Создание 3D-моделей при помощи дронов DJI и Agisoft Photoscan / Хабр

Основы использования бпла для фотомоделирования

Фотограмметрия или фотомоделирование — это технология, благодаря которой трехмерная цифровая поверхность может быть восстановлена из серии фотографий. Он часто используется для создания высокоточных 3D-моделей объектов реального мира, таких как эта древнегреческая бронзовая скульптура:

Лучший способ подумать о фотомоделировании объекта или ландшафта с помощью БПЛА — это представить, как бы вы приблизились к объекту, если он был очень маленьким, и вы смогли сфотографировать его с помощью карманной камеры. Например, на приведенной ниже диаграмме, иллюстрирующей фотосъемку для фотомоделирования, снимаются фотографии с различными высотами и углами в 360-градусном охвате.

Фотосъемка для фотомоделирования объекта.

Захват изображений с дрона работает практически так же. Камера должна быть настроена на временной режим (фото снимается каждые 2 или 5 секунд) или дистанционно запускается через контроллер БПЛА (при фотосъемке пилот нажимает кнопку захвата). Если вы сканируете один «объект», например здание или колонну, лучше всего работают фотографии POI, то есть камера указывает на интересующий объект, а окружающий ландшафт игнорируется.

Однако, если вы заинтересованы в захвате местности или географической функции, лучше всего использовать ортографические изображения. Ортографические фотографии — это то место, где камера указывает прямо на землю, а дрон (беспилотный летательный аппарат) пролетает по сетке в интересующей области.

Объединение аэрофотографических, POI и карманных фотографий.

POI Фотографии обелиска.

БПЛА, перечисленные выше, могут летать от 15 до 30 минут, что обычно достаточно для сбора не менее 200 — 400 фотографий объекта или ландшафта, в котором вы летали. Конечно, если у вас несколько батарей, можно объединить фотографии с несколькими перекрывающимися полетами, чтобы можно было отсканировать даже очень большие области или объекты.

Dji mavic 2 zoom smart controller

Квадрокоптер на четыре винта легко переносить и брать в поездки. Трёхосевой фирменный подвес обеспечивает плавную съёмку. Имеется разъём для подключения карты памяти.

Управление выполняется с пульта ДУ. Имеется возможность пользоваться VR-очками DJI Goggles.

Конструкция беспилотника обеспечивает ряд высоких показателей: наивысшую скорость полётов, высокую надёжность, отличную аэродинамику.

Обратите внимание! Камера оснащена зум-объективом с 4-кратным приближением. Кроме того, она поддерживает цифровое увеличение фото, настройку фокусировки, выдержки.

Технология HDP обеспечивает получение качественных кадров даже при слабом освещении.

Пульт эргономичной конструкции, портативных размеров. Совместно с пультом используются новые модели смартфонов.

Система видеотрансляции Ocu Sunc 2.0 обеспечивает стабильную связь между дроном и контроллером. Видео 1080р передаётся с расстояния до 8 км.

Батарея ёмкостью 3850 мАч. Нахождение в воздухе – 31 мин.

Технические характеристики:

• вес – 905 г;
• скорость – 72 км/ч;
• высота – до 500 м;
• радиус полёта – 8 км;
• допустимая скорость ветра – 38 км/ч.

Функции и режимы полёта:

• улучшенный режим автопилота;
• полёт через препятствия;
• FlightAutonomy – точное распознавание предметов;
• Quic Shot – создание клипа в один тап.

В функционале беспилотника шесть стандартных режимов интеллектуальной съёмки.

Новый режим Dolly Zoom автоматически изменяет фокусное расстояние объектива во время полёта.

Камера выполняет вертикальную, горизонтальную, сферическую панорамную съёмку.

Плюсы:

• продолжительный полёт;
• отличное качество снимков;
• хороший функционал;
• технология Apas.

Минусы:

Dji mavic mini

Непростой квадрокоптер, длина в сложенном виде – 14 см, вес – 249 г.

Камера 12 Мп с CMOS-матрицей делает фото до 4000×3000 пикс, видео – 2К, Full HD.

Трёхосевой механический стабилизатор обеспечивает плавность съёмки. Видео сохраняется на карте microSD.

Управление дроном выполняется со смартфона и складного пульта. Пульт управления использует Wi-Fi-соединение, сигнал передачи и осуществляет HD-трансляцию на расстояние до 4 км.

Для смартфона используется приложение DJI Fly. Батарея питания ёмкостью 2400 мАч, зарядка – 90 мин. Время работы – 30 мин. Скорость – до 47 км/ч.

Технические характеристики:

• дистанция передачи сигнала – до 4 км;
• спутниковая навигация.

Функциональный набор включает режим Quick Shot с известными предустановками:

• взлёт вверх;
• облёт вокруг объекта;
• полёт назад и вверх;
• спираль вверх.

Плюсы:

• продолжительная работа;
• быстрая зарядка;
• качественная съёмка;
• набор режимов;
• два варианта управления.

Минусов нет.

Беспилотник DJI Mavic Mini – хороший выбор без необходимости регистрации аппарата.

Dji mavik air 2

Профессиональная модель квадрокоптера с четырьмя винтами. Лучший вариант в категории моделей с доступными ценами. Продолжительность полёта — 34 минуты.

Вес 0,57 кг – необходима регистрация. Камера снимает видео в разрешении 4К. Замедленная съёмка в режиме 8К, скоростное видео при разрешении 1080р. Коптер улетает на расстояния до 18,5 км.

Важно! Безопасность полёта гарантирует система датчиков для обнаружения препятствий, спутниковые системы, автопилот. Данные полёта отражаются во встроенной карте памяти.

Управление осуществляется с пульта или посредством приложения DJI FLy для смартфона.

Встроенный аккумулятор ёмкостью 3500 мАч, время зарядки – 50 мин.

