Elektronische Kamera-Stabilisierung Teil 2

Oct 01, 2009 9 Replies

(Fortsetzung des Threads von Mitte/Ende Juli) Was bisher geschah: Ich habe das Projekt in Angriff genommen.



Leider erwies sich die Idee mit der Webcam als völlig untauglich. Es nützt nichts, dass die Webcam -zig Bilder pro Sekunden an den Computer liefert, wenn es trotzdem eine oder zwei Sekunden dauert, bis sich das Bild von der Cam durch USB und sonstige Treiber hindurch gewuselt hat und auf dem Bildschirm landet.



Ich habe mir dann selbst eine "Cam" gebaut: ein Fotowiderstand hinter dem Objektiv einer ausgeschlachteten Digi-Knipse. Damit wird ein Pulsweitenmodulator SG3525A angesteuert, der Rest ist Standard-Schaltung. Diese "Cam" ist zusammen mit der Videocamera auf einem Kardangelenk montiert. Wenn die "Cam" zu hoch zielt (heller Himmel), dreht der Motor die ganze Sache nach unten, wenn sie zu tief zielt (Erde, Wald, Wasser mit Wellen- gang), dreht der Motor alles nach oben. So weit die Theorie.



In der Praxis funktioniert diese Sache leider sehr unbefriedigend. Ich habe zwar alles mögliche durch Potentiometer regelbar gemacht (vor allem die Stärke des Einflusses des Fotowiderstandes auf den Modulator), aber es kommt nichts Brauchbares dabei heraus. Auf der einen Seite reagiert der Motor nur ruckweise in gewissen Schritten, auf der anderen Seite neigt die ganze Sache dazu, in Schwingungen zu geraten. Der optimale Kompromiss vereinigt eher beide Nachteile, als dass er sie eliminiert.



Ich habe mal ein kurzes Video gemacht. Sowohl das Ruckeln als auch das Schwingen ist deutlich zu sehen:

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(1,7 MB)



Hat jemand eine Idee, durch welche Maßnahmen ich mein Werk verbessern könnte?


Paul Lenz


"Paul Lenz" schrieb im Newsbeitrag news:4ac4e464$0$30226$ snipped-for-privacy@newsspool1.arcor-online.net...

So etwas gibt es im Modellbau, scheinbar eine sehr einfache Schaltung (auch mit Fotodiode) vielleicht mal da schauen ? Das Teil ist zur Flugstabilisierung von Flugmodellen. Gruß Thomas

"Paul Lenz" schrieb im Newsbeitrag news:4ac4e464$0$30226$ snipped-for-privacy@newsspool1.arcor-online.net...

Du solltest vielleicht einfach mal Grundlagen der Regelungstechnik lesen, einen PID-Reghler bauen, und den nach Anleitung einstellen.

Denn es gilt nicht 'viel (Aufwand) bringt viel', sondern man muss es halt richtig machen.

Daß so eine simple Lagestabiliserung aber in der freien Natur, wo Lichtblitze der Wellen, Vögel, Veränderunge der Hell/Dunkelzonen bei Schwenks auftreten, irgendwie befriedigend funktionienren kann, möchte ich bezweifeln. Das (zu simple) Prinzip taugt wohl nur im Labor. Schon wenn der Übergang oben/unten nicht monoton die Helligkeit erhöht, hat man ein Problem.

Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at gmx dot net homepage: http://freenet-homepage.de/mawin/ de.sci.electronics FAQ: http://dse-faq.elektronik-kompendium.de/ Read 'Art of Electronics' Horowitz/Hill before you ask. Lese 'Hohe Schule der Elektronik 1+2' bevor du fragst.

"MaWin" schrieb:

Was ich bis jetzt gemacht habe, würde ich kaum "viel Aufwand" nennen, einen PID-Regler dagegen schon eher.

