乞丐级手持三轴云台

乞丐级手持三轴云台——聊聊DIY的那点事儿

 

前些时候MOVI风光了好一阵，让人眼红啊！可是乱七八糟辅助设备加一起，早就大大超过了六位数，这着实让人消受不起。在山寨大国生活了那么久，让俺知道一个宇宙真理：这个世界上没有什么东西不能被山寨的，手机如是，飞机如是，三轴无刷云台亦如是。

网上有各种无刷云台的DIY零件，价格都不算贵，卖家也很多，但就是没有哪一个家愿意代客攒机的，这说明一个问题：无数看似靠谱的东西，捏合起来也许就是一个非常不靠谱的东西了。是我们孤陋寡闻还是怎么了？迄今为止，也没有在网上看到比较成功的DIY装配实例，是吧？

散件的案例不好找，可成品单反云台最近却涌现了好几个。市面上有几款国产的单反云台商品，价格都上了五位数，但从放出的视频来看，效果实在是一般般。

话说十一之前俺还曾在一家网店订过一个单反航拍云台来着，但是那卖家跳票了，几个月都不见动静，没准是要黄了。我决定不等了，自己上。“有困难要上，没有困难，创造困难也要上！”用这句戏谑的豪言壮语，来形容俺的这一次DIY工程，真是再合适不过了。自打淌了这潭浑水之后，郁闷与兴奋、崩溃与狂喜，便成为了拧巴生活的主旋律，磕磕绊绊历时超过一个半月，到今天，终于可以长舒一口气了。

来说一下，俺对三轴云台的基本要求：
首先要稳，这不是废话吗？不稳就不折腾它了。

具体要求：

1）俯仰、横滚与方向三个轴均能无线遥控

2）水平方向能锁头，能自动追头

3）俯仰能追头

4）无线视频监看

5）无线跟焦

6）良好的便携性

7）尽可能低的资金投入

怎么样？胃口还不小吧？这要是全部采用国外某品牌的，起码要二十万起步吧？但是咱搞的这个，你猜猜多少银子？嘿嘿，四位数。（后文有清单）

好了，来看现在完成95%的乞丐版手持三轴云台。

基本上搞完了，剩下的是个别地方再完善一下，大改不可能了，改动太大就不如重打鼓另开张了。
特别提醒：跟焦器和T型支架是俺的原创哈。
下面是一小段测试视频。

应该说经过测试，基本上达到了预想的效果。

【架子】
先说架子，当时网购的时候，手持架子可选的不多，有两种一千多元的。因为没有对比过实物，说实话俺也不知道哪一个比较好一些，就选了这一种，连三个5208电机，不到两千元。

三个轴一般这样定义：X轴（横滚），Y轴（俯仰）、Z轴（航向），理想的状态是每个轴都贯穿云台的平衡重心，在未加电的情况下，只要轻轻用手拨动云台，每个轴都能轻松旋转至少一圈。
这个架子的优点是轻，Z轴多了一道保险，不易脱落。至于缺点，当时根本不知道。
装起架子，把控制板也焊好了，加电一试，傻了，这架子根本不能用！横滚轴的设计简直是弱智到家了。
从上图中可看到，横滚出轴的部位是一个非常大的受力点，这个点要挑起前面一千多克至两千克的设备，如果是一根贯穿电机的通轴到还好，可是这个电机不是出轴电机，说白了就是轴藏在肚子里面，根本不露头的，外面另有一个铝制连接器，跟横滚轴连接上。空架子还行，装上机器受力太大了，立马就耷拉下来了，整个架子中最受力的一个轴居然变成弯的了，你说能好使吗？

 

我发现网上售卖的架子很多都有这样的问题：横滚轴的轴承受力设计不合理，导致阻尼巨大，电机根本带不动，响应慢，力矩也大大的不够。我总算明白为什么卖家都拒绝代客安装调机了，原来这玩意儿根本就不靠谱！
眼看前景黯淡，很是郁闷了几天。但是天无绝人之路，正当俺一筹莫展的时候，偶然发现X宝上有个卖家出了这么个架子，见图。

这个架子跟我那个几乎完全一样，区别只是在横滚轴的位置，做了加强。看来卖家明白这个架子的关键问题在哪里。我赶紧旺旺联系这个卖家，人家挺好说话，答应90块钱卖给我这个加强部分。横滚轴改成了双轴承的加强结构后，受力问题总算是圆满解决了，加电后横滚电机终于可以在不受外力的情况下，勉强维系住云台的水平状态了。