Беспилотник работает в режимах:

• активное отслеживание предметов;
• подъём и спуск на автомате;
• облёт намеченных объектов;
• возвращение к месту взлёта.

Характеристики:

• высота – 4 км;
• скорость – 19 м/с;
• дальность управления – 6 км;
• радиоканал.

Плюсы:

• масштабная дальность;
• отличное видео;
• складная конструкция;
• автопилот APAS;
• надёжная система связи OcuSync 2.0.

Минусы:

• большой вес;
• слабые лопасти;
• высокая цена.

Аппарат занимает первые места в рейтингах квадрокоптеров 2023 года.

Dji spark

Квадрокоптер с компактными габаритами за счёт складных лопастей. На приборе установлена камера с 2-осевым подвесом. Позади подвеса имеется вторая (посадочная) камера, слот для карты памяти.

Главная камера – 12 Мп. Её возможности позволяют снимать не только ландшафты, но и делать селфи на их фоне. Видеозапись в Full HD выполняется при скорости 30 к/с.

Управление коптером осуществляется несколькими способами:

• жестами;
• со смартфона через программу DJI GO4;
• с телефона, связанного с аппаратурой управления.

Справка! В устройство заложена система FlightAutonomy для более точного выполнения полётов.

Мини-коптер получает питание от батареи на 1480 мАч, время полёта – 16 мин. Перезарядка – 50 мин.

Бесколлекторные моторы обеспечивают устойчивость дрона при порывах ветра.

Характеристики:

• вес – 300 г;
• размеры – 14,3×14,3×5,5 см;
• скорость – 50 км/ч;
• высота – до 4 км;
• радиус передачи сигнала Wi-Fi – 100 м;
• разрешение видео – 1080р.

Функциональные возможности:

• мягкое управление для плавной съёмки;
• съёмка в движении;
• автовыбор места для лучшего кадра;
• предварительные установки для снятия кадра.

Преимущества:

• набор интеллектуальных режимов;
• несколько способов управления;
• хорошие лётные показатели;
• высокий уровень видеосъёмки.

Недостатки:

• отсутствие 4К камеры;
• быстро разряжается аккумулятор.

Многофункциональная модель, оправдывающая свою цену. Отлично подходит для съёмки и селфи.

Eachine e58 wifi fpv 2 mp

Складной дрон для обучения новичков. Встроенная камера 3 Мп с регулируемым углом наклона. Угол обзора — 120о, максимальное разрешение видео — 720р. Видео заносится в карту памяти или передаётся на смартфон. Качество съёмки оптимальное.

Шестиосевой гироскоп удерживает позицию дрона и уберегает съёмку от искажений. Аккумулятор ёмкостью 500 мАч, период зарядки – 70 мин.

Квадрокоптер умеет автоматически взлетать и приземляться, переворачиваться, удерживать высоту, возвращаться к пилоту в любом положении, летать по намеченному маршруту.

Беспилотник управляется с пульта управления или смартфона.

Технические показатели:

• время полёта – 9 мин;
• дальность радиосвязи – 100 м;
• камера – 3 Мп;
• вес – 99 г;
• дальность передачи видео – 30 м.

Функциональность: возврат одной кнопкой, система FPV, управление через радиоканал или Wi-Fi.

Плюсы:

• 3 скоростных режима;
• трюки одним нажатием;
• удержание высоты;
• автовзлёт и автопосадка.

Минусы:

• слабый сигнал FPV;
• хрупкие винты;
• нестабильность полёта при ветре.

Eachine E58 считается одним из лучших дронов в низкой ценовой категории до 10 000 руб.

Fimi a3

Портативный квадрокоптер с использованием аналогового FPV. На корпусе имеется DIY-порт с шестью контактами для светодиодной подсветки, электронного запала фейерверков.

Видеосъёмка выполняется 8 Мп Full HD-камерой с CMOS матрицей Sony 1/3.2 дюйма.

Видео с разрешением 1080р сохраняется на карту microSD. Камера монтируется на 2-осевой карданный подвес, стабилизация производится электронным способом по 3 осям.

Полёт от первого лица (FPV) осуществляется на аналоговой частоте через 40-канальный передатчик. Картинка онлайн передаётся на дисплей пульта управления. Максимальное удаление камеры – 1 км.

Беспилотником управляют с помощью пульта со встроенным FPV-экраном.

Ёмкость батареи питания – 2000 мАч. Полёт на одном заряде – до 25 минут.

Технические характеристики:

• вес – 560 г;
• скорость – 64 км/ч;
• высота – до 500 м;
• выдерживает ветер до 4 м/с.

Полётные режимы:

• GPS – макс. стабилизация полёта, скорость – 36 км/ч;
• SPORT – скорость 64 км/ч;
• ATTI – включается при потере GPS-сигнала.

Смарт-режимы:

• «Следуй за мной»;
• круговой облёт заданного пункта;
• полёт по одной линии с одной скоростью;
• движение без учёта ориентации дрона.

Плюсы:

• дисплей на пульте;
• масса режимов;
• камера со стабилизацией;
• аналоговый FPV.

Минусы:

• массивное зарядное устройство;
• плохая видимость на солнце.

Hubsan x4 fpv plus h107d

Универсальный квадрокоптер для семейного пользования. Маленькие размеры позволяют летать в закрытых помещениях и на открытом воздухе. Пульт управления оснащён LCD-дисплеем для просмотра видео в онлайн-режиме.

Камера 0,3 Мп передаёт онлайн видео 720×480 пикс. Для форматирования фото необходим конвертер. Видео записывается на съёмную карту памяти в пульте ДУ.

Управление осуществляется с 4-канального контроллера с монитором.

Система FPV позволяет пилоту видеть всё, что осматривает камера онлайн.

