Regelung einer stabilisierten Plattform für Film- und Fernsehkameras

Bei der Aufnahme von Film- und Videosequenzen wird als Stilmittel häufig eine bewegte Kameraführung eingesetzt, welche eine Stabilisierung der Kamera zur Unterdrückung von unerwünschten Bewegungen voraussetzt. In dieser Arbeit wird zur Stabilisierung einer dynamisch bewegten Kamera ein tragbares, aktiv geregeltes Trägersystem bestehend aus einer dreiachsigen Aufhängung vorgestellt. Die Problemstellung besteht in dem mechatronischen Entwurf einer geeigneten Aktorik, Sensorik und Regelung des Systems. Als Grundlage für diese Aufgaben wird zuerst die Kinematik des Systems modelliert, eine Lösung der inversen Kinematik angegeben und die Bewegungsgleichungen hergeleitet. Danach wird die Aktorik auf Basis von Messergebnissen eines Antriebs mit Riemengetriebe und eines Direktantriebs festgelegt. Die Aufgabenstellung im Bereich der Sensorik besteht in der Messung der Orientierung mittels Inertialsensoren. Es wird ein Sensorkonzept bestehend aus zwei, an unterschiedlichen Stellen angebrachten inertialen Messeinheiten erstellt und es werden Kalman-Filter zur Fusion der Messdaten entworfen. Nach einem Vergleich der Messergebnisse von drei verschiedenen Kalman-Filtern wird deren Tauglichkeit in dem betrachteten System geprüft. Zum Abschluss wird eine Regelung des Systems entworfen, deren Ziel die Ausrichtung der Kamera in einer vorgegebenen Orientierung ist. Die Regelung ist dabei in der Lage, durch Bewegungen des Bedieners verursachte Störungen der Orientierung der Kamera zu kompensieren. Es wird eine Regelungsstrategie vorgestellt, welche eine Vorsteuerung zur Störgrößenkompensation und eine Fehlerregelung der Orientierung der Kamera aufweist. Diese Regelung wird in einem Versuchsaufbau implementiert und anhand der resultierenden Messergebnisse bewertet.