ZERO GRAVITY GIMBAL BRUSHLESS
HEAVY LOAD, DIY, LICENZA CC

Il progetto Zero Gravity Gimbal Brushless nasce per colmare la mancanza di uno stabilizzatore elettronico DIY economico e professionale fruibile con mirrorless, DSLR e videocamere.

Navigando in rete si trovato molte soluzioni, naturalmente se si vuole acquistare un prodotto performante e qualitativo bisogna investire un budget importante.

I filmmaker o le produzioni cinematografiche spesso noleggiano i gimbal brushless professionali per non ritrovarsi dopo poco tempo un prodotto outdated dovuto al continuo progredire della tecnologia.

Appena disponibili, ho iniziato a costruire ed utilizzare stampanti 3D per realizzare i miei mezzi di lavoro personalizzati per un singolo progetto o per integrarli nel mio workflow.

Ho deciso di progettare e realizzare Zero Gravity Gimbal Brushless, sotto licenza Creative Commons, e di renderlo pubblico e disponibile a tutti, con l’obiettivo di creare un gimbal brushless professionale performante, aggiornabile nel tempo e sempre in continua evoluzione per rispondere alle esigenze dei filmmaker e delle produzioni cinematografiche.

Zero Gravity Gimbal Brushless - stampe 3D

STAMPE 3D

Le parti in plastica di Zero Gravity Gimbal Brushless sono state progettate per essere stampate in 3D, economiche e resistenti. Ho deciso di utilizzare l’ABS come materiale di stampa date le sue caratteristiche e grazie alla sua ottima applicazione nella realizzazione di parti meccaniche.

E’ possibile comunque stampare le parti con qualsiasi tipo filamento. A mio avviso è meglio evitare l’utilizzo del PLA nella stampa delle parti che sono soggette al calore, ad esempio le stampe 3D che supportano o proteggono i motori e l’elettronica.

Zero Gravity Gimbal Brushless - tubi in fibra di carbonio

TUBI IN FIBRA DI CARBONIO

Per collegare le parti stampate in 3D  ho scelto di utilizzare tubi in fibra di carbonio, per rendere il gimbal brushless leggero e resistente.

I tubi in fibra di carbonio sono stati largamente impiegati nella realizzazione di gimbal brushless. A mio parere sono la soluzione più versatile attualmente disponibile per la costruzione di un stabilizzatore elettronico DIY.

Zero Gravity Gimbal Brushless - elettronica

ELETTRONICA

Prima di iniziare a progettare Zero Gravity Gimbal Brushless ho effettuato un’approfondita ricerca e testato le PCB open hardware e non.

Ho basato il progetto sulla PCB SimpleBGC 32-bit Extended prodotta da BaseCam Electronics grazie al suo continuo aggiornamento del firmware e alla sua ottima qualità di costruzione, questo non vuol dire che Zero Gravity Gimbal Brushless non supporti altre PCB per la gestione dei motori brushless, ad esempio un ottima alternativa è la PCB open hardware Storm32 (www.olliw.eu) che personalmente ho testato con buoni risultati.

Zero Gravity Gimbal Brushless - motori brushless

MOTORI BRUSHLESS

Un gimbal brushless utilizzabile con la maggior parte delle mirrorless, DSLR e videocamere presenti sul mercato necessita di motori performanti con grande capacità di torque.

Esistono molte case produttrici di motori brushless, ho scelto di utilizzare per il progetto Zero Gravity Gimbal Brushless un motore con un prezzo abbordabile, di buona manifattura e con delle ottime performance: l’IPOWER 150T, capace di supportare un payload di 8Kg permettendo la stabilizzazione di soluzioni per la ripresa di filmati disponibili attualmente ed in futuro.

L’IPOWER 150T oltre ad essere un motore in grado di offrire ottime performance supporta l’installazione di splipring a 2A molto importante per la realizzazione di un gimbal brushless senza limiti di rotazione.

Zero Gravity Gimbal Brushless - magnetic encoder

MAGNETIC ENCODER

Un problema comune dei gimbal brushless è la perdita di step o meglio di posizione degli assi. L’utilizzo di magnetic encoder AS5048B, applicati sui motori brushless, ci permette di eliminare il problema sopra citato dando la possibilità alla PCB di conoscere sempre la posizione esatta degli assi e permettendone il ritorno in posizione degli stessi anche dopo movimenti bruschi da parte dell’operatore.

Un gimbal brushless senza perdita di step equivale ad avere un mezzo sempre pronto alle esigenze dell’operatore evitando il riavvio dello stesso per riposizionare gli assi, cosa da non sottovalutare ad esempio se si sta effettuando una trasmissione live.

