DE3390346T1

DE3390346T1 - Verbessertes Schwebesystem zum Stützen und Transportieren von Geräten, etwa einer Kamera

Info

Publication number: DE3390346T1
Application number: DE19833390346
Authority: DE
Inventors: Garrett W. Philadelphia Pa. Brown
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-12-01
Filing date: 1983-11-28
Publication date: 1986-06-26
Anticipated expiration: 2003-11-29
Also published as: GB2141684A; DE3390346C2; AU2338684A; AU573558B2; US4710819A; JPS60500551A; WO1984002199A1; EP0128935A1; EP0128935A4; GB2141684B; GB8419002D0

Description

VERBESSERTES SCHWEBESYSTEM ZUM STUTZEN UND TRANSPORTIEREN EINER APPARATUR, ETWA EINER KAMERA ■

Mikrofiche Anhang

Ein Mikrofiche Anhang mit insgesamt einem Mikrofiche und zweiunddreißig Feldern wurde mit der Anmeldung eingereicht.

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Schwebesystem, insbesondere ein Schwebesystem zum Stützen und Transportieren einer Anlage, etwa einer fotographischen oder Video· .anlage, über einen großen Raum mit der erforderlichen Stabilisierung zur Erreichung von qualitativ guten Bildern.

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BOEHMERT & BOEHMERT

STAND DER TECHNIK

Auf dem Gebiet der bewegten Bilder und der Videoproduktion war es von besonderer Bedeutung, eine Mobilität der Kamera nicht nur later&l oder horizontal entlang dem Boden, sondern auch vertikal in den Raum zu schaffen. Eine Anzahl von Systemen wurde geschaffen, um dieses Ziel zu erreichen, wobei dem Kameramann jeweils ein begrenztes Ausmaß von Mobilität in bezug auf Geschwindigkeit und Bereich gebotennwird. Dabei war es natürlich ein genauso wichtiger Aspekt, die hohe Qualität der Bilder zu gewährleisten, die nicht durch erwünschte winkelige oder räumliche Bewegungen oder Vibrationen der Kamera übermäßig herabgesetzt werden darf. Bewegungea in.einem der drei zueinander rechtwinkligen Freiheitsgraden der winkligen Ablenkungen, oder in einer der drei Bewegungsrichtungen im Raum (der X- und Y-Achse der seitlichen Bewegung und der Z-Achse der vertikalen Bewegung). Die handgeführte Kamera ist, z. B., sehr mobil, bei einer Bewegung des Operators schneller als bei langsamem Gang tritt jedoch ein oft nicht tragbares Zittern auf.

Bei den einfachsten und frühesten Ausbildungen wiesen Kameratransporteinrichtungen mit Rädern versehene Einrichtungen auf, die geschoben oder gefahren werden konnten, und die oft mit weichen Schienen o.dgl. versehen waren, auf denen gefahren wurde, wenn der gewählte Weg zu uneben war. Die Wagen wurden sodann mit Auslegern versehen, Laufkräne wurden erfunden, die ein gewisses Ausmaß an vertikaler Bewegung erlaubten. Verschiedene Ausgestaltungen mit mehr oder weniger anspruchsvollen Aufhängungen wurden bis in die Mitte der Siebziger Jahre in allen Größen ausgeführt. Zu dieser Zeit wurden die technischen Möglichkeiten des Kamera-

