Felix Maocho

Para quien le interese lo que a nosotros nos interesa

Arduino – Comienzo un tráveling para timelapse

Por Félix Maocho
1/9/13

A petición de uno de mis hijos he embarcado en la construcción de un tráveling para timelapse. Por si alguien no sabe el significado de estos términos, en el cine tráveling es una especie de vagoneta en la que se coloca la cámara y el operador para poder desplazar la cámara suavemente y sin sobresaltos que perturben la limpieza de la filmación. Por su parte timelapse, es lo que pudiéramos llamar una cámara superrápida que se destina a filmar procesos extraordinariamente lentos como el abrirse de una flor o el amanecer de un pueblo.

Timelapse es pues una filmación que en un corto espacio de tiempo, condensa acciones que puede durar horas a base de distanciar el tiempo entre fotogramas, de su velocidad normal que es de 24/25 fotogramas por segundo, a la velocidad que se precise, por ejemplo si queremos condensar el tráfico que tiene una carretera durante las horas del día abr que condensar 10 horas de filiación en tres minutos de proyección como tres minutos son 180 segundos por 25 fotogramas, es decir 4500 fotogramas deberán condensar lo ocurrido en 10 horas o lo que es lo mismo 600 minutos, o 36000 segundos,  por tanto habremos de hacer aproximadamente un fotograma cada 8 segundos..

A diferencia del modelo que se ve en la pantalla, que está obligado a circular por un carril de aluminio,, el mio será un robot, que puede realizar un circuito libremente diseñado, compuesto de tramos rectos, curvos y giros sobre sii mismo,, que a mi juicio, permite mas libertad de creación al director de la filmación, aunque a cambio, exigen una superficie razonablemente plana para desplazarse..

Si deseamos que mientras tanto se lleva a cabo la filmacion, haya un movimiento de cámara, como avanzar o girar, el movimiento tendrá que ser extraordinariamente lento, para que no resulte alocado en el resultado. Por ejemplo, si en el caso anterior deseamos ir girando la cámara para conseguir que el sol ilumine siempre por la izquierda de cámara. para tener siempre una iluminación adecuada, a lo largo de las 10 horas de filmación, tendremos que girar media vuelta, o sea 180º o lo que es lo mismo, cada minuto deberá girar 8 segundos.

Como vemos un vehículo destinado a hacer tráveling timelapse ha de moverse a una velocidad extraordinariamente lenta. Por ello mi primera preocupación fue construir una caja de cambios que redujera lo más posible la velocidad normal de rotación de los motores eléctricos que gobernaran las ruedas.

De otras construcciones de Meccano sabía que la reductora más simple y a la vez, más efectiva que se puede crear, es colocar directamente en el eje del motor un tormillo sinfín que engrane con una rueda dentada, de esta forma por cada vuelta que de el motor, el engranaje avanza un solo piñón.

Mas o menos un motor eléctrico gira, (sin carga), a una velocidad de 300 vueltas por minuto, como en mi caso utilizo un egranaje de Meccano de 57 dientes, (Part 27A), que engrana con el tornillo sin fin, (Part 32), más o menos en un minuto va a dar 6 vueltas.

Un primer estudio de cómo engranarán esta reductora lo tenemos en esta fotografía.

En Mevcano una vez que sabes lo que se quiere hacer, es muy fácil construirlo. Un primer modelo fue el que vemos en la imagen donde estudié si el invento funciona o no como queremos. En nuestro caso, el primer modelo construido de reductora para pruebas fue este que se ve a continuación.

Queda la labor más delicada, que es como trasformar ese modelo en algo acabado que sea realmente practico. Las regla del constructor de Meccano y supongo que las que se aplican en cualquier fábrica de juguetes es muy sencilla: “Los aparatos han de cumplir la misión que se les asigna con seguridad, utilizando el menor número de piezas.”

La razón no es solo económica, que tambien lo és, pues el Meccano es u sumamente costoso, es que la experiencia indica que una mayor simplicidad y un menor número de piezas en la construcción aseguran el menor numero posible de averías por tanto un aparato más fiable y robusto.

Después de dar una serie de vueltas al cacumen y algún que otro experimento fallido, el modelo final de reductora que adopté en mi robot es tal como se ve en esta imagen, Formado por una robusta carcasa exterior que soporta el eje con el engranaje sonre el que se apoya directamente el tornillo sinfín que sale del motor eléctrico.

Como supongo que la cosa no ha quedado muy clara diré que la carcasa exterior la forman dos laterales formados por dos chapas, llamadas placas de brida (Part  53),


Cerrada por un extremo con otra placa de brida más pequeña, (Part 51) y por el lado del engranaje, con una placa lisa procedente de un equipio Erector o meccano americano, que es similar a la placa Part 73

Se añade un eje que en mi caso ha puesto uno de 16 cm de largo. pues quiero que las ruedas queden bastante alejadas del chasis para que así, por un lado el aparato tenga la máxima estabilidad, (pues va a transportar una cámara reflex bastante cara, capaz de hacer timelapse), y que además permita diferencias de recorridos apreciables entre la rueda derecha e izquierda para que sea más fácil trazar recorridos curvos simplemente cambiando la velocidad de giro de cada rueda.

