การพฒนาระบบการถายภาพทางอากาศ

ดวยโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

Development of aerial photography

with Drone Quad Copter

นายณฐวฒ พทกษเนตศาสตร รหสประจาตว 544282113

นายนภสนธ ผวขาว รหสประจาตว 544282121

นายวรพจน กระทมนด รหสประจาตว 544282133

อาจารยทปรกษาปรญญานพนธ

อาจารยบพตร ไชยนอก อาจารยทปรกษา

อาจารยอรรถพล พลานนท อาจารยทปรกษา

ทมาและความสาคญของปญหา

ปจจบนมการสรางหนยนตในหลายรปแบบเพอใหใชงานทงใน

ภาคพนดนและภาคพนอากาศ จงมการนาไปใชในกจการหลายดานโดรน

คอปเตอร มหลายรปแบบโดยเรยกชอตามใบพด สาหรบรนทจะพฒนา

สาหรบโครงงานนคอ โดรนคอปเตอรแบบ 4 ใบพด แมจะมราคาคอนขาง

สง แตความสามารถในการใชงานยงไมดเทาทควร เชน ความจของ

แบตเตอรนอย รวมถงระยะของสญญาณวทยซงควบคมไดไมไกลนก

ดงนน คณะทางานจงไดพฒนาโดรนคอปเตอรแบบ 4 ใบพด

เพอใหมศกยภาพทสงขนและราคาเหมาะสมในการใชงาน นอกจากน ยง

ไดปรบแกไขแบตเตอรใหใชงานไดนานขน ระยะของการควบคมไดไกล

กวา เพมเตมในสวนของการบงคบโครนคอปเตอร 4 ใบพดดวย

คอมพวเตอร การนาเสนอภาพแบบ Real Time แสดงภาพบนคอมพวเตอร

ทมาและความสาคญของปญหา (ตอ)

วตถประสงคของโครงงาน

1. เพอพฒนาโดรนคอปเตอร 4 ใบพดใหมประสทธภาพในดานการใชงาน

2. เพอเรยนรการควบคม การสงการอปกรณ ไมโครคอนโทลเลอร

Arduino โดยผานคอมพวเตอร

3. เพอพฒนาการถายภาพทางอากาศโดยใชโดรนคอปเตอร 4 ใบพดในการ

ถายวดโอ

ขอบเขตของโครงงาน

1. ใชคอมพวเตอรในการบงคบโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

2. ระยะการควบคมสญญาณในการบงคบไมนอยกวา 150 เมตร เฉพาะทโลง

3. ระยะเวลาในการทางาน ไมนอยกวา 20 นาท

4. ถายภาพวดโอเปนแบบเรยลไทม (สถานการณจรง)

5. ใชไมโครคอนโทลเลอร Arduino Mega 2560 ในการควบคมการทางานของ

โดรนคอปเตอร 4 ใบพด

ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1.สามารถนาโดรนคอปเตอร 4 ใบพดไปใชงานไดจรงในการถายวดโอ

จากมมสง

2.ใหบคคลทสนใจไดมาศกษาขนตอนการสรางโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

