Die Luftschiff AG auf dem Wissenschaftssymposium ‚Industrie von morgen‘ an der HTW Berlin

Mit dem Thema ‚Entwicklung kleinster Heliumballons für Inspektionen in schwer zugänglichen Räumen‘ stellen Prof. Dr.-Ing. Kai Schauer und M.Sc. Jan Bickel am 9. November 2017 auf dem Wissenschaftssymposium ‚Industrie von morgen‘ die bisherigen Ergebnisse der Luftschiff AG vor. Der Beitrag und Foliensatz des Vortrags können nachfolgend als PDF heruntergeladen werden:

Entwicklung kleinster Heliumballons für Inspektionen in schwer zugänglichen Räumen
Entwicklung kleinster Heliumballons für Inspektionen in schwer zugänglichen Räumen (Vortrag)

Luftaufnahmen mit der Fliegenden Käsedose 3.0

Zum Abschluss unserer kleinen Reihe über die neuste Version unseres Luftschiffes wollen wir ein paar Impressionen, aufgenommen mit der Luftschiff-Kamera, zeigen. Zu sehen ist das Innere des Festzelts. Ganz am Ende des Videos sind Jan Bickel, der maßgeblich an der Umsetzung der Elektronik und Prof. Dr.-Ing. Kai Schauer, verantwortlich für die konstruktive Umsetzung des neuen Chassis, kurz im Bild zu sehen.

Die Fliegende Käsedose 3.0 im Detail

Unsere dritte Version des selbstgebauten Luftschiffs

Wie versprochen hier ein paar Insiderinformationen zur „Käsedose 3.0“. Die Kamera ist ausgestattet mit einem Weitwinkelobjektiv und einem CMOS-Sensor (1/2,3″ Exmor R). Für Videoaufnahmen stehen effektiv 11,9 Mio. Pixel, für Schnappschüsse ca. 2 Mio. zur Verfügung. Kamera und „Käsedose 3.0“ sind über eine, von Herrn Bickel entworfene und umgesetzte Bluetooth-Fernbedienung zu steuern.

Was die Kamera beim Flug aufnimmt, kann am Boden mittels WiFi auf dem Handy beobachtet werden. Die Auslösung für Fotos und Videos ist wahlweise durch die Fernbedienung oder vom Handydisplay möglich.

Für Filmaufnahmen als problematisch hat sich das Schaukeln des Ballons herausgestellt. In den Aufzeichnungen ist es deutlich zu erkennen. Die Videos müssen mit einer Software nachträglich „entwackelt“ werden. Das ist mit Fleißarbeit, aber auch mit einem Qualitätsverlust verbunden. Diesem Thema werden wir uns in der Zukunft mehr zuwenden müssen. Ein Gimbal als Alternative ist nicht die beste Lösung, weil er immer sehr viel Masse mitbringt. Ob die Aufnahme dann wackelfrei ist, hängt von der Dynamik und dem Regelverhalten von Kinematik und Antrieben ab.

Die neuste Entwicklung ging in allen Bereichen weiter. Das Gestell besteht heute nicht mehr aus Strohhalmen und „Käsedosen“. Diese mussten modernen Materialien wie Rohren aus Kohlefasern und Abspannungen aus Polyamid weichen. Die Verbindungselemente wurden mit einem 3D-Drucker hergestellt. Alle 12 Teile wiegen zusammen 3 Gramm.

Details des neuen Aufbaus

Sämtliche Funktionen und eine Lageregelung werden von einem Atmel Mikroprozessor (Atmega328P) gesteuert. Die offene Programmierung schafft uns einen Zugang zu allen Einstellungen und dynamischen Parametern, was viel Optimierungsspielraum spricht.

Auf der Platine der „Käsedose 3.0“ befinden sich neben der Bluetooth-Schnittstelle (BTM 222B) für die Fernbedienung, ein 3-Achsen-Gyro-Sensor (L3GD20) und ein 3-Achsen-Beschleunigungsensor (LSM303DLHC). Diese Sensoren prüfen, ob der Ballon in die vom Bediener vorgegebene Richtung fliegt. Dreht sich der Ballon oder wird er durch Seitenwinde beeinflusst, kann dem auf diese Weise durch Nachregelung der Antriebsmotoren entgegen gewirkt werden. Der Bediener merkt davon nichts, außer, dass der Ballon immer genau so fliegt wie er es durch die Fernbedienung vorgibt. Die Funktion kann wahlweise genutzt oder abgeschaltet werden.