Sorry, aber die Fürs und Widers der verschiedensten Möglichkeiten wurden bereits im Ursprungsthread ausführlich diskutiert. Um es kurz zu wiederholen: ich will nur ein paar Minuten mit meinem Segelboot bei starkem Wind und gutem Wetter auf der Ostsee filmen, das heißt: glatter Horizont, heller Himmel, dunkeles Wasser.

Paul Lenz

Paul Lenz schrieb am 01.10.2009:

Hallo Paul,

wie du Dein Werk verbessern kannst weiß ich leider nicht, aber vielleicht hilft dir diese Idee weiter.

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Gruß Thomas

Ein PID-Regler ist eine Sache von einem Operationsverstärker und einer Handvoll Widerstände, plus zwei Kondensatoren.

Als erste Näherung wäre ein PI-Regler sinnvoll, da man mit dem D-Anteil leicht einen lustigen Oszillator baut.

-------

Kai-Martin Knaak Öffentlicher PGP-Schlüssel: http://pgp.mit.edu:11371/pks/lookup?op=get&search=0x6C0B9F53

Hallo Paul,

Du solltest Deine Schaltung mal online stelle. Denn prinzipiell scheint das ganze ja zu funktionieren. Du hast nur ein regelungstechnisches Problem, was bestimmt einfach zu lösen ist.

Wie gesagt, muss da ein PI-Regler rein (D macht hier keinen Sinn), der aus einem Operationsverstärker und wenigen Widerständen und Kondensatoren besteht.

Und nimm statt Fotowiderstand eine Fotodiode, denn ein Fotowiderstand ist langsam und eventuell sogar schon für diese Regelung ein Problem (muss nicht sein, ich würde es aber auch nicht ausschließen)

Michael

Höh?! Eine Hand voll Billgbauteile? Was ist da dran aufwendig?

-ras

Ralph A. Schmid http://www.dk5ras.de/ http://www.db0fue.de/ http://www.bclog.de/

Hi Paul,

Paul Lenz schrieb:

q.e.e.

Meine Meinung: ein durchaus komplexes Problem, das einer komplexen Lösung bedarf. Ich erinnere an H. L. Mencken: "For every problem there is a solution which is neat, simple and wrong."

Du möchtest eine Lage - möglicherweise in zwei oder mehr Freiheitsgraden - regeln. Dazu brauchst Du:

  1. Sensoren, die die Lage messen. Also vielleicht Gyros o.ä. in zwei oder mehr Freiheitsgraden. Irgendwelche Helligkeitsunterschiede als Ersatzgröße zu nehmen, ist Murks - was ist mit Gegenlicht?

  1. Einen Antrieb, der ohne allzugroßes Spiel oder Reibung o.ä. in allen benötigten Freiheitsgraden Deine Kamera positionieren kann. Und zwar schnell genug. Trägheitskräfte nicht vergessen!

  2. Eine vernünftige Vorstellung von den Eigenschaften der Regelung bzw. aller ihrer Bestandteile - also ein mathematisches Modell.

  1. Mehr als rudimentäre Kenntnisse von Regelungstechnik, um eine solche Regelung - die möglicherweise eine Mehrgrößenregelung wird - auszulegen. Der pauschale Hinweis "Dubrauchst einen PI-Regler" oder "Ein PID-Regler bewirkt dies und das" sind Kaffesatzleserei und nicht dienlich.

Wenns in der Theorie dann klappt, wirds auch in der Praxis funktionieren. Viel Spaß - schönes Projekt.

Grüße, Volker.

Vorallem mehr mechanische Stabilität und Dämpfung. _Das_ schwabbeln, wackeln und ruckeln wird auch der beste Regler nicht ausgleichen können..

Eigentlich geht's ja nur um eine grobe Nachführung des Bildes. Das restliche Schwanken kann man besser in Software aus dem endgültigen Video rausrechnen, wenn man den Bildausschnitt passend verkleinert.

Camcorder machen sowas doch sowieso, oder?

Thomas Kindler

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