และโครงงานวจย

3.สามารถนามาแสดงในงานวชาการหรองานวทยาศาสตร

ขนตอนการดาเนนงาน

1. ศกษาการทางานของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

2. ศกษาโครงสรางและอปกรณของโดรนครอปเตอร 4 ใบพด

3. ออกแบบและพฒนาโครงสรางของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

4. ทดสอบการทางานของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

5. ปรบปรงแกไข

การแบงหนาท

นายณฐวฒ พทกษเนตศาสตร นายนภสนธ ผวขาว นายวรพจน กระทมนด

-ศกษาและรวบรวมขอมล

เกยวกบบอรด Arduino Mega

2560

-ศกษาการทางานและอปกรณ

ทเกยวของกบโดรนคอปเตอร

4 ใบพด

-ประกอบโดรนคอปเตอร 4

ใบพด

-ศกษาการทางานและอปกรณ

ทเกยวของกบโดรนคอปเตอร

4 ใบพด

-ทดสอบการทางานของ

โดรนคอปเตอร 4 ใบพด

-ทดสอบโปรแกรมควบคม

การทางานของโดรนคอป

เตอร 4 ใบพด

-ออกแบบโครงสรางและอปกรณ

ของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

-ประกอบอปกรณของโดรนคอป

เตอร 4 ใบพด

-จดทาเอกสาร

-ทดสอบการทางานของ

โดรนคอปเตอร 4 ใบพด

ความกาวหนาเทอม 1

1. พฒนาโครงสรางของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

2. โดรนคอปเตอร 4 ใบพดสามารถบนไดโดยใชรโมทคอนโทรลเปนตว

ควบคม

ความกาวหนาเทอม 2

1. ตดกลองถายภาพวดโอใหกบโดรนคอปเตอร4ใบพด

2. ถายภาพวดโอแบบเรยลไทมสงภาพมายงคอมพวเตอร

3. ควบคมโดรนคอปเตอร 4 ใบพดดวยคอมพวเตอร

สวนประกอบในแตละชน ของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

1.ชนบนสดจะเปนสวนของบอรด

2.ขนทสองจะเปนสวนของ สปดคอนโทรล

3.ชนทสามจะเปนสวนของการตอแขน

ของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

4.ชนทส เปนสวนของแบตเตอรร

ศกษาโครงสรางและอปกรณ

แขนของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

เปนหลอดอลมเนยมทดทสามารถนามาใชเพอสรางเปนแขน

ของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด มขนาด = 12 cm. x 1.9 cm. x 1.9 cm

แผนอคลค "Acrylic"เปนแผนพลาสตกเรยบ คณสมบตพเศษ คอ ม

นาหนกเบา สามารถทนแรงกระแทกไดดกวากระจกโดยความหนาของแผนจะ

เปนปจจยทแปรผนโดยตรงกบการทนแรงกระแทก ขนาดความหนาของ

แผนอะครลคมตงแต 2 มลลเมตร - 100 มลลเมตร

แผนอคลค

ฐานรองสาหรบโดรนครอปเตอร 4 ใบพด

เรานาลกเทนนสมาเจาะ รเพอรดสายเคเบลไทร เขากบสวนแขนของโดรน-

คอปเตอร 4 ใบพดเพอเปนการรองรบการกระแทกของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

มอเตอรบสเลส BP A2217-9 / 950 kv ใชมอเตอร บสเลส ทงหมด 4 ตว

มอเตอรชนดบสเลส คอมอเตอรชนดไมมแปรงถาน มอเตอรชนดนขดลวดจะ

อยนง แตสวนทเปนแมเหลกจะเปนตวหมนแทน

มอเตอรบสเลส

สปดคอนโทรล fly fun 30 A เปนตวควบคมความเรวของมอเตอรจะรบคาสงมา

จาก Board แลวจะจายไฟเลยงจาก Battery ไปใหกบมอเตอรตามคาสงครบ คอจะ

มการจายกระแสนอยหรอขนอยกบคาสงทรบมาจาก Board อกทหนง

ใชทงหมด 4 ตว เพราะ speed control 1 ตว สามารถควบคมมอเตอรได 1 ตว

สปดคอนโทรล

ใบพด ของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

ขนาด ยาว 12 เซนตเมตร ใชทงหมด 4 ใบ แบงเปน CW 2 ใบพด คอใบพดทหมนทวน

เขมนาฬกา และ CCW 2 ใบ คอใบพดทหมนตามเขมนาฬกา

ใบพด

เครองรบสญญาณวทย (Receiver)

Receiver คอ อปกรณทใชสาหรบรบสญญาณจากเครองสง แลวทาการแปลง

สญญาณเพอไปควบคม การทางานของ Servo Motor หรอ Speed Control ของแต

ละชองสญญาณ ประกอบดวยเสาอากาศและ แผงวงจรไฟฟา เพอคอยรบสญญาณ

จากเครองสง เพอใหมอเตอรทางาน

บอรด Arduino mega 2560

Arduino Mega 2560 บอรดรนใหญในของตระกล Arduino มคณสมบต

ตางๆ เพมขนจาก Arduino Uno R3 ใชชพ ATmega2560 ทมหนวยความจาแฟลช

256 KB แรม 8 KB ใชไฟเลยง 7 ถง 12 V แรงดนของระบบอยท 5 V ม Digital Input

/ Output มากถง 54 ขา (เปน PWM ได 14 ขา) ม Analog Input 16 ขา Serial UART 4

ชด I2C 1 ชด SPI 1 ชด เขยนโปรแกรมบน Arduino IDE และโปรแกรมผาน USB

Aero Quad Shield v2.1.2

เปน shield ทใชสาหรบตอกบ บอรด Arduino mega 2560 เพอความสะดวกในการ

ตอสายสญญาณของมอเตอร และสญญาณของ Receiver

Aero Quad Shield

3.3 V

12 V

5 V

GN

D

SDA

SCL

Arduino Mega 2560

AeroQuad Shield V2.1.2

9DOF IMU

Battery Lipo

การเชอมตอของอปกรณ

การเชอมตอของอปกรณ (ตอ)

