Drone Gimbal Design, pièces et cardans supérieurs pour le tournage aérien

Avoir un cardan de drone de qualité supérieure est essentiel pour capturer de superbes films aériens, la photographie, la cartographie 3D, le lidar, la photogrammétrie et autres images pilotées par capteurs.

Pour que les drones soient largement utilisés dans différents secteurs, il est essentiel que la technologie de stabilisation de la nacelle des UAV reste en phase avec l'innovation des drones. C'est vraiment le cas jusqu'à présent.

Voici un aperçu rapide de la conception et du fonctionnement d’un cardan de drone, y compris de ses composants. Avec cette connaissance, vous serez en mesure de choisir le meilleur cardan à drones pour votre cinématographe aérien.

Connaître les composants du cardan aérien vous aidera si vous avez besoin de résoudre des problèmes de cardan.

Parmi les moteurs sans balai à 3 axes, les unités de commande à cardan (GCU), les unités IMU et les systèmes anti-vibrations, vous trouverez ci-dessous de nombreuses connaissances très utiles.

Nous examinons également les meilleurs cardans aériens disponibles, ainsi que les drones sur lesquels ils peuvent être montés. Vous trouverez également d’excellentes vidéos de drones à cardan tout au long du parcours.

Maintenant, s’agissant de l’innovation dans le domaine des drones, nous constatons que les fabricants tiers de caméras et de capteurs (lidar, thermiques, à ultrasons, etc.) sont en train de rattraper les innovations en matière de drones et de nacelles.

Les fabricants de drones tels que DJI, Yuneec et Walkera n'attendent pas et ont comblé cette lacune en produisant leurs propres caméras / cardans intégrés.

DJI, Walkera et Yuneec se sont également associés à Flir pour permettre le montage de capteurs de vision thermique sur leurs drones.

Les derniers drones de haut vol ont une stabilité presque parfaite en vol et à la suspension, même dans des conditions très venteuses. Cette stabilisation de vol et cardan est le résultat d'importantes améliorations apportées à tous les composants du drone, y compris au logiciel contrôlant ces composants.

De plus, la plupart des drones de qualité ont tous aujourd'hui des caméras 4k, y compris une multitude de réglages, pour capturer de superbes photos aériennes dans toutes les conditions d'éclairage.

A quoi répond un drone à cardan?

Un cardan, qu’il soit portable ou monté sur un drone, est conçu pour donner à l’appareil photo l’indépendance de photographier ou de filmer sans vibration ni tremblement de la caméra.

Généralement alimenté par trois moteurs sans balai (3 axes), le cardan a la capacité de maintenir la caméra à niveau sur tous les axes (panoramique, rotation, inclinaison) lorsque l’opérateur déplace la caméra. Une unité de mesure inertielle (IMU) réagit au mouvement et utilise ses trois moteurs séparés pour stabiliser la caméra.

Grâce aux algorithmes, le stabilisateur est en mesure de faire la différence entre un mouvement délibéré tel que des casseroles et le suivi des coups produits par des secousses non désirées. Cela permet à la caméra de donner l'impression de flotter dans les airs.

Plates-formes de prise de vues aériennes Total Control

Les systèmes de contrôle de vol par drones et l’innovation dans le domaine des cardans aériens ont évolué rapidement au cours des deux dernières années. Il y a quelques années à peine, vous contrôliez très peu la caméra montée sur un drone. Vous devez allumer la caméra et la régler pour enregistrer avant de décoller. Vous n’aviez aucun contrôle sur le cardan ou la caméra après le décollage.

Plus maintenant. Pratiquement tous les derniers drones ont le cardan et la caméra intégrés dans le système de contrôle de vol et peuvent facilement être contrôlés par la station au sol de contrôle à distance. Vous disposez désormais du mode d'affichage à la première personne et de la liaison vidéo en direct, qui peut également être diffusée directement sur YouTube.

Drone cardan et caméra intégrée dans le contrôleur de vol

Parties d'un cardan de drone

Le dessin ci-dessous représente le cardan DJI Zenmuse Z15-5D III (HD) et convient à la caméra Canon 5D Mark III. La plupart des cardans aériens sont similaires, alors si vous comprenez ces composants, vous maîtriserez la plupart des cardans à drones sur le marché.

Cardan de drone à 2 ou 3 axes

Les cardans à 3 axes offrent une meilleure stabilité vidéo que les cardans à 2 axes. Cela est dû au fait que les cardans à 3 axes stabilisent votre vidéo sur les 3 axes (mouvement de lacet, tangage et roulis) alors qu’un cardan à 2 axes ne se stabilise que sur l’axe de tangage et de roulis.

