Regels voor het vliegen met een drone of microcopter

IMG_3256

DJI Phantom 2 drone met gimbal en Gopro-style camera

Een onbemand luchtvaartuig of drone is een luchtvaartuig zonder piloot aan boord. De toestellen worden vaak op afstand bestuurd. Er bestaan verschillende namen voor de verschillende soorten drones, zoals UAV en RPAS. De kleine toestellen zoals er eentje op de foto hierboven is afgebeeld worden microcopters genoemd. Het vliegen met een microcopter zoals een DJI Phantom 2 is een fantastische ervaring, zeker als deze is voorzien van GPS en vluchtcomputer, een gimbal, een Gopro-style videocamera en een first person view inrichting. De gemaakte beelden zijn vaak prachtig en het vliegen zelf is eenvoudig en doeltreffend. In alle enthousiasme zou je dan vergeten dat de veiligheid en privacy van vliegtuigen, gebouwen en mensen op het spel kan staan. De regelgeving rondom het vliegen met een microcopter is uitgebreid en er gelden voor verschillende omstandigheden extra regels.

Iemand die een vlucht met een microcopter maakt dient de veiligheid en privacy van de medemens als eerste prioriteit te beschouwen. Hieronder een samenvatting van de regelgeving zoals ik die zelf hanteer.

Deelnemen aan het luchtverkeer

Een microcopter is, zodra het vliegt, onderdeel van het luchtverkeer. De verplichtingen voor luchtverkeer zijn daarom van toepassing op degene die verantwoordelijk is voor een microcopter. Een basisregel is het verbod in artikel 5.3 van de Wet luchtvaart om op zodanige wijze aan het luchtverkeer deel te nemen dat daardoor personen of zaken in gevaar worden of kunnen worden gebracht. Artikel 5.4 verbiedt het om boven gebieden met aaneengesloten bebouwing of kunstwerken, industrie-en havengebieden daaronder begrepen, dan wel boven mensenmenigten, aan het luchtverkeer deel te nemen op een zodanige hoogte dat het niet meer mogelijk is een noodlanding uit te voeren zonder personen of zaken op het aardoppervlak in gevaar te brengen. En volgens artikel 5.7 is de gezagvoerder ervoor verantwoordelijk dat de uitvoering van de vlucht geschiedt in overeenstemming met de bij of krachtens deze wet gestelde regels. Degene die een microcopter bestuurt of oplaat geldt als gezagvoerder.

Commercieel of recreatief

Het maakt verschil of je een commerciële of een recreatieve vlucht maakt. Het is verboden om deel te nemen aan het luchtverkeer als de microcopter uit hoofde van een bedrijf of beroep, dan wel tegen bate, wordt gebruikt. Alleen recreatief gebruik is zonder verdere ontheffing toegestaan.

Binnen of buiten een luchtverkeersleidingsgebied

In Nederland kennen we een aantal luchtverkeersleidingsgebieden: dit zijn gebieden en de ruimten eromheen waar vliegtuigen opstijgen en landen. Luchthaven Eelde is zo’n gebied, maar ook Leeuwarden, Terlet, Schiphol, Twente, enzovoorts. Het is verboden om met een microcopter te vliegen in een luchtverkeersleidingsgebied.

Veiligheid

De vlucht met een microcopter mag slechts worden uitgevoerd onder omstandigheden waarbij er vanaf de grond tijdens de gehele vlucht goed zicht is op de microcopter en het luchtruim daaromheen. Verder moet de bestuurder tijdens de gehele vlucht goed zicht houden op de drone. Om die reden is besturing op basis van een camera aan boord (first person view) niet mogelijk. Het gebruiken van een camera aan boord voor andere doeleinden dan voor de besturing is niet aan luchtverkeersregels gebonden maar kan wel privacy-implicaties met zich meebrengen.