【控制板】
下面再来说说板子，这是最折磨人的事。    无刷云台的控制板，DIY只能选择开源的，开源的定义俺就不在这儿说了，不清楚的同学可以去百度一下。
眼下集成三轴的板子好像还没有，三轴的控制器，都是由两块控制板拼成的。一种是两块板，另一种一块半，前者是用两个两轴板拼凑，后者是用一个两轴板加一块第三轴小板子拼凑的。
网上能买到的板子主要有三种：一种是立陶宛的V1.3版，另两种是BGC2.0和BGC3.0。立陶宛的据说很难调，咱以前没接触过，就敬而远之了；BGC的板子实际上也有好多种，大致分所谓正版的、破解版的和不正不盗的，正版是Alexmos授权的，能从BASECAM官网升级固件。目前的固件版本到了2.3；破解版的只能刷卖家提供的固件，无法在官网升级最新版本。我当初买板子的时候好像还没有3.0的，怕破解的不靠谱，买了BGC正版的，一块半。下图，BGC2.0两轴板、第三轴扩展板和三轴陀螺。

正版的板子当时死贵，有千元了。卖家神马都不懂，一问三不知，X宝店里网页介绍的文字和图示也是错误百出，连上USB线电脑也不能识别硬件，一时间真是晕菜了。
上BGC官网，英文和俄文的，咱英文不行啊，看着忒费劲儿。倒是有中文的调参软件说明，下载了一看，顿时脑袋崩溃了。这无刷直驱云台本来就是新生事物，好多名词咱以前都木有听说过，即便找个国语大师来，也未准能给俺说道明白呢。手头上的这份说明书，是由俄文翻译成英文，再由英文翻译成中文，要命的是，给网站上传中文这厮，丫也忒不负责任了，竟然这中文译文是由机器翻译的，那能叫中文吗？那叫火星语懂不懂？本来这点儿破事儿就横竖整不明白呢，还让咱看呢吗火星文，想不变成老年痴呆都难！    简短捷说，经过了一周多老年痴呆症的体验，俺终于大体上闹明白了调参的这点事儿，记不清调了多少次了，云台终于能自己稳住了。
XYZ三轴中，航向Z轴最吃力（有可能的话，最好用更大功率的电机，当然要有足够功率的控制板来驱动），其次是X横滚轴，最省力的是Y俯仰轴了。俺在调参软件上设的X和Z已经接近满功率了，Y大概只是半功率多一点儿。

试拍了一下，只能说，能有稳定器的意思，但是效果很勉强。主要的问题是这种2.0板子原本是给GOPRO或卡片机云台用的，最多用到微单一级的，单反相机太重了，即使重心调得很好，云台轴若要克服惯性迅速响应，各个轴的驱动力量明显不够，使用以这种板子装的单反云台，必须格外小心，不可有大的激烈动作，因为横滚轴偏移超过10°，电机就托不住，于是整个系统就崩溃了，一泻千里的感觉。
不太爽，不甘心，于是又开始打主意，想增大功率的办法。这时候发现网上已经有不少BGC3.0的板子出现了，看了介绍才知道，这个所谓的3.0，使用的是MOD管，输出电流可以到5A，而原来那种，电流这个的还不到一半。于是又赶紧张罗着换板子。

上图是3.0的板子，据说没有纯正版的，我买的这个板子还不到200块，据说是不能直接刷官方的固件，好在这板子比较新，是BGC2.2的固件版本。虽说不是纯正版，但做工工艺比先前那块正版明显强了很多，值得一提的是三轴陀螺，超迷你，尚不及小拇指的指甲盖大。也就在同时，网上还出现了一种号称电流可达40A的第三轴扩展板，但都是与2.0两轴板一起捆绑销售，好不容易找到一家肯单独拆卖第三轴板的，快递几乎用了一个星期才递到，拆包一看尼玛还是原来那种小功率的，被忽悠了。
换上3.0板子后，横滚轴的力量大增，从一楼的测试视频中可以看到，X轴电机表现良好，任凭怎么折腾都不会崩溃了。Z轴力量还稍差一些，暂时没有找到合适的替代方案。
【镜头】
相机原厂的自动头的调焦环拧到无限远，没有锁止，可以继续转下去，所以把自动镜头装上机械的跟焦器就有点扯了，跟焦轮往返几次，位置就全乱了。为了能使用遥控跟焦，需要配一个手动镜头。
权衡之后，网上淘了个二手的大姑妈28/3.5，M42口的。这镜头的优点是调焦环超级顺滑，阻尼适中，镜头锐度也不错，价格很便宜。

