Mifumo ya Kamera ya Gimbal ya Drone: kanuni na matumizi

Magari ya angani yasiyopangwa (UAVs) kawaida hubeba gimbal- Malipo ya kamera yaliyowekwa ili kukamata picha thabiti, za juu - za ubora. Gimbal ya kamera ni mlima wa motor ambao unashikilia wazi - Mwanga (Electro - Optical, EO) na/au infrared (IR) sensorer na hutumia maoni ya gyro/IMU kufuta mwendo wa ndege. Kwa kusonga kwa bidii na kuzunguka kwenye shoka nyingi, gimbal huweka kiwango cha kamera licha ya harakati za drone au vibration. Kama chanzo kimoja cha tasnia kinaelezea, harakati za gimbal "minimiz [es] zisizohitajika na vibrations kwa laini laini, thabiti" kwa kutumia motors na kitengo cha kipimo cha ndani (IMU). Udhibiti huu unaruhusu kamera za drone ziwe wazi, video ya azimio juu hata katika hali ya upepo au nguvu. Kwa mfano, gimbals zilizojumuishwa "Toa kamera ya bodi au sensor ya kutetemeka kwa kweli - harakati za bure," ikitoa picha za angani na video.

Kielelezo: 3 - Axis kamera gimbal (DJI Phantom 4) na motors na sensorer za brashi, ikiruhusu udhibiti wa kujitegemea wa yaw, lami na roll. Hii inakamilisha mwendo wa drone kuweka kamera iwe thabiti.

Milima ya kisasa ya gimbal kawaida hutumia 3 - Udhibiti wa Axis (kudhibiti yaw, lami na roll) kwa udhibiti kamili wa mwelekeo. . Kwa pamoja hugundua mwendo na kutumia harakati - harakati kwa wakati halisi. Kwa mfano, ikiwa drone inasonga mbele, motor ya pitch inarudisha kamera nyuma ili kuiweka. Matokeo yake ni video laini hata wakati wa ujanja wa haraka. Hii ndio sababu gimbals za UAV zimekuwa muhimu sana kwa mawazo ya angani: wao Ondoa mwendo wa kamera usiohitajika na ruhusu drones kukamata mkali, mtaalamu - ubora wa picha.

Sensorer za kamera za EO/IR

Malipo ya gimbal ya drone mara nyingi huchanganyika Electro - Optical (EO) na infrared (ir) Sensorer ("mbili EO/IR gimbal"). Kamera ya EO ni ya kawaida ya kawaida - azimio linaloonekana - kamera nyepesi (mara nyingi HD au 4K), wakati sensor ya IR kawaida ni kamera ya mafuta ambayo hugundua joto. Kamera ya EO inachukua maelezo mazuri ya kuona kwa picha za mchana; Kamera ya IR inahisi saini za joto ili waendeshaji waweze "kuona" gizani au kupitia moshi, ukungu na majani. Kwa mazoezi, gimbals za EO/IR hutoa mbili - wigo Uhamasishaji: Wakati wa mchana kituo cha EO kinatoa rangi au chini - picha nyepesi, na usiku kituo cha IR kinaangazia vitu vya joto (watu, injini, moto) kwa tofauti yao ya mafuta. Kwa mfano, drones za mafuta hutumia lensi zilizowekwa kwa mawimbi ya infrared na wasindikaji wa picha za ndani kutafsiri mifumo ya joto kuwa video inayoonekana. Katika visa vyote, mkutano wa kamera (EO au IR) umewekwa kwenye gimbal kwa hivyo inabaki thabiti wakati drone inaruka.

Usindikaji wa picha ya Onboard

Mifumo mingi ya juu ya gimbal ni pamoja na vifaa vya umeme vya onboard kusindika video kwa wakati halisi. Kwa mfano, iliyojengwa - katika wasindikaji wanaweza kufanya utulivu wa video, uboreshaji wa kulinganisha, na hata kazi za ujasusi za bandia kama kugundua kitu au kufuatilia. Baadhi ya gimbals za EO/IR hutoa huduma kama vile GEO ya moja kwa moja - tagi au uteuzi wa lengo. Mifumo ya kisasa inaweza funga kwenye Kitu kinachohamia kiatomati na kuiweka katikati ya sura - kwa hivyo - inayoitwa "auto - kufuatilia" - kwa kuchanganya algorithms ya maono na udhibiti wa mwendo wa gimbal. Kwa kweli, rig ya gimbal inaweza kutambua gari au mtu, kisha akaua kamera ili kuifuata vizuri. Uwezo huu mara nyingi hutegemea kompyuta ya kwenye bodi ya drone na processor ya kujitolea ya Gimbal inafanya kazi pamoja. Kwa muhtasari, malipo ya gimbal ya drone sio tu utulivu wa kamera, lakini pia hutoa usindikaji wa picha halisi wa wakati (k.m. utulivu wa video, ufuatiliaji wa kitu na ukuzaji) kwa ufahamu bora wa hali.

