Étude d'un pod DSLR vertical bas coût pour hélicoptère ULM "Kompress"
Hung Optic Pod - Wireless Intervalometer Command
HOP WIC

 

1 - Cahier des charges

HOP WIC
Réaliser un pod bas coût pour prise de vues verticales avec DSLR (Digital Single Lens Reflex) suspendu par sandows, sans plateforme gyrostabilisée. Les photos obliques à réaliser sur un vol circulaire sont faites directement par l'opérateur au travers du cockpit (soit dans partie plane de la bulle, soit par une des fenêtres si la bulle est évidée à G et à D).
L'absence de gyrostabilisation permet d'investir dans un DSLR moyen ou haut de gamme disposant d'un système VR - "Vibration Reduction" - efficace à 2 niveaux: optique, numérique.
Le centre du pod est placé le plus près possible de l'axe vertical passant par le centre de gravité de l'hélico.
Le DSLR
- est suspendu en dZ dans le pod par 4 sandows attachés à la jonction du boitier et du bloc optique par 2 bracelets de caoutchouc; la focale choisie pour la photo détermine le réglage de la longueur des sandows à fixer sur le haut du pod dans 4 encoches;
- est isolé du pod, en dX-dY, dans la partie boitier par 4 coussinets constitués de plusieurs feuilles en plastique bulle superposées;
- ne bouge pratiquement pas en cas de vibration du pod à cause de son inertie (900g du Nikon D3200, 1500g du Nikon D750) et de sa suspension en dZ amortie en dX-dY.
L'opérateur déclenche le DSLR, soit directement (appareil tenu à la main dans le cockpit pour les photos obliques), soit par télécommande d'un intervallomètre (appareil en pod pour les photos verticales) afin de prendre automatiquement, à une cadence déterminée en fonction de la vitesse sol GPS, des photos
--- obliques pour reconstituer une structure 3D (groupe de maisons, monument),
--- verticales pour obtenir du terrain 3D;
--- ponctuelles pour analyser par zoom l'état d'un équipement (tête éolienne, isolateurs verre sur ligne EDF HT, etc.).
Utilisation au sol:
--- Demandeur: examiner les photos ponctuelles sur PC portable
---------- soit lui-même immédiatement après le vol, par transfert des photos de la carte mémoire SD du DSLR vers son disque dur;
---------- soit après traitement par opérateur pour la présentation sur trajectographie 3D GPS GOOGLE EARTH, de vignettes datées espace/temps et reliées en hypertexte aux photos zoomables;
--- Opérateur: traiter les photos
---------- "ponctuelles" pour l'intégration de vignettes photos avec liens hypertextes sur la trajectographie 3D GPS GOOGLE EARTH;
---------- "3D" avec le logiciel "PhotoScan" vs Standard sur PC 64 bit pour maquetter 3D ou pour mesurer 3D (surfaces, volumes) .

Partie HOP
- Choisir comme pod ULM hélicoptère (autogire) un objet existant bas coût, de forme aérodynamique simple (cône de signalisation, seau), pour abriter du souffle rotor (décollage, atterrissage), du vent relatif (déplacement en palier) et des gouttes (pluie; huile, essence, liquide de refroidissement), un réflex DSLR (plusieurs objectifs possibles; zoom tout sorti).
- Positionner, sous le moteur et le plus près possible du centre de gravité:
------ axe "vertical" pod sur axe lacet prévu en vol (angle fonction de la vitesse sol à afficher au GPS pour le recouvrement longitudinal des prises de vue): au sol, réglage assiette du pod sur le bâti moteur;
------ axe optique DSLR sur axe pod en maintenant l'objectif DSLR au plus près du hublot inférieur du pod: au sol, réglage de l'arrimage DSLR par 4 sandows et 4 coussinets dans le pod.
- Prévoir le montage du DSLR dans le pod posé sur une table:
------ aspirer poussière, voir propreté "hublot", le nettoyer;
------ régler le DSLR (fonction mission et luminosité du moment: focale, ISO, etc.), l'installer en vérifiant axe optique parallèle à axe pod.
- Fixer le pod sur l'hélicoptère: 4 coins du pod, 4 vis à demeure sur 4 colliers sur 2 "ponts" (réglage assiette du pod) sous le moteur.
- Mettre sur ON le DSLR et le récepteur de l'intervallomètre; fermer le haut du pod par plaque et 2 vis en diagonale.

