RÁDIÓVEZÉRLÉSŰ MODELLREPÜLÉS ÉS LÉGIFELVÉTELEK KÉSZÍTÉSE

Átírás

1 RÁDIÓVEZÉRLÉSŰ MODELLREPÜLÉS ÉS LÉGIFELVÉTELEK KÉSZÍTÉSE Cseh Róbert, Műszaki informatikus szak, Multimédia szakirány, Keszthely Bevezetés A modellezést sokféle módon lehet népszerűsíteni, de talán az élő azaz repülő modellek az igaziak. A repülés bonyolult tevékenység, és ettől nem sokban különbözik a rádióvezérlésű modell repülők irányítása sem. Ebben az esetben is a modellek nem két, hanem három dimenzióban mozognak, és irányításához esetenként a légkör adottságait is figyelembe kell venni, vagy ezeket állandó figyelemmel kísérve azonnal reagálni rájuk. Mindezt a földről irányítva, viszonylag távol a sebesen szárnyaló repülőgéptől. Ezt bizony kellő repülési ismeretek és megfelelő szintű gyakorlati tapasztalat nélkül szinte lehetetlen sikeresen megoldani! Hiszen gondoljunk csak bele; egy ilyen, tőlünk távolodó repülőgépet irányítva, a normál módon beidegződött jobbra-balra irányoknak megfelelően tudjuk repíteni. Ha jobbra vagy balra kívánunk fordulni a modellel, akkor jobbra vagy balra toljuk a csűrőt, vagy az oldalkormányt vezérlő kart az irányítón, és a modell a kívánt irányba fordul. De mindez ellentettjére változik, ha a modell velünk szemben repül vagy még bonyolultabbá válik a vezérlés. Most mindezt képzeljük el, egy átlagosan 60-80km/h-es sebességgel mozgó járművel, amelyet ha ekkora sebesség mellett túlkormányozunk akkor az úgy mondd: áteshet, amiből nehezen vagy egyáltalán nem lehet kihozni a modellt és egy ilyenfajta gyakorlatlanságból, vagy figyelmetlenségből adódó "légi katasztrófa" ebben a műfajban szinte biztos, hogy totálkárral jár, amit csak kellő gyakorlattal és a repülési ismeretek birtokában lehet elkerülni. (Néha még ez is kevésnek bizonyulhat!) A repülőmodellezés ezért már szinte nem is hobbi, hanem egy életforma. Modell repülőzni nemigen lehet úgy, hogy "vásárolunk egy repülőt, és kimegyünk vele a ház elé repíteni". Az RC-s repülés helyigényes és felelősség teljes tevékenység. A repülőmodellezést ezért általában egy erre alkalmas -mező, rét, kisebb, repülésre alkalmas alacsony vagy közepesen magas aljnövényzetű- helyen szabad végezni. E helyeken egyrészt kitűnő társaság jön össze hétről-hétre, másrészt kötelezően megerősödik a rádiófegyelem, ami a különféle távvezérlők és repülés biztonsága miatt alapvetően fontos. Nagyobb modellt nem is tanácsos egyedül repíteni- 2m szárnyfesztávolság felett - mert a modell földi kiszolgálásánál bizony szükség lehet a baráti segítségre. Tehát ha repülőmodellezni szeretnénk, akkor ezzel nemcsak hobbit, hanem egyben társaságot is választunk, amelyben mindenki "egy nyelvet" beszél. Ezért a repülő elhamarkodott megvásárlása helyett menjünk ki néhányszor egy RC-s repülőtérre, és nézzünk meg több modellt, faggassuk ki szerényen, de bátran a gazdáját erényeiről, hátrányairól. Nem kell visszautasítástól tartanunk, mert szinte minden modellező büszkén és szívesen mesél saját modelljéről. A modellrepítés fortélyait pedig egyáltalán nem nehéz elsajátítani. Kellő körültekintés mellett, akár önállóan is képezhetjük magunkat, de külső tapasztaltabb segítség bevonásávalrutinosabb modellező kolléga- még gyorsabb és eredményesebb a modellrepülés biztonságos megtanulása. Ha viszont már kellő tapasztalattal rendelkezünk egy ilyen modell vezetéséhez, akkor akár munkára is foghatjuk. 1

