ALC3D - Universelles GoPro Gimbal mit Schleifring und univers. Schwerpunktsausgleich

[sandrodadon]

Nachdem ich nun mein drittes GoPro Gimbal besitze und vor jedem Neukauf verzweifelt nach einem GoPro Gimbal gesucht habe, welches auch nur ansatzweise alle meine Wünsche erfüllt, habe ich mich dazu entschlossen, mein eigenes GoPro Gimbal in Angriff zu nehmen.
Hierbei habe ich darauf geachtet, möglichst alle Eigenschaften zu realisieren, nach denen ich immer vergebens gesucht habe.
Ich habe mich für ein 3D gedrucktes Gimbal entschieden, da man so "über Nacht mal" z.B. eine neue Pitchachse drucken kann und auch viele Argumente für den 3D Druck sprechen.

Was mich an alles bisherigen / üblichen GoPro Gimbals stört:
1: Alle GoPro Gimbals sind schnell aus der Balance zu bringen, indem man beispielsweise einen Linsenschutz oder das AlexMos Bluetooth&Video-Board anbringt.
2: Der Pitch Motor liegt zu 98% auf der Linsenseite und verdecken oft den MicroSD und USB Slot
3: Um die GoPro zu entnehmen braucht man oft einen Inbus Schlüssel
4: GoPro Gimbals mit Yaw Schleifring sind die reinste Rarität

Hier das Resultat, der erste Prototyp:

Optisch ansprechend ist der Prototyp zwar nicht sonderlich, funktional konnte ich jedoch all meine Ansprüche realisieren. Alle 3 Achsen sind entsprechend des Schwerpunktes verschiebbar, die Pitchmotor-Seite ist frei wählbar, die GoPro wird mit einem Gummi befestigt und ist somit innerhalb von Sekunden zu entnehmen.
Es wurde sehr viel Wert auf Genauigkeit und Stabilität gesetzt, auch wenn dies seinen Preis hat.
Alle Bauteile werden auf einem industriellen Stratasys Objet260 Connex1 im PolyJet Druckverfahren aus Digital ABS+ gefertigt.

Wichtig ist, dass die Basiskomponenten immer gleich bleiben sollen und nur die 3D Druck Teile von Version zu Version ausgetauscht werden sollen.
Meine Basiskomponenten: AlexMos 32Bit, DYS Gimbal Motoren (~35€), Slipring 8.5mm (~7€)
Die 4 Phasen des Schleifrings werden oberhalb der Entkopplung zu 2x Ground und 2x4S zusammengefügt, ein Kondensator auf der unteren Seite des Schleifrings soll eventuell auftretende Schwankungen kompensieren.

Revision 2:
Kurz nachdem ich die ersten Druckteile erhalten und montiert hatte, wurde mit Revision 2 begonnen und mittlerweile wurden alle Teile überarbeitet, gedruckt und erneut montiert.

Zu den wichtigsten Änderungen in Revision zählen:
-Rollachse 1,5mm dicker um Aufschwingen zu verhindern
-Yaw Achse verändert um Controller Montage zu erleichtern
-Yaw Achse verändert um Steifigkeit zu erhöhen
-GoPro USB/SD-Aussparung vergrößert

Sollte das Wetter passen werde ich morgen den ersten Testflug absolvieren.
Aktuell ist das Gimbal noch ohne Schleifring montiert, außerdem wurde ein Motor durch einen T-Motor GB2208 ersetzt da einer der DYS Motoren defekt war.

Ich freue mich auf eure Kommentare, Vorschläge und Kritiken

 

[mkschorsch]

Die Computer Darstellung sieht ja schon sehr Vielversprechend aus. Bin auf Deine Filmergebnisse gespannt. Ist das 2 oder 3D ?

Wieviel soll das im Endausbau kosten mit AlexMos?Die Usb Aussparung sollte gut zugänglich und auch bei etwas größeren Steckern noch gut zugängig sein.

mfg Georg

 

[sandrodadon]

Hi Georg,
ich versuche heute einen Testflug zu machen,

Es ist ein 3D / 3-achsiges Gimbal und die Kosten kann ich noch nicht final abschätzen, ich versuche es aber mal grob aufzustellen.

