Tecnología de diseño de Drone Gimbal , Piezas y mejores Gimbals para filmación aérea

Componentes, piezas y tecnología de diseño de Drone Gimbal
Tener un cardán de drones de alta calidad es esencial para capturar una gran película aérea, fotografía, mapeo 3D, lidar, fotogrametría y otras imágenes impulsadas por sensores.

Para que los aviones no tripulados se utilicen ampliamente en diferentes sectores, es esencial que la tecnología de estabilización del cardán de los vehículos aéreos no tripulados se mantenga en línea con la innovación de los aviones no tripulados. Este es el caso hasta ahora.

A continuación se ofrece una rápida visión general del diseño y funcionamiento de un cardán de drones, incluyendo los componentes del cardán. Con este conocimiento usted podrá elegir el mejor gimbal de drones para su cinematografía aérea.

Conocer los componentes del cardán aéreo le ayudará si necesita solucionar cualquier problema con el cardán.

A partir de motores sin escobillas de 3 ejes, unidades de control Gimbal (GCU), IMU y sistemas anti-vibración, encontrará a continuación un montón de conocimientos muy útiles.

También echamos un vistazo a los mejores gimbal aéreos disponibles, junto con los drones en los que se pueden montar. También encontrará algunos excelentes videos de drones gimbales a lo largo del camino.

Ahora, cuando se trata de la innovación del cardán de los drones, estamos descubriendo que los fabricantes de cámaras y sensores (lidar, térmico, ultrasonido, etc.) están jugando a ponerse al día con la innovación del dron y del cardán hasta la fecha.
Los fabricantes de drones como DJI, Yuneec y Walkera no están esperando y han llenado este vacío produciendo su propio gimbal / cámaras integradas.

DJI, Walkera y Yuneec también se han asociado con Flir para permitir que los sensores de visión térmica se monten en sus drones.

Los últimos drones superiores tienen un vuelo casi perfecto y estabilidad de cardán incluso en condiciones muy tempestuosas. Esta estabilización de vuelo y cardán es el resultado de grandes mejoras en todos los componentes de los drones, incluyendo el software que controla estos componentes.

Además, la mayoría de los drones de calidad de hoy en día tienen cámaras de 4k incluyendo una multitud de configuraciones de cámara para capturar excelentes tomas aéreas en todas las condiciones de iluminación.

¿Qué es un dron gimbal?

Un gimbal, ya sea portátil o montado en un avión teledirigido, está diseñado para dar al operador de cámara la independencia de fotografiar o filmar sin que la cámara sufra vibraciones o sacudidas.
Generalmente alimentado por tres motores sin escobillas (3 ejes), el gimbal tiene la capacidad de mantener la cámara nivelada en todos los ejes (pan, roll, tilt) a medida que el operador mueve la cámara. Una unidad de medida inercial (IMU) responde al movimiento y utiliza sus tres motores separados para estabilizar la cámara.

Con la guía de algoritmos, el estabilizador es capaz de notar la diferencia entre el movimiento deliberado como las cacerolas y los disparos de seguimiento de una sacudida no deseada. Esto permite que la cámara parezca como si estuviera flotando en el aire.

Plataformas de filmación aérea de control total

Los sistemas de control de vuelo de los aviones teledirigidos y la innovación de los cardanes aéreos se han movido rápidamente en los últimos dos años. Hace unos pocos años, tenías muy poco control de la cámara montada en un avión no tripulado. Tendría que encender la cámara y configurarla para que grabe antes de despegar. No tenías control del cardán o de la cámara después del despegue.

Ya no más. Prácticamente todos los últimos drones tienen el cardán y la cámara integrados en el sistema de control de vuelo y pueden ser fácilmente controlados por la estación de control remoto en tierra. Ahora tiene la vista en primera persona junto con el enlace descendente de vídeo en directo, que también se puede transmitir directamente a YouTube.

 

Partes de un Gimbal Drone

El siguiente dibujo es del cardán DJI Zenmuse Z15-5D III (HD) y es adecuado para la cámara Canon 5D Mark III. La mayoría de las gimbolas aéreas son similares por lo que este Zenmuse Z15 por lo que si usted entiende estos componentes usted sabrá su camino alrededor de la mayoría de las gimbolas UAV en el mercado.