试拍后发现解析度和反差都不错，就是逆光眩光比较厉害，毕竟是老头，镀膜工艺摆在那儿了。
【跟焦器】

既然是乞丐版，当然就不可能出现高富帅。这个跟焦器造价低廉，跟焦准确，速度奇快，至于可靠性嘛，偶尔用用应该没问题，至于高强度频繁使用的情况，就没把握了。
这就是俺原创的跟焦器了。

 

没了两个16mm管夹，在机身下方的碳纤管上，用管夹固定一个片片（什么材质无所谓，结实就行），向前面探出一部分，再将一只航模用的舵机用扎带和3M胶牢牢固定在上面。舵机上装的这个大轮盘是网淘的机器人小车零件，孔径大致与舵机输出轴接近，即使差点也没事，只须以各种暴力手段以及各种粘胶对付之。
用两根跟焦齿条，一根绑在轮盘上，一根绑在镜头调焦环上，一开始还担心两根橡胶齿条能否成为搭档，实际试用，啮合程度非常好，动作很利索。

 

驱动轮盘的是HITEC HS-77BB短身舵机，4.8V时力矩是4.4kg/cm。这颗大姑妈镜头，镜身很短，必须使用武大郎式的矮子舵机，或者是比标准舵机小一大圈的小型舵机。如果是用别的镜头，或许可以使用标准尺寸舵机，那选择余地就大多了。

舵机的安装位置非常微妙，差了一点点，两个齿条都无法良好的啮合。这个要花些心思反复尝试，不同的机身、镜头，位置差了很多，没用过俺真的不好说。不过大姑妈的28/3.5和35/3.5的尺寸差不多，24/3.5虽然镜身长了，但调焦环的位置与前两者大体一致，所以这三支镜头可以任意更换。
77BB是一款模拟舵机，市场上还有大量这类尺寸的数字舵机，而且扭力比这个大很多，价钱也未必比它贵。之所以没选择数字舵机，是因为数字舵机是个不甘寂寞的家伙，待机时也会不停的发出响声。使用舵机做跟焦器，一个明显的缺点就是噪音大，机内录音肯定是废了，现场同期录音也有些麻烦，要注意尽量规避。现在市场上静音的舵机似乎没有，有了也未必能买得起。

使用手持稳定器就是为了能在较大的范围内移动拍摄，时远时近，有全（景）有特（写），所以，采用无线跟焦器，由助理来跟焦就非常必要了。

【遥控器】

既然是无线，就需要有无线的遥控设备。最省事的办法就是买现成的RC模型遥控器，这类遥控器过去价格昂贵，现在国产的中低端产品价格非常便宜了，不过RC遥控器的摇杆通道和开关通道的设置方式和位置，都不太符合摄影的业内习惯。

俺玩遥控飞机已经十几年了，手上各种遥控器好几个，但我觉得都不适合用在这种场合，于是在X宝上花一百多元买了一套2.4G的无线遥控板，就是下图这个，有八个遥控通道，带天线的是发射机，另一个是接收机。

 

这板子物美价廉，卖家号称遥控距离达百米，实测在被人体遮挡的情况下，距离不小于30米，当然遇墙壁等屏蔽物会更短，不过这距离已经基本够用了。目前使用了四个通道，一个用于跟焦，另外三个用于XYZ三轴。
下面是俺设计的无线跟焦云台遥控器，原创造型，严禁仿冒，呵呵呵。

中间大旋钮相当于跟焦轮，下面两个旋钮一个管俯仰一个管横滚，上面那个管方向。一块7.4V/650mAh的锂聚合物电池为发射机供电，实际使用时间还没有测试过，估计不会少于2小时。
板子上有个LED的蓝灯，装进盒子就看不见了，经常开机一两小时都忘记关机。后来想了个办法，在蓝灯上方的盒盖上打个洞，放进一个透明材料，像光导纤维一样把蓝光导出，一目了然。做过拼装模型的人，一定对透明座舱盖不会陌生，透明注塑件，都有一个外框，剪一段放在此处即可。

