Um die Bilder einer GoPro-Kamera zu stabilisieren, welche an einem Einleiner-Drachen angebracht ist, wurde die Idee einer kreiselstabilisierten Plattform geboren, welche es zudem ermöglicht die Kamera in drei Achsen zu positionieren.
Das Ergebnis seht ihr im folgenden Konstruktionsrendering:
Verwendete Technik:
- Raspberry PI 2B mit RT-Kernel Patch
- 16 Kanal PWM Extension über I2C
- Sensorik mit optischen Kreisel, barometrischem Höhenmesser und Lagesensor, I2C
- 3 Servomotoren
- Li-Ionen Akkupack
- 3D-Druck für alle konstruierten Komponenten
Zusammenfassung
Hauptziel dieses Projektes war es alle Komponenten des Projektes selbst zu konstruieren, zu programmieren und zu bauen. Von der Installation eines Echtzeitbetriebssystems bis hin zum Jungfernflug auf dem Karibiktörn (siehe Karibik-Segeltörn) konnte ich so einiges dazulernen und alte Kenntnisse wieder auffrischen.
Einige Eckdaten:
- Konstruktion in SolidEdge
- Druck der Komponenten auf dem Ultimaker eines Freundes
- Implementierung der Treiberbibliotheken von Grund auf in C++
Die Lernkurve war hier etwas schleppend, da ich die I2C-Kommunikation und das lesen/schreiben von Registern bisher nicht gemacht habe. Nach einigen Tagen Recherche und Lesen hats dann sehr gut geklappt. - Umsetzung der Sensorfusion, Regelfunktionen und Filter ebenfalls in C++ (beispielsweise Driftkorrektur, etc.)
An sich wollte ich die Regelung mittels Kalman-Filterung stabilisieren, jedoch muss ich ehrlich zugeben, dass mich das Ganze zu lange aufgehalten hätte. Mir hat schlichtweg der Drive gefehlt mich in das Formelwerk so einzudenken, dass in meiner angepeilten Zeit was sinnvolles rausgekommen wäre. Aber es gibt ja auch einfachere Filternethoden, die bei geringer Komplexität auch gute Ergebnisse erzeugen. Wer weiß, evtl. gibt es irgendwann mal eine Version 2.0 ;-). - Implementierung von Softwarefunktionen und Regelung als Konsolen-Applikation in C++ unter Nutzung der RT-Funktionen im Kernel
- Konsolenmenü zur Parametrierung von Offset-Winkeln in allen 3 Achsen und Regelparametern über WLAN
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