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manns durch die Erfindung eines Stabilisierers für die von Hand geführte Kamera von dem Anmelder dieser Erfindung erweitert (US-Patentnr. 4,017,168), welches ein qualitativ hochstehendes Bild bei einem unerreichten Freiheitsgrad für die handgeführte kamera ermöglicht. Der Operator kann gehen, laufen, treppensteigen, reiten u.s.w. und wird dennoch qualitativ hochstehende Bilder machen. Weiter gab es immer veEschiedene Arten von Kamerabef-estigungen auf oder in üblichen Fahrzeugen, die teilweise stabilisiert waren, was bedeutete, daß die Kamera innerhalb der jedem Fahrzeug gegebenen Gren-,. zen transportiert werden konnte. Kameras auf Autos, Lastwagen oder Motorrädern haben den Bereich und die Geschwindigkeit von Filmaufnahmen erhöht, Kameras auf Hubschraubern und Flugzeugen und Ballons haben Aufnahmen von hohen Winkeln oberhalb des Erdbodens ermöglicht. Diese Möglichkeiten sind jedoch durch ihre Art auf ein bestimmtes Gebiet bei sicherer und wirksamer Arbeitsweise beschränkt. Ein Motorrad kann nicht mit der Kamera aufsteigen, ein Hubschrauber kann nicht nahe dem Erdboden arbeiten ohne beträchtliche Gefährdung.

Dies hat ein wichtiges Gebiet der Bildberichterstattung fast ganz ohne wirksame Kameratranspprtmittel belassen. "**' Es handelt sich dabei um Bereiche, in ,denen ein großer Teil der Unterhaltung der Menschheit stattfindet. Produzenten, insbesondere auf dem Gebiet des Fernsehens, sind ständig mit dem Erfordernisekonfrontiert, Kameras aufzustellen um- Ereignisse aufzunehmen, die in großen, mehr oder weniger geschlossenen Räumen stattfinden. Alles von Preisyerleihungen bis zu Olympischen Spielen, von der Konzertbühne zu dem Sportstadium. Hundert solcher Er- ^: eignisse enden jährlich allein in diesem Land zur.Fernsehzeit. Es ist-.relativ leicht, eine beliebige Anzahl _ von auf dem Boden oder auf einem Balkon angeordnete Ka-

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meras vorzusehen, es ist jedoch häufig schwierig, diese Kameras zu bewegen. Das führt gewöhnlich dazu, daß statische Aafnahmen gemacht werden, wobei mittels Zoomlinsen das Bild naher geholt wird. Es ist zweifellos sehr wünschenswert, die Kamera in beliebiger Art und Weise bewegen zu können ohne sich um die Besonderheiten des Bodens kümmer n^s zu müssen und ohne die Akteure zu stören. Die Kamera sollte in der Lage sein, sich schnell zu bewegen, und zwar auf Höhe des Bodens und nahe zu den Teilnehmern, ohne gefährlich zu sein, ideal sollte sie sodann in der Lage sein, zig Meter hoch zu fliegen, um völlig still zu stehen für irgendeine spektakuläre Aufnahme aus einem hohen-Winkel, von der der Produzent träumt.

Derartige Aufnahmen waren bisher nicht erreichbar. Bei einer Fernsehübertragung eines Fußballspiels werden beispielsweise dutzende von ortsfesten Kameras hoch auf Ständern oder auf dem Boden angeordnet. Auch werden ein oder zwei Kamerawagen verwendet, die entlang der Seitenlinien entlang fahren, manchmal auch ein Kran mit vielleicht einem 10 m Bogen zum Filmen der Bank der Spieler und Trainer von den Seitenlinien. Dies läßt etwa 99,9 % .des Raumes des Stadiums übrig, in dem es jetzt unmöglich oder unpraktisch ist, eine Kamera anzuordnen. Versuche in jüngster ;Zeit mit einer über den Köpfen angeordneten Kamera in manchen Stadien waren sehr verlockend, weil der Blickwinkel spektakulär ist. Einmal montiert, ist die Kamera jedoch in ihrer Aufnahme festgelegt und kann nur etwa das tun, was die Kameras in den Kabinen der Presse tun, wenn eine Nahaufnahme erforderlich ist: Mit der Zoomlinse arbeiten. Das Arbeiten mit einer Zoomlinse ist jedoch eine optische Vergrößerung des Bildes, man verliert das Gefühl der Unmittelbarkeit, das eine nähere Kamera schaff

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fen würde, ganz abgesehen von dem Reiz einer tatsächlichen Bewegung zu dieser nahen Position.

