Hallo und herzlich Willkommen in meinem Worklog zum Bau eines Motorisierten Kamera-Sliders.
Kurz zu mir:
Ich bin Johannes, 24 Jahre jung und Maschinenbaustudent.
Einleitung:
Ihr fragt euch jetzt sicherlich als Erstes was der Bau eines Kamera-Sliders in einem PC-Forum zu suchen hat.
Ich plane im Verlauf dieses Jahres mir einen neuen PC anzuschaffen. Dabei soll unter anderem auch das PC-Gehäuse
komplett selber gebaut werden. Da ich das Ganze dann schön Dokumentieren will und wir mit ein paar Freunden sowieso einen Kamera-Slider gebrauchen können baue ich diesen eben. Das Ganze wollte ich dann zum Üben für das Hauptprojekt, den PC, schonmal dokumentieren.
Das Projekt:
Gebaut wird der Slider für TimeLapse und normale Videoaufnahmen. Da ich nur "gerade" Fahrten langweilig finde, ist zusätzlich zur Linearführung noch eine Drehachse auf dem Schlitten geplant. So kann ich gleichmäßige Linear- sowie Schwenkbewegung ausführen.
Angetrieben werden die beiden Achsen durch Schrittmotoren. Die Schrittmotoren erlauben eine genaue Positionierung, was für die geplante "Shoot-Move-Shoot"-Verwendung für die Timelapse-Aufnahmen (vor allem bei langer Belichtungszeit) sehr praktisch ist und bessere Bilder liefert.
Die Steuerung übernimmt ein Elegoo Uno R3 - ich hoffe ich werde es nicht bereuen nicht den Originalen genommen zu haben.
Das ist soweit das Projekt in Kurzfassung. Je nach Lust, Laune und Zeit werde ich mich dann vielleicht auch mal an der Aufnahme vom Sternenhimmel inklusive Ausgleich der Erdrotation versuchen. Aber erstmal langsam anfangen.
Dieses Projekt ist mein erstes mit einem Arduino, ich werde dabei noch viel lernen (müssen). Ich weiß, dass das Ziel für einen ersten Versuch recht hoch gesteckt ist, aber man will sich ja nicht langweilen.
So, und nun viel Spaß!
Werkzeug:
Ich bin ziemlich gut ausgestattet was die Bearbeitung von Aluminium angeht. Von Sägen über Bohrer bis zu einer 3-Achs-CNC-Fräse ist alles vorhanden.
Etwas anders sieht es bei dem Werkzeug für die Lötarbeiten aus. Da werde ich mir entweder einen Lötkolben und weiteres Werkzeug kaufen oder zumindest leihen müssen.
Falls gewünscht würde ich die Liste hier immer mit dem verwendeten Werkzeug füttern, so dass man am Ende sehen kann was ich alles verwendet habe.
Hardware:
Die Hardware versuche ich mal ein bisschen in verschiedene Kategorien einzuteilen. Wie gut das klappt wird sich zeigen und eventuell wieder verworfen. Die Liste wird immer weiter aktualisiert und sollte am Ende
hoffentlich alles enthalten.
Info: Hellgrau bedeutet geplant, aber noch nicht bestellt.
Steuerung:
Elegoo Uno R3
AZDelivery 0,96" Display für Arduino
SainSmart CNC Router Single Axis 3A TB6560
Taster, Schalter, Potentiometer aus einem Starterkit (bei Verwendung gehe ich genauer drauf ein)
Linearantrieb:
Schrittmotor Nema23 2,8A 1,3Nm von eBay (Linearbewegung)
GT2 20 Zähne Antriebsritzel für 6,35mm Welle
GT2 20 Zähne Umlenkrolle
GT2 Zahnriemen 5m
igus Drylin-W Doppelschiene 10 oder 16mm x 1000mm
4x igus Schlitten
Rotation:
Schrittmotor
GT2 Zahnriemenscheibe 60 Zähne
GT2 Zahnriemenscheibe 16 Zähne für 5mm Welle
GT2 Zahnriemen geschlossen 200mm
Kamera:
Geführt werden sollen Actioncams und verschiedene Spiegelreflexkameras und Objektive. Aus diesem Grund habe ich mich für einen stärkeren Schrittmotor für den Linearantrieb entschieden. So müsste ich laut meiner kurzen Rechnung auch locker vertikale Fahrten mit einer Kamera samt Teleobjektiv machen können.