Zero Gravity Gimbal Brushless - can imu

CAN IMU

La CAN IMU sviluppata da BaseCam Electronics sostituisce la I2C IMU consentendo di avere un gimbal brushless più stabile e funzionale grazie alla completa eliminazione degli errori generati dalla I2C IMU, inoltre elimina i limiti di lunghezza del cablaggio supportando a pieno tutte le funzionalità della PCB SimpleBGC 32-bit Extended utilizzata nel progetto Zero Gravity Gimbal Brushless.

Tra le innovazioni presenti nella CAN IMU troviamo le interfacce I2C e UART che ci permettono di connettere dispositivi esterni rendendo la stessa espandibile nel tempo grazie ai futuri aggiornamenti del firmware promessi da BaseCam Electronics.

Zero Gravity Gimbal Brushless - thumb controller

THUMB CONTROLLER

Il Thumb Controller ci permette di comandare gli assi del gimbal brushless e quindi muovere la videocamera a nostro piacimento tramite il joystick, ma non solo, possiamo associare alla pressione del pulsate collocato subito sotto il joystick varie operazioni ad esempio spegnere i motori, scegliere il profilo di configurazione da utilizzare o addirittura programmare Zero Gravity Gimbal Brushless per effettuare un timelapse.

Zero Gravity Gimbal Brushless - battery holder

BATTERY HOLDER

Una lacuna dei gimball brushless presenti sul mercato è la mancanza di un alloggio per la batteria che fornisce energia ai componenti elettronici.

Zero Gravity Gimbal Brushless è stato progettato per ospitare una batteria lipo 4s da 5000 mAh sul retro del frame in modo tale da non avere un ulteriore ingombro sull’handle (dove spesso viene posizionata la batteria) e di aiutare l’equilibrazione dello stesso avendo un contrappeso opposto alla macchina da presa.

Zero Gravity Gimbal Brushless - piastra a sgancio rapido

PIASTA A SGANCIO RAPIDO

Per un filmmaker avere a disposizione una piastra a sgancio rapido su un tripod è fondamentale, questo non cambia se si utilizza un gimbal brushless per stabilizzare le immagini. Detto ciò ho progettato Zero Gravity Gimbal Brushless per ospitare la piastra a sgancio rapido Andoer KZ-40, economica e di buona costruzione. E’ possibile adattare una qualsiasi piastra similare o che rispetti le dimensioni e le distanze dei fori di fissaggio.

Zero Gravity Gimbal Brushless - ZG-MOUNT

ZG-MOUNT

Alcune riprese spesso richiedono il supporto di un mezzo di trasporto per la videocamera ad esempio per effettuare la ripresa di un motociclista a distanza ravvicinata ci occorre un’automobile con l’ausilio di un gimbal brushless (non è lunica soluzione ma la più ovvia grazie alla tecnologia a nostra disposizione), un’altra necessità comune è effettuare riprese aeree a mezzo di un drone.

Agganciare il nostro gimbal brushless su un mezzo di trasporto comandato a distanza o non, ci permette di economizzare la nostra produzione cinematografica senza aver bisogno di acquistare o noleggiare mezzi dedicati.

Zero Gravity Gimbal Brushless dispone del gancio ZG-MOUNT che permette allo stesso di essere fissato su qualsiasi mezzo di trasporto.

Zero Gravity Gimbal Brushless - cavalletto integrato

CAVALLETTO INTEGRATO

Una delle problematiche da me riscontrate, e di sicuro da molti altri filmmaker, è l’impossibilità di posizionare il gimbal brushless su di una superficie piana, per riposarsare le braccia o soltanto perchè in quel momento si sta ragionando sulla migliore inquadratura da utilizzare nella ripresa.

Sono disponibili alcune soluzioni ma tutte obbligano l’operatore a trasportare un ulteriore accessorio appesantendone l’attrezzatura.

Zero Gravity Gimbal Brushless dispone di un piccolo supporto collocato subito sotto il battery holder che gli permette, una volta spenti i motori (nel nostro caso con una semplice pressione del pulsante presente sul thumb controller), di essere posizionato su un piano di lavoro o su una semplice superficie piana ad esempio una strada.

Zero Gravity Gimbal Brushless - mobile app

APP VIA BLUETOOTH

Utilizzando la PCB SimpleBGC 32-bit Extended e installando sulla stessa il modulo BaseCam BLE Serial Adapter ci premette di configurare e comandare Zero Gravity Gimbal Brushless da remoto a mezzo della trasmissione dati bluetooth associando al gimbal brushless un dispositivo mobile Android o iOS (Apple Iphone e Ipad) e installando sullo stesso l’app gratuita disponibile su Google Play Store e Apple App Store.