Solo falta añadir que el motor va unido a una pieza en L  (Part 9F) que le sirve de bancada, que con los agujeros ovalados de uno de los lados, permite el suficiente juego para desplazar el motor hasta que el tornillo sinfín hasta que engrane perfectamente con la rueda dentada.

Por último como rueda tractora he puesto un neumático (Part 142B) a una polea de 3 “ (aprox 7 cm ) (Part 19B). Con ello construimos una ruda de radio de 5cm de radio cuyo diámetro exterior medido con un metro flexible da una longitud de  33 cm.

Si como hemos quedado, las ruedas  van a dar 6 rpm, (en vacío), en un minuto avanzarán casi dos metros, velocidad que sigue siendo muy alta para muestro propósito. Como la distancia entre ruedasd es de 50 cm, una vuelta sobre si mismo, a base moverse una rueda en una dirección y la otra en la contraria, seria describir una circunferencia de 25 cm de radio, o lo que es lo mismo 160 cm de longitud. Es decir que en un minuto podría dar, (en vacío), algo mas de una vuelta, cuando en el ejemplo que hemos puesto s pretendemos que tarde 10 horas en dar media vuelta.

 ¿Cómo podemos conseguirlo?.

Cabria la posibilidad de intercalar una nueva reductora semejante a la hecha, que nuevamente multiplicara por 60 el tiempo mecesario para dar una vuelta, con lo que en este caso, para dar una vuelta completa tardaría una hora, aun excesivamente rápido para el propósito que nos proponemos, pero que comienza a aproximarse a lo que buscamos, pero entonces si para otra filmacion necesitamos que la vuelta la de solo diaz minutos esas reductoras no nos valdrían y habria que buscar en cada ocasión un juego de engranajes adecuado, multiplicando los puntos de rozamiento.

Entra por ello en juego otra solución, que es, que en vez de hacer un movimiento muy lento continuo, hacer un movimiento menos lento pero intermitente, de modo que durante unos instantes el motor anda y otros está parado, por ejemplo si por cada décimas de segundo que ande, le tenemos parado 20 decimas de segundo, el tiempo en dar una vuelta se aproxima a lo previsto.

Queda aquí ver si es posible conseguir mover el motor dando solo decinmas de minuto de energía y en general cual es el timpo mínimo que hace falta mantener encendido el motor para que se desplace un poco, Ago que solo la experiencia nos indicará

Pero para hacer que el motor s funcione y se para intermitentemente de forma controlada necesitamos Arduino, con este controlador es muy fácil hacer un programa que haga funcionar el motor intermitentemente, como resulta sencillo hacer que se enciendan y apaguen luces de forma controlada.

Con Arduino podemos controlar el avance de cada rueda y hacer que una ande una más deprisa que la otra, o que anden en sentido contrario, u que anden intermitentemente, pero como Arduino tiene poca potencia, comparada con la que consumen los motores, necesitamos una placa auxiliar de control de motores, semejante a la placa auxiliar de relees, solo que en este caso hemos optado por una shield o escudo, que simplemente es una placa que funciona separada o colocada sobre Arduino. Unos “peines” de contacto “cosen la sheild a la tarjeta Arduino a la vez que trensmitén los pines desde la nueva tarjeta, como se ve en las fotos.

Para la energia que consumen los motores , (y secundariamente alimentar Arduino)  una simple caja de seis baterias recargables de voltio y medio dan la suficiente energía. suficientes.

Un pequeño trípode fotográfico anclado al aparato soportará la cámara. En una segunda fase este trípode soportara una plataforma capaz de girar en dos ejes, que permitirá mediante dos servos, tambien controlados por Arduino, hacer giros y picados de la cámara durante la filmación. Pero como digo eso se queda para una segunda fase, en el que tambien estudiaremos mejorar la suspensión del sistema para evitar las rugosidades del terreno teniendo prevista una tercera fase que controlará el zoom y el foco, dando con ello por acabado totalmente el proyecto, pasando a la fase de la construcicion definitib va del traveling timlapse..

Todas las partes que componen el tráveling, motores, placas de control, bateria,y trípode mas otros elemntos que añadamos en el futuro ira unido con tornillos a chasis que no es mas, que una caja de madera. He elegido este chasis, porque aparte de ser muy barato, en la madera resulta sencillo perforar y atornillar cualquier componente y además los errores y rectificaciones posteriores, se puede reparar fácilmente, tapando el orificio hecho con un poco de pasta de pegamento y serrín y perforando en otro lado.. La caja la compre en un chino como gaveta para clasificar cosas en estanterías.