Батарея на 380 мАч обеспечивает полёт до 7 минут. Время зарядки – около 40 мин.

Технические характеристики:

• вес – 57 г;
• размеры – 7×7×2,54 см;
• высота – 100 м;
• дальность управления – 100 м;
• камера с углом обзора 120^о.

Функционал: автоматические флипы, система FPV, гироскоп.

Плюсы:

• компактность;
• надёжность;
• хорошая управляемость;
• низкий уровень шума.

Минусы:

• недостаточный заряд аккумулятора;
• плохая устойчивость.

Hubsan x4 h501s

Профессиональный квадрокоптер для гоночных соревнований. Имеет отличные лётные показатели: мощность, высокую скорость до 60 км/ч, специальные шасси.

Пульт с дисплеем позволяет просматривать полёт от первого лица в HD-качестве.

Имеется три варианта оснащения: эконом, стандарт, улучшенный, отличающиеся по длительности полёта и радиусу управления.

Камера передаёт картинку с расширением 1080 р. Изображение транслируется на дисплей пульта онлайн. Видео сохраняется в карте памяти.

Программное обеспечение для управления со смартфона обновляется на сайте производителя. Пульт – стандартный контроллер со встроенным FPV-модулем и LED-экраном.

Коптер оснащён GPS, функциями Follow mc и Headless mode.

Батарея ёмкостью 2700 мАч обеспечивает 20 мин полёта, заряжается 3,5 часа.

Технические показатели:

• вес – 410 г;
• радиус управления – 300 м;
• карта памяти.

Режимы:

• заданное направление;
• возврат в исходную точку;
• для новичков;
• «Удержание высоты»;
• «Следуй за мной».

Плюсы:

• GPS-модуль;
• камера высокого качества;
• надёжность;
• устойчивость к ветру.

Минусы:

Отзывы владельцев: лучший квадрокоптер для новичков.

Mjx x101

Крупные габариты квадрокоптера не позволяют использовать его для полётов в помещении. Традиционная конструкция с 4 винтами.

Предусмотрен подвес для камеры, которая отсутствует в базовой комплектации, амортизирующие подушки. На подвесе можно установить современные экшен-камеры разного ценового диапазона.

Видеосъёмка доступна на экране смартфона.

Внимание! Осевой стабилизации нет, поэтому камера в полёте наклоняется вместе с дроном.

Приложение для управления прибором подключается к каналу устройства через Wi-Fi. Кроме мобильного устройства, видео сохраняется на карте памяти аппарата.

Батарея ёмкостью 1200 мАч, заряда хватает на 10 мин полёта.

Характеристики:

• вес – 420г;
• зарядка – 2,5 часа;
• радиус полёта – до 100 м;
• скорость – 14,4 км/ч;
• З режима работы;
• пульт ДУ.

Квадрокоптер имеет возможность работать в трёх режимах мощности: низком, среднем, высоком.

Встроенная функция Headless делает управление более удобным. Имеется опция работы одной кнопкой. Wi-Fi позволяет транслировать видео на экран смартфона.

Дрон выдерживает порывы ветра средней интенсивности.

Плюсы:

• видеосъёмка высокого качества;
• высокая грузоподъёмность;
• устойчивость против ветра.

Минусы:

• отдельная покупка камеры;
• потеря скорости при установке камеры;
• слабая стабилизация, нечёткое изображение.

Бюджетный мультикоптер с отличными полётными данными. Понравится начинающим пилотам и мастерам вождения БПЛА.

Mjx x102-h

Квадрокоптер Х-образной формы выполнен из прочного пластика с лаковым покрытием красного цвета. Камера не входит в базовый комплект поставки. Беспилотник оснащён подвесом для крепления разных моделей современных экшен-камер.

Для управления дроном с мобильного устройства используют специальное ПО, скачиваемое с сайта производителя.

В комплекте удобный пульт ДУ с креплением для смартфона.

Надёжная связь через 4-канальный передатчик позволяет летать на расстояния до 100 метров. Выносная батарея ёмкостью 1200 мАч. Хватает на полёт в течение 11 мин. Зарядка длится 3 часа.

Технические характеристики:

• вес – 430 г;
• скорость – 40 км/ч;
• дальность полёта – 100 м;
• совместимые камеры GoPro, MJX, C4016;
• шестиосевой гироскоп, барометр.

Функционал:

• взлёт, приземление, остановка, возврат – одним нажатием;
• удержание высоты;
• Headless mode;
• 3D-повороты во всех направлениях;
• FPV.

Плюсы:

• бюджетный квадрокоптер;
• достаточная грузоподъёмность;
• ёмкий аккумулятор;
• хорошая скорость;
• набор режимов.

Недостатки:

• малая скорость приземления;
• трудности со связью на большой высоте.

Pixelito

Второй схемой, разрабатываемой параллельно, стала схема с вертикальным влетом моделиста из Бельгии по имени Александр. Он назвал свой вертолет Pixelito. Александр применил в нем схему, отличную от Proxflyer, у которой был лишь один несущий винт.

Стабильности ее полёта способствовало специальное устройство на винте: за неимением приемлемых по весу электронных стабилизаторов полета, на винт ставилось массивное навершие, выполнявшее при раскрутке роль гироскопа, управляющего углом атаки лопастей.

Сверху находится балансир (flybar, Bell/Hiller bar):

Как бы в последствии конструкторы ни пытались, без этой штуки вертолеты с одним винтом летать отказывались (пока не появились электронные стабилизаторы, управляющие углом атаки лопастей — flybarless схемы вертолетов). Первой же вертолетной схеме балансир был не нужен или, может быть, его функцию частично выполняло ограничительное кольцо на лопастях из бальзового дерева.

