Copter für Videoanalyse aus der Vogelperspektive?

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Gonun

Erfahrener Benutzer
#1
Hallo zusammen

Ich bin im 4. Gymanasiumjahr und schreibe meine Abschlussarbeit (Maturaarbeit) über Videoanalyse im Sport. Bisher konnte man nur sehr begrenzt oder mit viel technischem Aufwand Videoanalysen aus der Vogelperspektive durchführen, obwohl sie in gewissen Sportarten sehr nützlich sein können.
Die Idee ist nun, dass ich einen Multicopter konstruiere, der den/die SportlerIn(nen) von oben filmt und ihnen möglichst selbstständig folgt und die Kamera neu ausrichtet.
Dazu brauche ich aber als erstes mal eine geeignete fliegende Hardware.

Die Frage ist, was für ein Copter meine Anforderungen am besten erfüllt. Er sollte auch bei etwas Wind ruhig in der Luft liegen, eine Digitalcamera mit ca. 200g und Gimbal + etwas Reservenutzlast tragen können, wenn möglich min. 10 Minuten in der Luft bleiben und vor allem nicht viel kosten, da ich als Schüler nur begrenzte Geldmittel habe. Später soll die Lösung auf für Sportarten mit kleinen Budgets nutzbar sein.

Ich fliege seit einem guten Jahr mit einem X525 Quadocopter mit APM2.6. Seit dem letzten Absturz ist der Rahmen aber nicht mehr zu gebrauchen.
Vom Auschlachten dieses Copters habe ich folgende Bauteile übrig:
  • APM 2.6 von 3DR + ublox GPS + Power Module, sollen mit Telemetrie ergänzt und wieder eingebaut werden
  • 4x hobbypower 30A ESC und Stromverteilerboard
  • 4x A2212 / 13T 1000KV Motoren
  • 6 CH Futaba Empfänger + Sender
  • LiPo-Wächter
  • X525 Centerplate (hat überlebt)

Ich brauche also sicher einen neuen Rahmen und Props, was könte da passen? Oder sollte ich besser gleich auf einen Hexa-/Oktokopter umsteigen? Ich freue mich auf Eurere Vorschläge!

Vor einem Selbstbau schrecke ich nicht zurück, beschäftige mich schon seit Jahren Hobbymässig mit Elektronik und habe eine gut ausgestatte Werkstatt im Haus, bringe auch etwas programmiererfahrung mit.

Mit der Steuerung möchte ich mich in einem zweiten Schritt befassen, hier gibt es sicher noch einiges zu tun (Sportler trägt GPS-Empfänger auf sich, die Koordinaten werden an den Copter übermittelt, dieser folgt mit geeignetem Kamerawinkel...).

Danke schon im Voraus.
LG
Lars
 

HSH

Erfahrener Benutzer
#2
Wenn die Centerplatten überlebt haben brauchst du im Prinzip erst mal nur neue Arme und, um das Gimbal montieren zu können, ein höheres Landegestell.
Für die Arme reicht 10x10mm Aluvierkant aus dem Baumarkt und als Landegestell verwende ich das DJI universal landing Gear.
Für längere Flugzeiten würde ich, neben möglichst Leichtbau, Motoren mit weniger kv und dazu größere Propeller empfehlen. Kostengünstig sind das die Motoren der 5010 Serie von RCTimer und dazu noch passende RCTimer CFK Propeller so zwischen 14" - 17". Für die Motoren kannst du deine Regler problemlos weiterverwenden.
Das ist mein Kopter. Der wiegt flugfertig 1,8kg und fliegt mit einem 3s 5000mAh Akku >20min.