Por otra parte si bien hoy estoy haciendo un traveling para timelapse, quiero aprovechar para construir una plataforma multipropósito, donde mañana pueda probar otras cosas, como puede ser dispositivos GPS, comunicación a distancia, sensores de todo tipo y otros actuadores como puesde ser una barredoras automáticas y otras múltiples cosas que se me puedan ocurrir,

Por ejemplo, mas o menos programado esta para este prototipo  sustituir los motores eléctricos corrientes, (que he elegido entre otras razones, po que esos son los que tengo de Meccano), por motores paso a paso, mucho más precisos, bastara para ello cambiar la placa controladora y los motores pudiendo el resto el robot ser el mismo,

Falta por último, dos largueros finalizarán en la tercera rueda del robot, que no es mas que una rueda loca, comprada en una ferretería. Compre dos, (rean muy baratas, porque aun no se cualutilizaré definitivamente, una se sujeta con un solo tornillo mientras que la otra está unida a una placa con cuatro perforaciones para tornillos

Todos estos elementos se montarán mas o menos según se muestra sobrepuestos en la última fotografía, para que se den una idea de como quedará finalmente este prototipo en su primera versión. Supobngo que en versiones mas avanzadas y sobre todo en la versión final, mejoremes el aspecto de caja de freson motorizada que por ahora tiene, pues naturalmente todo ello está todavía sujeto a múltiples cambios, pues la experiencia se adquiere a medida que se avanza, (y retrocede parte de lo andado), en el camino. En sucesivos post iré indicando los progresos que hago y los problemas que me encuentro.

félix maocho

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2 septiembre 2013 - Posted by | Meccano, Robotica | ,

10 comentarios »

  1. Madre mía, cuánto trabajo ¡veo que estás muy entretenido!
    Es un tema muy interesante, no sabía que pudiera hacerse en casa algo tan complejo.
    Un abrazo.

    Comentario por Montse | 2 septiembre 2013 | Responder

    • Yo tampoco pero la Controladora arduino te permite hacer cosas asombrosas com muy pocos conocimentos y el Meccano casi no exige habilidad manual.

      Comentario por felixmaocho | 3 septiembre 2013 | Responder

  2. Jolin, suerte! ( Y yo que me enredo con esto de hacer macetas con botellas de cocacolaaaaa…)

    Comentario por Veronica Seoane | 3 septiembre 2013 | Responder

  3. Gustandote arduino y este tipo de fabricaciones te veo en breve fabricandote una impresora 3d, yo estoy con una y es mas facil de construir de lo que parece.

    Comentario por Daniel | 4 septiembre 2013 | Responder

  4. Adalante con el invento, José Manuel!

    Comentario por Antoni Gual | 7 septiembre 2013 | Responder

    • Gracias Abntoni. estoy emocionado con esto del Arduino

      Comentario por felixmaocho | 7 septiembre 2013 | Responder

  5. Gracias papa! a ver si sale bien la maquina

    Comentario por tom | 13 septiembre 2013 | Responder

    • A ver si tengo tiempo, Como buen jubilado. ando más liado que la pata de un romano. No hay forma de entenderlo, ni mucho menos explicarlo a quien tiene que ir a trabajar todos los días, pero los jubilados siempre estamos ocupadísimos, yo lo achaco que no tenemos dias libres, ni fiestas, ni moscosos, ni vacaciuones, somos como la funeraria, servicio continuado 24, 7, 365

      Comentario por felixmaocho | 15 septiembre 2013 | Responder

  6. Lo finiquitaste? Yo estaba ahora pensando en comenzar uno pero lo veo bastante complicado…

    Comentario por Álvaro | 29 julio 2015 | Responder

    • Np. No lo hice porque me falló la vista y no veo lo suficiente para manejar los componentes digitales. (tengo 72 años(, pero me parece bastante fácil de hacer. Te lo explico por encima como lo pensaba hacer:
      Dos motores paso a paso, mueven la rueda derecha e izquierda de un triciclo, cada motor va unido a una reductora que permita que una sola vuelta de la rueda se divida en un alto número de pasos
      La tercera rueda es loca, sin motor, y puede girar libremente ademas hacia la derecha e izquierda , (o simplemente es una bola).
      El triciclo tienem buenos amortiguadores y una suspensión Cardan que mantiene la cámara en el angulo fijo que se desee sobre el horizonte.
      Con Ardunino puedes regular los impulsos del paso de la rueda izquierda y derecha, la misma camtidad para ambas ruedas, se desplaza recto, más cantidad en la rueda derecha, se desplaza hacia la izquierda. De esa forma puedes controlar la ruta que quieres seguir con el timelapse.

      Puedes complicarlo controlando a la vez, el disparador de la cámara de modo que se desplace y luego estabilizada la cámara y sin vibraciones, después del tiempo previsto dispare un fotograma y desplazarse al siguiente punto.

      Mas complicaciones

      Motorizar la plataforma donde va la cámara para que gire sobre los tres ejes
      Llevar un sistema de control (automático no), del foco
      Llevar flash de destellos sinconizados con los disparos

      Etc etc.

      Yo empezaría por lo sencillo, hacer la plataforma t colocar sobre ella la canara sin mas y luego en diferentes versiones, con la experiencia adquirida, ir complicando la cosa con lo que consideremos prioritario.

      Comentario por felixmaocho | 29 julio 2015 | Responder


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