В этой модели моторчика было тоже два: для основного винта, который позволял лететь вверх-вперед, и для стабилизирующего пропеллера, с помощью которого можно было поворачивать. Модель получилась невероятно маленького размера, о чем можно судить по фото с хомячком, оно 2003 года, так что сорри за качество. Модель весила всего 6,9 грамм.

В 2003 году Александр был уже почти у создания работоспособной модели, и нашел Питера, создателя Proxflyer. Они решили объединить усилия, и таким образом довели свои модели до рабочих прототипов.

В записи от 15 Декабря 2003 года говорится:

«Сегодня мы с Питером с удовольствием представляем результат наших последних совместных разработок. Я создал вертолет Pixelito, а Питер — Proxflyer Micron (на тот момент уже не первую модель норвежца — мое примечание). Pixelito — это вертолет с моей собственной системой контроля ротора, а дизайн Питера уже довольно хорошо известен.

Мы называем их роботами, потому что такое название характеризует их лучше всего. Примерно 2 недели назад мы с Питером провели чудесные выходные у меня дома и после этого решили, что было бы неплохо вести совместные исследования, каждый у себя дома, но двигаясь к общей цели. Это вылилось в создание модели весом всего 6,9 грамм вместе с аккумулятором, и мы оба знаем, что это не предел.

Александр и Питер»

Видео только что созданного мини-вертолета Pixelito, но в ролике им управляет друг его создателя, автор Proxflyer Peter Muren. Можно догадаться, что Александр держит камеру.

Pixelito, 2003 год.

Третьим прототипом могла бы стать нашумевшая в то же самое время разработка японской фирмы Seiko Epson. Модель могла летать только вверх и вниз.

Ryze tech tello

Селфи-дрон оборудован четырьмя винтами с защитными бамперами. Лёгкое управление понравится и новичкам и пилотам-любителям.

Ёмкость батареи – 1100 мАч на 13 минут полёта. Зарядка длится 1 час.

Квадрокоптер сочетается с VR-очками и геймпадом. Камера 5 Мп производит видеозапись в разрешении 1280×720. Изображения хорошего качества. Кроме передней, имеется нижняя камера.

Вся информация поступает на планшет. Управление выполняется с помощью мобильного приложения.

При разрядке батареи беспилотник аккуратно приземляется.

Технические показатели:

• вес – 80 г;
• скорость – 8 м/с;
• макс. высота – 10 м;
• дальность связи – 100 м;
• электронный стабилизатор.

Функционал: автовзлёт/автопосадка, онлайн-передача видео на мобильное устройство.

Режимы работы: подкидывание, перевороты, запись видео при движении вверх и назад; панорамная съёмка.

Плюсы:

• небольшие размеры;
• простое управление;
• качественное изображение;
• несколько режимов полёта.

Минусы:

• неустойчивость к ветру;
• отсутствие встроенной памяти;
• малая дальность полёта.

Ryze tech tello boost combo

Компактный квадрокоптер с понятным управлением. Ёмкость батареи — 1100 мАч, полёт — 13 минут. Зарядка – один час.

Работает с геймпадом и VR-очками. Камера 5 Мп осуществляет качественную видеозапись МП4 HD в разрешении 1280×720 точек.

Информация фиксируется на смартфоне. Аппарат управляется с помощью приложения Tello на мобильном устройстве.

Характеристики:

• скорость – 8 м/с;
• дальность управления – 100 м;
• подъём – 10 м;
• вес – 80 г.

Функции: взлёт и посадка, флипы на автомате, FPV – вид от первого лица, передача видео на мобильник.

Программы полёта: снижение при обрыве связи, электронный стабилизатор изображения.

Плюсы:

• малый вес;
• мобильность;
• доступная цена.

Минусы:

• полёт только в штиль;
• небольшие расстояния и высота;
• отсутствие карты памяти.

Режимы работы позволяют:

• выполнять сложные трюки;
• делать панорамную съёмку.

По мнению пользователей, дрон отлично подходит тем, кто впервые взял его в руки.

Syma x8c

Четырехвинтовой квадрокоптер с радиоуправлением весом 600 г. Беспилотник предназначен для начинающих пилотов и любителей.

С нижней стороны размещена камера 2 Мп с большим углом наклона. Батарея питания на 2000 мАч.

Качество видеосъёмки низкое, запись видео производится на карту памяти или на удалённый носитель. Пульт ДУ (4 канала) обеспечивает полёт дрона на 200 метров.

Среднее время полёта – 10 мин. Период зарядки – 200 мин.

Характеристики:

• дальность полёта – до 200 м;
• дальность управления – 100 м.

Функции: автофлипы, автовзлёт/автопосадка, трансляция видео (FPV).

Два режима скорости, режим Headless – полёт независимо от ориентации устройства.

Преимущества:

• доступная цена;
• приятный дизайн;
• стабильный полёт;
• простое управление.

Недостатки:

• низкое качество видео;
• долгая зарядка аккумулятора;
• неустойчивость к ветру.

Беспилотник Syma X8C – один из лидеров в ценовой категории до 100$.

Syma x8hg

Недорогая модель квадрокоптера для новичков пилотирования. Аппарат оснащён встроенным барометром и улучшенной видеокамерой 8 Мп.

Дрон выделяется оригинальным дизайном и яркой цветовой гаммой. Конструкция представлена прочным корпусом с четырьмя винтами.

Светодиодная подсветка зелёного и красного свечения. Камера входит в базовую комплектацию.

Съёмка проходит в двух разрешениях – 720р и 1080р, качество видео и фото среднее.

Камера крепится к дрону с помощью безосевого подвеса.

Управление ведётся с пульта, оборудованного ЖК-дисплеем. На экране отображается информация о режимах полёта. Макс. дистанция управления – 100 м. Питание коптера от батареи ёмкостью 2000 мАч. Время полёта – 10 мин. Зарядка – 70 мин.

Показатели:

• вес – 600 г;
• радиус действия – 70 м.