Speed control M 4

Speed control M 3

Speed control M 2

Speed control M1

Battery Lipo

12 V G

ND

Receiver

สวนของโปรแกรม

โปรแกรมAeroQuadConfigurator_v3.2Win เปนโปรแกรมไว กาหนดคา การทางาน

ของ โดรนคอปเตอร 4 ใบพด

1.สวนนเปนการเลอกรปแบบและลกษณะการบนของโครนคอปเตอร 4 ใบพด

และเลอกอปกรณทเราใชเพอตงคาลงในโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

สวนของโปรแกรม(ตอ)

2. Vehicle Status สวนนใชเพอดพนฐานของการสงสญญาณบงคบวาทศ

ทางการบนถกตองและชวยในการเตรยมพรอมของการขนบน

สวนของโปรแกรม (ตอ)

3. Motor Commands สวนนเปนการเลอกระบการทางานของ มอเตอรแต

ละตวเพอใหแนใจวา มอเตอรทางานอยางถกตองและดทศทางการหมนของ

มอเตอร

การทางานของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

Arduino & Aero quad

shield

รโมท

คอนโทรล

receiver

speed control 3

speed control 4

speed control 2

speed control 1 M1

M2

M3

M4

การดดแปลงโครงสราง

เนองจากคณะผจดทาได ทดสอบการบนเปนเหตใหทราบถงปญหาทเกดขน

ในสวนของโครงสรางจงทาใหเราไดถอดชดอปกรณทงหมดออกแลววเคราะหปญหา

วาเกดจากอะไร จงไดคาตอบวาโครงสรางของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด ยงแขงแรงไม

พอตอการรบน าหนก เราถงไดเปลยนในสวนของแขนจากอลมเนยม ขนาด 1.5 cm

เปน อลมเนยม ขนาด 1.9 cm อกสวนหนงคอแผนยดแขนจากอลมเนยมหมพลาสตก

เปลยนเปนแผนอคลคแทน และสวนสดทายคอเปลยนในสวนของขารบน าหนกจาก

ขาอลมเนยมหมพลาสตกเปนลกเทนนสแทนเนองจากมความยดหยนมากกวา

อปกรณทถอดออก

รปท 1 และ 2 สวนของโครงสราง

รปท 3 สวนของสปดคอนโทรล รปท 4 สวนของมอเตอรและใบพด

อปกรณทถอดออก (ตอ)

รปท 4 ชดควบคม บอรด Aduino mega2560 รปท 5 สวนของตวรบสญญาณ

อปกรณทถอดออก (ตอ)

อปกรณทถอดออก (ตอ)

รปท 7 ภาพรวมอปกรณทงหมด

อปกรณทตดตงเขาไปใหม

รปท 8 แผนอคลคทตอเขากบแขนอลมเนยมขนาด 6/8”

อปกรณทตดตงเขาไปใหม (ตอ)

รปท 9 สวนขาโดยใชลกเทนนสตอเขากบแขนของโดรนคอปเตอร 4 ใบพด

รปท 10 ตดตงอปกรณทงหมดพรอมทดสอบ

อปกรณทตดตงเขาไปใหม (ตอ)

ทดสอบการบน

วดโอน ถายเมอวนท 5 ตลาคม พ.ศ. 2557

สวนทอาจารยแตละทานไดเสนอแนะ

- การตงคาแบตเตอรเพอปองกนแบตเตอรหมดกลางอากาศ

- การปองกนสญญาณรบกวน (ถาม)

- 9D0F มหนาททาอะไร

- 9D0F การโปรแกรมยงไง ตงคายงไง เชนเอยงซายโคดจะเปนยงไงเพอปรบ

ใหมนสมดล

- นาหนก

- SCL และ SDA คออะไร ,ขอมล

- เรองกลอง ควรใชกลองทเฉพาะทสามารถตดตอสอสารกบอดโนได

จบการนาเสนอ

ขอขอบคณ

อาจารยและผเยยมชม