2 A modellrepülés alkalmazhatósága a gyakorlati életben A repülésnek és a korszerű fejlett technikának köszönhetően, madártávlatból, összefüggéseiben láthatjuk mindazt, melyet a hagyományos földi körülmények között legfeljebb csak magasabb és rögzített tájékozódási pontokról pl: hegytető, kilátó stb. tudnánk érzékelni. De nem minden esetben van lehetőségünk ilyen, megfelelő magasságú tájékozódási pontra. Az RC- modell repülő és egy színes rádiófrekvenciás mini kamera segítségével, egy szinte korlátok nélküli mozgó, folyamatosan információt, szolgáltató rendszert hozhatunk létre. Segítségével betekintést nyerhetünk olyan helyekre, területekre, amelyeknek megközelítése normál repülőgéppel körülményes, kockázatos vagy tiltott lenne. Ilyen helyek lehetnek: a lakott területek fölé történő 300m-nél alacsonyabb berepülés, védett társulások, tájvédelmi körzetek zavartalan megközelítése, stb. Az RC repülők kis tömegük, olcsó felhasználhatóságuk, valamint viszonylag nagy terület lefedettségük mellett lényegesen előnyösebbnek mondhatók, mint nagy testvéreik. Egy átlagos repülőmodell adott pontról indítva megközelítően 1,5-2 km hatósugarú körben képes repülni. Ez a távolság kitolható mozgó járműről történő vezérléssel is. Ebben az esetben átlagosan 25 perc repülési idő áll rendelkezésre, a repülőgép hajtómotorjának típusától függően. Itt megkülönböztethetünk elektromotoros és robbanómotoros típusokat Mozgó járműről vezérelve ez akár km hasznosan bejárt területet is jelenthet. Léteznek olyan modellek, amelyek biztonságosan akár 8 km-re is eltávolodhatnak a földi vezérlőtől és 90 percnyi repülési időre képesek. Mindezek megfelelő szintű vezérlését a fedélzeten elhelyezett GPS segítségével lehet megvalósítani. Ez utóbbi természetesen sokkal komolyabb, költségesebb és bonyolultabb rendszer, mint az általam bemutatásra szánt modellek. A modellrepülés gyakorlati alkalmazásával a Pannon Egyetem, Georgikon Mezőgazdaságtudományi Kar, Informatikai Csoportjánál folyó távérzékelési témájú kutatási programokhoz kívánunk csatlakozni [8]. A légi felvételekről általában A légi felvételek készítésénél Alapkövetelmény a gazdaságos, költségkímélő, ugyanakkor sokoldalúan alkalmazható, a legnagyobb számú felhasználó igényét kielégítő felvételezési megoldás kialakítása, a lehető legrövidebb időn belül. Az RC Modellrepülővel készített felvételek elsősorban a folyamatban levő jelenségek, akár a természeti állapot tudományos rögzítését-elemzését segítheti, teheti megbízhatóbbá. Az RC vezérlésű modellrepülő által készített felvétel számtalan természetes állapotot, de ugyanakkor mesterséges környezeti elem állapotára utaló nyomot is képes láttatni. A felvételek színes képanyagként jelennek meg. Melyből a későbbiekben, megfelelő szoftverek segítségével jó minőségű mozgó illetve állóképeket lehet kinyerni, további elemzések és feldolgozások céljából. Többszöri azonos területre vonatkozó felvételekből, a számítógéppel segített feldolgozás folyamatelemzéssé bővíthető. A kísérleti modellrepülő felépítettsége Az első szempont a géptest anyagának megválasztása volt. Az egyik, talán legolcsóbbnak mondható modelltípus az a "Hungarocell" vagy "Nikecell" néven forgalomba hozott habokból készíthetők. Jellemzően apró göböcskékből állnak. Ezt az anyagot különböző tömörségben és minőségben lehet a kereskedelmi forgalomban megtalálni. Előnye, hogy olcsó, könnyen 2

