Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Motorisiertes Stativ - Mechanik ich, Elektronik Du


von Werner D. (werner_d74)


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Ich bin dabei ein motorisiertes Foto/Film-Stativ zu bauen und suche 
Hilfe um Zeit zu sparen. Basis ist der PIC32, die Stativ-Mechanik baue 
ich selbst mit einer CNC Fräse.

Bilder und Details hier:
http://wdaehn.blogspot.com/2011_03_01_archive.html


Prinzipiell soll es zwei Funktionen haben
1. Panorama-Aufnahmen wie http://www.gigapan.org
2. GPS basierte Verfolgung eines Objekts/Subjekts

An sich funktioniert alles, ich möchte es aber auf eine bessere 
elektronische Basis stellen.

* Antrieb über 2-3 NMEA-17 Schrittmotoren mit 16:100 Untersetzung
* Schrittmotor Controller verwende ich 3 Stück TMC222 per I2C
* MCU würde ich das mikroMMB Board verwenden 
http://www.mikroe.com/eng/products/view/595/mikrommb-for-pic32-board/
* Funkstrecke des GPS Empfängers per XBEE Pro realisiert


Im Moment setze ich gekaufte Platinen ein für die Schrittmotorsteuerung, 
die MCU und XBee/GPS. Das funktioniert soweit auch alles mit einem 
PIC18F2550 und meinem C18 Programm, ich möchte aber eine eigene Platine 
bauen auf der alle Erweiterungen liegen, das mikroMMB PIC32 Board 
übernimmt die Steuerung.

Wer Interesse hat, bitte melden. In zwischen bastle ich weiter...

(Grossraum Koblenz/Rhein)

von Kurt B. (kurt)


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Denkst du auch an den Nodalpunkt, der für Panoramas sehr wichtig ist?

http://de.wikipedia.org/wiki/Knotenpunkt_%28Fotografie%29

von Werner D. (werner_d74)


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Natürlich. Auf diesem Bild sieht man die Führung mit der das später 
einmal ermöglicht wird.

http://3.bp.blogspot.com/-UgsyZMwoehg/TZHGIek-yHI/AAAAAAAAAEw/eERvIaclXbY/s1600/DSC_9195.JPG

von Sven J. (svenj)


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Moin,

wie festgelegt bis du auf die PIC/TMC222 Kombination? Viel ekliger kann 
ich mir das kaum denken... PICs proggen und dann noch das TMC-SPI-Elend. 
Oder muss man mittlerweile nicht mehr jeden einzelnen Schritt 
rübermorsen?

Bis zu welchem Gewicht soll das mal funktionieren? Mindestanforderung 
wäre bei mir Canon 1d+17-40L oder 24-105.

Nodaltiefe wird auch noch berücksichtigt? Auf den Bildern erkenne ich 
nur eine Stufenweise Anpassung der Höhe.

Interesse hätte ich schon, nur was soll diese "GPS-Verfolgung sein"?
--
 SJ

von Coolio (Gast)


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Sven Johannes schrieb:
> nur was soll diese "GPS-Verfolgung sein"?

Autos bei Rennen tracken? Oder Pferde?

von Werner D. (werner_d74)


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Nodaltiefe ist im Moment nur Stufenweise, das ist korrekt. Auch das 
möchte ich zu einem späteren Zeitpunkt über den Kreuztisch lösen oder 
eben die Mechanik anders bauen?

Der TMC222 Chip wird auf minimale/maximale Geschwindigkeit sowie 
Beschleunigung eingestellt, ab dann wird nur noch die gewünschte 
Absolute Position (-32000 bis +32000 in 1/16 Mikroschritte) angegeben, 
der Motor fährt mit der Mindestgeschwindigkeit los, beschleunigt bis zur 
Maximalgeschwindigkeit und bremst dann so wieder ab dass er den 
Zielpunkt genau anfährt. Eine neue Position kann jederzeit neu angegeben 
werden, sie wird dann in das Fahrprofil eingebaut.
Und der Halte- und Bewegungsstrom wird ebenfalls einmal angestellt.
Ist wirklich sehr komfortabel.

Das Gewicht ist auch für mich noch nicht 100%ig gelöst. Die Drehbewegung 
ist kein Problem, da wirken kaum Kräfte dank eines großen Kugellagers, 
die Tilt-Funktion könnte bei langen Objektiven und ungünstigem 
Nodalpunkt einen zu großen Hebelarm bedeuten. Lösungen dafür gibt es 
mehrere:
a) Ein Tele für Innenaufnahmen wird nie verwendet, also ist die 
Nodalpunkt Einstellung bei solchen Objektiven nicht so wichtig. Kurze 
wie die von Dir genannten gehen. (Ich verwende eine Nikon D300, 
Abmessungen passen aber auch zu D3/Mark 1d Klasse von DSLRs)
b) Wie bei Teleskopen mit Ausgleichgewichten arbeiten um das Drehmoment 
zu reduzieren
c) stärkere Motoren, höhere Ströme, mehr Volt


Ja, die GPS Verfolgung dient dazu um Videoaufnahmen eines bewegten 
Objekts zu machen, z.B. Windsurfer trägt das GPS bei sich und wird 
gefilmt. Per Hand ist das praktisch nicht zu machen weil ohne Stativ man 
nur herumwackelt und sich keiner für mehrere Stunden in den Sandsturm 
stellt und immer dann eine Aufnahme macht, wenn der Surfer gerade in 
einer vernünftigen Distanz zum Strand ist.