Шестиосевой гироскоп улучшает управляемость и стабилизацию съёмки.

Два режима расхода энергии: низкий и максимальный.

Режим Headless mode – полёт в направлении, указанном пилотом, по прямой линии. Зависание в воздухе, 3D-флипы.

Плюсы:

• низкая цена;
• высокая грузоподъёмность;
• манёвренность;
• барометр для удержания высоты.

Минусы:

• слабое сопротивление ветру.

Дополнительные соображения

• Подвес — чаще всего используется для стабилизации камеры (FPV/Аэросъёмка). Как правило устанавливается под рамой в соответствии с центром тяжести БПЛА. Может крепиться напрямую к раме, либо посредством направляющих. Для стабилизации изображения рекомендуется использовать двух, либо трёх осевые подвесы. Требует увеличения длинны посадочных опор.

• Полезная нагрузка (транспортировочная) — в любительской сфере является чем-то вроде роскоши, так как любой дополнительный вес не только сокращает время полёта, но и приводит к отказу в использовании дополнительных элементов, которые могли бы добавить беспилотнику ключевых функций. При проектировании следует понимать, что транспортировочный кейс должен быть максимально лёгким и в тоже время прочным, а также сам груз должен жёстко крепиться, исключая любое перемещение в полёте.

• Посадочные опоры — несмотря на то, что некоторые БПЛА приземляются непосредственно на раму (как правило исключаются для снижения веса), применение в конструкции посадочных опор обеспечит зазор между нижней частью БПЛА и неровной поверхностью, а также в случае жёсткой посадки принимают удар на себя, увеличивая шансы на спасение таких важных элементов дрона как камера, подвес, АКБ и рама.

• Монтаж — несмотря на то, что проектировать и изготавливать беспилотник значительно проще, чем обычный вертолёт, расположение каждого элемента следует продумать в самом начале процесса проектирования.

Общие рекомендации по монтажу:

1. При создании рамы с нуля, важно, обеспечить точное расположение четырёх монтажных отверстий посредством которых осуществляется крепёж моторов к раме.
2. Большинство моторов для рам размером от 400 — 600мм имеют одинаковую схему монтажных отверстий, что позволяет использовать раму от одного производителя, а моторы от другого.
3. Расположение всех дополнительных компонентов в идеале должно быть симметрично относительно одной оси, что в последствии поможет облегчить поиск и регулировку центра масс беспилотника.
4. В идеале контроллер полёта должен быть расположен в центре круга (и как таковой в центре масс) соединяющего все моторы.
5. Контроллер полёта обычно крепится к раме при помощи стоек, резиновых демпферов или двухстороннего скотча.
6. Многие производители используют одинаковое расположение монтажных отверстий для контроллера полёта (например, квадрат 35мм либо 45мм), но как токового «промышленного стандарта» не существует.
7. АКБ достаточно тяжелая, и если центр масс вашей сборки немного сдвинулся, вы можете отрегулировать его переместив слегка батарею.
8. Убедитесь, что крепление АКБ немного «играет», но в тоже время обеспечивает надёжную фиксацию батареи.
9. Ремни с липучей основой часто используются для фиксации АКБ, тем не менее не будет лишним добавить двухсторонний скотч между батареей и рамой.

Если сомневаешься — ставь больше пропеллеров!

Почти сразу после появления моделей вертолетов начались попытки создания многопропеллерных, если можно так выразиться, машин.

Чем больше пропеллеров было в модели, тем труднее было согласовывать их работу. Тот же вертолет Chinook с картинки выше, без гироскопа колбасило при полете так, что становилось сомнительным применение двух пар винтов. Для полета же моделей с тремя и более количеством двигателей требовалась электроника, на порядок сложнее вертолетной.

Поначалу стали экспериментировать с количеством электромоторов. Это сейчас почти всегда ставится знак равенства между дроном и квадрокоптером, но на заре их появления было совсем не так.

Изначально многомоторные модели собирали исключительно энтузиасты. Почти сразу же возникла идея ставить на модели компактные камеры, которых в то время было не много, а GoPro появилась уже позже, и удачно вписалась в тренд. Камеры собирали из собственноручно припаянных контроллеров к камерам от мобильных телефонов и так далее.

Конструкторы мультикоптеров подбирали материалы для их рам, экспериментировали с разными электродвигателями, стали паять различные модули для согласованного управления пропеллерами, писать для этого ПО и обмениваться удачными находками друг с другом. Получалось с переменным успехом.

Пока не было надежной электроники для согласования моторов и не появились миниатюрные гироскопы, смотреть на полеты таких устройств жутковато. Здесь были и поломанные рамы, и потерянные видеокамеры, и утонувшие в водоемах дорогостоящие электронные модули. Однако год от года стабильность, дальность полета, простота управления и качество снимаемых видео постоянно возрастали.

Появились коптеры с двумя, тремя, четырьмя, пятью, шестью, восемью и более пропеллерами — соответственно, бикоптеры, трикоптеры, квадро-, пента-, гекса- и октакоптеры.

Один из первых трикоптеров, 2023 год

И вот, после долгих экспериментов, модели стали уже летать стабильно. Можно было не бояться, что она завалится в воздухе на бок или что вибрация при полете будет мешать управлению.

Бикоптер

Поначалу все ставили себе столько пропеллеров, сколько хотели, но позже каждой схеме, все же, нашлось свое применение.

Пролет квадрокоптера с камерой GoPro Hero 3 на борту через фейерверк, лучше смотреть в HD, 2023 год

Машины с тремя и четырьмя моторами стали чаще применяться для развлекательных полетов, для съемки видео, а увеличенное число пропеллеров пригодилось в коптерах для перевозки грузов, а также в тех случаях, когда от мультикоптера требуется надежность. Ведь если при отказе одного из моторов в модели вертолета неизбежно происходит его крушение, то в случае моделей с несколькими двигателями нагрузку вышедшего из строя мотора можно распределить на другие и удержать машину в воздухе.