De vlucht met een microcopter mag verder niet worden uitgevoerd boven gebieden met aaneengesloten bebouwing of kunstwerken, industrie- en havengebieden, boven mensenmenigten, boven spoorlijnen of boven voor motorrijtuigen toegankelijke verharde openbare wegen, met uitzondering van wegen in 30 km-zones binnen de bebouwde kom en wegen in 60 km-gebieden buiten de bebouwde kom.

Privacy

Omdat van een microcopter moeilijk van een afstandje te bepalen is door wie en waarom ze ingezet worden, iemand die in zijn eigen leefomgeving een bepaalde privacyverwachting heeft en de camera van een microcopter het mogelijk maakt beelden op te slaan en via het internet te distribueren zal er eerder sprake zijn van inbreuk op privacy dan er in andere situaties het geval zal zijn. Dit maakt dat de bestuurder van een microcopter een grote plicht tot het beschermen van de privacy van medemensen heeft. Dit betekent ondermeer: het uitgebreid informeren van mensen die op zoek gaan naar de betekenis van een microcopter in hun leefomgeving, het uitsluiten van de mogelijkheid om mensen in hun eigen leefomgeving in hun privacy te schaden en ervoor waken, dat geen beelden van mensen worden opgenomen of opgeslagen die hiervoor geen toestemming hebben gegeven.

Amiga demo Probe

Een paar dagen terug kwam ik toevallig een artikel op The Verge tegen, over de opkomst en teloorgang van de Commodore Amiga. Het zal ergens in 1988 of daaromtrent geweest zijn dat ik mijn Sinclair ZX Spectrum inruilde voor een Amiga 500 en het artikel van The Verge deed me herinneren aan de onvoorstelbare mogelijkheden die de Amiga in die tijd bood. De Amiga was zijn tijd ver vooruit en zelfs nu, anno 2014, zijn de mogelijkheden nog steeds indrukwekkend. De Amiga had een 68000 processor en speciale chips voor geluid en beeld. Deze architectuur houdt ook nu nog stand, maar in de jaren ’80 was dat heel ongebruikelijk: zelfs de Macintosh, voor die tijd de bekendste geavanceerde computer, deed beeld en geluid (weliswaar heel slim) in software op de CPU.

In mijn herinneringen heb ik veel tijd doorgebracht met een MS-DOS kaart, Guild of Thieves en vele demo’s. Denkende aan die demo’s herinnerde ik me een hele fraaie, met een simulatie van een bezoek aan een vreemde planeet. En laat ik die nu op YouTube hebben gevonden!

Kofferplaat

Gisteravond een ontwerp gemaakt voor een ‘branding decal’ voor de koffer voor mijn DJI Phantom 2. Best stoer geworden al zeg ik het zelf. Het ontwerp bevat het DJI logo in vector formaat (aan de hand van een plaatje van de DJI website gemaakt met Adobe Illustrator), de ‘flight status LED indicators‘ (in Adobe InDesign) en aanwijzingen voor het uitvoeren van de kompas calibratie. Ik kon het precieze, door DJI gebruikte lettertype niet vinden, dus toen maar een benadering gebruikt. Ik ben uitgekomen op ‘The Sans’, een op Helvetica en Arial gelijkend lettertype waarvan de onderkastletters klein uitvallen.

Het ontwerp is 29,0 x 14,4 cm groot, precies de juiste afmetingen voor de goedkope koffer die veel mensen gebruiken voor hun Phantom. Ik laat het afdrukken op zelfklevend vinyl en schoonsnijden bij Copy Systems.

Schermafdruk 2014-09-13 07.39.44

Made in China

In China worden veel producten gemaakt. In grote fabrieken, maar ook in kleine fabriekjes en in thuiswerkplaatsen.

Maar hoe krijg je het hier? Wie een product uit China wil kopen kan dit het goedkoopst in China zelf doen op één van de lokale markten in bijvoorbeeld Shenzhen. Voor de meesten van ons is dat echter niet haalbaar. Internetwinkels kunnen helpen.