17Zoll Kopter.jpg

Motoren: RCTimer 5010-14 360kv,
Propeller: RCTimer 17"x5,5",
Gimbal: GLB DJI Phantom Gimbal (dazu auch hier im Forum nach "100$ Gimbal" suchen)

Mit der Steuerung möchte ich mich in einem zweiten Schritt befassen, hier gibt es sicher noch einiges zu tun (Sportler trägt GPS-Empfänger auf sich, die Koordinaten werden an den Copter übermittelt, dieser folgt mit geeignetem Kamerawinkel...).
Der APM bietet den "Follow Me" Modus, der macht genau das. Brauchst nur ein passendes Handy, die entsprechende App und das Telemetrie-Kit. ;)
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#3
Hallo HSH, vielen Dank für die schnelle Antwort!
Deine Vorschläge klingen gut, wird aber etwas teurer als gehofft... Muss es mir wohl Wert(tolles Wort, w-e-r-t geht ohne den Finger von der Tastatur zu nehmen :D) sein.
Ist denn ein Copter mit grösseren Props nicht Windanfälliger? Oder ist das mit dem Gimbal eh egal (habe noch keine Erfahrung mit Gimbal)?
Ich bin bis jetzt mit einer robusten Digitalkamera (ca. 200g) ohne Gimbal(halterung aus Sperrholz) geflogen, die kann ich wohl nicht weiterverwenden, ein Gimbal dazu muss ja riesig (und teuer) sein oder?
Kippt der Copter mit diesem Ladegestell nicht recht leicht, wenn er z.B. im Gras hängenbleibt? Das Ding dünkt mich noch recht schmal und die Propeller sind ja nicht gerade billig.--> Füsse weiter aussen montieren?
Anstatt neue Akkus zu kaufen werde ich dann jeweils zwei paralell betreiben, gibt mir dann 4.4Ah, zur Sicherheit beide am LiPo-Warner.
Den Follow Me Mode hatte ich schon studiert, in gewissen Videos auf YT sieht die Reaktion des Kopters, wenn man davonläuft, etwas träge aus. Das könnte dazu führen, dass der Sportler nicht mehr im Kamerabild ist. Oder ist es möglich, dass man das Gimbal auch nach dem Sportler ausrichtet (keine Informationen hierzu gefunden)?
Du scheinst die Motoren direkt auf die Arme des Quadros montiert zu haben, ich brauche da also keine zusätzliche Motorhalterung?
Gibt es vileicht günstigere Quellen für die Telemetrie als 3DR? Ich brauche ja nur ein paar Meter Reichweite. Es gibt sonst massenweise Telemetrie Sets im Web, aber ob es mit dem APM2.6 kompatibel ist steht irgendwie nie dabei.
Die GoPro wird auch nicht günstig...

Nochmals ne Frage zu Gimbal:
Kann das überhaupt senkrecht nach unten schauen? Müsste es ja, im Follow Me Mode schwebt der Copter ja direkt über dem Sporler.
Schöner Quad übrigens...

Nochmals vielen Dank und herzliche Grüsse
Lars
 
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HSH

Erfahrener Benutzer
#4
Also: Das Gimbal lässt sich mit der Fernsteuerung übersteuern, auch direkt nach unten. Gopro brauchst du nicht dafür, ich hab eine Mobius draufgebastelt.
Die Motoren sind direkt montiert, also keine speziellen Halterungen nötig. Wichtig ist nur mittig zwischen den eigentlichen Befestigungslöchern ein 10mm Bohrung zu setzen, damit die Motorwelle/deren Sicherungsring frei drehen kann.
Inwieweit beim Follow-Me Modus die Kameraausrichtung automatisch gesteuert werden kann hab ich keine Ahnung. Aber da der Kopter da ja autonom fliegt kann man die Kamera ja via FPV manuell steuern. Und so dicht am Sportler fliegen das der aus dem Kamerablickfeld kommt ... das sollte schon passen. ;)
Die Landefüße sind etwas labil (kaputt hab ich aber noch keins bekommen), tun aber ihren Job und sind zudem leicht und günstig.
Die Props halten eine Menge aus. Bin damit in einen Holzzaun gerauscht, der Zaun
sah schlimmer aus als der Prop. Dabei hat es sogar beide M3 Schrauben der Propellerbefetigung abgeschert. Die Dinger sind also kein Spielzeug mehr!! Den Prop fliege ich übrigens immer noch. ;) Etwas windanfälliger wird der Kopter mit den großen Props schon, aber ich bin schon problemlos bei 4bft geflogen. Einen Nachteil haben die RCTimer Props, sie müssen meistens gewuchtet werden. Viele schwärmen ja von den Tiger Props, muß Jeder selbst wissen ob ihm der geringe Mehrpreis die Sache wert ist. Fliegen tun am Ende Beide. ;)
Telemetrie gibts auch bei RCTimer ->LINK
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#5
Danke nochmals! Und sorry muecke, ich habe die Bearbeitungsfunktion glatt übersehen :rot:.