Ungefähre Kosten:
Entkopplung: ~10€ (Kann je nachdem wer fräst aber teurer sein )
Dämpfergummis: 5€
3 Motoren ~35€
1 Schleifring ~7€
3D Druck ~100-200€ (kommt auf Druckverfahren und Farbe an)
Controller 20-160€ (Storm32, AlexMos 8bit, AlexMos 32bit, ...)
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Bestcase 3D Druck Kosten mit Storm32 Controller: 177€
Worstcase 3D Druck Kosten mit AlexMos32 Controller: 427€

Der Controller macht viel aus, ich habe den AlexMos32 schon hier, der Storm32 ist noch unterwegs.


Da ich mit dem aktuellen 3D Druck Zugang keinen SLS 3D Drucker nutzen kann, überlege ich aktuell, Shapeways auszuprobieren, um ein weiteres 3D Druck Verfahren getestet zu haben und so vielleicht durch bessere Stabilität im SLS Verfahren Gewicht einsparen kann.
Durch ein falsches Druckverfahren kann man massive Stabilitätsprobleme bekommen, die Rollachse konnte durch ein ungeeignetes Druckverfahren in rev1 ohne Probleme per Hand zerbrochen werden, durch das neue 3D Druck Verfahren konnte ich sie per Hand nicht zerbrechen

 

[flying_pit]

OHA.....das schaut doch extrem interessant aus!! Ich such ja auch schon ne geraume Zeit ein 3achs für kleine Minicam´s ala Yi oder Prestigio . Also für den 3D-Druck würde ich mich, wenn es zum Final geht auch interessieren, den Rest hab ich schon hier rumliegen. Thema ist abonniert!

 

[sandrodadon]

Danke danke

Für die Xiaomi Yi müsste man vermutlich eine andere Pitchachse drucken da sie etwas größer als die GoPro ist ... aber genau da liegt ja der Vorteil vom 3D Druck gegenüber starren "Fertiggimbals"

 

[sandrodadon]

Es gibt ein Update - Das erste Flugvideo ist da

Vorab zu sagen:
Es sind die allerersten PID Werte, mehr folgt die Tage (5 PID Profile, 5 Testflüge)
Vermutlich zu harte Dämpfer (DJI Schwarz waren noch übrig, Erfahrungsgemäß sind die grauen universeller)
Ich habe auf die schnelle keine ordentliche IMU Kalibrierung gemacht und der Onboard IMU ist noch aus

https://www.youtube.com/watch?v=ms0Kdnzdgv0&feature=youtu.be

Weiteres Vorgehen:
-DJI Dämpfer Grau verbauen um Aufschwingen und Vibrationen zu mindern
-6 Point Calibration Kamera IMU
-6 Point Calibration Frame IMU
-5 PID Profile anlegen
==> 5 Testflüge, Vergleichen

Danach:
-Follow Mode Yaw hinzu schalten


Aber ich würde sagen, das ganze kann sich schonmal sehen lassen, ich hatte schon schlechtere Resultate mit angeblichen "Plug and Fly" Gimbals

(Habe eine neue Revision der Yaw Achse bei Shapeways bestellt, hoffe durch SLS auf noch höhere Stabilität und durch schwarze Farbe auf eine hübschere Optik )

 

[mkschorsch]

hallo danke für die Infos,

sieht ja schon sehr vielversprechend aus.
Mal seh'n was Du da noch so alles aus dem Ärmel zauberst.

mfg

 

[sandrodadon]

Hi.

Habe die Yaw Achse Rev 2 von Shapeways bekommen, schickes schwarz, stabiles 3D Druck Verfahren, alles in allem 8 Tage bis zur Haustüre.
(Yaw und Roll bestelle ich sehr bald auch dort, danach könnte ich die Teile auch dort zum Verkauf anbieten sofern Interesse besteht)

IMU 6 Point ist gemacht und neue Dämpfer sind auch schon drin.
Die neue Yaw Achse wird jetzt verbaut und dann gibt es den Test mit 5 PID Profilen im direkten Vergleich.