AliExpress.com is een marktplaats waar veel Chinese fabrieken, fabriekjes en ondernemende individuen hun waren aanbieden. Er is veel keus, zowel in producten als in aantallen, verpakkingen, opdruk, kwaliteit, prijs, verzendwijze en verzendkosten. Misschien wel te veel keus. AliExpress.com is ideaal als je grote hoeveelheden van een bepaald product wilt. Veel Nederlandse winkelketens voeren producten die bij AliExpress.com voor een absolute bodemprijs aangeboden worden. Zelfs de Nederlandse labels worden op bestelling in China ‘opgeplakt’. Betalen via creditcard, de aanbieder krijgt van AliExpress.com pas zijn geld als de ontvanger meldt dat het product is ontvangen.

BangGood.com levert een breed scala aan producten die ook op AliExpress.com te vinden zijn, maar de hoeveelheid keus is hier slim gereduceerd: alleen gratis verzending, alleen de laagste prijzen, alleen enkele stuks, alleen in een eindgebruiker-verpakking, alleen ‘hebbedingen’. Een goede plek om die gadget voor weinig te krijgen. En speciaal: bij het afrekenen kun je aangeven welk bedrag er op de verzending moet komen te staan. Importeren tot 22 euro is vanuit China gratis. Betalen via PayPal.

GoodLuckBuy.com heeft ongeveer hetzelfde principe als BangGood.com, maar concentreert zich op ‘technisch spul’. Het aanbod is een deelset van BangGood.com. Betaling ook hier via PayPal.

DJI Phantom 2

Een scherpe aanbieding van Conrad, gecombineerd met een strategisch ingewisselde kortingsbon maakt dat een professionele quadcopter voor minder geld kant-en-klaar gekocht kan worden dan zelfgemaakt. Bekijk de uitpakparty.

DJI Phantom 2De Phantom 2 van DJI Innovations zoals deze op de foto is afgebeeld is een platform met een onvoorstelbare hoeveelheid sensoren en computerkracht.

Uiteindelijk zijn er slechts vier bewegende delen: de vier motoren waaraan de propellers zijn bevestigd. De rest van de elektronica bestaat uit GPS, accelerometers, een elektronisch kompas, heel veel LED’s, microcontrollers, een 2.4 GHz 7 kanaals ontvanger en motorbesturingen.

Als platform kan de Phantom 2 worden uitgebreid met camera’s en extra sensoren en zenders. Ik zie zelf heel veel in ‘first person view‘, ofwel de mogelijkheid om live te zien wat de camera onder de Phantom 2 ziet. Het is een relatief uiterst goedkope manier om een oneindig aantal vlieguren te maken, zonder hiervoor een vliegtuig te hoeven huren.

De SJ4000 en een gimbal

Eén van mijn favoriete online-marktplaatsen is AliExpress: een Chinese webwinkel waar duizenden Chinese bedrijven en particulieren hun spullen aanbieden. De prijzen zijn er naar Europese standaarden laag en het aanbod verbluffend omvangrijk. Hierdoor is het echter wel flink zoeken naar de beste aanbiedingen. Er zijn enkele websites die dit euvel duiden: LightInTheBox, BangGood en GoodLuckBuy. De eerste specialiseert zich op het gebied van fotografie, de andere twee lijken zich vooral op aanbiedingen te richten.

SJ4000Op BangGood (“Best Bang For Your Buck” is hun onderschrift, ze lijken zich bewust van hun vreemde naamskeuze) vond ik een kleine 1080p camera die sprekend lijkt op een GoPro, de “Novatek SJ4000“. Het is een piepkleine camera die het goed zou doen bungelend aan een vlieger of gemonteerd op het dashboard van een auto. De reviews zijn goed en de interne werking) lijkt opgezet rondom een Novatek NT96650 videocontroller, die de digitale informatie van de beeldchip gereedmaakt voor de LCD achterwand, de HDMI uitgang en de geheugenkaart. 

