(Hoch-) Präziser Motor für Pan/Tilt-Vorrichtung gesucht
Hallo,
ich plane grad einen Panoramakopf basierend auf folgendem Design:
http://www.servocity.com/html/pt-210...lt_system.html
Verwendet werden soll die Vorrichtung vor Allem für Timelapse-Aufnahmen, d.h. es wird ein Bild gemacht, die Achsen minimal bewegt, ein Bild gemacht, bewegt usw.
Auf der vertikalen Drehachse komme ich etwa auf 1000 Bilder (einzelnen Bewegungen) pro 90°. Auf der horizontalen Drehachse bei 1000 Bildern etwa auf 45°-90°
Ich habe bereits schon einmal einen Panoramakopf gebaut. Verwendet wurden dort Schrittmotoren in Verbindung mit Schneckengetrieben. Jedoch ist es ziemlich schwierig Schneckenrad und Schnecke so auszurichten, dass es weder klemmt noch Spiel hat, daher würde ich diesmal gern anders konstruieren. Ziel des neuen Panoramakopfs ist es den Schwerpunkt der Kamera so weit wie möglich abzusenken und somit die Stabiltät zu erhöhen.
Das wichtigste Kriterium ist die Spielfreiheit, ich belichte ab und zu mehrere Sekunden, daher ist es wichtig, dass die Vorrichtung absolut ruhig und stabil ist. Ich habe bereits einen Schrittmotor mit Planetengetriebe(1:27) probiert, jedoch ist Spiel so groß, dass es später deutlich im Bild erkennbar ist.
Gibt es irgendwo kostengünstige Getriebeboxen, die ein sehr geringes Spiel aufweisen? Es muss nicht unbedingt wieder ein Schrittmotor sein, ich könnte mir auch vorstellen Getriebegleichstrommotoren mit entsprechenden Encodern zu verwenden, jedoch bin ich bisher nicht fündig geworden.
Der Hebelarm ist etwa 90mm, Gewicht von der Spiegelreflexkamera max. 2 kg, es ergibt sich also ein Drehmoment von ca. 1,7 Nm bzw. 18 kg-cm, das der Motor/Getriebe bewältigen muss. Bei den Zahnriemenrädern ergibt sich ein Verhältnis von 18:44, dementsprechend sinkt das Moment auf ca. 0,7 Nm bzw. 7,4 kg-cm. Mein jetziger Schrittmotor packt etwa 3,2 kg-cm, ich könnte zwar noch eine weitere Untersetzung mit weiteren Zahnriemen erreichen, jedoch würde das die Konstruktion wieder verkomplizieren und bedeutet größeres Gewicht...
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Hier mal meine aktuelle Idee:
Anhang 26866
Zitat:
Na das günstigste wäre doch, wenn der Schwerpunkt der Kamera, zusammen mit dem Schwenkarm der Vorrichtung, genau auf der Drehachse liegt. Dann ist der Hebelarm nämlich 0
Also dann so hier?
Anhang 26865
So in etwa ist es bei der 1.Variante gelöst, bloß mit Schneckengetriebe:
Anhang 26867
Klar, wenn ich es so löse, habe ich kein/kaum Moment, dass bewältigt werden muss. Problem bei der Zahnriemenvariante ist aber die Sicherheit beim Ausfall der Motoren/Steuerung. Ist zwar bisher nicht vorgekommen, kann aber natürlich aus welchen Gründen auch immer passieren... Beim Schneckengetriebe bleibt es einfach durch die Selbsthemmung an der Position. Beim Zahnriemen kippt es auf jeden Fall, d.h. entweder geht das Display oder die Linse am Objektiv kaputt, was natürlich auf jeden Fall verhindert werden muss.
Durch den Hebel bzw. den versetzten Schwerpunkt pendelt es einfach in die Ausgangslage.