Октакоптер, специально предназначенный для перевозки грузов, 2023 год

Интерфейс

Все шаги, необходимые для реконструкции 3D-модели из фотографий, собраны во вкладке меню «Workflow», как показано ниже:

По порядку: 1) Добавление фотографий в проект, 2) Выровнять фотографии, 3) Построить плотное облако точек, 4) Построить трехмерную полигональную модель из облака точек и 5) Создать текстуры. Этот процесс, конечно, значительно упрощен: существует ряд действий, которые вы можете предпринять, чтобы получить лучший результат и оптимизировать свою модель.

Давайте рассмотрим шаги более подробно:

1) Добавление фотографий. Чтобы добавить фотографии, которые вы хотите использовать для создания 3D-модели, вы можете использовать кнопку «Add Photos…» в меню Workflow, чтобы открыть обзор файлов, где вы можете выбрать фотографии, или вы можете просто выбрать фотографии и перетащить их на панель «Workspace» в левом нижнем углу. Когда вы добавите фотографии, Photoscan создаст «Chunk» и отобразит количество добавленных вами фотографий.

2) Выравнивание фотографий: выбор «Align Photos…» вызывает диалоговое окно с параметрами для выравнивания. Я всегда использую «Highest» для настройки точности и «Generic» выбор пары. Аэрофотосъемка имеет множество полезных функций — ПО для фотомоделирования любит фотографии травы, земли, дорог и других «органических» неповторяющихся поверхностей.

Когда вы нажмете «ОК» в диалоговом окне «Align Photos», Photoscan найдет похожие точки на всех ваших фотографиях и восстановит позиции камеры в трехмерном пространстве. Он также создает «разреженное облако точек», которое будет состоять из 50 000-200 000 или около того точек в зависимости от ваших настроек и количества фотографий:

«Разреженное» облако точек в Photoscan после выравнивания изображений.

Сначала все кажется непонятным, но если использовать поворот «gizmo» (прозрачная сфера с красными, зелеными и синими линиями на ней), чтобы немного повернуть изображение, вы, вероятно, начнете понимать, где находится вверх, а где низ. Если ваш БПЛА не помещает фотографии с данными GPS в EXIF, модель не будет иметь собственной ориентации.

Теперь самое подходящее время для установки ограничивающей рамки, чтобы не тратить время на части, которые не интересны. Это можно сделать, используя кнопки «Resize Region» и «Rotate Region». Обычно я устанавливаю «Region» для охвата части облака точек, которая содержит объект или область, в которой я хочу создать модель. Это экономит время обработки и уменьшает объем ручной работы по редактированию, которая может потребоваться позже.

3) Build Dense Cloud: Это, возможно, самая интенсивная вычислительная часть обработки. В диалоговом окне «Dense Cloud» вы можете выбрать параметры качества и глубины. Если в вашем компьютере меньше 32 ГБ ОЗУ, я бы не рекомендовал переходить за «Medium» качество.

Предупреждение: как только вы нажмете «ОК» в этом диалоговом окне, Photoscan будет использовать почти всю оперативную память вашего компьютера, что очень затрудняет работу над чем-либо еще. Я обычно оставляю процесс на ночь, или когда я знаю, что мне не нужно будет использовать компьютер.

Полученное плотное облако точек.

4) Build Mesh: если у вас есть плотное облако точек, возможно насчитывающее миллионы точек, можно построить трехмерную полигональную модель. Я всегда удостоверяюсь, что в этом диалоговом окне отмечена «interpolation enabled». В зависимости от размера облака, построение полигональной модели может занимать от 10 минут до нескольких часов.

Результатом будет трехмерная модель с обозначением вершин, полученной из фотографий. Перед созданием текстуры можно использовать инструменты выделения, чтобы обрезать любые ненужные части модели, также используйте «Close Holes», чтобы заполнить любые небольшие отверстия в модели, используйте «Gradual Selection», чтобы удалить небольшие скопления посторонней геометрии и используйте функцию «Decimate Mesh», чтобы уменьшить полигональную модель до допустимого размера для загрузки в Sketchfab.

Вот важные шаги, которые позволяют сделать вашу модель презентабельной и простой в использовании, поэтому рассмотрю каждый из них:

• Photoscan имеет прямоугольную область выделения и инструмент лассо для выбора и удаления частей полигональной модели (или плотного облака или разреженного облака). Можно использовать их, чтобы дать модели ровные края или удалить любые области, которые не нужны, с помощью кнопки «Delete».
• «Close Holes», находится в разделе «Tools -> Mesh -> Close Holes …» Здесь можно использовать слайдер для закрытия небольших отверстий, средних отверстий или всех отверстий в полигоне. Редко я использую опцию на 100%.
• Можно удалить постороннюю геометрию с помощью «Gradual Selection…», который находится в «Edit-> Gradual Selection…». Отрегулируйте ползунок, пока не будут выделены красные точки посторонней геометрий, расположенных вокруг основного полигона, а затем удалите их.
• Можно уменьшить размер полигональной сетки, чтобы легко загрузить ее на Sketchfab и легко просматривать свою модель на мобильных устройствах, используя функцию «Decimate Mesh». Здесь можно уменьшить количество полигонов в модели с 2-3 миллионов до 300-400 000. Это можно найти в «Tools -> Mesh -> Decimate Mesh …»

Build Texture:

теперь, когда мы немного очистили нашу модель и уменьшили ее размер, мы готовы ее текстурировать. Текстуры — это то, где сильно уменьшенные модели получают много деталей. Текстуры основаны на сделанных вами фотографиях, поэтому полученная модель будет иметь тени, которые были там, когда вы фотографировали.

