Browsing by Author "Riedel Hornig, Karen Liliane"

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    Metodología mecánica pasiva de aislación de vibraciones aplicada a la cámara a bordo de un RPA.
    (Universidad de Concepción, 2024) Riedel Hornig, Karen Liliane; Leaman Weiffenbach, Félix Alberto; Tinapp Dautzenberg, Frank Joachim
    Actualmente, una gran variedad de aplicaciones en áreas científico-tecnológicas de alto impacto social y ambiental requieren del uso de cámaras en RPA (Remotely Piloted Aircraft). Tales aplicaciones incluyen: búsqueda de personas, monitoreo de recursos geológicos, hídricos y forestales, vigilancia y seguridad, entre otras. No obstante, los RPAs experimentan naturalmente vibraciones debido a las condiciones de vuelo y partes mecánicas móviles. Cuando las vibraciones son transmitidas a la cámara se producen borrosidades del tipo motion blur y desencuadre de escena en las imágenes, alterando su definición y utilidad. Por esto, es sumamente importante estudiar estas vibraciones para desarrollar formas de mitigarlas. En este trabajo se desarrolla una metodología de aislación de vibraciones para una cámara a bordo de un RPA de pequeño tamaño a través de un sistema de aislación mecánico pasivo. Para ello, se caracterizaron empíricamente las vibraciones experimentadas por el RPA para dos fases de vuelo: estático y horizontal, utilizando un sistema de medición de vibraciones a bordo especialmente desarrollado para operar de forma remota. Se realizaron pruebas experimentales en condiciones de laboratorio con un excitador mecánico para determinar la respuesta vibratoria de un sistema de aislación mecánico pasivo ajustable con aisladores instalados en diferentes configuraciones espaciales. Esto con el propósito de determinar el efecto de la disposición en el aislamiento de las vibraciones, y seleccionar los aisladores y su disposición más adecuada para ser implementados en el sistema de aislación. Se determinaron las curvas de transmisibilidad del sistema de aislación para cuatro configuraciones con cuatros aisladores del tipo bola de suspensión para un barrido frecuencial entre 5 y 220 [Hz]. En este rango se producen las mayores excitaciones dinámicas en un RPA comercial de pequeño tamaño, como es el caso del RPA seleccionado. Se seleccionó un sistema de aislación para implementar en el RPA, y se realizaron pruebas de vuelo con captura de imagen. El deterioro observado en la calidad de las imágenes se cuantificó mediante una métrica de grado de enfoque de imagen. De los resultados obtenidos se concluye que la disposición de los aisladores mecánicos puede afectar significativamente la efectividad en el aislamiento de las vibraciones, por lo tanto, deben ser correctamente seleccionados y dispuestos en base al rango de la frecuencia operacional. Finalmente, a partir del estudio realizado, se propuso un sistema de aislación mecánico pasivo que, al ser implementado en el RPA, logró una reducción de las vibraciones experimentadas por la cámara a bordo de aproximadamente un 95%.
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    Sistema de medición de vibraciones basado en Raspberry Pi para estabilización de dispositivos de adquisición de imágenes en dron hexarotor F550.
    (Universidad de Concepción, 2023) Riedel Hornig, Karen Liliane; Leaman Weiffenbach, Félix Alberto; Tinapp Dautzenberg, Frank Joachim
    Nowadays, drones have proven to be versatile aircraft that are produced in different shapes, types and sizes. Usually, drones are equipped with various sensors to fulfill mission-specific duties. In this regard, at present is a common practice to mount imaging devices on drones. The development of the drone-camera systems technology is a subject of great relevance in scientific and technological areas because it can be utilized in several applications with high social and environmental impact such as: monitoring of natural resources such as mineral, water and forest resources; rescue operations in natural disasters, surveillance and security, among others. However, during a flight drones exhibit vibrations caused by flight conditions and their own mechanics, the latter mainly due to the movement of the motors and propellers. When flight vibrations are transmitted to the imaging devices onboard, their image quality is degraded by motion blur and scene misframing. Furthermore, depending on the severity of the vibration, they could cause physical damage to the imaging device’s optical components. For this reason, it is of great importance to study and develop mechanical stabilization systems to mitigate the effects of vibrations on the onboard equipment. In this work, a vibration measurement system is developed and implemented in a hexarotor drone to characterize the vibrations experienced by the drone over time in a flight. This corresponds to the first step in developing a mechanical vibration isolation methodology for onboard imaging systems. In this work an F550 model hexarotor drone was assembled, its operational software was configured, and its flight-aid instrumentation was calibrated. Furthermore, a vibration measurement system was developed with a Raspberry Pi computer and three triaxial digital accelerometers. Particularly, the physical and electrical connections between the equipment were set up, the accelerometer operation software was developed, the accelerometer’s calibration was performed, and the onboard accelerometer housing components were designed and constructed. The measurement system was implemented in the hexarotor drone, and a verification test was conducted. Subsequently, flight tests were conducted with the measurement system onboard to record the accelerations in the three axes for three different flight phases: hovering, horizontal displacement and vertical displacement. Finally, the vibrations experienced by the drone were characterized using a time-frequency analysis to identify the frequency components that must be isolated with a mechanical stabilization system.
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