Автоматический слайдер камеры с позиционированием по трем осям
Автор этой самоделки увлекается фото/видео съемкой. Для поучения лучших кадров он решил сделать слайдер. Слайдер улучшить стабилизацию при съемке, а также позволит вести съемку под любым углом.
Все устройство сделано с использованием готовых деталей, таких как шаговые двигатели и Arduino, и спроектировано так, чтобы его можно было легко транспортировать.
Давайте посмотрим небольшой ролик с примером работы слайдера.
Инструменты и материалы:
-Arduino Uno;
-Шаговый двигатель NEMA17 — 3 шт;
-Драйвер ЧПУ;
-ЖК-экран I2C;
-Перемычки;
-Профильная алюминиевая труба 20 мм x 20 мм (60 см);
-Ремень GT2 (2 м);
-Подшипники (8x19x7 мм) — 7 шт;
-Гайки и болты M4;
-3D-принтер;
-Нить для принтера;
Шаг первый: проектирование
Дизайн слайдер камеры был разработан в бесплатном программном обеспечении для 3D-моделирования Autodesk Fusion 360. Проектирование мастер начал с того, что импортировал шаговые двигатели и построил вокруг них механизм панорамирования и наклона. Затем смоделировал направляющую и сделал две детали, которые удерживали шаговый двигатель и холостой шкив на концах направляющей. При проектировании он учитывал стабильность конструкции и простоту сборки. На каретке устанавливается подшипники, которые играют роль колес. Подшипники в трех точках соприкасаются с профильной трубой (направляющей). Это позволяет каретке плавно катиться без перекоса.
Другой целью при разработке слайдера было сделать его как можно более компактными и реализовать модульную конструкцию. Это позволит пользователю легко собирать и разбирать слайдер и носить его с собой. Это один из основных моментов, которого обычно не хватает традиционным слайдерам.
Наконец, он разработал корпус, в котором будут размещены все электронные компоненты, и дисплей, на котором будет отображаться полезная информация.
Шаг второй: 3D-печать
Детали, необходимые для этого проекта, изготавливаются на 3D-принтере. Детали были сделаны с заполнением 60%, 4 периметра, соплом 0,4 мм и высотой слоя 0,1 мм, нить — PLA.
Далее все детали будут упоминаться по именам из списка ниже.
Держатель шагового слайдера
Держатель холостого шкива
Портал
Шаговый шкив
Холостой шкив
Ремень Держатель
Наклонный кронштейн
Кронштейн
Держатель шагового двигателя
Электронный модуль базы
Крышка электронного модуля
Держатель электронного модуля
Зажим электронного модуля
Крепление для штатива
Напольное крепление A
Напольное крепление B
Всего 17 частей. Общее время печати составляет около 30 часов. Файл с эскизами деталей можно скачать ниже.
stls.rar
Шаг третий: сборка портала (каретки) и подготовка направляющей
Теперь можно приступить к сборке каретке.
Сначала нужно отрезать направляющую. Мастер использует трубку длиной 60 см. Затем в ней нужно просверлить два отверстия диаметром 4 мм. Отверстия следует сделать посередине рейки на расстоянии 6 см друг от друга и на 0,5 см от нижней плоскости трубы. Эти отверстия позволят установить слайдер на штатив.
Далее можно приступать к сборке портала. Понадобятся следующие детали:
6 х подшипников
1 х портал
2 х держателя для ремня
1 x держатель шагового двигателя
В портале устанавливаются 2 подшипника, которые катятся по верхней поверхности направляющей, и 4 подшипника (по 2 на каждой боковой поверхности рельса), предотвращающие перекос. 2 подшипника для верхней поверхности соединяются вместе с держателями ремня с помощью одной 4-миллиметровой гайки и болта с каждой стороны.
Остальные 4 подшипника устанавливаются по углам каретки. Затем нужно проверить как плавно скользит каретка по направляющей.
Шаг четвертый: держатель шагового движителя и держатель шкива
Дальше приступаем к сборке узлов шагового двигателя, которые перемещают портал по направляющей. Два узла состоят из узла привода, который удерживает шаговый двигатель, и узла холостого хода, который удерживает шкив холостого хода. На этом шаге требуются следующие детали:
1 х шаговый двигатель
1 х шаговый шкив
1 х холостой шкив
1 x держатель шагового слайдера
1 x держатель холостого шкива
2 x подшипника
Сборку привода начинает с крепления шагового двигателя к держателю. Затем устанавливает шкив на вал шагового двигателя.
Шаговый двигатель устанавливается с одной стороны направляющей, на втором конце устанавливается ролик. Для сборки ролика нужно установить в него с двух сторон подшипник и его установить в держатель.
Шаг пятый: механизм поворота и наклона
Как только механизм слайдера построен, можно приступить к сборке механизма поворота и наклона.
Для этого требуются следующие детали:
2 x шаговых двигателя
1 х подшипники
1 х кронштейн
1 х наклонный кронштейн
Начинает с того, что устанавливает подшипник в отверстие на поворотном кронштейне и устанавливает деталь наклонного кронштейна на поворотном кронштейне.