Mit meinen carbon props habe ich auch schon die Erfahrung gemacht, dass sie einen Überschlag auf dem Asphalt überleben. Und dass sie gefährlich sind bemerkte ich an dem Carbonstück, dass ich etwa 4 cm tief in einer Tartanbahn auf dem Sportplatz fand. Der Form nach stammte es auch von dem Propeller eines jetzt wohl defekten Modells.
Die Mobius hat ja ein super Preis/Leistungsverhältnis!
Werde in den Nächsten Tagen wohl einige Bestellungen machen.

Wenn der follow me mode das Gimbal nicht steuert, muss ich einfach etwas höher fliegen, oder aber selbst etwas programmieren...
Im guided mode ist es ja möglich, die Kamera nach einen bestimmten Punkt auszurichten und auch den quadrocopter an eine Position fliegen zu lassen, vielleicht läst sich da ja etwas umbasteln.

Nochmals vielen Dank und herzliche Grüsse
Lars
 
#6
Hallo Gonun, vorab zwei Zitate von dir

"Kann das überhaupt senkrecht nach unten schauen? Müsste es ja, im Follow Me Mode schwebt der Copter ja direkt über dem Sportler."

"Und dass sie gefährlich sind bemerkte ich an dem Carbonstück, dass ich etwa 4 cm tief in einer Tartanbahn."

Ich finde die Idee den Sportler mal aus einer anderen Perspektive zu analysieren nicht schlecht. Wie du selbst festgestellt hast ist die Sache nicht ganz ungefährlich. Daher auch die Frage: Wie schützt du deinen Sportler vor deinem Copter?

Reicht es nicht hinter dem Sportler herzufliegen und an der Kamera ein Zoomobjektiv zu verwenden. Vielfach wir auch zu zweit geflogen, einer fliegt den Copter der andere bedient die Kamera. Mit einem 3achsigem Gimbel könnte der Kameramann den Sportler immer im Focus behalten und man könnte (in einem größeren Bogen) um den Sportler herum fliegen. Um kein Landebein im Film zu haben einfach auf das Landegestell verzichten und aus einem Startgestell (Eimer) starten.

Tschüs
Berthold
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#7
Wo du recht hast, hast du recht KB59, die Sicherheit des Sportlers muss natürlich gewährleistet sein. Könnte man nicht anstelle eines teuren 3-Achsen Gimbals einfach den ganzen Copter drehen:D? Allenfalls könnte man auch probieren, im Follow me Mode eine art GPS-Offset einzubauen, damit der Copter nicht genau über, sondern etwas seitlich versetzt über dem Sportler schwebt. Die Landebeinchen wären dann wahrscheinlich auch nicht drauf, da die Kamera nach unten filmt, sehe ich ja dann.

und dazu noch passende RCTimer CFK Propeller so zwischen 14" - 17".
Ich könnte also auch die RCTimer 15''x5.5 nehmen? Hätte den Vorteil, dass ich wenn doch mal einer kaputtgeht nicht gleich vier Ersatz kaufen muss sondern nur ein Paar... So ganz habe ich den Einfluss der Propellergrösse nicht verstanden. Mehr Durchmesser = mehr Auftriebsfläche = mehr Auftrieb? Sind grosse Propeller mit wenig Drehzahl effizienter als kleine Propeller mit viel Drehzahl? Oder fliegt der Copter mit grösseren Propellern einfach ruhiger?

