רעידה היא האויב

רחפן הוא מכונה שמייצרת רעידות בהגדרה: ארבעה עד שמונה מדחפים שמסתובבים באלפי סיבובים בדקה, כל אחד עם חוסר איזון שיורי משלו. הרעידות האלה פוגעות בשני מקומות שונים לחלוטין — בחיישני הבקרה, שם הן גורמות לרחפן לרעוד באוויר ולסחוף, ובמצלמה, שם הן יוצרות תמונה מטושטשת ואפקט תריס מתגלגל. שתי הבעיות נפתרות בכלים שונים, ולכן חשוב לא לבלבל ביניהן.

לטפל במקור

לפני כל בידוד, מקטינים את המקור. שלוש פעולות זולות שמשפרות דרמטית: איזון מדחפים — הפעולה עם ההחזר הגבוה ביותר בכל הרחפן; איזון מנועים ובדיקת מיסבים שחוקים, כמפורט בבחירת מיסבים למוצר; והידוק נכון של כל בורג בשלדה, כי חיבור רופף מייצר תדר משלו. רחפן שרועד בגלל מדחף לא מאוזן לא ייפתר בשום גימבל.

בידוד החיישנים

יחידת המדידה האינרציאלית שבבקר הטיסה רגישה במיוחד. הפתרון המקובל הוא הרכבת הבקר על גומיות בידוד, שמתפקדות כמסנן מכני נמוך-מעבר. שני עקרונות מנחים: המסה והקשיחות צריכות להתאים — גומיות רכות מדי עם בקר קל מייצרות תנודה איטית שהבקר מפרש כתנועה אמיתית; וכן שום כבל לא ימתח את הלוח, כי כבל קשיח עוקף את הבידוד לגמרי. אחרי ההרכבה מודדים בפועל: מנתחים את קריאות התאוצה בטיסה ובודקים שאין פסגה בתדר הסיבוב של המדחפים. הנושא הרחב של רעש בחיישנים נדון בחיישנים במוצר חדש.

גימבל — ייצוב אקטיבי

גימבל אינו מבודד רעידות; הוא מבטל תנועה זוויתית. מנועים ללא מברשות שמונעים ישירות את הצירים מקבלים קריאה מיחידת מדידה שמותקנת על המצלמה עצמה, ומסובבים בכיוון הנגדי כדי לשמור על כיוון קבוע.

  • דו-צירי — נטייה וגלגול. פשוט וקל, ומתאים לרוב הצילום, כי כיוון המבט מבוקר על ידי הרחפן עצמו.
  • תלת-צירי — מוסיף גם סיבוב, ולכן מנתק לחלוטין את המצלמה מתנועות הכלי. חובה בצילום מקצועי, במעקב אחר מטרה ובכל יישום שדורש כיוון מבט יציב בזמן שהרחפן מתמרן.

מעבר לייצוב, גימבל טוב מספק שני דברים נוספים: ידיעת כיוון מדויקת — מה שמאפשר לחשב את הנקודה שאליה מביטה המצלמה, בסיס לפוטוגרמטריה ולמעקב; וממשק מכני תקני להחלפת מטענים, כמתואר בממשק מטען ואביזרים לרחפן.

אתגרי התכן של גימבל

איזון סטטי — מרכז הכובד של המצלמה חייב לשבת על ציר הסיבוב, אחרת המנועים עובדים כל הזמן נגד הכבידה, מתחממים ומתרוקנים. איזון נכון הוא ההבדל בין גימבל שעובד שעה לגימבל שעובד עשר דקות. כבלים — כבל וידאו והזנה שעובר דרך שלושה צירים מסתובבים הוא בעיה מכנית אמיתית, שנפתרת בטבעות החלקה או בניתוב מחושב סביב הצירים. קשיחות — מבנה גימבל גמיש יוצר תהודה שמערכת הבקרה מגבירה במקום לדכא.

מתי לפתח ומתי לקנות

גימבל למצלמה סטנדרטית — לקנות. גימבל למטען ייעודי, לחיישן לא שגרתי או למשקל חריג — לפתח, כי אין מוצר מדף. במקרה כזה מדובר בפרויקט מכטרוני קטן: מנועים, בקרה, ואיזון, בהיגיון שמתואר ברובוטיקה ומערכות אוטונומיות במוצר ובתכנון מנגנונים ותמסורות.

רוצים להפוך רעיון למוצר? צרו קשר עם צוות פרוג'קטס האוס בע"מ – טלפון: 054-8936922 | דוא"ל: info@projects-house.com – ונשמח ללוות אתכם משלב הרעיון ועד המדף.