Zo rondkijkend op het internet kwam ik een voor mij geheel nieuw concept tegen: de “gimbal”. Een gimbal (Nederlands: cardanische ophanging, ofwel “draaibare ondersteuning”) zorgt voor een bewegingsvrije ophanging van een camera aan een bewegend voorwerp. “Every self-respecting drone used for aerial photography needs a gimbal”, aldus Instructables. Blijkbaar moet je een quadcopter hebben om gebruik te kunnen maken van een gimbal. Video’s op YouTube laten mooi zien waar een gimbal goed voor is: ook met een wiebelend platform ontstaan er stabiele filmpjes. En laat GoodLuckBuy  (ik wil niet weten wat hún onderschrift is) nu voor enkele tientjes een goedwerkend exemplaar leveren!

Whiteboardplotter

Ik speel al geruime tijd met het idee om een apparaat te ontwikkelen dat als een soort verticale plotter in staat is met een whiteboard-marker op een whiteboard te tekenen. Ik stel me voor dat je een paar zuignappen of magneten in de linker- en rechterbovenhoek plaatst en dat daartussen aan bijvoorbeeld vissnoer een constructie hangt waaraan een whiteboard-marker is bevestigd. Door het verlengen (‘afklossen’) en verkorten (‘oprollen’) van het vissnoer moet het mogelijk zijn de whiteboard-marker op een bepaalde plek op het whiteboard te navigeren.

(conceptuele afbeelding hier)

Voor de whiteboardplotter denk ik de volgende onderdelen te gaan gebruiken:

  • 3D geprinte montagebeugel voor twee stappenmotoren die op de bovenrand van een whiteboard gemonteerd kan worden
  • Twee 3D geprinte poelies voor de stappenmotoren waarop het vissnoer wordt gewikkeld
  • Twee 3D geprinte klosjes waarover het vissnoer in de hoeken gaat lopen
  • Een 3D geprinte ‘gondel’ voor een servo, printplaat, batterij, ontvanger en whiteboard-marker
  • 9g servo
  • Printplaat met ATtiny, RF ontvanger en batterij
  • RF ontvanger
  • Eibot-board voor de aansturing van de stappenmotoren
  • Twee stappenmotoren
  • Vissnoer
  • Een whiteboard van voldoende afmetingen (bijvoorbeeld 1 x 1 meter)

 

Site reboot

Wie vorige week rudiniemeijer.nl probeerde te benaderen kreeg een melding van de browser dat de site malware probeerde te verspreiden. Ik heb de site teruggezet naar de back-up van januari 2014. Enkele berichten en reacties zijn hiermee verloren geraakt. Het lijkt dat de problemen zijn ontstaan met een plugin die in maart werd geïnstalleerd en die een beveiligingslek had. Helemaal zeker weten doe ik het niet, dus als je een ‘zwart beeld’ ziet, weet je dat ik nog niet de juiste oplossing had.

Test RepRapWorld J-Head voor 1,75 mm filament met 0,35 mm spuitgietopening

J-Head kit van RepRapWorld

Onderdelen van de J-Head: holle moer, teflonbuisje voor in de houder, NTC, hot end en houder, verwarmingselement

RepRapWorld is een Nederlandse webwinkel die op eBay actief is. De winkel verkoopt onderdelen, kits en filament bedoeld voor 3D printen. Afgezien van de naam heeft de RepRapWorld winkel op eBay geen zichtbare overeenkomsten met de webwinkel RepRapWorld.com, die overigens een vergelijkbaar assortiment heeft. RepRapWorld op eBay heeft vier verschillende J-Heads in de verkoop, bedoeld voor 1,75 mm en 3 mm filament en met 0,35 of 0,5 mm diameter spuitgietopening. De geteste J-Head heeft een “native” 1,75 mm hot end: de boring van het smeltblok is ongeveer 2 mm. Dit betekent dat er geen PTFE buisje in de hot end geplaatst hoeft te worden. De diameter van de spuitgietopening is 0,35 mm.