Vipengele muhimu

• High - azimio la kufikiria na zoom: Gimbals za kisasa hubeba kamera za HD au 4K kwa undani wazi. Wengi ni pamoja na lensi za zoom za macho (mara nyingi 10 × -45 × ukuzaji) ili waendeshaji waweze kutambua malengo ya mbali. Kwa mfano, Gimbal ya zoom ya 30 × ya macho inaweza kutatua huduma ndogo mamia ya mita mbali na upotezaji mdogo wa ubora. Aina hii ya zoom (wakati mwingine imejumuishwa na zoom ya dijiti) inaongeza sana safu ya uchunguzi mzuri wa drone.

• Kamera ya infrared ya mafuta: Karibu gimbals zote za EO/ir hutoa mawazo ya longwave infrared (LWIR). Sensor ya mafuta "huona" joto, ikiruhusu drone kugundua watu, mashine au vitu vya joto usiku au kupitia vizuizi. Hii ni muhimu sana kwa utaftaji - na - uokoaji, uzima moto, na kazi za usalama. Baadhi ya malipo hata yana bendi nyingi za IR (k.m. MWIR na LWIR) au cores zilizopozwa za mafuta kwa unyeti ulioimarishwa.

• Laser Rangefinder/Designer: Juu - gimbals za mwisho mara nyingi huunganisha jicho - mfumo salama wa laser. Aina ya laser hupima haraka umbali hadi hatua ya riba, ambayo inawezesha eneo sahihi la geo - na alama ya lengo. Katika matumizi ya kijeshi au ya uchunguzi, mwendeshaji anaweza kuacha "rangi" ya laser kwenye kitu cha mbali; Boriti iliyoonyeshwa inaambia mfumo kuwa aina halisi ya kitu hicho. (Wakati mwingine mbuni wa laser pia hujumuishwa kwa mwongozo wa mwongozo.)

• Auto - Kufuatilia na Uchambuzi wa Video: Gimbals nyingi hutoa kujengwa - katika ufuatiliaji wa video. Mara tu mwendeshaji atakapochagua kitu (k.m. mtu au gari), gimbal na kamera zitafuata kwa uhuru. Aina za hali ya juu zaidi zinajumuisha AI - utambuzi wa msingi (ugunduzi wa binadamu/gari, leseni - usomaji wa sahani, nk) na Geo - uzio. Processor ya Gimbal pia inaweza kufanya ukuzaji wa picha (kupunguza kelele, chini - kuongeza mwanga) kwa wakati halisi. Vipengele hivi vya smart inamaanisha drone inaweza kupata na kudumisha kuzingatia malengo na pembejeo ndogo ya waendeshaji.

• Multi - kubadilika kwa sensor: Maganda ya gimbal kawaida huwa ya kawaida. Turret moja inaweza nyumba mbili au zaidi Vituo: Kwa mfano, kamera inayoonekana ya zoom pamoja na kamera ya mafuta (na wakati mwingine lensi ya "tafuta" pana). Katika miundo mingine, gimbal inaweza kubadilishana haraka kati ya sensorer au maoni. Kwa mfano, malipo ya EO mbili yanaweza kubadilika kwa kamera ya mchana ya angle wakati wa skanning kwa upana, kisha kuvuta na lensi ya telephoto kwenye hatua ya kupendeza. Mifumo mingine ni pamoja na viambatisho maalum kama taa za uangalizi au sensorer za mazingira.

Maombi

Kamera za gimbal za Drone hutumiwa katika misheni anuwai ya angani. Kwa sababu zinatoa picha thabiti, nyingi - za kuvutia na data, ni muhimu kwa uchunguzi, ukaguzi na kazi za uchambuzi. Kesi za matumizi ya kawaida ni pamoja na:

• Ufuatiliaji na uchunguzi: Kijeshi na sheria - Drones za utekelezaji hutegemea gimbals kwa ISR (akili, uchunguzi, uchunguzi tena). Upakiaji wa utulivu wa EO/IR inaruhusu UAV kuzingatia maeneo ya riba (mipaka, uwanja wa vita, kumbi za hafla) kutoka urefu. Mlima wa Gyro - wenye utulivu huhakikisha kuwa hata wakati drone au helikopta inasonga, kamera inakaa imefungwa kwenye eneo la tukio. Hii inawezesha kitambulisho cha kuaminika na ufuatiliaji wa malengo (magari, boti, watu) chini ya hali tofauti.