Drone Gimbal de 2 o 3 ejes

Las mallas de 3 ejes proporcionan una mejor estabilidad de vídeo que las mallas de 2 ejes. Esto se debe a que los balancines de 3 ejes estabilizan el vídeo en los 3 ejes (guiñada, cabeceo y balanceo), mientras que un cardán de 2 ejes se estabilizará sólo en el eje de cabeceo y balanceo.

Los temblores horizontales, de gelatina o de persiana, son más evidentes en los vídeos tomados con un cardán de 2 ejes debido a la falta de estabilización en el eje de guiñada.

Los cardanes de 3 ejes son capaces de reducir en gran medida y a veces eliminar por completo la gelatina gracias al tercer motor, que ayuda a absorber los movimientos no deseados en el eje de guiñada. Sin embargo, los balancines de 3 ejes son más pesados y más caros que los de 2 ejes. También consumen más energía de la batería debido a que tienen más motores.
Artículo que describe las partes y componentes del cardán de los drones

Motores y ángulos Gimbal Brushless

3 x Módulos Servo Driver (Pan, Roll, Tilt) para accionar el cardán. La mayoría de los componentes de las cardan de los drones, incluyendo los motores, están diseñados para una cámara o sensor en particular.

Este método de diseño consigue una filmación casi perfecta porque el cardán se ha ajustado al peso y equilibrio de la cámara individual.

Hoy en día, casi todas las balancines de los aviones teledirigidos funcionan con motores sin escobillas. En los fundamentos mismos del diseño de motores, la diferencia entre un cepillado y un sin cepillo es un deleite.

Los motores sin escobillas carecen de escobillas. Sin embargo, sus diferencias de diseño son un poco más sofisticadas. Un motor sin escobillas monta sus imanes permanentes, generalmente cuatro o más, alrededor del perímetro del rotor en forma de cruz.
La eficiencia es una de las principales características de venta de los motores sin escobillas. Debido a que el rotor es el único portador de los imanes, no requiere energía, es decir, sin conexiones, sin conmutador y sin cepillos. En lugar de estos, el motor emplea circuitos de control.

Movimientos de los Ejes Drone Gimbal

Drone Gimbal Yaw Pitch Roll AxisPan (Yaw): Un movimiento de guiñada es un movimiento lateral de lado a lado del cardán/cámara a la izquierda o a la derecha. La mayoría de las mallas de los aviones teledirigidos tienen un movimiento de 360 grados.

Si tiene un avión teledirigido con brazos retráctiles, entonces tiene una visión completa de 360 grados sin obstrucciones. Los aviones no tripulados DJI Inspire 1 y Walkera Voyager 3 tienen brazos retráctiles.

Rueda: Un ángulo de balanceo positivo eleva el cardán/cámara a la izquierda o a la derecha. El Zenmuse Z15 anterior tiene un movimiento de balanceo de +15 /-15 grados.

Inclinación (Pitch): Un movimiento hacia arriba y hacia abajo del cardán y de la cámara. En el diagrama del cardán anterior podemos ver que tiene un grado de movimiento de -90 a +15.

Los mejores ángulos de la cinematografía aérea

Nuestros modernos aviones teledirigidos vuelan sobre los 3 ejes. Junto con la capacidad de controlar el cardán del dron y la cámara en los 3 ejes, ahora tenemos control total sobre nuestras vistas de la cinematografía aérea. En pocos años, los últimos sistemas de control de vuelo junto con excelentes balancines estabilizados nos han dado una calidad perfecta de película aérea.

Amortiguador de vibraciones

Estas unidades tienen la función muy importante de reducir o amortiguar las frecuencias de vibración medias a altas del dron que llega a la cámara mientras que todavía permite que el movimiento real de la tabla de baja frecuencia se lleve a cabo en conjunto con el marco del dron.

Algunos amortiguadores antivibratorios DIY están hechos de espuma, bolas de goma e incluso tapones para los oídos.

Sin embargo, se trata de un equipo muy importante y no cuesta mucho dinero, por lo que probablemente sea una buena idea tener los mejores amortiguadores que pueda permitirse.

Se fabricará un amortiguador de cardán fabricado profesionalmente con fibra de carbono con placa antivibración y 4 bolas de goma especialmente diseñadas para el cardán.