Partie WIC
- Utiliser les technologies de télécommande "wireless" bas-coût disponibles sur le marché en 2015 pour les DSLR:
--- WiFi: prise de vues avec applications WMU pour téléphones portables (iPhone 5, 6 par exemple) dans le cockpit:
--------- WMU "Nikon" (Canon, etc.) + récepteur "WU-1a" sur Nikon dans le pod;
--------- WMU "CamRanger" + récepteur "CamRanger" sur Nikon dans le pod; particularités: avec le Nikon D750, tous les réglages sont accessibles depuis iPhone avec passage possible du mode "photo" au mode "vidéo";
--- 2.5 Ghz: intervallomètre Hähnel Giga T Pro II avec transmetteur dans le cockpit et récepteur sur Nikon (Canon, etc.) dans le pod.

Partie GPS
- Itinéraire prévu saisie 3D: utiliser un "petit" récepteur GPS "Navstar - Glonass" de grande diffusion (voir sites des clubs de randonnée) installé sur planche de vol. Ce choix permet de se passer d'un coûteux GPS différentiel; la précision de navigation (5 à 10m) est obtenue via grand choix possible de satellites par partie "triangulation" du logiciel récepteur: "Navstar" (USA), "Glonass" (Russie) et bientôt "Galileo" (Europe) ou "Beidu" (Chine).
- Indication vitesse sol en KT (recouvrement, nombre d'intervalles, cadence) et cap suivi: utiliser un GPS fixé sur support compas.
- Préparer la navigation sur la zone de prise de vues - hauteur passage, route à suivre, WP, contour de la zone pour déclenchement intervallomètre - avec GOOGLE EARTH et les gratuiciels d'échange de données et de changement de format.
- Enregistrer le vol à la cadence de 1 seconde sur enregistreur GPS (compétition ULM, vol à voile) afin de dater "espace, temps" les photos prises et de les placer sur trajecto 3D GOOGLE EARTH.
- Dépouiller en 3D partie prise de vues du vol sur GOOGLE EARTH avec extension présentation KML (logiciel de traitement de texte) pour vignettes avec liens hypertextes vers photos zoomables.

Partie TEMPS
- Cohérence datation "temps photo" / "temps GPS": mettre horloge Nikon HH:MM:SS exactement sur heure donnée par réveil ou station météo recevant signal DST (US Daylight Saving Time).

 

2 - Essais

21 - Réalisation

Suspension
HOP vu de dessus
Nikon D3200 et récepteur intervallomètre Hähnel suspendus par 4 sandows dans cône de signalisation

Herbe
HOP vu axe longitudinal
Colliers "aéro" DG14 (vis ∅ 4.8mm) aux extrémités des 2 ponts (tube acier ∅ 13mm) pour montage sur chassis Kompress sous moteur

KOP
Hélico ULM Kompress - HOP vu du côté droit
4 coins du pod tenus par 4 vis sur 4 colliers portés par 2 "ponts" (réglage "assiette" du pod) fixés sur le chassis
Fermeture pod par volet en contreplaqué tenu par 2 vis plastiques en diagonale avec rondelles et écrous à oreilles

KopKop
Hélico ULM Kompress - HOP D750 pour focale ->120mm, HOP D3200 pour focale ->101mm et volet support HOP vus en diagonale
Volet support HOP fixé à demeure par 4 vis sur 4 colliers portés par 2 "ponts" (réglage "assiette" du pod)
Partie avant volet support repéré par encoche pour l'installation
HOP montable à la demande sur volet support par 4 vis avec rondelles et écrous à oreilles
Partie avant du HOP repéré par encoche pour le montage
Nikon peut être ainsi réglé et installé en salle dans HOP dont le hublot doit être nettoyé au préalable
Hors mission photo, le Kompress vole sans HOP

22 - Photos verticales ponctuelles avec Nikon D3200, ISO 400, Mode S (Automatique à priorité vitesse), Vit 1/2500, Taille d'image 4512 x 3000 pixels
221 - 2.5Ghz
HOP: récepteur intervallomètre 2.5Ghz connecté sur prise télécommande Nikon D3200
WIC: transmetteur intervallomètre 2.5Ghz dans cockpit, cadence 1 seconde;
2211 - Déclenchement vue par vue (1 photo après action sur déclencheur), Intervallomètre: 30, Cadence déclenchement 1 seconde (soit 1 photo par seconde) - EXIF: Focale 50mm, Eq. focale (35mm) 75mm, ISO 400

PrepaMis
06/04/2015 - Préparation prise de vues 11 éoliennes "La Picoterie" sur GOOGLE EARTH (hauteur passage, route à suivre, WP)
Voir Formations possibles aux métiers de l'éolien