MIRRORLESS, DSLR E VIDEOCAMERE

Stabilizzare una videocamera professionale non è cosa semplice dato il suo peso. Zero Gravity Gimbal Brushless grazie alla sua costruzione ed ai motori IPOWER 150T riesce a svolgere un egregio lavoro di stabilizzazione, permettendo alla videocamera di riprendere immagini fluide.

Zero Gravity Gimbal Brushless può stabilizzare mirrorless, DSLR e videocamere. I motori scelti ti permettono di stabilizzare modelli di videocamere prodotte da RED, ARRI, Blackmagic, Canon, Panasonic e Sony.

Red Dragon 6K
Blackmagic Ursa Mini Pro
Canon 1DX MK II
Canon 5d MK IV
Canon C500
Panasonic Gh5
Arri Alexa Mini
Sony a7s

GUIDA DI ASSEBLAGGIO

Ho progettato Zero Gravity Gimball Brushless in 6 assiemi di parti con lo scopo di semplificarne l’assemblaggio.

In tutte le sezioni degli assiemi di parti sono presenti i file da stampare in 3D e la lista dell’hardware da acquistare.

Se hai dei dubbi su come procedere all’assemblaggio di Zero Gravity Gimbal Brushless contattami tramite il modulo di richiesta informazioni clicca qui.

ASSIEME A1

STAMPE 3D
PARTE QTY STL
A01-P01 1
A01-P03 1
A01-PS03 1
A01-P04 2
A01-P05 1
A01-P06 1
A01-P07 1
A01-P08 2
S3DC-P03 4
maniglia-M5 6
maniglia-M6 2
maniglia-M6-aggancio-handle 1
HARDWARE
PARTE QTY
Tubo in fibra di carbonio Ø esterno 25mm, Ø interno 23mm, lunghezza 125mm 2
Tubo in fibra di carbonio Ø esterno 25mm, Ø interno 23mm, lunghezza 255mm 2
Bullone M3x36mm 2
Bullone M3x37mm 2
Bullone M3x42mm 4
Rondella M3 14
Dado M3 8
Bullone nylon M3x10mm 4
Dado nylon M3 4
Bullone M5x48mm 2
Bullone M5x87,5mm 2
Bullone M5x105mm 2
Rondella M5 6
Dado M5 4
Bullone M6x102mm 1
Bullone M6x134mm 2
Rondella M6 3
Dado M6 3

ASSIEME A4

STAMPE 3D
PARTE QTY STL
A04-P01 1
A04-P02 1
A04-P03 1
A04-P04 4
A04-P05 2
A04-P06 1
A04-P07 1
A04-P08 1
A04-P09 1
A04-P10 1
S3DC-P01 4
maniglia-M5 1
maniglia-M5-spaziatore-15mm 1
HARDWARE
PARTE QTY
Bullone M3x10mm 7
Bullone M3x16,5mm 2
Bullone M3x17mm 2
Bullone M3x19,5mm 4
Bullone M3x25mm 4
Bullone M3x46,5mm 2
Bullone M3x65mm 2
Bullone M3x84,5mm 6
Rondella M3 47
Dado M3 18
Bullone nylon M3x20mm 4
Bullone nylon M3x17mm 2
Dado nylon M3 2
Bullone M5x70mm 1
Rondella M5 1
Dado M5 5
Grano M5x20mm 4
Barra filettata cava per lampadari M10x73,5mm 1
Dado per lampadari M10 4
Rondella in ottone M10 2
Rondella M10 3
Cuscinetto 6000RS Ø esterno 26mm, Ø interno 10mm, spessore 8mm 1
Rondella M22 2
Maschera foratura rondella M22
Velcro -

ASSIEME A5

STAMPE 3D
PARTE QTY STL
A05-P01 1
A05-P02 1
A05-P03 2
A05-P04 1
A05-P05 4
A05-P06 4
A05-P07 1
A05-P08 2
A05-P09 1
A05-P10 2
S3DC-P01 24
S3DC-P02 4
S3DC-P03 4
S3DC-P05 2
maniglia-M5 2
HARDWARE
PARTE QTY
Tubo in fibra di carbonio Ø esterno 25mm, Ø interno 23mm, lunghezza 251mm 1
Tubo in fibra di carbonio Ø esterno 25mm, Ø interno 23mm, lunghezza 185mm 1
Tubo in fibra di carbonio Ø esterno 25mm, Ø interno 23mm, lunghezza 145mm 1
Bullone M3x10mm 7
Bullone M3x25mm 4
Bullone M3x46mm 22
Bullone M3x64,5mm 2
Bullone M3x73mm 8
Rondella M3 75
Dado M3 36
Grano M3x20mm 4
Bullone M5x65mm 2
Rondella M5 2
Dado M5 6
Grano M5x12mm 4
Barra filettata cava per lampadari M10x39,5mm 1
Barra filettata cava per lampadari M10x71mm 1
Dado per lampadari M10 2
Rondella M10 4
Barra filettata M22x171mm 1
Cuscinetto 6000RS Ø esterno 26mm, Ø interno 10mm, spessore 8mm 3