Stand 08.03.2017:
Die ersten Teile der Steuerung inkl. Schrittmotor sind bestellt. Damit will ich erstmal den Einstieg mit dem Arduino wagen. Wenn die Steuerung des Schrittmotors dann gemeistert ist geht es weiter mit der Linearschiene, Schlitten und dem Antrieb.
Linearantrieb:
Die Komponenten für die Linearführung werden von igus aus Köln kommen. Gedanken gemacht und Recherchiert habe ich schon, bin mir allerdings noch unschlüssig was die am besten geeignete Variante wäre.
Zur Auswahl stehen momentan folgende 3 Varianten:
1) 1x Ws-10-40-1000 für 36,14 €
+ 4x WJ200UM-01-10 Gehäuselager für je 3,78 €
Gesamt: 51,26 €
2) 1x WS-10-80-1000 für 53,86 €
+ 4x WJ200UM-01-10 Gehäuselager für je 3,78 €
Gesamt: 68,98 €
3) 1x WS-16-60-1000 für 62,86 €
+ 4x WJ200UM-01-16 Gehäuselager für je 5,25 €
Gesamt: 83,86 €
Die Varianten 1 und 2 unterscheiden sich nur in der Schienenbreite, daher sind die Gehäuselager identisch. Variante 3 ist vom Wellendurchmesser eine Nummer größer.
Über den Antrieb hab ich mir auch länger Gedanken gemacht. So gab es zwei Favoriten. Einmal den Antrieb mit einer Spindel und als Alternative den Antrieb mittels Zahnriemen. Aus Kostengründen habe ich mich dabei für
den Zahnriemen-Antrieb entschieden. Ein weiterer Vorteil ist dabei meiner Meinung nach die höhere Geschwindigkeit. Daraus ergibt sich als Nachteil dann direkt wieder das benötigte höhere Drehmoment. Da der
Schrittmotor bei eBay aber keine 20 € gekostet hat ist dieser Nachteil schon kompensiert. Wie elastisch der Zahnriemen ist weiß ich leider auch noch nicht. Im Notfall muss ich auf eine teurere, aber dafür
verstärkte Variante zurückgreifen, aber das kommt dann wenn es soweit ist.
Die aktuelle Variante aus Schrittmotor und Zahnriemenantrieb führt zu einer Bewegung des Schlittens um 0,2 mm pro Schritt des Motors. Die Auflösung sollte mehr als fein genug sein. Die Steuerung beherrscht wohl
auch Mikroschritte bis zu 1/16, das wäre dann eine Genauigkeit von 0,0125 mm, die ich aber nie brauchen werde. Dafür ist der Riemenantrieb aber auch zu ungenau.
Steuerung:
Für die Steuerung habe ich mir auch schon ein Konzept überlegt bzw. mir überlegt was der Slider können soll.
Im TimeLapse-Modus kann man die Dauer zwischen den Bildern einstellen und die Anzahl an Schritten zwischen den Bildern. Dazu soll der Slider nach dem Einschalten eine Referenzfahrt bis zu beiden Endschaltern machen. Dann wird man die Richtung sowie die Zeiten und Schritte einstellen. Und als letztes noch einstellen was passiert, wenn der Slider am Ende ankommt. Entweder aufhören, weiter Fotos machen, oder weiter Fotos machen und wieder in die andere Richtung zurück fahren. Natürlich wird man den Start- und Endpunkt auch einfach manuell einstellen können, wenn man beispielsweise nur ein Stück in der Mitte des Sliders entlangfahren will. An die Rotationsachse im TimeLapse-Modus habe ich noch nicht soviele Gedanken verschwendet. Ich denke aber, dass sich die Rotationsachse auch bei Timelapse-Aufnahmen gut machen kann. Sie wird dann ähnlich wie im Video-Modus funktionieren.