3 beszerezhető és viszonylag könnyű. Hátránya, hogy a hab cellái nem zártak, ezért nem vízálló, a ragasztót erősen felszívja, és a habot alkotó göbök hajlamosak a kimorzsolódásra. Mindezt egy vékony lakkréteg felhordásával vagy enyvezéssel stabilabbá, robosztusabbá és vízállóbbá tehetjük. A "Rofmate" vagy "Styrofoam" márkanéven forgalomba hozott habok zártcellás, homogén szerkezetűek. Ennek köszönhetően teljesen vízállóak és a ragasztóanyagot sem szívják fel. Lényegesen kedvezőbb mechanikai tulajdonsággal rendelkeznek a "Nikecell" haboknál, ugyanakkor nehezebbek annál. Második szempont volt, hogy a modell alkalmas legyen rádiófrekvenciás kamera hordozására. Ezért erre a célra egy, a modellboltok által forgalmazott MIRACLE 900 nevű modellt találtam a legalkalmasabbnak. Könnyű, habtestű, robosztus felépítettségű, jól terhelhető, alacsony tömegű modell. Néhány technikai paraméter: - Fesztávolság: 900 mm, hossz: 920 mm, tömeg: 510 gramm - Anyaga: EPP hab (gyárilag festett habrészekkel) - Irányítás: magassági-, oldalkormány, csűrő, gáz - Akkumulátor 1 : HI-MODELL 11,1 V Li-Po 1300 mah - Szabályzó 2 : TP Generation 2 Brushless szabályzó (30/40 A) - Szervó 3 : 3db TZ-09 Micro 9 gramm - Motor 4 : MDLD 225 Brushless motor 82 gramm - Vevőegység 5 : HFD-08RD dual 8 csatornás vevő 1.ábra Miracle 900 modellrepülő 2.ábra A modellgép belső elektronikája 3

4 Harmadik szempont a gép kormányozhatósága. Ez a modellt 4 csatornás vezérlésre alakítottam ki. Az 1. csatornán a csűrő vezérlése, a 2. csatornán a magassági kormányzás, a 3. csatornán a gáz szabályozás, a 4. csatornán pedig az oldalkormány vezérlése található. A képrögzítés eszközei 3.ábra A modellt irányító elemek A modell hasára a két futómű közé egy Wireless 802RB típusú Mini kamera került rögzítésre. Színes kép és hangátvitelre alkalmas rádiófrekvencián kommunikáló vezeték nélküli kamera. Az átjátszható távolság környezeti viszonyoktól függően méter. Felbontás: PAL 628*582 pixel, kimeneti teljesítmény: 200 mw fókusztávolság: Kézzel állítható (30 mm - "végtelenig") kamera áramfelvétele: 250 mah mikrofon érzékenység: +18DB kamera tömege: 1,2 gramm ,230Mhz en közvetíti a jeleket. A vevőegységet egy képrögzítésre alkalmas videó magnóval valamint egy hordozható kis tévével kötöttem össze. Az áramellátást a videó magnó esetében egy 12/230V-os Inverterrel oldottam meg, míg a kistévét és a vevőegységet egy 12V-os kismotorhoz is használható akkumulátorral üzemeltettem. Az utómunkához szükséges digitalizálást Pinnacle DC 1000-es digitalizáló kártyával végeztem. Üzemeltetési tapasztalatok A kamerát külön 9V-os elemről működtettem, mivel a repülő akkumulátoráról üzemeltetve a motor magas áramfelvétele miatt az akkupackban a kapocsfeszültség a kamera áramellátását biztosító feszültségi szint alá süllyedne, amely mind a képrögzítés minőségét, mind a motor üzembiztonságát veszélyeztetné. A kiválasztott modell jó manőverezhető képességgel, gyors emelkedést, megbízható, stabil repülést mutatott. A felszállást kézből és talajról indítva is el lehet végezni. A földről történő felszállás esetén 2,5m felszállóhely, míg kézből indítva, meredek röppálya esetén 1-1,5 m hely is elegendő. A kamerát a gép hasán megdöntve állítottam be, hogy a légcsavar ne zavarja a kamera szabad kilátását. A repülés során a képi vétel több esetben akadozó volt. Ezt leginkább a fordulókban tapasztaltam, melynek okát még nem sikerült kiderítenem. Ezt leszámítva többnyire elfogadható minőségű szép, használható képet kaptam. Az így nyert képek segítségével számos felhasználási célt lehet kiválasztani. A modellrepülővel készített légifelvételek előnyei - A légifelvételek digitálisan feldolgozhatóak, elemezhetők. - A felvételkészítés többször, minimális költségek mellett megismételhető - Szinte azonnal a rendelkezésünkre áll 4