Дальше устанавливает шаговый двигатель наклона на кронштейн панорамирования и устанавливает вал в отверстие на кронштейне наклона. Посадка плотная и не требует дополнительного усиления.
Устанавливает двигатель панорамирования на портал. Завершите сборку механизма панорамирования и наклона, надвинув кронштейн панорамирования на шаговый двигатель, прикрепленный к порталу.
Наконец, устанавливает ремень.
Шаг шестой: установка экшн-камеры
Точка крепления камеры — универсальный разъем. Это позволит пользователю устанавливать различные типы экшн-камер, такие как GoPros или Osmo Action. Если ваша камера немного отличается, есть адаптеры, которые доступны в магазинах электроники или в Интернете. Чтобы прикрепить камеру или адаптер к наклонному кронштейну, пропустите гайку и болт 4 мм через разъем, поместите разъем камеры между ними и затяните болт.
Шаг седьмой: электронный модуль
Модуль электроники состоит из трех основных частей: ЖК-дисплея, Arduino + CNC Shield и порта питания.
Устанавливает Arduino с драйвером шагового двигателя в корпус. Обязательно нужно выровнять Arduino так, чтобы порт программирования немного выступал из слота в коробке.
Дальше крепит ЖК-дисплей к верхней панели отсека электроники. Дисплей устанавливается плотно в окно и дополнительного крепежа не требует.
Наконец, устанавливает гнездовой разъем постоянного тока в отверстие в корпусе.
Подключает комплектующие.
Разъем постоянного тока + ve к ЧПУ Shield Vin
Разъем постоянного тока -ve к GND экрана ЧПУ
ЖК-дисплей:
ЖК-дисплей VCC драйверу ЧПУ + 5 В
GND ЖК-дисплея к GND экрана ЧПУ
LCD SDA к CNC Shield SDA
LCD SCL к CNC Shield SCL
Двигатели:
Шаговый двигатель к порту оси Х драйвера
Шаговый двигатель поворота к порту оси Y драйвера
Наклонный шаговый двигатель к порту оси Z драйвера
Шаг восьмой: установка слайдера
Данный слайдер можно установить двумя способами: на штатив или на землю.
Чтобы установить слайдер на штатив, понадобится крепление для штатива. Закрепить его надо к отверстиям, просверленным в направляющей.
Чтобы разместить слайдер на ровной поверхности, используйте детали напольного крепления A и напольного крепления B. Напольное крепление A поддерживает направляющую на стороне шагового двигателя, а напольное крепление B поддерживает направляющую на конце холостого шкива. Отвинтите шаговый двигатель, совместите напольное крепление A с отверстиями на держателе шкива ползунка и закрепите шаговый двигатель обратно. Отвинтите холостой шкив и совместите отверстие на напольном креплении B с отверстием холостого шкива и закрепите шкив обратно.
Дизайн этого слайдера является модульным, он состоит из нескольких узлов, которые подходят друг к другу. Это позволяет легко транспортировать слайдер без необходимости каждый раз полностью собирать и разбирать его. Вот список узлов, которые могут рассматриваться как модули и не требуют полной разборки при транспортировке.
Шаг девятый: программирования
Программа имеет два режима работы : режим слежения и режим управления скоростью.
Режим отслеживания позволяет отслеживать объект, который находится в фиксированной точке с помощью ползунка. Портал перемещается по направляющей, а ось панорамирования перемещается так, что камера всегда указывает в направлении объекта. Параметры, которые необходимо установить:
Скорость — единицы: м / с, имя переменной: speedTrack
Расстояние по перпендикуляру от направляющей — единицы: м, имя переменной: d1
Расстояние по перпендикуляру предмета до перпендикуляра направляющей, выровненного с шаговым валом — единицы: м, имя переменной: d2
Режим контроля скорости
Режим управления скоростью позволяет контролировать отдельные скорости различных осей. Параметры, которые необходимо определить:
Скорость шага ползунка — единицы: м / с, имя переменной: sliderSpeed
Скорость шага панорамирования — единицы: градусы / с, имя переменной: panSpeed
Скорость шага наклона — единицы: градусы / с, имя переменной: tiltSpeed
Эти переменные можно найти в строках 12-20 программы.
Чтобы выбрать между двумя режимами, в начале кода убедитесь, что значение, соответствующее режиму, установлено на 1, а другое — на 0. Например, если мы хотим использовать режим отслеживания, строки в начале программы должны читаться так:
#define trackingMode 1 #define velocityControlMode 0
Код можно скачать ниже.
automatic_camera_slider.rar
Шаг десятый: тесты
После двух недель тестирования мастер доволен результатом, качество снимков значительно улучшилось. Программа позволяет контролировать скорость по осям, позволяя также делать снимки с интервалом.
Мастер советует данное устройство для любителей и профессионалов фотографии.