Um der Kamera Beweglichkeit zu geben, wurden Kamerasysteme auf Schienen, Kabeln u.dgl. geführt, was in den US-PS 2,538,910 (Miller) 2,633,054 (Black), 3,437,748, (Latady o. a.) 3,935,380 (Coutta) und 4,027,329 (Coutta) gezeigt wird. Obwohl die genannten Systeme einen gewissen Grad von Beweglichkeit schaffen, sind sie offensichtlich zur Bewegung entlang dem vorbestimmten Weg begrenzt, der von der vorgegebenen Anordnung der Spür geschaffen wird. Es wurde weiter vorgeschlagen, Stützmittel zur Anbringung von Kamerasystemen an fliegenden Einheiten, wie Helikoptern, vorzusehen, dies wird in der US-PS 3,638,502 (Leavitt o. a.) gezeigt. Obwohl derart angebrachte Kameras ein hohes Ausmaß an Mobilität haben, können diese zweifellos nicht "nahe dem Erdboden vorgesehen werden, was oft bei der Aufzeichnung von sportlichen Ereignissen erforderlich ist. Diese Systeme können natürlich auch nicht bei der Aufnahme von Ereignissen in geschlossenen Räumen verwendet werden.

Es wird deutlich geworden sein, daß die vorhandenen Kamerastützsysteme nicht universal verwendbar sind, was zu bedeutenden Einschränkungen oder Begrenzungen bei der Aufnahme vieler.Ereignisse führt. ,

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Schwebesystemen, insbesondere ist es auf ein Sei Ischwebesystem zum Stützen und Transportieren von fotographischen, Fernseh- und anderen Geräten auf einen gewünschten Ort innerhalb eines definierten Raumes ge-

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richtet. In dem F£ll fotographischer oder Fernseh-EinrichtUngen sind Stabilisationsmittel vorgesehen, die erforderlich sind, um Bilder von hoher Qualität zu erzielen.

In Übereinstimmung mit einer einfachen Ausführungsform der Erfindung hängt die Kameraausrüstung vertikal von einem rohrförmigen Teil oder einer Spiere, die wiederum mit den jeweiligen Enden von wenigstens drei flexiblen Seilen verbunden ist. Wenn die Masse der Anordnung deutlich unterhalb der des Stützteiles liegt, kann es ganz bodenlastig sein, mit einer hohen Pendelrate abhängig von dem Grad der Bodenlastigkeit. In einem solchen bodenlastigen System wird eine solche unerwünschte Pendelbewegung auf die Kameraausrüstung leicht nur durch Beschleunigen oder Entschleunigen nahe bei oder in Phase mit seiner Pendelrate erzeugt. Obwohl die Schaffung eines bodenlastigen Systems unter die Erfindung fällt und toleriert werden kann, wenn die Kameraausrüstung mit langsamen Geschwindigkeiten bewegt wird, oder alternativ, wenn eine ausreichende Zeit vorhanden ist, um die Kameraausrüstung vor der Verwendung zur Ruhe kommenzulasen, " sind bevorzugte Ausführungsformen nicht überwiegend 0*. bodenlastig.

Bei einer einfachen Ausführungsform ist die gestützte Ausrüstung, bei der es sich um eine Kameraausrüstung einschließlich einer Fernsteuerung, Batterien u.s.w» handeln kann, statisch ausgeglichen, um ein wenig bodenlastig zu sein, so daß die Schwingungsperiode der Pendelbewegung extrem langsam ist. Wenn der Bewegungszustand bei einer Geschwindigkeit verändert wird, die deutlich außerhalb der Pendelrate liegt, kann es bewegt, gestoppt und gestartet werden ohne bedeutende Winkelab-._,,· weichungen. Eine derartige Ausgestaltung kann geeignet

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sein zur Verwendung in geschlossenen Räumen oder auch außerhalb geschlossener Räume an Tagen, an denen kein Wind herrscht.

