüfstand für Koaxial Oktokopter für Luftaufnahmen

Performance Prüfstand für Koaxial Oktokopter

Am Prüfstand befestigtes Koaxial Motor-Propeller-Paar für Film-Oktokopter

Am Prüfstand befestigtes Koaxial Motor-Propeller-Paar für Oktokopter

Für die Messung der Spannung und der Ströme verwenden wir die im Arduino integrierten A/D-Wandler, die Schubmessung erfolgt mit einem Dehnmesstreifen. Die Drehzahlen der beiden Propeller werden über Lichtschranken gemessen, deren Photo-Dioden mit 28kHz gesampelt werden. Während die Antriebseinheit den Betriebsbereich durchfährt und an vorher defnierten Stellen die Drehzahl stabilisiert, werden permanent Speisespannung, Motorströme, Drehzahlen sowie der Schub der Antriebseinheit gemessen und daraus der Wirkungsgrad berechnet.

gemessene Schubkurve für Kameradrohne

gemessener spezifischer Schub über Schub

 

Um die Dynamik des Systems zu bestimmen wird wird in einem zweiten Testmodus ein Beschleunigungsmanöver von Stillstand auf maximale Drehhzahl durchgeführt. Die Drehzahl beider Propeller wird dabei gemessen.

 

Drehzahlmessung für Kameradrohne

gemessener zeitlicher Verlauf der Drehzahl

Ein weiterer entscheidender Aspekt für lange Flugzeit ist der Energiespeicher. Derzeit sind Lithium-Polymer (kurz LiPo) Akkus die beste Lösung in Bezug auf eine hohe Energiedichte zu einem vertretbaren Preis. Die Energiedichte der verschiedenen auf dem Markt erhältlichen LiPo Akkus schwankt erheblich, bis zu 30%. Den Herstellerangaben ist häufig nicht zu vertrauen, in der Regel sind die Angaben zu optimistisch. Um auch bei der Stromquelle unserer Videodrohnen ein Optimum zu erreichen, vermessen wir die LiPo Akkus unter realistischen Bedingungen, d.h. bei Leistungsentnahmen von 600W und mehr. Dazu verwenden wir das Ladegerät iCharger 308Duo des Herstellers Junsi mit einem eigens entwickelten Hochlastwiderstand.

Hochlastwiderstand für LiPo Akku Prüfstand für Film Oktokopter

Hochlastwiderstand für LiPo Akku Prüfstand

LiPo-Akku Prüfstand mit Hochlastwiderstand für Kamera-Drohnen

LiPo-Akku Prüfstand mit Hochlastwiderstand

Durch eine umfangreiche Testkampagne mit verschiedenen Brushless-Motoren, CFK-Propellern und LipPo-Akkus haben wir die optimalen Komponenten für den Octocopter 2.0 auswählen können. Damit wird sich die Flugzeit um 45% erhöhen bei gleichzeitig verbesserter Flugdynamik.

Möglichkeiten hochauflösender Luftbild-Nahaufnahmen

Anhand des Kirchturms in Seeshaupt am Starnberger See südlich von München lassen sich die Möglichkeiten unseres Oktokopters zur Aufnahme hochauflösender Bilder ideal darstellen. Vom Boden aus betrachtet sieht man den Kirchturm aus der folgenden Perspektive:

Church at Seeshaupt close to Munich

Kirche in Seeshaupt am Starnberger See südlich von München

Aus näherer Distanz werden Details des Ziffernblattes deutlich.

Aerial foto of churchtower in Seeshaupt at Lake Starnberg

Luftaufnahme Kirchturm Seeshaupt

Hoch über dem See thront die Kirchturmspitze.

Aerial picture of church top at Seeshaupt at Lake Starnberg

Luftaufnahme der Kirchturmspitze in Seeshaupt am Starnberger See

Die nächste Zoomstufe macht deutlich, dass die Spitze nicht mehr an allen Stellen golden ist.

Luftaufnahme Kirchturm Seeshaupt

Luftaufnahme der Kirchturmspitze in Seeshaupt am Starnberger See

…und erste Anzeichen von Rost werden sichtbar

super high resolution aerial picture taken from multicopter

hochauflösende Nahaufnahme mittels Oktokopter

 

Technics: Filter mount for Panasonic 7-14mm lens

Typically, in photography you struggle with not enough light . Nevertheless, if using Blackmagic Pocket Cinema Camera you can easily run into a „too much light“ problem. As the camera offers the minimum of ISO 200 and a shutter of 1/200s you are forced to use very small aperture, which affects image quality. Typically, this problem is counteracted with a ND filter. However, we have mounted the Panasonic 7-14mm lens, which has no filter thread due to its bulby front lens. As there is no alternative for the exceptional focal length range of the Panasonic 7-14mm paired with its superior image quality we need to find solution for the ND filter mount.

Several approaches for mounting ND filters to Panasonic 7-14mm lens have been discussed in http://www.mu-43.com/showthread.php?t=28762 . But none of these seems reliable and light enough for our flying BMPCC.

The solution I want to present is made for 77mm filters. There is no vignetting present even with 7mm focal length. The only thing you need is a 72 – 77mm filter adapter (e.g. like this adapter).

First, I shortened the built-in hood of the lens by ~2mm on the left and right side and ~7-8mm at the top and bottom. With 7mm focal length the front lens has approximately the same height as the hood. The important thing is that the remaining hood has the same height all around. I used a Dremel for cutting the hood and sand paper for smoothing.

Cover the lens when working on the hood

Cover the lens when working on the hood

Black Magic Pocket Cinema Camera Lens Modification 

The 72-77mm filter adapter fits exactly over the hood. Even though it holds quite well on the hood, I fixed it with silicone to make sure it doesn’t depart during flights: I applied some silicone and moved the adapter over it. Move the adapter down as far as possible so that the filter is as close to the lense as possible, but without touching it. Finally, remove the excessive silicone.

Black Magic Pocket Cinema Camera

Black Magic Pocket Cinema Camera with modified lens casingMount a filter for checking the correct position of the adapter before the silicone hardens.

Entwicklung einer neuen Kameradrohne: Oktokopter 2.0

Bei den vielen Aufträgen und Touren der letzten Monate konnten wir eine Menge Erfahrungen sammeln. Dabei sind auch einige Ideen für Verbesserungen an unserem Oktokopter entstanden, die wir nun beim Aufbau eines 2. Gerätes einbringen. Grundsätzlich wird sich am Aufbau nicht viel ändern, es sind vor allem Details. Aber diese Details können in schwierigen Situationen den Unterschied machen…

Nachdem die CAD Konstruktion entsprechend aktualisiert wurde haben wir die die CFK Teile für den neuen Oktokopter fräsen lassen.

Oktokopter Rohbau von Aerovista

Alle Bauteile des Oktokopter Rohbaus

Nach erfolgter Nachbearbeitung und Reinigung der Teile wurde diese mit einem hochwertigen 24h Epoxid-Harz verklebt.

Der fertig verklebte Oktokopter 2.0 von Aerovista

Der fertig verklebte Oktokopter 2.0

Der enstandene Rohbau hat ein Gewicht von lediglich 414g. Dennoch besitzt er eine enorme Festigkeit und wird sämtliche Baugruppen bis hin zum Gimbal mit DSLR Kamera sicher miteinander verbinden.

Fortsetzung folgt…