Thema der Arbeit

Thema

Automatisierter Kameraslider
Die Entwicklung, Umsetzung und Anwendung eines Werkzeugs für automatisierte und präzise Kameraaufnahmen war die persönliche Zielsetzung der Abschlussarbeit.

Grundidee

Grundidee

Um seine Ideen praktisch umzusetzen, braucht es oft neben einer Standardausrüstung von Licht, Kamera, Ton und Programmen auch andere Werkzeuge bzw. Hilfsmittel, um den Effekt zu erzielen, den man sich vorstellt. Häufig sind es auch Provisorien, mit denen vor allem im Low-Budget Bereich gearbeitet wird. Wenn es aber um Präzision und das richtige Timing geht, können selbst nach jahrelanger Erfahrung und handwerklichem Geschick einige Versuche nötig sein, um seine Pläne umzusetzen. Eine Automatisierung bestimmter Vorgänge könnte dabei Abhilfe leisten.

Konzept

Konzept

Ein automatisierter Kameraslider soll als kreatives Werkzeug dienen und dem Nutzer die Möglichkeit bieten, über ein programmiertes Interface vollautomatisierte Kamerafahrten, Timelapse-Clips sowie 3D-Lightprintings zu erstellen und durchzuführen. Dabei ist nicht nur die lineare Bewegung auf der Schiene möglich, sondern auch eine unabhängige Drehungen der Kamera.
Der Slider kann über ein Bedienfeld angesteuert werden. Die exakte Distanz, der Winkel und die Geschwindigkeit des Schlittens auf der Schiene werden vom Benutzer bestimmt. Der automatisierte Slider ist sowohl für Spiegelreflexkameras, als auch für Smartphones nutzbar.

Drei Funktionen:
1. Die einfache Kamerafahrt, wahlweise mit Drehung der Kamera, kann durch Eingabe der Zielpunkte, Dauer und Beschleunigung sowie des Winkels und des Beginns der Drehung bestimmt werden.
2. Die Funktion „Timelapse“ wird nach der Eingabe der Parameter des dolly shots, Länge der Belichtungszeit und der Intervalle vollautomatisiert durchgeführt. Hierfür kommuniziert der entwickelte Funkfernauslöser auf der Kamera mit der Steuerungskonsole.
3. Beim 3D-Lightprinting dient der Funkfernauslöser zudem als Kommunikationskanal zwischen Handy, Slider und externer Kamera. Beim Lightprinting lässt sich die Dauer, Distanz und Beschleunigung bestimmen.

Entwicklung

Entwicklung

Bei der Entwicklung des Sliders mussten auf verschiedenen Ebenen die unterschiedlichsten Probleme gelöst werden. Neben der Programmierung der Funktionen, waren die Auswahl der Materialen und die Kommunikation zwischen Kamera und Slider die größten Herausforderungen.

 
 

Gelötete Elektrobauteile des Fernauslösers

 

Erster Funktionstest

 

3D-Druck des Gehäuses

1
1

Funkfernauslöser

Um eine gute Schnittstelle zwischen Steuerung des Sliders und Kamera herzustellen, musste neben dem Slider selbst auch ein Funkfernauslöser entwickelt werden. Das Gehäuse des Auslösers wurde in CAD erstellt und mit einem 3D-Drucker ausgedruckt. Das Innenleben des Funkfernauslösers besteht aus einem Arduino, welches mit C ebenfalls selbst programmiert wurde, aus einem eingebauten Batteriefach und aus einem Funkmodul.

Schlitten


Bei der Konstruktion des Schlittens war besonders wichtig, dass die Kabelführung beweglich bleibt. Eine Energiekette sorgt für die sichere und flexible Führung der Kabel zwischen Steuerungsboard und Schlitten. Im Schlitten selbst wurden zwei Schrittmotoren verbaut, wobei einer für die lineare Bewegung auf der Schiene zuständig ist, der andere für vertikale Drehung der Kamera.

 
 

Gleitlager und Riemen des Schlittens

 

Drehplatte für die Kamera in einer CNC-Fräse

 

Fertige Drehplatte mit Lager

1
1
 
 

Befestigung der Energiekette

 

Befestigung und Konstruktion des Riemens

 

Schiene mit Motor, Gleitlager und Riemen

1
1

Schiene

Bei der Auswahl der Schiene entschied ich mich für ein Modell der Firma Igus, welche sowohl Linearschienen für verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten, als auch Energieketten zur flexiblen Kabelführung herstellt. Die Schiene hat eine Länge von 2,50m und erfüllt die im voraus festgesetzten Bedingungen.

Steuerung

Die Steuerungseinheit ist mit einem Bildschirm und einem Drehschalter ausgestattet, über welche der Benutzer den Schlitten bedienen kann.
In dieser Steuerungseinheit befinden sich alle wichtigen Bauteile, wie z.B. ein Arduino als Hauptplatine, zwei Motordriver, ein Funkmodul, eine RTC, ein Touchmodul etc.

 
 

CNC-Fräsung der Einlassung des Displays

 

Fertige Hauptplatine mit allen Elektrobauteilen

 

Elektrobauteile werden in das Gehäuse eingesetzt

1
1

Funktionen

3D-Lightprinting

Wie genau werden 3D-Lightprintings erstellt?

Kurzes Erklärvideo anschauen

Timelapse

Wie genau werden Timelapses erstellt?

Kurzes Erklärvideo anschauen

Kamerafahrt

Nachdem das Problem mit den falschen Schrittmotoren beseitigt war, stand fest, dass eine massive und sehr belastbare Schiene verwendet werden müsste. Da solch eine Schiene schwer selbst herzustellen ist, wurde ich von der Firma Igus unterstützt, welche sowohl Linearschienen für verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten, als auch Energieketten zur flexiblen Kabelführung herstellt.
Damit die Funktionen des Sliders später im Bild auch gut sichtbar werden würden (Timelapse und Kamerafahrt), benötigt es eine größere Distanz. Je länger die Schiene ist, umso deutlicher wird die Bewegung – besonders bei der Aufnahme von weit entfernten Objekten. Damit das Konstrukt nicht zu groß werden würde, entschied ich mich für eine Länge von 2,5 Metern.
Um die Beweglichkeit des Schlittens zu garantieren und eine Verbindung zwischen der Steuerung des Sliders und der Stromversorgung herzustellen, war das Naheliegendste eine Energiekette zu verwenden.
Eine Energiekette besteht aus kleinen Kunststoffelementen, welche zusammen eine Kette bilden. Ein Ende wurde an einem statischen Punkt in der Mitte der maximal abzufahrenden Distanz festgeschraubt. Die Kabel wurden in das Innere der Energiekette geführt, welche mit dem Schlitten verbunden wurde. Außerdem benötigte es für die Verwendung einer Energiekette eine Führungsrinne, in welche sich die Kette beim Abfahren der Strecke hinein legen konnte.

Leave a Reply