Die Mobius ist schon bestellt, die Landebeinchen gibt es auch bei RCTimer -sogar noch günstiger;)-. Bei der Telemetrie von RCTimer sind scheinbar falsche Antennen (2.4 GHz) beigelegt, werde mir noch richtige 433 MHz Antennen bestellen.

Wie ich das ganze Geraffel elegant im Copter verstaue muss ich mir noch überlegen, das scheint nicht so einfach...

Danke nochmals und herzliche Grüsse
Lars
 
#8
Ich habe mir ein Paar 17x5,5 bei ebay gekauft und einen 5010-14-360KV bei rctimer und teste das gerade auf meinen kleinen Prüfstand. Ein paar Zahlen (Akku 4s):
Halbgas = 2,5 A bei 505 g Schub ergibt 12 g pro Watt
Vollgas = 10,8 A bei 1285 g Schub ergibt 7,5 g pro Watt

Zum Vergleich der Antrieb von meinem Hexa (Roxxy 2827-34 mit GEMFAN 9x4,7)
Halbgas = 2,1 A bei 295 g Schub ergibt 8,9 g pro Watt
Vollgas = 9,4 A bei 820 g Schub ergibt 5,6 g Pro Watt

Kennst du schon das Projekt 12mm von FerdinandK, da geht es um Langzeitfliegen.
Oder die Propellermessung von Bamfax.

http://fpv-community.de/showthread.php?21347-Projekt-12mm
http://fpv-community.de/showthread.php?44241-Prop-Antriebseffizienz-messen-und-vergleichen-Welcher-Prop-welcher-Antrieb

PS: Ich habe gerade den Ärger, dass der linksdrehende Propeller nur 985 g Schub bringt und somit viel schlechter ist als der Rechtsdrehende. Entweder ich habe pech mit dem Propeller oder es gibt große Qualitätsunterschiede. Ein zweites Paar ist auf dem Weg zu mir, mal sehen wie die sind.
 

HSH

Erfahrener Benutzer
#9
Ich könnte also auch die RCTimer 15''x5.5 nehmen? Hätte den Vorteil, dass ich wenn doch mal einer kaputtgeht nicht gleich vier Ersatz kaufen muss sondern nur ein Paar...
Klar kannste die nehmen. Ich würde dann allerdings die 530kv Variante der 5010 Motoren dazu nehmen (zumindest wenn du mit 3-4s Akkus fliegen willst).
So ganz habe ich den Einfluss der Propellergrösse nicht verstanden. Mehr Durchmesser = mehr Auftriebsfläche = mehr Auftrieb? Sind grosse Propeller mit wenig Drehzahl effizienter als kleine Propeller mit viel Drehzahl? Oder fliegt der Copter mit grösseren Propellern einfach ruhiger?
Ja, sind sie. Ein Kopter mit größeren Propellern ist etwas langsamer/träger.
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#10
Ich werde wohl die 15''x5.5 und 5010 530kv Motor nehmen. Sind günstiger, einfacher ersatz zu kriegen, da man auch ein Paar kaufen kann, leichter und etwas kleiner, was den Copter ein wenig kompakter und somit Transportfähiger macht. Auch wenn sie vielleicht nicht ganz so effizient sind. Wie schon gesagt, ich fliege mit 3S, bei 4S+ rauchen die Regler :eek:.
Dazu bestelle ich 433Mhz Telemetrie, die Landefüsse und noch ein GPS Mast von RCTimer, Das Gimbal von GLB und die richtigen 433Mhz Antennen von sonstwo. FPV muss noch warten:(. Da wüsste ich auch gar nicht, wieviele mW in der Schweiz erlaubt sind, der 2W Sender von RCTimer erscheint mir ziemlich illegal.
Hoffe, die Liste ist gut so und das Zeug bald hier. Die Alu 10x10mm hab ich schon besorgt und beginne in den nächsten Tagen mit dem Rahmenbau.
Danke bis hierher und herzliche Grüsse
Lars
 

Upgrade 08/15

Erfahrener Benutzer
#11
5,8 Ghz @ 25mw,
2.4Ghz @ 10mw.