ASSIEME A6

STAMPE 3D
PARTE QTY STL
A06-P01 2
A06-P02 1
A06-P03 1
A06-P04 1
A06-P05 1
A06-P06 1
A06-PS06 1
A06-P07 1
A06-P11 2
maniglia-M5 4
HARDWARE
PARTE QTY
Tubo in fibra di carbonio Ø esterno 15mm, Ø interno 13mm, lunghezza 155mm 2
Tubo in fibra di carbonio Ø esterno 8mm, Ø interno 5mm, lunghezza 209mm 2
Bullone M3x25mm 1
Bullone M3x26mm 2
Bullone M3x31,5mm 4
Bullone M3x41mm 10
Rondella M3 34
Dado M3 23
Grano M3x10mm 4
Grano M3x20mm 2
Bullone nylon M3x8mm 2
Dado nylon M3 2
Bullone M5x63mm 2
Bullone M5x31mm 2
Rondella M5 4
Dado M5 4
Bullone M6x16mm 2
Dado M6 2
Andoer KZ-40 (Piastra a sgancio rapido per videocamera/fotocamera) Amazon link 1

ELETTRONICA

Zero Gravity Gimbal Brushless è stato progettato utilizzando la PCB SimpleBGC 32-bit Extended e il software sviluppato da BaseCam Electronics data la mia valutazione sulla qualità e la garanzia di un progetto stabile e in continuo sviluppo, inoltre è disponibile una valida documentazione e un forum attivo.

In base a quanto detto sopra in questa sezione non troverai una guida sul cablaggio, installazione e configurazione ma bensì tutta la documentazione e i file necessari per installare e configurare la PCB e i suoi componenti.

Troverai invece la configurazione che utilizzo sul mio Zero Gravity Gimbal Brushless basata sull’utilizzo di una Canon EOS-1D X Mark II con obiettivo Canon EF 16-35mm f/4L IS USM.

Se hai dei dubbi su come procedere all’installazione e alla configurazione dell’elettronica di Zero Gravity Gimbal Brushless contattami tramite il modulo di richiesta informazioni clicca qui.

DOCUMENTI & SOFTWARE
DESCRIZIONE LINK
BaseCam SimpleBGC 32-bit Extended Official Website
BaseCam SimpleBGC 32-bit Extended PCB Top
BaseCam SimpleBGC 32-bit Extended PCB Bottom
BaseCam SimpleBGC 32-bit Extended Connection Diagram
BaseCam SimpleBGC 32-bit Extended Manuale Utente
AS5048B Magnetic Encoder Official Website
AS5048B Magnetic Encoder PCB Bottom
BaseCam Magnetic Encoder Manuale Utente
BaseCam BLE Serial Adapter Official Website
BaseCam BLE Serial Adapter PCB Bottom
BaseCam BLE Serial Adapter Connection Diagram
BaseCam BLE Serial Adapter Manuale Utente
BaseCam GUI v2.68 b6
HARDWARE
PARTE QTY
BaseCam SimpleBGC 32-bit Extended Basecam link 1
BaseCam BLE Serial Adapter Basecam link 1
BaseCam CAN IMU Basecam link 1
Interruttore 12V Ø 12mm Amazon link 1
Pulsante 12V Ø 12mm Amazon link 1
Joystick Arduino Amazon link 1
Motore IPOWER GBM110-150T IFlight link 3
AS5048A magnetic encoder IFlight link 3
Slipring 12.5MM 2A IFlight link 3
Batteria Lipo 4S 5000mAh 20-30C 1
Buzzer Lipo Amazon link 1
Connettore XT60 maschio Amazon link 1
Cavi e connettori
CONFIGURAZIONE FIRMWARE
DATA VERSIONE FIRMWARE CHANGELOG DOWNLOAD
12/01/2019 v1.0 v2.68 b6 Release iniziale.

Licenza Creative Commons
Zero Gravity Gimbal Brushless di Roberto Scipione è distribuito con Licenza Creative Commons Attribuzione – Non commerciale – Non opere derivate 4.0 Internazionale.
Basato su un lavoro di https://www.robertoscipione.com.
Permessi ulteriori rispetto alle finalità della presente licenza possono essere disponibili presso https://www.robertoscipione.com.