Bei diesem einfachen Ausführungsbeispiel verbleibt die Achse direkt mit dem Stützkabel verbunden, so daß eine schnelle Beschleunigung der Masse der Kamera in der Achse ein leichtes Spiel und ein Vorrücken der ganzen Ausrüstung bewirken kann, da diesem nur die laterale Kraft in den Verbindungsseilen entgegenwirkt. Auch Vibrationen in den Verbindungsseilen können eine entsprechende Vibration in der Kameraachse erzeugen. Obwohl dieses einfache Ausführungsbeispiel in begrenzten Räumen besonders geeignet sein kann, ist,die Erfindung noch vorteilhafter, wenn ein höheres Ausmaß an Trennung von den stützenden Seilen erzielt werden kann und wenn die vertikale Achse gegen die Wirkungen von Wind und seitlichen Beschleunigungen stabilisiert ist.

Der bevorzugte Aufbau .

Bei einer bevorzugten Auführungsform verbindet die vorliegende Erfindung vier computergesteuerte Seiltrommeln mit über Seilscheiben geführten Seilen, wobei die Seilscheiben auf vier der höchsten erreichbaren, mit dem größten Abstand voneinander und etwa im gleichen Abstand voneinander angeordneten Otften, wobei die Seile zu einer Kameraausrüstung verlaufen und diese tragen. Durch wahlweises Freigeben und Rückziehen der verschiedenen flexiblen Seile in einer vorbestimmten Weise kann die Kameraausrüstung zu einer Bewegung entlang jedem beliebigen horizontalen Weg, vertikalen Weg oder einer Kombination beider bewegt werden, wobei eine Begrenzung nur durch den Ort der mit Abstand voneinander angeordneten Befestigungsmittel für die

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Seile gegeben ist. Die Kameraausrüstung ist mit den Seilen mit Mitteln verbunden, die vorzugsweise eine proportionale Winkeltrennung einer wenigstens zweiachsigen kardanischen Aufhängung schafft, vorzugsweise ist sie aufgeteilt in wenigstens zwei statisch und dynamisch balancierte Massen mit der kardanischen Aufhängung etwa in dens Zentrum des Schwerpunktes der Massen.

Die Kameraausrüstung schließt eine Kamera von bekannter Anordnung ein, die durch übliche Mittel ferngesteuert ist. Das Fernsehbild (oder der tatsächliche Ausgang einer Videokamera oder das entsprechende Fernsehhilfsbild einer Filmkamera) wird durch drahtlose Mittel zu der entfernt angeordneten Position des Operators geführt. Der Computer interpretiert die Richtungsbefehle des Operators und steuert die Bewegungen der Kamera in dem dreidimensionalen Raum durch Berechnung der Gewindigkeit und des Betrages, um den das Kabel eingezogen oder herausgelassen werden muß von jedem der Motoren, um die Kamera in dem Raum entsprechend dem Willen des Operators zu bewegen. Weiter wird der Computer dieses Ergebnis auch dann erzeugen, wenn die entfernten Befestigungsorte von unterschiedlicher Höhe sind und voneinander einen unregelmäßigen Abstand haben.

Jede der Massen der Ausrüstung, beide oberhalb und unterhalb der kardanischen Aufhängung, muß weiter statisch um die Achse senkrecht zu der Erde balanciert sein, so daß bei einer Beschleunigung in einer der lateralen Richtungen kein Drehimpuls auf die Kamera-» komponenten ausgeübt wird. Zum Zwecke der Klarheit soll die hier verwendete Achse als vertikale Achse angesehen werden. Die Kameraausrüstung, die vorzugsweise

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unterhalb der kardanischen Aufhängung angeordnet ist, dreht sich um ihre vertikale Achse durch Fernsteuerung entsprechend den Wünschen des Operators. Diese Achse soll hier die Drehachse der Kamera genannt werden, wenn auf die Bewegung der Kamera bezug genommen wird. Weiter kann die Kameraausrüstung um eine Achse gedreht werden, die senkrecht zu der vertikalen Achse und parallel zu dem Erdboden verläuft, die also 90° verschoben ist gegenüber einer Linie, die durch das Zentrum der Aufnahmelinse der Kamera Verläuft, und die als Kippachse bezeichnet wird.