Les mouvements saccadés horizontaux, jello ou roulants sont plus évidents dans les vidéos prises avec un cardan à 2 axes en raison du manque de stabilisation dans l’axe de lacet.

Les cardans à 3 axes sont capables de réduire considérablement et parfois d’éliminer complètement le jello grâce au troisième moteur, qui aide à absorber les mouvements indésirables dans l’axe de lacet. Cependant, les cardans à 3 axes sont plus lourds et plus coûteux que leurs homologues à 2 axes. Ils utilisent également plus de puissance de la batterie en raison de plus de moteurs.

Article décrivant les pièces et composants de cardan de drone

Moteurs Sans Brosse À Cardan Et Angles

3 modules de servomoteur (Pan, Roll, Tilt) pour alimenter le cardan. La plupart des composants des cardans drones, y compris les moteurs, sont conçus pour une caméra ou un capteur particulier.

Cette méthode de conception permet un tournage presque parfait, car le cardan a été adapté au poids et à l’équilibre de la caméra.

Aujourd'hui, presque tous les cardans à drones sont alimentés par des moteurs sans balai. À la base même de la conception du moteur, la différence entre un brossage et un brossage est un cadeau mortel.

Les moteurs sans balais manquent de balais. Cependant, leurs différences de conception sont un peu plus sophistiquées. Un moteur sans balai monte ses aimants permanents, généralement quatre ou plus, autour du périmètre du rotor selon un schéma en croix.

L'efficacité est l'une des principales caractéristiques de vente des moteurs sans balai. Parce que le rotor est le seul porteur des aimants, il ne nécessite aucune puissance, c’est-à-dire aucune connexion, aucun commutateur et aucun balai. À la place de ceux-ci, le moteur utilise des circuits de commande.

Mouvements de l'axe du cardan du drone

Drone gimbal yaw pitch roll axePanoramique (lacet): Un mouvement de lacet est un mouvement latéral de la nacelle / de la caméra à gauche ou à droite. La plupart des cardans à drones ont un mouvement de 360 ​​degrés.

Si vous avez un drone aux bras rétractables, vous avez une vue dégagée à 360 degrés. Les drones DJI Inspire 1 et Walkera Voyager 3 ont des bras rétractables.

Rouler: Un angle de roulis positif soulève le cardan / la caméra vers la gauche ou la droite. Le Zenmuse Z15 ci-dessus a un mouvement de roulis de +15 / -15 degrés.

Inclinaison (Pitch): Un mouvement de va-et-vient du cardan et de la caméra. Dans le diagramme ci-dessus, nous pouvons voir que le mouvement est compris entre -90 et +15.

Angles de la cinématographie aérienne

Nos drones modernes volent sur les 3 axes. Avec la possibilité de contrôler le cardan et la caméra du drone sur les 3 axes, nous avons maintenant un contrôle total sur nos vues de cinématographie aérienne. En quelques années seulement, les derniers systèmes de contrôle de vol, ainsi que d'excellents stabilisateurs cardiaques, nous ont permis d'obtenir une qualité de film aérien parfaite.

Amortisseur anti-vibrations

Drone Gimbal Anti-Vibration Plate and Rubber DampersCes unités ont la fonction très importante de réduire ou d’amortir les fréquences de vibration moyennes à élevées du drone atteignant la caméra, tout en permettant aux cartes de se déplacer à basse fréquence en conjonction avec le cadre du drone.

Certains amortisseurs anti-vibrations DIY sont fabriqués à partir de mousse, de billes de caoutchouc et même de bouchons d'oreilles.

Cependant, il s’agit d’un équipement essentiel et ne coûtant pas très cher, c’est probablement une bonne idée de disposer des meilleurs amortisseurs que vous pouvez vous permettre.

Un amortisseur à cardan de qualité professionnelle sera fabriqué en fibre de carbone avec plaque anti-vibration avec 4 billes de caoutchouc spécialement conçues pour le cardan.

Drone à cardan IMU

La plupart des cardans à drones, y compris le Zenmuse Z15 ci-dessus, ont une unité de mesure inertielle (IMU) intégrée. Ce Zenmuse possède également un module infrarouge supplémentaire intégré. L'IMU du cardan utilise des algorithmes programmés qui créent une stabilisation presque totale et permettent un contrôle sans effort de l'opérateur.