Was würdest Du statt PIC/TMC222 vorschlagen?

von Sven J. (svenj)


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Moin,

µC wäre für mich irgendetwas mit Freeware C-Compiler, PIC Assembler 
mache ich NIE wieder und die Suite werde ich mir mal so nicht kaufen.

Also irgenein AVR Derivat, dafür hätte ich alles da.

Wenn der TMC222 das jetz so macht ist das ok.
Ich habe noch mit älteren Exemplaren gearbeitet und da musste man noch 
quasi jeden Schritt im Voraus berechnen und per SPI morsen. Da hätte ich 
eher eine der integrierten Lösungen von TI vorgeschlagen oder einen 
Servoantrieb => erledigt sich dann auch gleich die Frage nach der 
Positionierung von großen Gewichten (Rückmeldung). Der Stepper kann ja 
doch unbemerkt durchrutschen; werde ich mal drüber nachdenken.

Gegengewichte machen das Gerät auch nicht schneller => Massenträgheit.

Die GPS Verfolgung ist dann ein ganz anderes Thema. XBee wird ja kaum 
über 100m Reichweite schaffen und Surfer sind ZIEMLICH fix. Selbst wenn 
mal einer rannkommt muss sich die Kamera doch sehr schnell ausrichten 
und verfolgen => mit einer langen Brennweite ist das schon spannend. 
Abgesehen davon, was nimmst du eigentlich als Genauigkeit für GPS an? 
Ohne Korrektur der Plausibilität durch bekannte Straßen (Navi) kommt ein 
GPS nicht näher als 15m an die "echte" Position ran.

--
 SJ

von Tip (Gast)


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Sven Johannes schrieb:
> Die GPS Verfolgung ist dann ein ganz anderes Thema. ...
> Abgesehen davon, was nimmst du eigentlich als Genauigkeit für GPS an?

Die Standardabweichung (2/3 der Werte) liegt bei anständigem Empfang 
innerhalb eines 3,5 Metern Kreises. Für eine vernünftige Verfolgung wäre 
sicher ein Kalman-Filter für die Position eine gute Maßnahme.

von Werner D. (werner_d74)


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Ich denke mir die GPS Verfolgung und Panorama sind vom Grundsatz her 
verschiedene Anwendungen mit der gleichen Mechanik.

Bei Panoramaaufnahmen wird man tendenziell große Brennweiten verwenden 
aber keine schnellen Bewegungen - Massenträgheit ist also nicht so 
wichtig.
Bei GPS verwendet man eher kleiner Brennweiten, wahrscheinlich sogar nur 
eine kleine Handycam.

GPS Genauigkeit ist um die 5m. Das wird sicher nicht ausreichen um 
jemanden in 1km Entfernung formatfüllend im Bild zu halten, aber das ist 
auch nicht der Anspruch. Auch ist die GPS Genauigkeit nicht wirklich der 
entscheidende Faktor, sondern die Anzahl der Positionen und wie viele 
davon die Funkstrecke verloren gehen. In einer ersten Version hat sich 
das Stativ ruckartig auf die GPS Position bewegt, ist dann für eine 
Sekunde dort verharrt bis der GPS Receiver die nächsten Koordinaten 
bekommt und übertragen hat. Und wieder ruckartig die neue Position 
angefahren. Das Ergebnis war nicht zu ertragen.
Im neuen Code schleppe ich die Kamera immer eine Sekunde hinterher. Ich 
bekomme also die neue Position and stelle die Fahrzeiten so ein dass die 
Kamera dort in einer Sekunde hinsehen wird. Fehlt eine Position behalte 
ich die Drehgeschwindigkeit bei. Das Ergebnis ist eine schöne, 
gleichmäßige Bewegung und die Person ist zwar nicht in der absoluten 
Bildmitte sondern nur innerhalb eines Rechtecks das sich aus der 
Fahrgeschwindigkeit und der Brennweite (und den Ungenauigkeiten) ergibt. 
In 10m Entfernung am Stativ vorbei fahren sprengt die Grenzen des 
machbaren, obwohl das Stativ an sich mit bis zu 180°/sek bewegt werden 
könnte.

Auch hier sind wieder Optimierungsmöglichkeiten gegeben, der u-blox GPS 
Chip sendet etwa alle 0.25sec eine Position anstatt nur einmal pro 
Sekunde. Und man könnte einen zweiten GPS Empfänger fest am Stativ 
belassen. Wenn der zweite Empfänger also sagt, das Stativ hat sich um 2m 
nach Norden bewegt, weiß man dass eine athmospärische Störung vorliegt 
und der entfernte GPS Empfänger wird mit hoher Wahrscheinlichkeit 
ebenfalls um 2m zu weit nach Norden anzeigen. Habe ein paar 
Forschungsergebnisse zu so einem hand-made Differential GPS gegoogelt 
die das nahelegen.

XBees haben eine Reichweite von 1.6km.

Die PICs programmiere ich mit dem freien C18 bzw. C32 C Compiler. Und 
ich kenne eben nur PICs, habe aber kein Problem andere zu verwenden.

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