Eolienne
07/04/2015 - Crogis - Kompress: Altitude QNH 1300ft, Vit 63mph
Zoom 40% sur nacelle éolienne du parc La Picoterie de la Compagnie du vent

RTE
07/04/2015 - Nogentel - Kompress: Altitude QNH 700ft, Vit 63mph
Zoom 40% sur tête pylône de changement de direction - Ligne de garde et 3 groupes de 2x6 isolateurs sur un côté portant une des 2 lignes triphasées MT 225kv
Voir carte RTE 2013 en PDF

Materiel
21/04/2015 - Azy-sur-Marne - EXIF DSC0101.jpg: F/5.6, ISO 560 Focale 105mm, Vitesse 1/2.500
Zoom 30% sur matériel de construction: bétonneuse, parpaings, brouette
- Kompress: hauteur AGL 1700ft (510m), altitude QNH 1900ft, vitesse sol GPS 51kt (59mph)
GSD = 2,4 cm/pixel

2212 - Déclenchement continu (2 photos après action sur déclencheur), Intervallomètre: 30, Cadence déclenchement 1 seconde (soit 2 photos par seconde en mode déclenchement continu sur D3200) - EXIF: Focale 70mm, ISO 400

Calidus
24/04/2015 - Aérodrome de Champ Cadet - Complément EXIF DSC0027.jpg à 11h 55mn 34s : F/7.1, ISO 400
Zoom 30% sur autogire Calidus (bulle recouverte bâche blanche de protection), rotor de 8,4m
Kompress: hauteur AGL 300m, altitude QNH 1690ft, vitesse sol GPS 63kt (72mph)
GSD = 2,1 cm/pixel

Tracteur
24/04/2015 - Aérodrome de Champ Cadet - Complément EXIF DSC0069.jpg à 11h 56mn 34s : F/5.3, ISO 560
Zoom 30% sur tracteur avec remorque chargée de bois de chauffage
Kompress: hauteur AGL 300m, altitude QNH 1690ft, vitesse sol GPS 63kt (72mph)
GSD = 2,1 cm/pixel

Anneaux
24/04/2015 - Aérodrome de Champ Cadet - Complément EXIF DSC0083.jpg à 11h 56mn 43s : F/7.1, ISO 400
Zoom 40% sur 2 des 9 anneaux blancs de 7cm de diamètre, disposés en croix et espacés de 14m sur les sillons d'un champ venant d'être labouré.
A 300m AGL, une tache blanche permet d'identifier un anneau blanc.
Les 2 taches blanches ont été entourées d'un rond rouge sur la photo avant de tracer un quadrillage au pas de 14m pour faire des mesures.
Kompress: hauteur AGL 300m, altitude QNH 1690ft, vitesse sol GPS 63kt (72mph)
GSD = 2,1 cm/pixel

MA
24/04/2015 - Aérodrome de Champ Cadet - Complément EXIF DSC0132.jpg à 11h 57mn 54s : F/5.6, ISO 400
Zoom 30% sur une personne assise dans un fauteuil en aluminium et se chauffant au soleil
Kompress: hauteur AGL 300m, altitude QNH 1690ft, vitesse sol GPS 63kt (72mph)
GSD = 2,1 cm/pixel

Bois
24/04/2015 - Aérodrome de Champ Cadet - Complément EXIF DSC0208.jpg à 12h 02mn 30s : F/5.3, ISO 450
Zoom 30% sur clairière dans bois bordant D9 et TGV en début de piste 04
Kompress: hauteur AGL 450m, altitude QNH 2180ft, vitesse sol GPS 79kt (91mph)
GSD = 3,2 cm/pixel

TGV
24/04/2015 - Aérodrome de Champ Cadet - Complément EXIF DSC0236.jpg à 12h 03mn 18s : F/6.3, ISO 400
Zoom 30% sur caténaire 2x25kv du TGV passant en début de piste 04
Kompress: hauteur AGL 450m, altitude QNH 2180ft, vitesse sol GPS 76kt (87mph)
GSD = 3,2 cm/pixel

MTO
24/04/2015 - Aérodrome de Champ Cadet - Complément EXIF DSC0264.jpg à 12h 03mn 38s: F/6.3, ISO 400
Zoom 30% sur autogire MTO au décollage sur piste 22
Kompress: hauteur AGL 450m, altitude QNH 2180ft, vitesse sol GPS 76kt (87mph)
GSD = 3,2 cm/pixel