Edit: Es hat sich ein kleiner Fehler eingeschlichen und ich muss die Yawachse minimal nachbessern - ich nutze die Gelegenheit, um direkt das ganze Gimbal nochmal in schickem stabilen schwarz drucken zu lassen

 

[sandrodadon]

So weiter gehts.

die wichtigsten Änderungen:
-Onboard IMU aktiviert
-6 Point Kalibrierung beider IMUs
-12V Festspannung via UBEC
-Acceleration Limits 300 (wird vielleicht noch weiter gesenkt)
-3 neue 12V PID Profile mit 3 verschiedenen Power Setups testgeflogen (Wegen Umstellung von 4S auf 12V)

https://www.youtube.com/watch?v=KhRieQHqxe8

Was es noch zu sagen gibt:
-Es war beim Testflug extrem windig, teils Böen bis 60kmh
-Die PIDs sind noch nicht final, gehen aber in eine gute Richtung
-Ich bekomme in ein paar Tagen die finalen Gimbal Bauteile von Shapeways, durch ihren SLS Druck wird z.B. die Rollachse nochmal deutlich fester

Hoffe das Video gefällt euch, perfekt ist es noch nicht aber es wird von Woche zu Woche

 

[sandrodadon]

Mit 5 Tagen verzögerung hat Shapeways jetzt geliefert,
wie erwartet sind die Teile absolut passgenau, hochwertig gefertigt und stabil.

Ist es nicht hübsch?

In den nächsten Tagen sollte es dann Flugvideos mit dem (hoffentlich) finalen 3D Druck Teilen geben, ein Ende ist in Sicht

 

[brandtaucher]

Schön gemacht! Bin gespannt.

 

[sandrodadon]

Update:

So langsam wird mir klar, wieso es fast ausschließlich 2-Achs Gimbals aus dem 3D Drucker gibt:
Pitch und Roll funktionieren wunderbar, jedoch macht die 3. Achse Probleme, da in meinem Fall die Rollachse leicht flexibel war und die Yaw Achse sich so bei sehr niedrigen PID Werten aufschwingt.

Mit dem Storm32 Controller konnte ich so maximal einen P-Wert von 3.20 realisieren, was viel zu wenig war.

Also habe ich kurzerhand aus 10mm Alu Vierkant eine neue Roll-Achse gebaut.
Zum Vergleich: Jetzt liegt der P-Wert bei 24.10

Erstmal mache ich auch mit der Alu Rollachse weiter, aber da kommt noch was ... Der Plan eines kompletten 3D Druck Gimbals besteht weiterhin.

DASS es möglich ist, daran zweifel ich nicht, zum Vergleich mal die massive Roll-Achse von digaus 3D Druck Gimbal: (Vermutlich Innen ähnlich Alu Vierkant)

Bald wird also WIEDER bei Shapeways bestellt

Ein Video des Gimbals (mit Alu Vierkant Roll Achse) sollte aber in den nächsten Tagen kommen

 

[sandrodadon]

Es hat länger gedauert als gedacht, aber hier ein Video vom aktuellen Fortschritt:

https://www.youtube.com/watch?v=gbufk-E0_F0

Hauptgrund für die Verzögerung:
Ich wechsel aktuell vom AlexMos32 Bit Controller auf den STorM32 Controller, daher musste ich mich neu ins dortige PID Tuning einarbeiten.

Hier in Video seht ihr nun mein aktuell drittes PID Profil auf dem Controller, es gibt ein paar Unterschiede zu AlexMos und auch Eigenheiten aber so langsam können die Videos sich sehen lassen.
Die Yaw Achse ist noch nicht so gut wie Roll und Pitch aber ich bin dem Ziel nah, ich hoffe in 2-3 Tagen nochmal deutlich bessere Ergebnisse zu haben.