Es ist natürlich selten erforderlich, daß die Kameraausrüstung von der Vertikalen aus der hier als Kamerarollachse bezeichneten Vertikalen abweicht, d. h. aus einer Achse parallel zu der durch das Zentrum der Aufnahmelinse gezogenen Linie. Nur die Kameradrehachse bleibt in einer festen Beziehung zu der oben definierten vertikalen Achse. Bei dem Herumdrehen der Kamera würde eine Neigung in dieser vertikalen Achse für einen Moment eine Kippabweichung bedeuten.und zu einem anderem Moment eine Rollabweichung und dazwischen eine Kombination beider. Es versteht sich daher, daß es wünschenswert ist, die vertikale Achse immer in bezug auf die Ebene des Erdbodens aufrechtzuhalten.

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel weist Mittel zum Erhalten der Vertikalität der Kameraausrüstung durch Steuerung der Funktion der kardanischen Aufhängung auf. Unerwünschte Winkel abweichungen, die in der Kipp- und/oder Roll achse der Kamera auftreten wurden, können schnell durch angetriebene kardanisch^ Mittel kompensiert werden, die vorgesehen sind zum Bewegen der inneren und äußeren Abschnitte der Stützmittel der Einrichtung zueinander, vorzugsweise unter dem Ein-

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fluii von die Waagerechte erfassenden Mitteln.

Bei dem Auftreten von ungleichen Windscheerkräften öder senkrechten Kräften, die durch die seitlichen Beschleunigungen der Einrichtungen auftreten, kann die Vertikalität der Kameraausrüstung dieser bevorzugten Ausführungsform beibehalten werden durch intermittierendes oder ständiges Wirken der angetriebenen kardanischen Mittel, um die Winkelfreiheit der kardanischen Mittel zu beseitigen, wo dies erforderlich ist.

Bei dieser Ausführungsform ist das Meßmittel, das auf einem Biegekristall, auf Kreisel- oder Faseroptiktechnik basieren kann, von bekannter Konstruktion und wird hier nicht beschrieben. Das Meßmittel ist eingerichtet zum automatischen Messen oder Feststellen der Winkelabweichung der gestützten Ausrüstung von der gewünschten Orientierung, etwa der Ebenen, und es betreibt sodann automatisch die angetriebenen kardanischen Mittel zum Bewirken der erforderlichen relativen Drehung zwischen dem inneren und dem äußereh Abschnitt der die Ausrüstung stützenden Teile, um die Kameravorrichtung sofort in die gewünschte Orientierung zurückzubringen. Weiter werden Eingangssignale zu dem Antriebssystem automatisch gedämpft, um die Trägheit der Ausrüstung daran zu hindern, eine Pendelschwingung um die gewünschte Ausrichtung zu bewirken.

Die'Meßmittel schaffen vorzugsweise verschiedene Ausgangssignale, die Ausmaß und Richtung der Drehung, Ausmaß und Richtung der Beschleunigung und die durchschnittliche Stellung seines intern gedämpften Pen-

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dels angeben. Diese Ausgangssignale können vermischt werden zur Schaffung von geeigneten Befehlen zu den angetriebenen kardanischen Mitteln, so daß die Einrichtung schnell in die Vertikale geführt wird ohne Überschießen und ohne Pendelschwingung.