5 - Jól illeszthető a képfeldolgozói rendszerekhez - VRML és CAD programok látványos kiegészítője lehet - Folyamatelemző képesség - Nehezen hozzáférhető helyekre, területekre ad rálátási lehetőséget - Lehetővé teszi a GPS használatát, és méréseket végezhetünk vele. - Egy ember is elkészítheti a felvételeket A modellrepülővel készített légifelvételek hátránya - Modellvezetési gyakorlottságot, tapasztalatot igényel - Időjárás függő: nem lehet esőben, szélben, ködben stb. kedvezőtlen időjárási körülmények között használni. - A kép helyenként remegőssé, akadozóvá válhat, vételi zavarok jelentkezhetnek magas feszültségű villanyvezetékek, leárnyékoló épületek, domborzati, viszonyok, valamint a rádiófrekvenciás vételt megzavaró körülmények között. A légifelvételek hasznosíthatósága - katasztrófavédelem: erdőtűz, áradások - Táj, természet, környezetvédelem : Védett állatok nyugalmának megzavarása nélküli felvételek készítése / Pl:Kis-Balaton élővilágának tanulmányozása/ - vízügyi rendszerek: ár és belvízvédelem - erdő, mezőgazdasági egyéb terület határok detektálása - talajpusztulás, földcsuszamlás detektálása - talajtérképezés - belterületek lehatárolása - településfejlesztés - önkormányzati alkalmazások (engedély nélküli építkezések, parlagfűvel borított területek) - regionális tervezés - infrastruktúra fejlesztése - parlagterületek felmérése - térinformatika A légi videózás és modellrepülő további fejlesztése A felmerült igényeknek megfelelően, rövidtávú célnak tűztem ki, a modell repülési idejének 25 percről 40-percre történő növelését, illetve a kamera hatósugarának növelését, egy a vevőre szerelhető érzékenyebb antenna segítségével. A későbbiekben amennyiben lehetséges az adott modell esetén, hőkamerával illetve infra kamerával történő kísérletek megkezdését, melynek elsőrendű célja az erdész társaságok részére a vadállomány felmérése, illetve Kis- Balaton térségében a védett állatállomány megfigyelése, életmódbeli információgyűjtés. Összefoglalás A modellrepülő segítségével lényegesen olcsóbban juthatunk megfelelő minőségű légi felvételekhez, melyeket további képfeldolgozó rendszerek segítségével analizálhatunk, illetve munkánkhoz felhasználhatjuk. A modell repítése némi gyakorlottságot és tapasztalatot igényel, de ennek elsajátítása nem túl hosszú időt vesz igénybe. Akár egy ember is végezheti a 5

6 légi felvétel készítését. Számos előnye és széles körű alkalmazhatósága mellett, hátrányaként említendő meg, hogy az időjárási tényezők kedvezőtlenül befolyásolhatják a repülést és ez által a légi felvétel készítésének minőségét. A kutatás-fejlesztés segítségével még szélesebb körben lehetne használni, és mint a hadi iparban is, megfelelő szintű robotrepülőket fejlesztve számos kedvezőtlen időjárási problémát lehetne figyelmen kívül hagyni. A modell terhelhetőségének növelésével több kameratípust, és rögzítő berendezést lehetne a magasba emelni a tökéletesebb képalkotás-rögzítés érdekében. A GPS rendszer segítségével szinte milliméterre pontos adatokat kaphatunk arról, hogy adott pillanatban a felvétel milyen magasságban és pozícióban készült. Felhasznált irodalom [1] BERKE, J. (2004): MAMIKA ELEKTRONIKUS TANANYAGGYŰJTEMÉNY Háromdimenziós valósághű terepi modellezés, Keszthely, ISBN [2] Ide irní, hogy milyen honlap!- [3] Ide irní, hogy milyen honlap! [4] Ide irní, hogy milyen honlap! [5] Ide irní, hogy milyen honlap! [6] Ide irní, hogy milyen honlap! [7] Ide irní, hogy milyen honlap! [8] Digitális képfeldolgozáshoz kapcsolódó kutatási programok leírása a PE GMK GMT ICS-n: Formázott: Behúzás: Bal: 0 cm, Függő: 1,24 cm Formázott: Behúzás: Bal: 0 cm, Függő: 1,24 cm 6