Fragen zu einem PanTilt-Projekt

Hallo Zusammen,

seit einiger Zeit lese ich hier interessiert Beiträge.

Für meine Abschlussarbeit (Informatik) benötige ich eine Mechanik die es ermöglicht eine Kamera in horizontaler und in vertikaler Richtung zu bewegen. Beide male handelt es sich nicht um volle 360°.

Die Mechanik habe ich schon mal geplant. Nun bin ich mir aber in manchen Bereichen etwas unsicher.

Hinter diesem Link verbirgt sich eine PDF die die Einheit in groben Zügen zeigt.

Angesteuert wird die Mechanik mittels zwei Schrittmotoren nebst Treibern und einem Netduino Mikrocontroller. Der Antrieb soll mittels Zahnriemen erfolgen. Zunächst sollen Videokameras bis etwa 3kg bewegt werden. Als Achsen werden 10mm Achsen mit passenden Kugellagern verwendet.

Nun zu den Fragen die mir im Kopf rumschwirren.

1. Sind Schrittmotoren die richtige Wahl oder vielleicht doch besser Servomotoren.
2. Zahnriemen oder Zahnräder?
3. Ist die Mechanik so in Ordnung?

Ideen? Anregungen? Kritik? --> Sehr gerne.

Ich bin Informatiker und nicht so in der Mechanik bewandert. Für das Projekt sollte ich aber eine funktionierende Mechanik haben um die Programmierung vorstellen zu können. Der Projektinhalt ist eine automatische Kameranachführung, dementsprechend sollte die Mechanik leise, genau und robust sein.

Eventuell habe ich die Möglichkeit die Mechanik fertigen zu lassen. Meine ersten Versuche scheiterten am nicht vorhandenen Fachwissen und vor allen Dingen am fehlenden Werkzeug.

Sehr gerne liefere ich weitere Bilder oder Informationen zum Projekt.

Liebe Grüße und vielen Dank,
Daniel

Hallo Daniel,
einige Anmerkungen:
1. Schrittmotoren sind geeignet und in dieser Größe auch besser erhältlich. Allerdings wird man pro Achse noch einen zusätzlichen Referenzschalter anbringen, der bei einer Referenzfahrt bei jeder Inbetriebnahme überfahren wird und der Steuerung die Winkelstellung der Achse rückmeldet.
2. Zahnriemen würde ich bevorzugen. Zahnräder wollen meist geschmiert sein, ziehen dadurch Schmutz an und brauchen deshalb eine staubfreie Abdeckung. Zur Montage der Riemen muss man den Achsabstand der Wellen einstellbar machen, z.B. durch eine Schwenkbare Lagerung des Motors.
3. Bei der Mechanik und Wellenlagerung ist noch einiges zu detaillieren. Speziell die Schwenkachse ist nicht unkritisch, sie besteht aus 2 Achsstummeln und funktioniert nur, wenn die auch exakt fluchten. Das selbe Fluchtungsproblem haben die zugehörigen Lagerbohrungen. Das kann man nur mit professionellen Mitteln fertigen. Auch muss man überlegen, wie das kleine U im großen U montiert werden kann, dazu muss irgendwo etwas auftrennbar gemacht werden (und danach muss die Fluchtung der Wellen wieder stimmen).
Eine alternative Konstruktion wäre eine fliegende Lagerung der Kamera, also man verzichtet auf den rechten Schenkel der beiden Us, macht den linken Schenkel des großen U dafür so breit dann man dort mit 2 Lagern das Kippmoment des Kameragewichts sicher auffangen kann. Das sieht auf den ersten Blick zwar weniger stabil aus, hat aber den Vorteil dass die oben angedeuteten Probleme der Schenkachse wegfallen.
Bei beiden Achsen muss man bei der Detaillierung auch darauf achten, dass Axialkräfte in beiden Richtungen aufgenommen werden.
Soweit erste Ideen dazu.

Vielleicht kannst Du Dir bei den Astronomen was abschauen. Das Problem, ein (schweres) optisches Geraet ueber 2 Achsen moeglichst sauber nachzufuehren, ist nicht neu ;)
Fuer aehnliche Projekte werden gerne Fernrohrmontierungen verwendet.. z.B. http://www.youtube.com/watch?v=Ni89TBOTCUA