Bei der bevorzugten Ausführungsform weisen die angetriebenen kardanischen Mittel Sektorgetriebe auf, die innerhalb der äußeren beiden kardanischen Ringe angeordnet sind und Servo- oder Drehmomentmotoren auf, die angetrieben werden können, um den oben erwähnten Windscheerkräften und Beschleunigungskräften durch Ausüben eines Drehmomentes gegen die Spannungskräfte der Verbindungsseile entgegenzuwirken. Diese Anordnung schafft eine gewisse eingebaute Stoßabsorbtion, da die zur Bewegung jedes der kardanischen Ringe erforderliche Bogen kraft während der wenigen ersten Grade vernachlässigbar ist und sich plötzlich aufbaut, wenn die Stellung des Verbindungspunktes eine tangentiale Beziehung zu der jeweiligen Richtung der gespannten Seile erreicht.

Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung weist Mittel zum Erreichen ungefähr gleicher Windlast auf die getrennten Massen oberhalb und unterhalb des Verbindungspunktes zu den Seilen auf. Dies kann Gehäuse oder Abdeckungen beinhalten, die so groß sind, daß die Masse, die weiter von dem Punkt entfernt ist, in einer Kugel angordnet ist, deren Querschnittsfläche kleiner ist proportional zu dem relativen Abstand, wodurch ein gleicher Hebel auf die vertikale Spiere erzeugt wird, als der, der von einer näheren aber größeren Kugel erzeugt wird. Vorzugsweise sind diese Abdeckungen sphärisch, wodurch auch das Auftreten ungleichförmiger Windscheerkräfte vermieden wird, die ein unerwünschtes Drehmoment in der Drehachse bewirken

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würden.

Um andere Ursachen solcher Bewegungen auszuschließen, weist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel Mittel zur Erzeugung einer Trennwirkung einer dreiachszigen jordanischen Aufhängung auf, wobei die Mittel die Kameradrehachse vollständig von Winkelabweichungen, die von Bewegungen der Seile verursacht sind, trennen.

Zu diesem Zweck weist das Ausführungsbeispiel weiter Mittel auf, durch die der Kraft, die erforderlich ist, um den Kamerateil der Ausrüstung in der Kameraachse zu bewegen, durch die Gegendrehung einer anderen Masse von Komponenten entgegengewirkt wird, die entfernt von der Kamera innerhalb der Ausrüstung angeordnet ist. Dies eliminiert das Spiel in der Drehachse der Kamera, die durch Entgegenwirken der Botationsträgheit der Kamera mit nur der verbleibenden Kraft der gespannten Seile erzeugt wird. Die gesamte Kameraausrüstung kann wie in einem geschlossenem System arbeiten in bezug auf die Beschleunigung seiner kamerakomponenten, keine Kraft ist erforderlich von außerhalb des Systems, um die Kamera zu drehen. Diese Anordnung erfordert ein hohes Ausmaß von Genauigkeit in der Anordnung der Komponenten in bezug auf ihre wechselseitige dynamische Balance um ihre gemeinsame Drehachse, damit plötzliche seitliche Beschleunigungen nicht eine gegenläufige Tendenz zum Drehen verursachen.

Da die Kamera und auch die Antriebsmittel zum Drehen der Kamera um ihre Drehachse beide relativ zu dem Stützteil der Ausrüstung drehbarbeweglich sind (d. h. in Drehrichtung von dem Stützteil getrennt sind) werden unerwünschte Bewegungen oder auf das Stützteil

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der Ausrüstung ausgeübte Kräfte nicht als Drehung auf die Kamera übertragen werden. Das System ist derart ausgestaltet, daß das drehbare Teil, das die Kamera nicht sützt, Mittel zum Entgegenwirken gegen die rotatorische Trägheit der Kamera aufweist, wodurch es den Antriebsmitteln erlaubt ist, wirksam die Kamera um ihre Drehachse zu drehen. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weisen die Mittel zum Ausgleichen der rotatorischen Trägheit der Kamera träge Massen auf, die statisch und dynamisch relativ zu der Drehachse balanciert sind, und die an ««*■ dem Drehteil angebracht sind, daß die Kamera nicht trägt. Bei einer anderen Ausführungsform können einen Luftwiderstand bildende Flügel, die an sich bekannt sind, an dem Drehteil angeordnet werden, so daß der auf diese wirkende Luftwiderstand den erforderlichen Widerstand schafft, um der rotatorischen Trägheit der Kamera entgegenzuwirken.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Massen oberhalb und unterhalb der kardanischen Aufhängung, die die ganze Kameravorrichtung bilden, fest in bezug auf die Drehachse montiert, die ganq;e Vorrichtung kann dabei um die Drehachse mittels Lagern gedreht werden, die eine dritte Achse eines Drehfreiheitsgrades schaffen zwischen der kardanischen Aufhängung und der zentralen Spiere.