Drone Gimbal IMU

La mayoría de las balancines drones, incluyendo el Zenmuse Z15 anterior, tienen una IMU (unidad de medición inercial) incorporada. Este Zenmuse también tiene un módulo de infrarrojos incorporado. El IMU de cardán utiliza algoritmos programados que crean una estabilización casi total y dan un control sin esfuerzo al operador.

Debido a que la IMU está incorporada, su cardán no requiere ningún equipo o cableado adicional, mientras que reduce el peso y le permite comenzar a capturar la película más rápidamente. El obturador puede ser controlado remotamente por un receptor de infrarrojos.

La IMU se puede desalinear con el tiempo o incluso sacar la caja. Con el ángulo de visión correcto, la cámara debe filmar el horizonte con una línea recta. Cuando está desalineado, puede tener problemas de inclinación del horizonte. Hay varias maneras de arreglar esto, incluyendo la calibración del cardán y el IMU de los drones.

Retrocediendo un paso, una IMU (unidad de medida inercial) es un dispositivo electrónico que mide y reporta la fuerza específica del cuerpo, la velocidad angular y a veces el campo magnético que rodea al cuerpo, utilizando una combinación de acelerómetros y giróscopos, a veces también magnetómetros.
En esta capacidad, los datos recogidos de los sensores IMU permiten que una computadora rastree la posición del UAV o de la aeronave.

Unidad de control del cardán del dron (GCU)

Unidad de Control del Gimbal de DroneLa Unidad de Control del Gimbal también conocida como GCU, es esencialmente una simple computadora que toma datos de los giroscopios y responde diciéndole a los motores de los gimbales en qué dirección deben moverse.

El módulo GCU se conecta y se comunica con el sistema de control de vuelo para ayudar a controlar el cardán. Al mismo tiempo, envía información de vídeo al enlace descendente de vídeo para su transmisión.

Ejemplos de sistemas de control de vuelo son los modelos DJI N3 y DJI A3 y el piloto automático Pixhawk de 3DR.

Cámaras y Sensores

Todas las partes mencionadas anteriormente no sirven sin la cámara o el sensor para capturar la fotografía aérea, la película o las imágenes en 3D. El cardán debe venir con los soportes, tornillos y cables correctos para conectar la cámara al cardán y a la unidad de control.

Componentes de soporte para Gimbal / Cámara
Dispositivos como el IOSD Mark II tienen un módulo BEC incorporado que soporta la batería LiPo 3S – 6S. Proporciona la fuente de alimentación para la cámara y el controlador principal, lo que mejora la fiabilidad de la fuente de alimentación.

Cuando dispositivos como el DJI IOSD MARK II se utilizan junto con los controladores de vuelo, obtendrá una experiencia de vuelo aún mejor y más estable, lo que significa menos vibración que se mueve hacia el cardán y la cámara.

Mejores Drones Gimbals para filmaciones aéreas

Cuando se trata de filmar, cuanto menos vibraciones y vibraciones tenga la cámara, mejor. A continuación, puede capturar el mejor vídeo y tomas fijas para el vuelo. Después, de vuelta en casa o en la oficina, hay más trabajo que hacer, ya sea editar la película o las fotos y empaquetarlas en un vídeo o un catálogo.

También es cierto que cuando se trata de crear mapas en 3D o modelos 3D de estructuras, la menor vibración del dron y de la cámara es vital. Usar un avión teledirigido para volar de forma autónoma tomando cientos o incluso miles de fotos de un área de terreno o de una estructura de construcción requiere un software serio y potencia de cálculo para unir las fotos.
El software que necesita para coser cientos o incluso miles de fotos tomadas secuencialmente se llama software de fotogrametría. Algunos de los grandes nombres son DroneDeploy, Pix4Dmapper y Agisoft PhotoScan. Puede leer más sobre el mejor software para crear mapas y modelos en 3D. El artículo contiene reseñas y vídeos sobre los líderes del mercado en software de fotogrametría.

DJI, Walkera, Yuneec Drone Gimbals

Mejores Gimbals DJI para filmación aérea

La gama Zenmuse de DJI está diseñada para cámaras específicas como Canon, Panasonic y Sony.

Los últimos drones del DJI, el nuevo Mavic 2 Pro y el Mavic 2 Zoom, junto con el más pequeño dron Mavic Air plegable, tienen cámaras integradas como parte del gimbal.