Wenn du willst kann ich dir später noch den Link zur Frequenztabelle geben, falls du es in der Arbeit als Quelle bzw. Referenz haben willst. Verweise auf den Gesetzestext kommen immer gut an ;)

MfG
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#12
Wenn du es mir gerade so anbietest... gerne:D. Müsste mich sonst wohl ne weile durch die Paragraphen wühlen, oder einfach mal den Herrn Google befragen.
LG
Lars
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#14
Danke!
Wir haben in Basel-Stadt nur 5 Jahre Gymnasium, in der 4. Klasse beginnt man mit der Maturaarbeit, im Dezember oder so ist Abgabetermin. Edit: Das ist dann in der 5. Klasse
LG
Lars
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#15
Errinnerte gerade, dass meine ESCs kein simonk draufhaben. Ich vertraue diesen Dingern auch nicht so, sind ultrabillig chinaregler, die bisher zwar geflogen sind ohne zu meckern, aber wer weiss...
Ich glaube, ich habe mal irgendwo gelesen, dass simonk-ESCs mit niedrig-KV Motoren nicht oder nicht so gut klar kommen. Was brauche ich nun für Regler? Es gibt ja auch noch die BLHeli firmware, ist die besser?

LG
Lars
 
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HSH

Erfahrener Benutzer
#16
Also ich flieg ohne SimonK-FW. Hab die billigen QBrain 4in1 20A vom King. Das Einzige was ich gemacht hab ist: Ich hab die Dinger gestrippt und die Kabel radikal gekürzt (die Motorkabel der 5010er sind lang genug). Dadurch ist der Regler um mehr als 50% leichter und gut belüftet. Gibt bei GLB eine "gepimpte" Version davon für 6s und mit BlHeli drauf. Leider hab ich den falschen Regler geschickt bekommen (kostenfreier Ersatz ist unterwegs) und kann also noch nicht sagen wie die funktionieren.
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#17
So, alles ist bestellt, auch die Aluprofile habe ich schon. Ich werde, wenn ich wieder einmal Zeit finde, Mit dem Bau des Rahmens beginnen.
Wie lange soll ich die Arme machen? Meine Rechnung:
Durchmesser Propeller 38.1 cm/2 =~19cm
Dann + hälfte Motordurchmesser ~3cm -> 22cm + Reserve -> 25cm
Dies von der Stelle Gemessen, wo das Aluprofil aus der Centerplate rauskommt.
Oder habe ich etwas vergessen?
LG
Lars
 

Gonun

Erfahrener Benutzer
#19
Danke Upgrade 08/15!
Klar, die Propeller dürfen sich nicht berühren...:rot:
Bei der x525 Centerplate kommen die Arme in der Mitte nicht ganz zusammen, sie haben da noch einen rechten Abstand, damit dar Copter klapbar bleibt. Aber das sollte keine Probleme darstellen, das ganze durchzurechnen, kann ja trigo:D (ich bin nur manchmal etwas zu faul dazu).
LG
Lars
 

Upgrade 08/15

Erfahrener Benutzer
#20
Hi,
Was ich dir auch empfehlen kann, ist, eine 1:1 Skizze anzufertigen. Das hilft, wenn du abschätzen musst, wie gross Akkus etc maximal sein dürfen. Zudem fällt dann sofort auf, wenn du etwas falsch berechnet hast und bspw. keine Platz mehr für Kamera o.ä. da ist!

MfG
 
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FPV1

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