Der Videomodus wird das gleiche wie der TimeLapse-Modus können. Nur halt in gleichmäßiger Bewegung ohne die Stops. Die Funktion der Rotationsachse habe ich mir dabei wie folgt vorgestellt. Man stellt eine Startposition auf der Linear- und Rotationsachse ein. Als zweiten Schritt die Endpositionen für beides. Dann soll der Slider zwischen der Start- und Endposition der Linearbewegung die Rotationsachse gleichmäßig schwenken. Wenn das klappt bin ich am Überlegen ob man auch noch Zwischenpositionen einstellen kann, das würde mehr Möglichkeiten
bieten, aber das muss ich dann sehen wenn es soweit ist.
Das wars fürs Erste. Die ersten Bilder wird es dann geben sobald ein paar Sachen eingetrudelt sind. Ich Versuche regelmäßig Updates zu bringen, kann für die Regeläßigkeit aber nicht garantieren, da ich mit dem Studium und Arbeiten mal mehr, mal weniger ausgelastet bin. Außerdem spielt als Student das Finanzielle auch immer eine nicht ganz vernachlässigbare Rolle. Daher mache ich mir zu den Komponenten lieber ein paar mehr Gedanken.
Ich hoffe den ein oder anderen interessiert das Thema und guckt nochmal vorbei.
Ich bin für Fragen und Verbesserungsvorschläge jederzeit offen. Nur her damit!
Bis zum nächsten Mal
PS.: Ich Kämpfe noch ein wenig mit der Formatierung, da wird sich die Tage aber auch noch was tun.
Kurz zu mir:
Ich bin Johannes, 24 Jahre jung und Maschinenbaustudent.
Einleitung:
Ihr fragt euch jetzt sicherlich als Erstes was der Bau eines Kamera-Sliders in einem PC-Forum zu suchen hat.
Ich plane im Verlauf dieses Jahres mir einen neuen PC anzuschaffen. Dabei soll unter anderem auch das PC-Gehäuse
komplett selber gebaut werden. Da ich das Ganze dann schön Dokumentieren will und wir mit ein paar Freunden sowieso einen Kamera-Slider gebrauchen können baue ich diesen eben. Das Ganze wollte ich dann zum Üben für das Hauptprojekt, den PC, schonmal dokumentieren.
Das Projekt:
Gebaut wird der Slider für TimeLapse und normale Videoaufnahmen. Da ich nur "gerade" Fahrten langweilig finde, ist zusätzlich zur Linearführung noch eine Drehachse auf dem Schlitten geplant. So kann ich gleichmäßige Linear- sowie Schwenkbewegung ausführen.
Angetrieben werden die beiden Achsen durch Schrittmotoren. Die Schrittmotoren erlauben eine genaue Positionierung, was für die geplante "Shoot-Move-Shoot"-Verwendung für die Timelapse-Aufnahmen (vor allem bei langer Belichtungszeit) sehr praktisch ist und bessere Bilder liefert.
Die Steuerung übernimmt ein Elegoo Uno R3 - ich hoffe ich werde es nicht bereuen nicht den Originalen genommen zu haben.
Das ist soweit das Projekt in Kurzfassung. Je nach Lust, Laune und Zeit werde ich mich dann vielleicht auch mal an der Aufnahme vom Sternenhimmel inklusive Ausgleich der Erdrotation versuchen. Aber erstmal langsam anfangen.
