3-Axis Brushless Gimbal (8-bit)

Die elektronische Weise eine Kamera zu stabilisieren findet neuerdings immer mehr Anwendung im Video- und Filmbereich. Bisher konnte eine Kamera nur mechanisch stabilsiert werden. Aber mit der Erschwinglichkeit der Regelungseletronik und dem Erfindergeist der Kinobranche gehört dies nun der Vergangenheit an.

Diese 3-Achs stabilisierte Kamerahaltung basiert auf einer Technik, welche aus dem Modellbaubereich, genau genommen dem Multirotorenbereich stammt. Die Piloten stabilisieren dabei im Flug ihre Videokameras. Das System wurde hier nur für größere Lasten ausgelegt.

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Hier zeige ich Euch nun wie ich diese Videostabilisierung konstruiert habe. Ich werde oft gefragt wo man sowas kaufen kann und was das kostet. Stellt euch mal drauf ein für so ein System mehr als 1000€ zu zahlen wenn ihr daran nichts selber montieren oder programmieren wollt. Mich hat das System inklusive Ladegerät ohne Kamera ca 350€ gekostet. Musste aber alles selbst bauen und die Teile aus übersee bestellen. Insgesamt hat mich das ein halbes Jahr Entwicklung bis zur Anwendung gekostet.

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Der Fernauslöse Button ist via IR Diode an einem Schwanenhals realisiert. Rechts daneben befindet sich der Positionsmonitor. Dieser zeigt das aufgenomme Bild life an. Das AV-Videosignal wird dabei über USB gestreamt.
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Auf der rechten Seite des Gimbals befindet sich ein Gamepadjoystick der zum Navigieren der Kamera benötigt wird.
Zusätzlich kann man mit einem Tastendruck auf den Joystick verschiedene Modi aufrufen oder Einstellungen vornehmen.

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Nachdem ich mich für die richtigen Motoren und Elektronik entschieden hatte, wurde vorerst eine 3D Zeichnung zur Dimensionierung angefertig. Anschließend wurde das 3D Modell in ein 2D Layout übertragen und als Bohrschablone auf Etikettenpapier gedruckt.

Die fertige Konstruktion, leider viel zu schwer. Einige Röhren wurden nun in Plexiglas bzw. Acrylglas getauscht. Für das Plexiglas habe ich mich entschieden, da es einfach in der Verarbeitung ist und zudem noch günstig. Eventuell tausche ich die Streben noch gegen Kohlefaserrohre aus.

Hier sieht man gut den GYRO/ACC-Sensor unter der Kameraaufnahme. Dieser kommuniziert über ein I2C-Bus mit der IMU.

Links die 2-Achs IMU von AlexMos SimpleBGC für Roll und Nick. In der Mitte die Extention IMU für YAW Achse. Rechts befindet sich ein Bluetoothmodul welches mit einem Arduino für die Busbitrate angepasst werden musste. Die beiden IMU´s und das Bluetoothmodul kommunizieren ebenfalls über ein I2C Bus.
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Die Software von SimpleBGC eignet sich sehr gut zum kalibrieren der PID Werte und sonstigen Einstellungen. Mit dem live-tracker lassen sich mittels Realtime-Data perfekt die Reglerwerte einstellen. Allerdings muss man viel probieren und vorallem die Anwendung des Gimbals üben.