Außerdem ist "2nd IMU" noch deaktiviert da ich noch keine Zeit hatte, mit aktivierter 2nd IMU nach-zu-tunen (Eine der STorM32 Eigenheiten)

Ich für meinen Teil bin froh über den Wechsel zum STorM32 Controller, ich komme mit ihm viel besser klar als mit dem AlexMos Controller

 

[darkcheater]

außerdem gibts den schon für 25€ aus China
Sehr cool, was du da machst, die Ergebnisse können sich echt sehen lassen.
Mich freut auch, dass du dich trotz diverser Rückschläge nicht vom Vorhaben abbringen lässt.
Bin gespannt, wies weiter geht!

 

[Gelöschtes Mitglied 1973]

Yaw wird extrem stabiler mit der zweiten imu (oberhalb von yaw) nutz das unbedingt.

 

[achmo]

Hallo an alle, ich hab mal ne generelle Frage zum 3 Achs Gimbal.
Was genau macht der 3. Motor?
Wir er nur genutzt um die Kamera zu drehen oder ist es vielmehr so, dass ein Punkt anvisiert, dieser auch beibehalten wird, wenn der Kopter sich um die eigene Achse dreht.

Gruß Achim

 

[sandrodadon]

@darkcheater: Ich habe jetzt so viel Geld in den 3D Druck, die Motoren, Controller etc gesteckt, jetzt muss es auch laufen
Aber stimmt schon, es gab mehr Rückschläge als befürchtet

@Amadeus: Habe ich auch vor, aktuell ist der 2nd IMU noch quasi "Below Yaw" (3) was ja ziemlich schlechte Resultate bringt.
Warte noch auf neue Copter-Centerplates um dann den 2nd IMU endlich so nutzen zu können wie ich es vor habe, bekomme den Controller noch nicht so wie in (1) montiert bevor die neuen CPs (Montag oder Dienstag) kommen

@Achmo: Die 3. Achse kann man auf 2 Arten nutzen:
+"Follow Modus" wo die 3. Achse kleine Schwankungen ausgleicht, aber bei großen Bewegungen mit dem Copter geht, es "dämpft" quasi und folgt
+"Hold Modus" wo die 3. Achse stur eine Richtung hält, bis sie einen neuen Befehl bekommt, quasi für einen Kameramann

 

[darkcheater]

Ja, wird es auch, da bin ich mir sicher
Kannst du bitte mal genauer zeigen, wie und wo du den Schleifring einsetzt?
Ich weiß prinzipiell, was dieser tun soll, aber kann es mir schlecht vorstellen.
Wo hast du den gekauft und wie viele und welche Kontakte schleift er durch?
Es gibt auch ein Storm32 Board mit 2 externen IMUs, siehe hier: http://www.goodluckbuy.com/storm32-...-31-drv8313-with-2-sensors-and-joystick-.html
Das könnte man dann flexibler einsetzen, oder?

 

[sandrodadon]

Nachdem es nach über 1 Woche hier endlich mal windstill und regenfrei ist, bin ich endlich so weit voran gekommen, wie ich es schon lange vor habe:

1) Der Copter wurde ordentlich PID getuned
2) Die grauen DJI Dämpfer wurden durch die schwarzen ersetzt
3) Die Yaw Achse wurde nachgetuned, D und I waren zu hoch
4) Den Onboard IMU nutze ich NICHT, da das Gimbal ja unlimited Yaw-Rotation haben soll und der Controller daher "Below Yaw" bleiben soll.

Die Ergebnisse sind meiner Meinung nach sehr gut, zumindest besser als alles was AlexMos Autotune bisher zustande gebracht hat und erst recht als alle angeblichen China "Out of the Box" Gimbals

PIDs:

Video:
https://www.youtube.com/watch?v=Hny4aXYuZaY&feature=youtu.be

Hoffe euch gefällt es genau so gut wie mir

Weiteres vorgehen:
-Testflüge
-Wenn nötig minimal nachtunen
-Schleifring (Nach ausreichend vielen Testflügen)

 

[Ori0n]

Sehr schön, gefällt mir gut .
Weiter so!