Используйте «Build Texture …» в разделе «Workflow» для доступа к диалоговому окну. Здесь вы можете установить размер текстуры и количество текстур, которые вы хотите сгенерировать. Обычно я устанавливаю размер 2048, 4096 или 8192 и выбираю от 1 до 10 текстур, в зависимости от количества фотографий в проекте.

Теперь мы готовы экспортировать нашу модель и загрузить ее на Sketchfab! Photoscan имеет возможность загружать модели в один клик на Sketchfab. Эту опцию можно найти в разделе «File -> Upload Model …». Кроме того, вы можете просто экспортировать модель в виде OBJ, FBX или другого формата и загрузить ее на Sketchfab.

Чтобы добавить окончательный блеск и презентабельность вашей модели в программе просмотра Sketchfab, перейдите в «Settings» -> «3D Settings» (см. ниже), чтобы настроить ориентацию, материал и освещение.

Материалы исполнения бпла/конструкция

Ниже приведены наиболее распространенные материалы исполнения используемые для изготовления рам мультироторных дронов, соответственно список не полный. В идеале рама должна быть жёсткой с минимально возможной передачей вибрации.

Поролон (Пена) — как единственный материал для изготовления рам БЛА используется редко, и, как правило, в комбинации с жёстким каркасом или усиленной конструкцией. Также может применяется в стратегических целях; в качестве защиты несущих винтов (пропеллеров), шасси, не редко выступает в качестве демпфера. Поролон может быть разных типов от мягкого до относительно жёсткого.

Дерево — если в приоритете дешевизна конструкции, то дерево — это отличный вариант, который значительно сократит время сборки и изготовления запасных частей. Древесина достаточно тверда и является проверенным временем материалом. Важно чтобы при изготовлении рамы использовалась идеально прямая древесина (без изгибов и деформации).

Пластик — для большинства пользователей доступен только в виде пластиковых листов. Имеет тенденцию к изгибу и как таковой не идеален. Отлично подходит для изготовления защитного каркаса или шасси. Если вы рассматриваете возможность 3D печати, следует учитывать временной интервал изготовления (возможно проще купить комплект дооснащения UAV frame kit). 3D печать деталей отлично себя зарекомендовала при создании небольших квадрокоптеров.

Алюминий — доходит до потребителя в различных формах и размерах. Вы можете использовать листовой алюминий для исполнения корпуса, либо экструдированный алюминий для реализации лучей дрона. Алюминий не такой лёгкий, по сравнению с углеродным волокном или G10, зато цена и долговечность выступают главными преимуществами материала. Вместо разрушения или трещин, алюминий имеет склонность к изгибу. Для работы с материалом требуется только пила и дрель.

G10 (разновидность стекловолокна) — не смотря на то, что внешний вид и основные свойства практически идентичны с карбоном (углеродным волокном), является менее дорогим материалом. В основном доступен в листовом формате и используется для реализации верхних и нижних пластин рамы. Также в отличии от углеродного волокна, G10 не блокирует радиочастотные волны.

PCB (Печатная плата – пластина из диэлектрика) — по сути аналог стекловолокна, но в отличии от последнего всегда плоские. Иногда используется в качестве верхних и нижних пластин рамы, с целью уменьшения количества используемых деталей (например, плата распределения питания часто встроена в нижнюю панель). Рамы нано/мини квадрокоптеров могут быть исполнены из одной печатной платы включающей в себя всю электронную начинку.

Углеродное волокно — самый востребованный материал из-за лёгкого веса и высокой прочности. Процесс изготовления по прежнему исключительно ручной. Как правило серийно производятся простые формы, такие как плоские листы, трубчатые комплектующие; исполнение сложных трехмерных форм осуществляется на заказ.

Составляющие аппаратуры на которые стоит обратить внимание

Выбор аппаратуры это дело вкуса, может быть вам не нравится Taranis. Поэтому для себя я выделил несколько критериев, которые помогут вам определиться.

Первое это прошивка. Существует open source проект, который называется OpenTX.

OpenTX — это своего рода Android для аппаратуры. Проект развивается и пожалуй самый популярный. Так как я новичок, я еще не осознал насколько это мощный инструмент, но знаю, что есть поддержка LUA скриптов, а значит возможности практически безграничны.

(один из экранов OpenTX)

Стоит обратить внимание на переключатели и стики. Количество переключателей — дело сугубо индивидуальное, так как переключателей для квадрокоптера много не нужно. В моем случае я использую всего два. Один для арминга (аля включение двигателей) и включение FPV модуля.

Стики, вещь более деликатная. Основное отличие которое может быть, это внутреннее устройство.

“Простые” стики используют потенциометры для определения положения стика. Более продвинутые стики используют датчики на основе эффекта Холла. Такие стики более точные и плавные в ходе. В случае с Taranis Q X7, стики можно купить отдельно и заменить. Но есть версия Q X7, в которой уже стоят такие стики.

И как по мне самое главное, это возможность установки радио модуля. В каждой аппаратуре есть свой радио модуль, но как правило брендированный и работает только с приемниками того же бренда. Так же такие модуля не отличаются мощностью, а следовательно дальностью.

Поэтому обращайте внимание на протоколы с которыми умеет работать аппаратура и возможность вставки своего модуля.Это не означает, что без внешнего радио модуля не обойтись, то, что предоставляет аппаратура вполне, хватает для полетать в поле. Но если вы хотите летать в «космосе», на какой-то заброшенной стройке, или на дальние расстояния, то без этого никуда. Впрочем, многие гонщики ставят внешний модуль, только ради стабильности связи.

(Taranis с TBS Crossfire модулем)

Строим квадрокоптер. часть 1. детали.