J-Head hot end mark IV, houder mark V (eBay RepRapWorld)

Messing J-Head hot end versie 4 met verwarmingselement en NTC, houder versie 5 (eBay RepRapWorld)

De geteste J-Head bestaat volgens opgave van RepRapWorld uit een hot end versie 4 en een houder versie 5. Er is hier expliciet bij aangegeven, dat er niet van het ontwerp is afgeweken. Het valt echter op dat de houder van RepRapWorld geen ventilatiegaten heeft: deze zitten wel in het ontwerp. De houder is voor een teflon rietje met een binnendiameter van 1,8 mm uitgeboord. De holle moer heeft niet de juiste binnendiameter en er moet nog een M3 sluitring gebruikt worden om de diameter te verkleinen. De messing hot end heeft niet de voorgeschreven 3,5 mm diameter voor de doorvoer van filament, maar 2 mm, geschikt voor 1,75 mm filament.

De J-Head wordt geleverd met een verwarmingselement. Deze laatste past niet direct, maar moet met een vijl passend worden gemaakt. Met wat siliconenpasta blijft het verwarmingselement op zijn plaats. De meegeleverde NTC is van het type B57560G104F.

De eerste test bestaat uit het handmatig doorvoeren van 1,75 mm ABS bij een temperatuur van 220 °C. Het filament gaat slechts moeizaam, ik meet een maximale handmatige doorvoer van 30 mm per minuut. Het verhogen van de temperatuur heeft hier geen merkbare invloed meer op.

Voor de volgende test heb ik de hot end van de J-Head ingepakt in isolatiemateriaal, vastgeplakt met kapton tape. Op deze manier heeft de hot end veel minder warmte-uitstraling op de al geëxtraheerde kunststof. Voor de aandrijving zorgt een NEMA-14 stappenmotor, gekoppeld aan een EZstruder. De softwareinstellingen zijn 225 °C met een maximale doorvoer van 60 mm per minuut. Het proefobject is een carabijnhaak van 19 laagjes. Het printen op de verwarmde plaat gaat uitstekend, hoewel het kunststof wat aandoet alsof de temperatuur nog wel iets hoger had gekund. Het valt op dat de stappenmotor erg heet wordt. Halverwege de test stopt de uitvoer, maar de EZstruder blijft wel invoeren. Er vormt zich een krul van filament tussen EZstruder en J-Head: door de warmte van de stappenmotor is het filament zo zacht geworden dat het boven de J-Head al is gaan vervormen.

Hadron met 1,75 mm ABS "Snow White"

Hadron met 1,75 mm ABS “Snow White”

Voor de derde test heb ik de stroom naar de stappenmotor proefondervindelijk verlaagd totdat de stappenmotor bij het doorvoeren van 30 mm/min en 225 °C nét niet meer ‘bokt’. De softwareinstalleingen zijn nu 225 °C met een maximale doorvoer van 30 mm per minuut. Het proefobject is een deksel. Het printen gaat nu zonder problemen, maar het geprinte voorwerp maakt ook nu de indruk alsof de extrusietemperatuur iets hoger had gekund. Het printen van het deksel nam ongeveer 90 minuten in beslag. Tijdens het printen bleef de temperatuur van de stappenmotor steken op ongeveer 70 °C.

1,75 mm ABS filament, 225 graden C

1,75 mm ABS filament, 225 graden C

Leerpunten

  • De bovenkant van het smeltblok van de J-Head heeft een temperatuur die hoog genoeg is om het ABS te laten plakken of smelten. De doorvoer wordt hierdoor vermoeilijkt;
  • Een te hoge stroom door de stappenmotoren maakt het ABS ter hoogte van de stappenmotor zacht. De hoge stroom is voor een deel te voorkomen door de stroombegrenzing van de besturing in te stellen, maar wordt vooral veroorzaakt door te hoge doorvoersnelheden;
  • Een laagdikte van 0,25 mm levert prima resultaten op;
  • De EZstruder is werkelijk ongelofelijk sterk: de stappenmotor zal het eerder opgeven dan de grip van de EZstruder op het ABS. Dit betekent dat de stappenmotor het zwaar zal hebben.