Um die Drehung der ganzen Masse der Kamerausrüstung zu verursachen und zu steuern, wie dies erforderlich ist, wenn der Operator eine Drehung der Kamera erwünscht, greift ein - beispielsweise - an der äußeren Bahn des kardanischen Drehlagers angeordneter Drehmomentmotor in ein Getriebe, das an der Spiere angeordnet ist (oder umgekehrt). Ein Sensor, bei dem es

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sich wieder um ein Biegekristall, eine Kreiseloder Faseroptikkonstruktion handeln kann, wie diese bekannt sind, wird verwendet, um die Drehung der Spiere zu messen und so das exakte Ausmaß und die Sanftheit der Drehung entsprechend dem Willen des Operators, und zwar mittels eines Fiedback-Schaltkreises, der den Drehmomentmotor mit Spannung versorgt, so daß das Ausmaß der Drehung mit dem decodierten Signal von der Steuerung des Operators übereinstimmt. Dieses Codieren und Decodieren ist auf dem Gebiet der Fernsteuerung bekannt.

Bei dem Auftreten von leichten Vibrationen in der Drehachse, die von den Drähten und den äußeren beiden Abschnitten der kardanischen Aufhängung auf das innere Drehlager übertragen wird, dreht der Drehmomentmotor frei, wenn er nicht mit Spannung versorgt wird, und erlaubt dem inneren Lager, derartige Vibrationen zu absorbieren. Bei Versorgung mit Spannung während des Drehens wird die Geschwindigkeit des Drehmomentmotors frei variieren um diese äußeren Einflüsse auszugleichen, so daß der Sensor ein sanftes Drehen feststellt.

Trimmen, Aufstellen und Betrieb

Bei einem bevorzugten Auführungsbeispiel dieser Erfindung kann das Trimmen und das Aufstellen wie folgt geschehen:

Jedes Element der Kameraausrüstung, welches dadurch von anderen Elementen unterschieden wird, daß es sich entweder relativ zu den anderen Elementen dreht oder von der Stellung des äußeren kardanischen Ringes in wenigstens einer Bewegungsachse getrennt ist, muß selbst

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um die vertikale Achse balanciert sein. Wenn alle diese Elemente statisch balanciert sind, wird die ganze Kameraausrüstung überhaupt in einer dynamischen Balace sein. Wenn irgendeines dieser Elemente rotiert, wird daher auf die vertikale Achse kein Stoß ausgeübt aufgrund der neuen Orientierung irgendeiner unbalancierten Komponente.

In der Praxis muß jedes solches Element entweder so hergestellt sein, daß es balanciert ist oder aber vor der Verwendung gut justiert werden, durch Bewegung wenigstens einer seiner Komponenten in der X- und Y-Achse (den Achsen rechtwinklig zu der vertikalen Achse), bis das Element balanciert ist. In Praxis ist es nützlich, eine kleine kardanische Einstellung zu schaffen, mit einer kardanischen Stange und justierbaren Gewichten, so daß jedes Element darauf einzeln aufgestellt und so justiert werden kann. Wenn dies getan ist, wird die Anordnung all dieser Elemente in statischer und dynamischer Balance bleiben.