Dieses Projekt ist mein erstes mit einem Arduino, ich werde dabei noch viel lernen (müssen). Ich weiß, dass das Ziel für einen ersten Versuch recht hoch gesteckt ist, aber man will sich ja nicht langweilen.
So, und nun viel Spaß!
Werkzeug:
Ich bin ziemlich gut ausgestattet was die Bearbeitung von Aluminium angeht. Von Sägen über Bohrer bis zu einer 3-Achs-CNC-Fräse ist alles vorhanden.
Etwas anders sieht es bei dem Werkzeug für die Lötarbeiten aus. Da werde ich mir entweder einen Lötkolben und weiteres Werkzeug kaufen oder zumindest leihen müssen.
Falls gewünscht würde ich die Liste hier immer mit dem verwendeten Werkzeug füttern, so dass man am Ende sehen kann was ich alles verwendet habe.
Hardware:
Die Hardware versuche ich mal ein bisschen in verschiedene Kategorien einzuteilen. Wie gut das klappt wird sich zeigen und eventuell wieder verworfen. Die Liste wird immer weiter aktualisiert und sollte am Ende
hoffentlich alles enthalten.
Info: Hellgrau bedeutet geplant, aber noch nicht bestellt.
Steuerung:
Elegoo Uno R3
AZDelivery 0,96" Display für Arduino
SainSmart CNC Router Single Axis 3A TB6560
Taster, Schalter, Potentiometer aus einem Starterkit (bei Verwendung gehe ich genauer drauf ein)
Linearantrieb:
Schrittmotor Nema23 2,8A 1,3Nm von eBay (Linearbewegung)
GT2 20 Zähne Antriebsritzel für 6,35mm Welle
GT2 20 Zähne Umlenkrolle
GT2 Zahnriemen 5m
igus Drylin-W Doppelschiene 10 oder 16mm x 1000mm
4x igus Schlitten
Rotation:
Schrittmotor
GT2 Zahnriemenscheibe 60 Zähne
GT2 Zahnriemenscheibe 16 Zähne für 5mm Welle
GT2 Zahnriemen geschlossen 200mm
Kamera:
Geführt werden sollen Actioncams und verschiedene Spiegelreflexkameras und Objektive. Aus diesem Grund habe ich mich für einen stärkeren Schrittmotor für den Linearantrieb entschieden. So müsste ich laut meiner kurzen Rechnung auch locker vertikale Fahrten mit einer Kamera samt Teleobjektiv machen können.
Stand 08.03.2017:
Die ersten Teile der Steuerung inkl. Schrittmotor sind bestellt. Damit will ich erstmal den Einstieg mit dem Arduino wagen. Wenn die Steuerung des Schrittmotors dann gemeistert ist geht es weiter mit der Linearschiene, Schlitten und dem Antrieb.
Linearantrieb:
Die Komponenten für die Linearführung werden von igus aus Köln kommen. Gedanken gemacht und Recherchiert habe ich schon, bin mir allerdings noch unschlüssig was die am besten geeignete Variante wäre.
Zur Auswahl stehen momentan folgende 3 Varianten:
1) 1x Ws-10-40-1000 für 36,14 €
+ 4x WJ200UM-01-10 Gehäuselager für je 3,78 €
Gesamt: 51,26 €
2) 1x WS-10-80-1000 für 53,86 €
+ 4x WJ200UM-01-10 Gehäuselager für je 3,78 €
Gesamt: 68,98 €
3) 1x WS-16-60-1000 für 62,86 €
+ 4x WJ200UM-01-16 Gehäuselager für je 5,25 €
Gesamt: 83,86 €
Die Varianten 1 und 2 unterscheiden sich nur in der Schienenbreite, daher sind die Gehäuselager identisch. Variante 3 ist vom Wellendurchmesser eine Nummer größer.