Además, la gama más alta de rodajes profesionales DJI Inspire 2 y los innovadores aviones teledirigidos Phantom 4 Pro han integrado cámaras como parte del cardán. La tecnología Drone se está moviendo mucho hacia las cámaras gimbal integradas.

DJI ha ido más allá de las cámaras estándar. Ahora tienen Zenmuse Z30, que tiene un zoom óptico de 30x, lo que es fantástico para el trabajo de topografía en el sitio.

Cámaras Gimbal Térmicas DJI Zenmuse

DJI ha lanzado 2 cámaras térmicas.

  • Cardán Zenmuse XT con sensor térmico FLIR integrado.
  • Zenmuse XT2 que integra el sensor térmico FLIR Tau 2 y la cámara visual 4K.

El Zenmuse XT es compatible con los drones DJI M100, M200, Inspire 1, M600.

El Zemmuse XT2 es compatible con los modelos DJI M200 y M600.

Matrice 600 con 8 ménsulas de cámara compatibles

El último avión teledirigido comercial de carga pesada del DJI es el Matrice 600 Pro y puede montar 7 cámaras diferentes. Son los siguientes;

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

He aquí una rápida introducción al cardán Ronin MX que también puede ser montado en el avión teledirigido Matrice 600 multirotor del DJI.

Mejores Gimbals Walkera para filmación aérea

Walkera Technology también diseña sus propios balancines para sus modelos de aviones teledirigidos. Su último Voyager 5 es una solución comercial estupenda que puede tener 3 opciones de cardán diferentes.

Walkera Voyager 5 Gimbal

El Voyager 5 quadcopter integra muchos sistemas de seguridad de vuelo, incluyendo IMU doble, brújula doble y sistema GPS doble, con el fin de hacerlo mucho más fiable y seguro.

Hay 3 opciones de cardán como sigue;

  • Objetivo con zoom óptico de 30 aumentos.
  • Cámara infrarroja térmica.
  • Cámara de visión nocturna de baja luminosidad.
Walkera Voyager 5 Especificaciones del gimbal
  • Precisión controlable – Estática: ±0,008°; Movimiento: ±0,02°; A prueba de sacudidas: ±0,008°.
  • Rango controlable – Rotación de inclinación -90°~ +45°; Horizontal ±150°.
  • Velocidad máxima controlable – Inclinación: 30°/s.

Mejores Gimbales Yuneec para filmación aérea

Yuneec Typhoon H CGO3+ Gimbal

La cámara gimbal CGO3+ anti-vibración de 3 ejes Typhoon H puede capturar vídeo UHD de 4k ultra estable e imágenes fijas de 12 megapíxeles. Este cardán Typhoon H también se puede girar a través de todo el rango de movimiento de 360°.

La cámara CGO3+ cuenta con una lente gran angular de vidrio de alta calidad con un campo de visión de 98° y ofrece ajustes manuales de la cámara durante el vuelo.

Alternativamente, el Typhoon H también puede equiparse con la cámara sensor C23 1 “o con la cámara térmica y de baja luminosidad CGOET.

Tornado H920 Plus CGO4 Gimbal

Yuneec ha desarrollado el CGO4 en estrecha colaboración con Panasonic para combinar la calidad de la cámara de Panasonic y la galardonada ingeniería de Yuneec.
La cámara CGO4 cuenta con un objetivo de zoom óptico de 3 aumentos, fotos de 16 megapíxeles, resolución de vídeo de 4k y calidad de imagen sin distorsiones. El objetivo zoom se puede ajustar utilizando el control deslizante de zoom de la pantalla o empujando el control deslizante K6 a una posición determinada.

Videos de Drone Gimbal

Este primer video a continuación le muestra el último y más innovador cardán de drones del mercado. Es la serie Zenmuse X5 que se adapta al avión no tripulado DJI Inspire 1.

Las cámaras de la serie Zenmuse X5 tienen un gran sensor Micro Four Thirds y capturan fotos increíblemente detalladas de 16 megapíxeles y 4k de vídeo. El Zenmuse X5R también graba vídeo sin pérdidas de 4K en formato RAW Cinema DNG y viene con una unidad mini-SSD de 512 GB para almacenamiento de medios.

Este video final, le muestra el Yuneec Typhoon H 4k cámara drone. El dron tiene una cámara montada en un cardán que puede girar 360 grados, puntales de aterrizaje, que se mueven fuera del camino y varias características de vuelo automatizadas.