【无线视频】
我觉得这套手持云台的另一个亮点就是无线视频传输，视频信号通过5.8G的无线发射，多个接收设备同时接收，这种一点对多点的传输方式，改变了创造团队的合作方式，它把摄影师的包产单干变成了互助组、合作社，从一人忙活变成了多人忙活。
发射机用的是200mW的发射模块，传输二三十米信号稳定。如果嫌这个天线的效果不好，可以到网上去找一种蘑菇天线，那是一种全向天线，发射和接收都用蘑菇天线，视频更稳定一些。当然也可以换用功率更大的模块，400mW至1W的都有，但是功率大了，对其它设备的干扰也大，能否适用不好说。

5DII有个AV输出口，可以把复合视频信号接到发射模块上。但是原配的视频输出线不能用，因为这个云台没有给全幅机器预留出足够的空间，必须使用有90°转角插头的AV线。我找了根SONY规格的视频线，刚好能插上，于是剪了线，接在发射模块的输入端，但是怎么鼓捣都没有信号输出，为这困惑了好久，最后才明白，同样是3.5的四芯插头，SONY与CANON的定义不一样，猴吃麻花——满（蛮）拧。

提醒一句：刷魔灯后要关闭耳机输出，否则这个AV插口没有视频信号输出。
监视器有点儿意思，原是为了FPV定做的，在一个普通的7英寸监视器的壳子里面，集成了5.8G接收机和7.4V、3000mAh锂聚合物电池。据称能持续使用2个小时以上，实际工作时间有待测试。

上图这个监视器是用魔术腿和蟹钳夹在架子横梁上的，随时都可以取下，不过这样摄影师可就要盲拍了。

因为有了无线，所以有必要引入第二至第N个监视器，跟焦员、云台手一个，导演一个。

【支架】    支架是手持云台必备的附件，整个云台加相机起码有三、四公斤，总是拎着可受不了，另外调机也需要把机器架好，陀螺自检时还要保持相机水平静止，所以必须有一个可靠的支撑架。
恕我直言，目前各个成品手持云台所搭配的支撑架，都不够理想，要么结实不好带，要么好带不结实，再就是既不好带也不结实。我曾在网上买过一个支撑架，铝方管的，就不在这儿贴照片了，给人家留点儿面子。那东西严重不靠谱，好几次差点儿把机器翻了砸了，只好弃之不用。
以后想依照国外的架子自己DIY一个，看了几个款式都不甚满意。乎一日看见四轴飞行器的起落架，突然开窍了，于是上网找各种零配件，终于找到了这个：

于是买了12mm碳纤管，有了俺的这个原创支撑架。

四根碳管，两个三通，全重100克，非常结实稳当，承载二三十公斤毫无问题。四只超软的减震球分别套在两根立管上，让插进手柄内的部分，能和管壁紧密结合，平时提起手持架，两只脚也不会掉下来，如果你不嫌累赘，插在上面也基本不影响正常的拍摄。
不是自吹，咱这个支撑架，比国内外那一家的都靠谱！
【电池】
一开始计划的是采用影视通用的电池，V口电池太重了，不想给自己找不自在，不予考虑。一直偏爱F970电池，容量够大，价格便宜，通用性也好，需要一个挂板，把电压转成12V输出。换用大功率的BGC3.0板后，感觉耗电量大了不少，担心电池能否给力。
最后还是使用了航模用的锂聚合物电池，这种电S的11.1V的电池供电（一说板子可以承受4S14，8V，未验证），据说这板子对电压比较敏感，使用不同片数的电池，要重新调参。耗电量跟动作的激烈程度有关，具体多少还没有来得及测试，我估计一块4200mAh的电池用个把小时不在话下。

 

监视器内部也集成了一块2S锂电。
为安全起见，所有的电池必须使用专用的平衡充电器，这个钱绝对不能省，不明白的人可以查询锂聚合物电池的相关常识，不在这里展开了。
遥控器上把电池的平衡充电插头引出，不用取出电池即可充电。

 

遥控接收板用7.4V的2S电池供电，原来也试过加个变压装置，云台与控制板共用一块电池，但不知为什么工作不正常，可能是有干扰。分开供电的好处是把三轴云台从遥控、视频等设备中独立出来，这样在调整相机或观看视频回放
的时候，可以将云台系统关闭。