Über den Antrieb hab ich mir auch länger Gedanken gemacht. So gab es zwei Favoriten. Einmal den Antrieb mit einer Spindel und als Alternative den Antrieb mittels Zahnriemen. Aus Kostengründen habe ich mich dabei für
den Zahnriemen-Antrieb entschieden. Ein weiterer Vorteil ist dabei meiner Meinung nach die höhere Geschwindigkeit. Daraus ergibt sich als Nachteil dann direkt wieder das benötigte höhere Drehmoment. Da der
Schrittmotor bei eBay aber keine 20 € gekostet hat ist dieser Nachteil schon kompensiert. Wie elastisch der Zahnriemen ist weiß ich leider auch noch nicht. Im Notfall muss ich auf eine teurere, aber dafür
verstärkte Variante zurückgreifen, aber das kommt dann wenn es soweit ist.
Die aktuelle Variante aus Schrittmotor und Zahnriemenantrieb führt zu einer Bewegung des Schlittens um 0,2 mm pro Schritt des Motors. Die Auflösung sollte mehr als fein genug sein. Die Steuerung beherrscht wohl
auch Mikroschritte bis zu 1/16, das wäre dann eine Genauigkeit von 0,0125 mm, die ich aber nie brauchen werde. Dafür ist der Riemenantrieb aber auch zu ungenau.
Steuerung:
Für die Steuerung habe ich mir auch schon ein Konzept überlegt bzw. mir überlegt was der Slider können soll.
Im TimeLapse-Modus kann man die Dauer zwischen den Bildern einstellen und die Anzahl an Schritten zwischen den Bildern. Dazu soll der Slider nach dem Einschalten eine Referenzfahrt bis zu beiden Endschaltern machen. Dann wird man die Richtung sowie die Zeiten und Schritte einstellen. Und als letztes noch einstellen was passiert, wenn der Slider am Ende ankommt. Entweder aufhören, weiter Fotos machen, oder weiter Fotos machen und wieder in die andere Richtung zurück fahren. Natürlich wird man den Start- und Endpunkt auch einfach manuell einstellen können, wenn man beispielsweise nur ein Stück in der Mitte des Sliders entlangfahren will. An die Rotationsachse im TimeLapse-Modus habe ich noch nicht soviele Gedanken verschwendet. Ich denke aber, dass sich die Rotationsachse auch bei Timelapse-Aufnahmen gut machen kann. Sie wird dann ähnlich wie im Video-Modus funktionieren.
Der Videomodus wird das gleiche wie der TimeLapse-Modus können. Nur halt in gleichmäßiger Bewegung ohne die Stops. Die Funktion der Rotationsachse habe ich mir dabei wie folgt vorgestellt. Man stellt eine Startposition auf der Linear- und Rotationsachse ein. Als zweiten Schritt die Endpositionen für beides. Dann soll der Slider zwischen der Start- und Endposition der Linearbewegung die Rotationsachse gleichmäßig schwenken. Wenn das klappt bin ich am Überlegen ob man auch noch Zwischenpositionen einstellen kann, das würde mehr Möglichkeiten
bieten, aber das muss ich dann sehen wenn es soweit ist.
Das wars fürs Erste. Die ersten Bilder wird es dann geben sobald ein paar Sachen eingetrudelt sind. Ich Versuche regelmäßig Updates zu bringen, kann für die Regeläßigkeit aber nicht garantieren, da ich mit dem Studium und Arbeiten mal mehr, mal weniger ausgelastet bin. Außerdem spielt als Student das Finanzielle auch immer eine nicht ganz vernachlässigbare Rolle. Daher mache ich mir zu den Komponenten lieber ein paar mehr Gedanken.
Ich hoffe den ein oder anderen interessiert das Thema und guckt nochmal vorbei.
Ich bin für Fragen und Verbesserungsvorschläge jederzeit offen. Nur her damit!
Bis zum nächsten Mal
PS.: Ich Kämpfe noch ein wenig mit der Formatierung, da wird sich die Tage aber auch noch was tun.