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Zitat:
Nein, eher wie in deinem ersten Bild
Dann verstehe ich nicht genau was zu damit meinst, dass der Hebelarm null wird:
Anhang 26868
Die Kamera ist ja an der unteren Platte befestigt, dementsprechend wirkt auch dort die Gewichtskraft (1 kg *9,81 m/s^2). Zusammen mit dem Hebel (90mm) ergibt sich somit ein Moment von etwa 0,9 Nm. Das kann ich ja schlecht reduzieren, oder? (Klar, ich könnte jetzt Gegengewichte auf die andere Seite packen^^)
Um den Schwerpunkt an Kamera/Objektiv anpassen zu können, habe ich so einen Makroschlitten hier:
http://www.impulsfoto.de/makrofotogr...ie-1d/a-13018/
Meine jetzigen Schrittmotoren betreibe ich mit 1/8-Schritten, 1/16 haben irgendwie Probleme bereitet.
Für die Lagerung kommen folgende Lager zum Einsatz:
http://www.servocity.com/html/swivel_hub__545364_.html
Anhang 26869
Ich würde dann einfach durch die Zahnriemenscheibe die entsprechenden Löcher bohren und somit direkt daran fixieren. Ich habe lange nach so einem Axiallager gesucht, leider sind das alles Zoll-Maße und Gewinde :( Eine echte Alternative hab ich nicht gefunden
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Hmm, ok, wenn das Lager funktioniert. Ich hab es jedenfalls so gelernt, dass eine Welle im Idealfall mit 2 Lagern gelagert wird, um eben auch Kippmomente aufnehmen zu können.
Wegen dem Hebelarm: ok, anscheinend hast du da gerade einen Knoten in den Gedanken. Wenn die Kamera so befestigt ist, dann leitet sie in den Hebel ja schon ein Gegenmoment ein. Nur, weil die Kamera nur unten am Hebel befestigt ist, heißt das nicht, dass ihr Gewicht nach unten zieht. Die Gewichtskraft eines Körpers greift immer im Schwerpunkt an, dabei lässt sich die Kamera mit dem Hebel zusammen als ein Körper betrachten. Demnach ist dann das Moment die Gewichtskraft der Kamera mit Hebel multipliziert mit dem effektiven Hebel, und der ist der Abstand zwischen Drehachse und Schwerpunkt.
Ich hab zur Erklärung mal eine Skizze angefertigt, da sieht man, wie sich der Hebelarm bei beiden Konstruktionen unterscheidet:
Anhang 26870
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Ich hab jetzt die Kamera und alles andere etwas genauer konstruiert und alle Massen eingegeben. Der Schwerpunkt liegt jetzt ungefähr auf der Drehachse und die Drehmomentberechnung liefert ein zu vernachlässigendes Moment, das System ist also fast ausgeglichen.
Anhang 26872
Jetzt bleibt noch die Frage nach der Auflösung. Moment habe ich Schrittmotoren mit 200 Schritten (1,8°) und 1/8-Schritte verwendet. Unter 1/8-Schritte möchte ich eigentlich nicht gehen. Mit meiner geplanten Zahnriemenuntersetzung von 18:44 komme ich somit auf 3911 Schritte pro 360°, was mir aber noch zu wenig ist.
Es gibt zwei Möglichkeiten die Auflösung zu erhöhen: Schrittmotoren mit 400 Schritten(0,9°) oder noch eine weitere Zahmriemenuntersetzung.
Bei 0,9°-Motoren ergeben sich 7822 Schritte pro 360°, was ausreichen würde.
Eine zweite Zahnriemenuntersetzung (Motor( 18 )-->Zwischenachse( 44 / 18 )-->Drehachse(44)) mit 1,8°-Motoren liefert 9560 Schritte pro 360°, was natürlich ideal wäre.
Eine zweite Zahnriemenuntersetzung ist von der Konstruktion her aufwendig als einfach einen anderen Motor zu nehmen. Ich habe bisher nur mit 1,8°-Motoren gearbeitet, sind die 0,9°-Motoren ungenauer oder kann ich bedenkenlos einfach annehmen, dass ich die doppelte Anzahl an Schritten zur Verfügung habe?
Und ich bin mir noch wegen den Zahnriemen unsicher, es gibt ja T-Profile, AT-Profile und HTD-Profile. Ist es für meine Anwendung egal welchen ich nehmen, oder machen sich die Unterschiede in der Präzision schon bemerkbar?