Parce que l'IMU est intégrée, votre cardan n'a besoin d'aucun équipement ni câblage supplémentaire, tout en réduisant le poids et en vous permettant de capturer un film plus rapidement. L'obturateur peut être contrôlé à distance par un récepteur infrarouge.

L'IMU peut être mal aligné au fil du temps ou même tout droit sorti de la boîte. Avec le bon angle de vue, la caméra devrait filmer l’horizon en ligne droite. Lorsqu'il est mal aligné, vous pouvez avoir des problèmes d'inclinaison d'horizon. Il existe un certain nombre de solutions pour résoudre ce problème, notamment la calibration de l'IMU cardan et drone.

En prenant du recul, une IMU (unité de mesure inertielle) est un appareil électronique qui mesure et rapporte la force spécifique du corps, sa vitesse angulaire et parfois le champ magnétique qui l’entoure, en utilisant une combinaison d’accéléromètres et de gyroscopes, parfois aussi de magnétomètres.

À ce titre, les données collectées par les capteurs IMU permettent à un ordinateur de suivre la position de l’UAV ou de l’avion.

Unité de contrôle de drone à cardan (GCU)

Drone Cardan De ContrôleL'unité de commande du cardan, également appelée GCU, est essentiellement un simple ordinateur qui extrait les données des gyroscopes et répond en indiquant aux moteurs de la nacelle la direction à suivre.

Le module GCU se connecte et communique avec le système de contrôle de vol pour aider à contrôler le cardan. En même temps, il émet des informations vidéo sur la liaison descendante vidéo pour la transmission vidéo.

Les modèles DJI N3 et DJI A3 et le pilote automatique Pixhawk de 3DR sont des exemples de systèmes de commande de vol.

Caméras et Capteurs

Toutes les parties mentionnées ci-dessus ne sont pas bonnes sans l'appareil photo ou le capteur pour capturer la photographie aérienne, le film ou les images 3D. Le cardan doit être fourni avec les supports, vis et câbles appropriés pour connecter la caméra au cardan et à l’unité de contrôle.

Composants de soutien pour cardan / caméra

Les périphériques tels que l'IOSD Mark II ont un module BEC intégré qui prend en charge la batterie LiPo 3S-6S. Il fournit l'alimentation de la caméra et du contrôleur principal, ce qui améliore la fiabilité de l'alimentation.

Lorsque des dispositifs tels que le DJI IOSD MARK II sont utilisés conjointement avec les contrôleurs de vol, vous obtenez une expérience de vol encore meilleure et plus stable, ce qui signifie moins de vibrations se déplaçant vers le cardan et la caméra.

Top Drone Gimbals pour le tournage aérien

En ce qui concerne le tournage, moins il y aura de vibrations et de bougé, mieux ce sera. Vous pouvez ensuite capturer la meilleure vidéo et des images fixes pour le vol. De retour à la maison ou au bureau, leur travail est plus difficile, que ce soit pour éditer le film ou les photos et pour les emballer dans une vidéo ou un catalogue.

C'est également vrai lorsqu'il s'agit de créer des cartes 3D ou des modèles 3D de structures, moins la vibration du drone et de la caméra est vitale. Utiliser un drone pour voler de manière autonome et prendre des centaines, voire des milliers de photos d'une zone ou d'une structure de bâtiment nécessite un logiciel sérieux et une puissance de calcul importante pour assembler les photos.

Le logiciel nécessaire pour assembler des centaines, voire des milliers de photos prises de manière séquentielle est appelé logiciel de photogrammétrie. Certains des grands noms sont DroneDeploy, Pix4Dmapper et Agisoft PhotoScan. Vous pouvez en savoir plus sur le meilleur logiciel pour créer des cartes et des modèles 3D. L'article contient des critiques ainsi que des vidéos sur les leaders du marché des logiciels de photogrammétrie.

DJI, Walkera, Yuneec Drone Gimbals

Meilleur DJI Gimbals pour le tournage aérien

La gamme Zenmuse de DJI est conçue pour des appareils photo tels que Canon, Panasonic et Sony.

Les derniers drones de DJI, les nouveaux Mavic 2 Pro et Mavic 2 Zoom, ainsi que le plus petit drone Mavic Air repliable, intègrent des caméras intégrées au cardan.

De plus, les DJI professionnels de haut niveau qui filment Inspire 2 et les drones Phantom 4 Pro les plus innovants intègrent des caméras intégrées au cardan. La technologie des drones évolue beaucoup vers les caméras intégrées à cardan.

