Estabilitzador de 3 eixos de càmeres de fotografia intercanviable amb telèfons mòbils

Abstract

Les càmeres de fotografia son eines per capturar moments amb una resolució cada any superior. L’evolució d’aquests dispositius fa que s’eliminin les imperfeccions de generacions anteriors fent que les imatges i vídeos capturats per professionals ens sorprenguin cada vegada més. Tot i així, existeix una imperfecció que una càmera per si sola no pot solventar, i aquesta és el moviment i tremolor dels nostres braços. Per això al llarg dels anys s’han desenvolupat dispositius auxiliars que ajuden a compensar aquests moviments, fins arribar als dispositius com el que es pretén realitzar en aquest treball. Aquest treball consisteix en dissenyar, simular i fabricar un estabilitzador de tres eixos per a càmeres esportives i telèfons mòbils. El procés comença des de sota, buscant un model matemàtic per desxifrar quin és el comportament d’un dispositiu d’aquesta mena, això s’aconsegueix mitjançant l’estudi de la cinemàtica i la dinàmica d’un model tipus. Un cop estudiada la part mecànica fonamental, es realitza un model mecatrònic, que consisteix en fer un disseny complet del prototip tenint en compte les parts mecàniques i electròniques. Per realitzar aquesta tasca s’utilitza el programa anomenat PTC Creo que permet modelar i simular tot tipus de mecanismes. Gràcies a aquest software es pot arribar al disseny final de les peces, obtenint les propietats físiques d’aquestes com per exemple, el pes i les inèrcies. Aquestes dades són fonamentals pel disseny del sistema compensador que es realitza posteriorment amb Matlab. Durant el procés de disseny de les peces mecàniques, es realitza paral·lelament la cerca i selecció de components electrònics tenint en compte les limitacions d’espai i moviments del dispositiu, al mateix temps que també es dimensionen les parts mecàniques d’acord amb les limitacions dels components electrònics, com per exemple, els motors. El mètode utilitzat per dissenyar el sistema compensador s’anomena LQR, que és un algoritme matemàtic format per unes equacions d’estat basades en les propietats dinàmiques i cinemàtiques del sistema de l’estabilitzador. Normalment un sistema d’aquestes característiques es realitzaria amb compensadors del tipus PID, però per aquest projecte s’ha volgut apostar per una solució equivalent. Un cop fabricat i assemblat el prototip, es procedeix a realitzar una sèrie de proves i comprovacions per tal d’esbrinar si el model matemàtic trobat és correcte i per trobar desviacions o mal comportaments, a part també per comprovar si el sistema compensador és aplicable i funciona correctament o cal ajustar-lo.