222 - WiFi - Essais à faire
HOP: récepteur WiFi WU-1a connecté sur mini-prise USB Nikon D3200
- à faire avec HOP en position verticale ou oblique vers l'avant
- Nikon en déclenchement vue par vue (continu impossible)
WIC - iPhone 6 sur planchette de vol dans cockpit: vision en temps réel et déclenchement via application WMU de Nikon

223 - Direct par cable sur "Ranabot" (vs côte à côte du "Kompress") - Essais à faire
HOP: cable mini USB Nikon sur Nikon D3200 + 2 ou 3 rallonges 1m vers PC dans cockpit "Ranabot"
- à faire avec HOP en position verticale ou oblique vers l'avant
- Nikon en déclenchement vue par vue (continu impossible)
WIC - PC sur tablette "ad-hoc" dans cockpit "Ranabot": vision en temps réel et déclenchement via gratuiciel DigiCamControl pour Nikon

23 - Terrain 3D (photos verticales)

Terrain 3D
07/04/2015 - Bordure Sud Azy-sur-Marne en 3D vu sous "PhotoScan"

Terrain 3D
Azy-sur-Marne en 2D vu sur photos satellites "Google-Earth" avec trace sol de la trajectoire GPS du vol 07/04/2015

24 - Structure 3D (photos obliques)

Maquette
Oulchy-le-Château - Monument Les Fantômes (8m de haut) vu sous "PhotoScan" - fichier 3D au format .psz - après série de photos obliques prises sur Kompress avec Nikon D750
Nikon D750 (f 120mm, v 1/2500, cadence 1 s, stabilisation M/A et VR ON) tenu à la main dans cockpit Kompress sur trajectoire circulaire GPS

Plan relief
Oulchy-le-Château - Monument Les Fantômes vu sous "MeshLab" - fichiers 3D (formats .obj, .mtl, .jpg) - après traitement par "Rhinoceros" pour inclusion structures 3D dans paralléllépipède rectangle
Présentation sous forme d'un élément du "Plan en relief de la butte de Chalmont" à juxtaposer Ouest - Est à trois autres afin de reconstituer
la totalité du monument de la "2e bataille de la Marne" conçu par Landowski:
"Les Fantômes" (1/4), les "Quatre années de guerre" (2/4, 3/4) et "La France" (4/4)

- Monuments: "Les fantômes" et "La France" de Landowski (8m et 5m de haut) sur la butte de Chalmont.


Oulchy-le-Château - Monument Les Fantômes (8m de haut), avec terrain 3D, vu sous "PhotoScan" - Zoom et recopie d'écran du fichier 3D au format .psz
De gauche à droite sur un bout de "terrain 3D" correspondant à la Butte de Chalmont:
- 1er rang: jeune soldat de la dernière classe appelée, sapeur et sa pioche, tireur au Fusil-Mitrailleur, grenadier-voltigeur avec ses sacs à grenade
- 2e rang: tirailleur marocain avec burnous séchant sur sac à dos, fantassin avec sac, aviateur coiffé de son serre-tête en cuir
- au milieu: un homme nu représentant la jeunesse de la France sauvée par les soldats tués au combat et devenus les fantômes de Landowski.


Monument "Les Fantômes", sans terrain 3D, vu sous MeshLab après export au format .obj (.mtl, .jpg) à partir du fichier au format .psz ci-dessus


Photo du monument "Les Fantômes" imprimés 3D par SCULPTEO à partir fichier au format .obj (.mtl, .jpg) ci-dessus, reçu via internet dans dossier compressé

Le résultat des essais est visible sur le site Sketchfab.com/cdg qui est un des deux sites prévus par PhotoScan pour la présentation des reproductions 3D envoyées directement dans le format "maison" .psz .

 

3 - Budget

Nikon D3200 - Objectif Nikkor 18-105mm f/3.5-5.6G ED VR (Photo vidéo Alexandre 75005): 570€

HOP = 93€
- cône de signalisation (L=l=28cm;H=50cm - Quincaillerie Zola Color 75015): 11€
- 4 sandows: 12€
- hublot en verre (diamètre 130mm, épaisseur 4mm) avec bords polis (Verre & Miroirs - www.verresetmiroirs.com - livraison rue d'Amsterdam 75008 le vendredi) : 70€

WIC = 513€
- intervallomètre Hähnel Giga T Pro II (Photo St-Charles 75015 - www.photosaintcharles.com): 99€
- dongle WiFi Nikon WU-1a (FNAC Montparnasse): 55€
- dongle WiFi CamRanger (La Boutique Photo Nikon 75017): 359€

TOTAL = 1176€

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PS: Merci de donner remarques, idées ou le bonjour encliquant ci-dessous:

christian.degastines@orange.fr

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