DJI a dépassé les caméras standard. Ils ont maintenant Zenmuse Z30, qui a zoom optique 30x, ce qui est formidable pour les travaux d'arpentage sur site.

Caméras thermiques à cardan DJI Zenmuse

DJI a maintenant publié 2 caméras thermiques.

  • Cardan Zenmuse XT avec capteur thermique FLIR intégré.
  • Zenmuse XT2 qui intègre le capteur thermique FLIR Tau 2 et la caméra visuelle 4K.

Le Zenmuse XT est compatible avec les drones DJI M100, M200, Inspire 1, M600.

Le Zemmuse XT2 est compatible avec les modèles DJI M200 et M600.

Matrice 600 Avec 8 Gimbals Caméra Compatible

Le dernier drone commercial à forte charge utile de DJI, le Matrice 600 Pro, peut monter 7 caméras différentes. Ils sont comme suit;

  • Zenmuse XT.
  • Zenmuse XT2.
  • Ronin MX + RED Epic.
  • Zenmuse Z15-A7.
  • Zenmuse Z15-GH4.
  • Zenmuse X5R.
  • Zenmuse Z30.
  • Hasselblad H6D-100C.

Voici une rapide introduction au cardan Ronin MX qui peut également être monté sur le drone multirotor DJI Matrice 600.

Meilleur Gimbals Walkera pour le tournage aérien

Walkera Technology conçoit également ses propres cardans pour ses modèles de drones. Leur dernier Voyager 5 est une solution commerciale formidable qui peut avoir 3 options de cardan différentes.

Walkera Voyager 5 Gimbal

Le quadricoptère Voyager 5 intègre de nombreux systèmes de sécurité de vol, notamment un double IMU, un double compas et un double système GPS, afin de le rendre beaucoup plus fiable et plus sûr.

Il y a 3 options de cardan comme suit:

  • Objectif zoom optique 30x.
  • Caméra infrarouge thermique.
  • Caméra de vision nocturne à faible luminosité.

Walkera Voyager 5 Gimbal Spécifications

  • Précision contrôlable – Statique: ± 0,008 °; Mouvement: ± 0,02 °; À l'épreuve des secousses: ± 0,008 °.
  • Plage contrôlable – Pitch rotation -90 ° ~ + 45 °; Horizontal ± 150 °.
  • Vitesse maximale contrôlable – Pas: 30 ° / s.

Meilleur Yimbec Gimbals pour le tournage aérien

Yuneec Typhoon H CGO3 + Cardan

La caméra à cardan anti-vibration CGO3 + à 3 axes Typhoon H peut capturer des vidéos ultra-stables 4K UHD et des images fixes de 12 mégapixels. Ce cardan Typhoon H peut également être pivoté sur toute la plage de mouvement à 360 °.

La caméra pour cardan CGO3 + comprend un objectif grand angle en verre de haute qualité avec un champ de vision de 98 ° et permet un réglage manuel de la caméra en vol.

Le Typhoon H peut également être équipé de la caméra à capteur C23 1 “ou de la caméra thermique et à faible éclairage CGOET.

Tornado H920 Plus CGO4 Nacelle

Yuneec a développé le CGO4 en étroite coopération avec Panasonic afin de combiner la qualité de la caméra de Panasonic et l’ingénierie primée de Yuneec.

La caméra CGO4 comprend un zoom optique 3x, des photos de 16 mégapixels, une vidéo de résolution 4k et une qualité d'image sans distorsion. L’objectif de zoom peut être réglé à l’aide du curseur de zoom à l’écran ou en poussant le curseur K6 dans une position donnée.

Drone Gimbal Vidéos

Cette première vidéo ci-dessous vous montre la nacelle à drone la plus récente et la plus innovante du marché. C’est la série Zenmuse X5 qui convient au drone DJI Inspire 1.

Les caméras de la série Zenmuse X5 disposent d’un grand capteur Micro Four Thirds et saisissent des photos et des vidéos 4k incroyablement détaillées de 16 mégapixels. Le Zenmuse X5R enregistre également des vidéos 4K sans perte au format Cinema DNG RAW et est livré avec un lecteur mini-SSD de 512 Go pour le stockage multimédia.

Cette dernière vidéo vous montre le drone de caméra Yuneec Typhoon H 4k. Le drone a une caméra montée sur un cardan pouvant pivoter à 360 degrés, des jambes d'atterrissage qui se déplacent et plusieurs fonctions de vol automatisées.

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