 

哈，这个裸奔的就是遥控接收板，上面的回型纹样就是2.4G接收天线，如果嫌遥控距离不够，可以找卖家买另一种带塑胶天线的版本。黑盒子内是BGC一块半的控制板，激烈运动会发热，所以盒子的前后盖之间，留了10mm的开缝，用来散热，也方便各种引线进进出出。    后盖上两个开关，一个控制云台，一个控制接收和视频。

 

 

后面飞线多了点儿，影响美观哈。最后说说令人尴尬的事儿吧，安装好控制板和接收板后，经试拍才发现，后面的导线在方向轴做大范围横摇时，偶尔会被挂住。眼看大功告成了却发生了这么不靠谱的事儿，于是卷了个纸卷，塞在碳管里，等于把管子延长了一截，这样就不会把线挂住了。

__________________________________
【成本清单】
好吧，就来说一下成本清单吧。造价这是大家最关心的问题。不怕诸位笑话，因为完全不懂，走了一些弯路，有些钱白花了，就不列在清单里面了，下面只罗列此次工程中确定为有用的物品清单：

手持云台部分：大约2600-3000

1）手持架（5208电机三个） 1900

2）手持架加强件                   90

3）BGC3.0两轴板                 200

4）BGC第三轴扩展板            270

5）20mm、16mm管夹         50

遥控部分：大约600-700

1）2.4G无线遥控模块        148

2）电位器、旋钮等 （X4） 45

3）跟焦橡胶齿条  （X2）   60

4）舵机轮盘                       10

5）魔术手+蟹钳                 150

6）HITEC HS-77BB 舵机    165

7）外壳                              3

无线视频：大约1000-1200

2）5.8G/200mW无线发射模块       180

3）一体化监视器（含接收、电池）  600

电池：大约200-300

1）7.4V/650mAh电池              35

2）7.4V/850mAh电池              40

3）11.1V/4200mAh电池（X2)  170

支架：240

5）ABS三通  （X2）              30

6）12mm碳纤管 （X4）        160

9）脚架护套、减震球等          40

相机镜头：大约700-800

14）S Takumar 28/F3.5镜头        650

15）M42-EOS 电子转接环            55

16）49mm广角遮光罩                  20

其它：大约1000-1500

1）各种辅料                      200

2）工具                             40

3）锂电池测电器                75

4）智能充电器                   450

5）定制携带箱                   500

（以上费用仅供参考，邮费未计在内）

这上面的数字大约5K，不过要做好出超的心理准备，别的不说，单是邮费一项，就要多加上几百块钱呢。
还有一些没有计算的，比如专用的拆装维修工具、锂电池专用电池测电器、锂电池平衡充电器等等，也未计算在内。
事实上我实际花销要远远大于上面的数字，还买过一些东西，最后都没有用上，大概还要多出一两千元，就算是付出的学费吧。

不管怎么说吧，一路磕磕绊绊总算是过来了，虽然一开始自己也不知道这项工程到底要消耗多少银两，但四位数是个底线，再多了打死也不玩儿了。是有些冒险，也做了鸡飞蛋打的思想准备，值得欣慰的是，最终还是基本上实现了预先的设想，总算是让这玩意儿有了使用价值吧。另外收获的就是经验和信心，这东西可不是仅仅靠花钱就能买来的，是吧？
回想近两个月来的DIY经历感触颇多。若论电子知识和机加工经验，俺基本上是个白丁，现在看来，鼓捣拼凑这个玩意儿，真正的技术难度并不大，难的是在信息不对称的情况下，如何寻找可贵的前人经验。无刷云台是个新事物，想找个粗通皮毛的人都非常难，99.99%的人根本不知你说的是啥；知道这东西的99.9%出于商业的或其他的原因，不能告诉你技术细节；真正能告诉你细节的99%你根本找不到，好不容易找到一个，人家还没有功夫搭理你……
相信其他的DIYer们也跟俺的境遇差不多，套用老人家的一句话就是“摸着石头过河”，其中艰辛自不必说。过河以后低头一看，喔靠，小意思，这水还没过膝盖嘛！
那位看官说了：明明边上有座桥，你放着桥不走，非要摸石头过河，所为何来？
俺回他一句：你丫眼瞎啦？没看见桥头写着“过桥收费”吗？

 

来源：http://www.filmaker.cn/?2066

在此感谢老师...