Автоматизация процесса диорамной съёмки в покадровой анимации

Актуальность

Автоматизация процессов движения и съёмки

Цель

Создание работоспособной конструкции.

Задачи

Разработать устройство панорамирования камеры в 2-х плоскостях (Курс и Тангаж) и пространственного наезда камеры (увеличение-уменьшение дистанции).

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Кульман Epson
• Компьютер со специализированным ПО (Компас 3D, Cura, 3D)
• Станок с программным управлением типа 3DBox
• Микроконтроллеры Arduinо Uno
• Шаговые двигатели типа NEMA17, 28BYJ-48
• Сервопривод MG996
• Зубчатые шкивы, ремни

Описание

Автор провёл исследование уже существующих аналогов и подготовил собственный проект устройства. Для его автоматизации были подобраны электронные устройства: микроконтроллер, сервоприводы и аккумуляторные батареи.

В качестве первоначального варианта устройства управления позиционированием и съёмкой был выбран микроконтроллер Arduino Uno R3. Применение программируемого микроконтроллера для управления всеми процессами описанного устройства позволит реализовать автоматическую съёмку при движении камеры синхронно в трёх направлениях по самым сложным траекториям. Для автоматического движения устройства автор собрал электронную схему и прописал программный код для управления устройством.

Для создания деталей прототипа конструкции, имеющих сложную пространственную форму, использовано проектирование в среде «Компас 3D». Трёхмерные модели деталей затем были воспроизведены из пластика 3D-прототипированием. Такой подход позволил полностью отказаться от сложной механической обработки и сократил время от замысла конструкции до готового прототипа. Выполнена общая сборка электронных компонентов прототипа и распечатанных деталей.

Таким образом, процесс съёмки «кукольных» мультфильмов будет значительно упрощён благодаря устройству. Из весьма небольшого количества недорогих деталей и продуктов 3D-принтера авторы получили компактный прибор, способный без особых затрат времени и места обеспечить качественную съёмку любого мультфильма, позволяя, сосредоточиться на более важных в этом деле проблемах и их решениях. Цель и поставленные в проекте задачи были достигнуты.

Достоинствами прототипа устройства является отсутствие громоздких и дорогих устройств для позиционирования.

Результаты работы/выводы

В результате анализа габаритно-массовых характеристик уже имеющейся конструкции с учётом необходимости вдвое увеличить сектор горизонтального панорамирования авторы пришли к выводу соединить между собой сектора мостом-подставкой и обеспечить расположение подъёмных секторов примерно посередине сегментов горизонтального погона. Кроме этого, было решено в вертикальной панораме использовать шаговые двигатели с гораздо большим крутящим моментом – NEMA17.

Удалось создать работоспособную конструкцию, которая передана для испытательной эксплуатации в студию детской мультипликации.

Перспективы использования результатов работы

Основная задача на перспективу: разработка управляющих программ для разных траекторий движения. Следующим этапом будет разработка постпроцессора, который даст возможность съёмочной группе (оператору) самостоятельно строить необходимые траектории движения камеры.

Награды/достижения

XXXI Открытая московская инженерная конференция школьников «Потенциал» – участник