Типы рам бпла

Трикоптер

Квадрокоптер

Гексакоптер

• Описание: «Гексакоптер» имеет шесть лучей, каждый из которых соединен с мотором. Передней частью гексакоптера принято считать сторону стыка двух лучей, но также передом может считаться и продольный луч.
• Преимущества: При необходимости, конструкция гексакоптера позволяет легко добавить два дополнительных луча и мотора, что позволит увеличить суммарную тягу, в следствии чего дрон сможет поднять больше полезной нагрузки. В случае отказа одного из моторов, допускается вероятность, что дрон сможет осуществить мягкую посадку, а не разбиться. Модульная конструкция рамы. Почти все полётные контроллеры поддерживают эту конфигурацию.
• Недостатки: Громоздкая и дорогостоящая конструкция. Дополнительные двигатели и детали увеличивают вес коптера, соответственно чтобы получить туже продолжительность полёта, что и у квадрокоптера, необходимо устанавливать более ёмкие АКБ.

Y6

• Описание: Конструкция Y6 представляет собой тип гексакоптера у которого в основе не шесть лучей, а три, каждый из которых соединён с парой соосно установленных моторов (итого 6 моторов). При этом стоит обратить внимание, что нижние пропеллеры проецируют тягу вниз.
• Преимущества: Меньшее количество компонентов по сравнению с гексакоптером. Поднимает больше полезной нагрузки по сравнению квадрокоптером. При использовании винтов с встречным вращением исключается гироскопический эффект, как у Y3. В случае отказа одного из моторов, допускается вероятность, что дрон сможет осуществить мягкую посадку, а не разбиться.
• Недостатки: Более дорогой по сравнению с квадрокоптером из-за использования дополнительных деталей, равноценных по стоимости деталям гексакоптера. Дополнительные моторы и детали увеличивают вес коптера, а значит, чтобы получить то же время полёта, что и у квадрокоптера, необходимо будет использовать АКБ большей ёмкости. Как показывает практика, тяга полученная на Y6, немного ниже чем у обычного гексакоптера, вероятно, потому, что нижний винт влияет на тягу верхнего винта. Не все полётные контроллеры поддерживают такую конфигурацию.

Октокоптер

• Описание: У октокоптера восемь лучей, каждый из которых соединен с мотором. Передней частью гексакоптера принято считать сторону стыка двух лучей.
• Преимущества: Больше моторов = больше тяги, и соответственно повышенная избыточность, позволяющая дрону уверенно перемещаться с тяжёлыми и дорогостоящими DSLR камерами.
• Недостатки: Больше моторов = более высокая цена и большой АКБ. Ввиду своей дороговизны актуален только для профессиональной сферы.

X8

• Описание: Конструкция X8 по-прежнему является октокоптером, только не с восемью, а с четырьмя лучами, каждый из которых соединён с парой соосно установленных моторов (итого 8 моторов).
• Преимущества: Больше двигателей = больше тяги, и соответственно повышенная избыточность. Больше шансов мягко посадить дрон в случае отказа мотора.
• Недостатки: Больше моторов = более высокая цена и большой АКБ. Ввиду своей дороговизны актуален только для профессиональной сферы деятельности.

Размер бпла

Беспилотники бывают разных размеров, от «Нано», которые меньше ладони, до крупногабаритных, которые можно перевозить только в кузове грузовика. Для большинства пользователей, которые только начинают познавать беспилотное хобби, оптимальный диапазон размеров, предлагающих наибольшую универсальность и ценность, находится в пределах от 350мм до 700мм. Размером рамы является диаметр наибольшего круга пересекающего каждый из моторов. Запчасти для БПЛА таких размеров имеют широкий спектр цен и самый большой выбор доступных продуктов.

Улучшения и повышение стабилизации полета

В то время как первые игрушечные вертолеты имели всего 2 канала управления (вперед-вверх и поворот лишь в одну сторону), любители для себя делали и модели на многоканальном радиоуправлении. Чтобы управлять самыми первыми моделями дистанционно управляемых вертолетов, требовалась довольно долгая тренировка, поскольку ровно удержать его в воздухе было довольно трудно, и многое зависело от мастерства пилота.

Для самых простых игрушечных вертолетов вместо радиоуправления применялось управление по инфракрасному излучению. В более продвинутых моделях — по радиоканалу. В дешевых моделях оно было двухканальным, чем дороже — тем каналов управления становилось больше.

В самых дешевых моделях на смену двухканальному управлению добавили третий, и управление стало больше походить на полноценный полет. Вот только держаться в воздухе, несмотря на множество каналов, было все еще непросто.

Обратите внимание, как трудно пилоту совладать с удержанием модели на месте:

Одна из первых моделей вертолетов, схема типа Pixelito, 2007 год.

Появление миниатюрных гироскопов значительно улучшило эту ситуацию. После добавления в модель этого устройства полет становился прямо непривычно стабилен, не надо было постоянно держать пальцы на клавишах управления. Однако такие модели стоили гораздо дороже, чем вертолеты без гироскопа. Гироскопы стали применяться и в моделях вертолетов с ДВС.

Видео про модели вертолетов с гироскопами, 2023 год

Самой популярной из моделей с гироскопом для массового покупателя была модель Syma S107, ну а самыми надежными, выдерживавшими прямые столкновения со стенами, зубы котов и бесконечные тараны мебели, наверное, являлись вертолетики фирмы Himoto.

После своего появления, новые устройства стабилизации стали ставиться и на самые первые модели электровертолетов. В магазинах появились наборы для модернизации Kalt Whisper, Kyosho EP Concept, Icarus ECO 8 и 16 и GWS Dragonfly. На тех же самых вертолетах, после установки гироскопа, литий-полимерных аккумуляторов и легких и мощных бесколлекторных двигателей стало возможно не только нормально летать, но и даже заниматься аэробатикой.

Демонстрация возможностей электровертолета с гироскопом, 2023 год. А ваш квадрокоптер так умеет?