Weiterhin ist auf der Platine ein Drucksensor (MS5611-01BA01) vorhanden, mit dem sich die Flughöhe auf 10 cm genau bestimmen und auch regeln lässt. Die Fahrtregler für die Antriebsmotoren sind in dem aktuellen Aufbau mit Stiften in eine Steckerleiste auf die Platine gesteckt. Zukünftig sind sie gleich in der Platine integriert.

Weiterhin sorgen in der Konstruktion drei Mikroservos für Bewegung. Jeder Servo wiegt 1,7 Gramm. Durch sie sind zum einen die Antriebsmotoren schwenkbar, damit der Ballon hoch- und runterfliegen kann. Der dritte Servo schwenkt die Kamera. Sie ist horizontal ausgerichtet, um beim Fliegen zu sehen, wohin die Reise geht. Sie schwenkt nach unten, um Aufnahmen senkrecht aus der Luft, z.B. für Vermessungen machen zu können.

Das Luftschiff in Aktion

An dieser Stelle vielen Dank an Herrn Bickel. Sein elektronischer Enthusiasmus und sein Know-how haben uns unheimlich geholfen. Nun hat sein Studienabschluss Priorität! Während der zurückliegenden Arbeiten sind viele spannende Ideen entstanden. Sie dürfen gespannt sein, mit welchen Überraschungen wir als Nächstes aufwarten.

Das Team der Luftschiff AG

20 Jahre HTW Berlin – Ein Meilenstein für die Luftschiff AG

Anlässlich der Festlichkeiten zum 20. Jubiläum der HTW Berlin hat sich die Luftschiff AG zum Ziel gesetzt, mit der „Fliegenden Käsedose 3.0“ dabei zu sein. Die Umsetzung dieses Ziels hat sich zur Punktlandung entwickelt. Die letzten Bauteile trafen am Mittwoch vor dem Festakt ein. So blieben der Donnerstag und Freitagvormittag für die Endmontage und einen ersten Testflug.

Am meisten Sorgen bereitete uns der Gedanke, dass ein möglicher Luftzug im Festzelt zu Schwierigkeiten im Flug führen könnte. Der erste Flugversuch im noch leeren Zelt ließ sämtliche Zweifel verfliegen. Die Bedingungen waren ideal und auch das Zelt (ca. 60 m x 20 m) konnte nicht besser geeignet sein. Die Devise: „Nicht lange zaudern, einfach machen!“ hat sich erneut bestätigt.

... über den Gästen im Festzelt 20 Jahre HTW Berlin

Bei aller Freude am Fliegen mussten wir aufpassen, dass der Akku (1600 mAh) auch noch zur Veranstaltung voll genug war. Als die „Käsedose 3.0“ am Abend nach dem öffentlichen Teil wieder im Labor geparkt wurde, war die Kapazität des Akkus nicht ausgeschöpft. Wir hätten noch weiter Fliegen können. Eine Flugzeit von mehreren Stunden ist also problemlos möglich.

Für die Kamera hat es nicht gereicht. Der Speicher der Mikro-SD-Karte war bis zum letzten Bit aufgebraucht. Außerdem diffundierte mit der Zeit das Helium durch die Hülle und der Auftrieb wurde zu gering.

Das Gesamtgewicht der neuen Konstruktion beläuft sich übrigens ohne Akku und Ballon auf 57 Gramm. Davon nimmt die Kamera 22 Gramm in Anspruch. Der Ballon kann insgesamt 80 Gramm zum Fliegen bringen. Eine schmerzliche Besonderheit bringt der kleine Aufbau mit sich: Es ist ihm nicht mehr anzusehen, wie viel Knowhow darin steckt.

Wenig erinnert an die Vorgänger unserer Fliegenden Käsedose

Vielen Dank an alle, die uns bisher unterstützt haben. Sie sind immer herzlich zum Probefliegen eingeladen.

Das Team der Luftschiff AG!

Demnächst folgt der Bericht mit ein paar technischen Details zur Konstruktion, zum Aufbau und den verwendeten Komponenten!

20 Jahre HTW Berlin – Ein Update der fliegenden Käsedose in der Luft!

Am 27. Juni 2014 feierte die HTW Berlin mit einem großen Hochschulfest ihr zwanzigjähriges Bestehen. Anlässlich dieses Ereignisses präsentierte die Luftschiff AG ihre fliegende Käsedose in einer neuen Version. In Kürze folgen weitere Informationen, welche Änderungen im Vergleich zu den Vorgängerversionen vorgenommen wurden.

Aufnahme aus dem Festzelt anlässlich des Hochschulfest 20 Jahre HTW Berlin