• Tafuta na Uokoaji / Maafa ya Maafa: Katika dharura, drones zilizo na gimbals hutafuta watu kukosa au kutathmini uharibifu. Sensor ya mafuta inaweza kuona saini ya joto ya mtu katika kuni zenye mnene au kifusi, hata usiku. Mara tu lengo linapopatikana, kamera ya ufafanuzi ya juu inathibitisha maelezo. Kwa sababu wakati ni muhimu katika SAR, kiunga cha video cha wakati halisi (pamoja na ufuatiliaji wa kiotomatiki) husaidia wafanyakazi wa ardhini kupata wahasiriwa haraka. Baada ya mafuriko, moto au matetemeko ya ardhi, kamera za gimbal huchunguza miundombinu na kugundua sehemu kubwa au waathirika.

• Ukaguzi, ramani na uchunguzi: Drones za viwandani mara nyingi hubeba gimbals kukagua mistari ya nguvu, rigs za mafuta, bomba au minara ya seli. Kamera ya Zoom iliyotulia inawaruhusu waendeshaji kuona wazi nyufa au kasoro kutoka umbali salama. Malipo mengi pia ni pamoja na GPS ya usahihi na aina ya laser kwa usahihi geo - tag kila picha. Katika uchunguzi na upigaji picha, kamera iliyokuwa imejaa (haswa na nadir - inayoelekeza pana - lensi za pembe) inawezesha ramani sahihi: jukwaa thabiti hutoa picha zinazoingiliana za crisp zinazohitajika kwa mifano ya 3D. Gimbals pia hutumiwa kwa paa/jua - uchunguzi wa jopo na mawazo ya kilimo sahihi.

• Ufuatiliaji wa Mazingira na Wanyamapori:Wahifadhi wa mazingira hutumia drones na kamera za gimbal kufuatilia wanyama, kufuatilia misitu, maeneo ya mvua au barafu, na mazingira ya kusoma. Kwa mfano, gimbals za mafuta zinaweza kuhesabu wanyama alfajiri/alfajiri wakati ni joto jamaa na mazingira. Picha za EO/IR husaidia watafiti ramani ya afya ya mimea, moto wa misitu, au shughuli za ujangili. Uwezo wa kubadili kati ya njia za rangi na mafuta (na kulenga - kufuatilia) hufanya zana hizi za gimbals kwa uchunguzi wa ikolojia.

• Utengenezaji wa sinema na utengenezaji wa media: Watengenezaji wa sinema za kitaalam na wafanyakazi wa habari wa kamera za Gimbal kwenye drones kwa sinema ya angani. Udhibiti wa 3 - axis ni muhimu kupata laini, kutikisa - picha za bure kwa sinema au hafla za moja kwa moja. High - mwisho gimbals na gyro - utulivu huruhusu kuruka na kamera nzito za sinema wakati bado unakamata filamu - picha bora. Hata hobbyists hutumia kamera zenye gimbaled kutengeneza paneli na video za ufafanuzi wa juu - Kwa kifupi, gimbals huwezesha shots za angani za ubunifu kwa kuweka kamera thabiti na iliyoelekezwa wakati wa njia ngumu za kukimbia.

Kielelezo: Pods nyingi za kamera za gimbal (mfumo mdogo wa UAV) - moduli ya kituo hutoa uwanja wa maoni na kazi ya siku 360. Moduli za gimbal zinazoweza kubadilika huruhusu drones za busara kubadilisha haraka sensorer au kufunika mwelekeo wote.

Mfano hizi zinaonyesha Uwezo ya malipo ya gimbal. Kwa kuchanganya kuweka utulivu, sensorer za utendaji wa juu (EO, IR, lensi za zoom) na usindikaji wa onboard, kamera za gimbal za drone hutumikia misheni mingi. Kutoka kwa doria za usalama hadi ukaguzi wa miundombinu, na kutoka kwa masomo ya wanyamapori hadi utengenezaji wa filamu, mifumo hii inabadilisha UAV inayosonga kuwa jukwaa la kuaminika la angani.

Vyanzo: Fasihi ya kiufundi na data ya mtengenezaji inaelezea jinsi gimbals za EO/IR zinavyofanya kazi. Kwa mfano, muhtasari wa tasnia kumbuka kuwa Gimbals hutumia motors pamoja na IMUs kutuliza kamera, na kwamba mifumo ya EO/IR hutoa huduma kama maono ya mafuta na zoom. Maelezo ya maombi na ripoti za habari zinaonyesha matumizi yao katika uchunguzi, tafuta - na - uokoaji, ukaguzi na ramani (k.m. kama inavyotumika kwenye FLIR na majukwaa mengine ya UAV). Vyanzo hivi vinathibitisha kanuni na uwezo uliofupishwa hapo juu.