Nun können die sphärischen Abdeckungen über die Massen oben und unten an der Kameraausrüstung montiert werden. Die Größen der Kugeln wurden derart gewählt, daß ihre jeweiligen Querschnittsflächen direkt proportional zu den relativen Gewichten der Massen an den gegenüberliegenden Enden der Hauptspiere liegen. Wenn die kardanische Aufhängung ungefähr in dem Schwerpunkt der Kameraausrüstung gut positioniert ist kann eine zusätzliche kleine, aber praktisch gewichtslose Schaumstoffkugel (nicht gezeigt) an der Hauptspiere entlang geschoben werden, um jede Abweichung in der Wahl der Durchmesser zu korrigieren, um den Windwiderstand der Abschnitte der Spiere oberhalb und unter-

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hi&lb der kardanischen Aufhängung zu kompensieren ; und auch zum Korrigieren einer theoretischen gleichen Änderung in dem relativen Widerstand der Kugeln bei Erhöhung der Windgeschwindigkeit. Dieser ■'Gleitball sollte justiert werden nach Abschluß der folgenden Balancierungsarbeiten, wobei die Ausrüstung von den Seilen hängt bei einem stetigen Wind, der etwa dem Wind entspricht, der während der Arbeiten vorherrschen wird.

Schließlich sollte die Position der gleitenden kardanisch aufgehängten Ausrüstung so justiert werden, daß es ungefähr 1/2' oberhalb des Schwerpunktes der beiden großen Massen ist, z. B. mit der Kameraausrüstung unterhalb und der Batterie und der Übertragungseinrichtung oberhalb. Diese Vorgehensweise sichert ein richtiges Ausmaß der Bodenlastigkeit für den gesamten Kameraausrüstungsteil der Erfindung.

Nach Erreichen des Arbeitsortes werden die Seilscheiben für jedes der vier Seile nach oben zu den gewählten Positionen gezogen, wobei die jeweiligen *"* Kabel schon durch sie hindurch gezogen sind. Dabei wird das mit der Kamera befestigte Ende des Kabels auf den Erdboden gehalten, die Motortrommel wickelt das Seil in dem erforderlichen Maß ab. (Motor und Trommel sind natürlich auf einer beliebigen Höhe unterhalb der Position der jeweiligen Seilscheiben angeordnet). Die vier Seilenden werden zu der gewünschten Stabposition der Kamera geführt und an den kardanischen Ring befestigt. Jeder Motor wird sodann von Hand betrieben, bis die vier Seile so zu dem Punkt geführt sind, daß sie fest mit der Kamera verbunden sind, ausreichend, um diese gerade

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über dem Erdboden schweben zu lassen.

Das Cqmputerprogramm wird vorbereitet und nach einem Startsignal von dem Computer werden die Positionen der vier Aufhängepunkte relativ zu der Startposition der Kamera, der als "null" in allen drei Achsen angesehen wird, angegeben. Der Computer wird instruiert, die Grenzen jedes Gebietes zu erkennen, daß als für die Kameraausrüstung "unsicher" angesehen wird (so wie jeder Ort unterhalb des Erbodens). Die Steuerung der Kameraausrüstung wird sodann auf den ·*·" Steuerknüppel des Operators und die Hebesteuerungen übergeben. Der jeweilige Kameraoperator steuert natürlich auch das Drehen, Kippen, Zooming, Fokussieren u.s.w. der Kamera mit üblichen drahtlosen Mittel. ■ · '

Sowie die Kameraausrüstung von der kardanischen Aufhängung und den Stützseilen herabhängt, wird der automatische Levelmeßmechanismus eingeschaltet, nachdem eine letzte Prüfung durchgeführt worden ist, daß die Kameraausrüstung tatsächlich aufrecht hängt unter Berücksichtigung von äußeren Ereignissen, wie etwa Wind.

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Der Sensor, bei dem es sich vorzugsweise um einen üblichen Biegekristall - Neigungsmesser - handelt, stellt Abweichung von der Vertikalen fest und liefert eine genaue, linear mit der Winkelabweichung des Sensors übereinstimmende Spannung. Dies wird durch kontinuierliches Updating des Ausgangssignals des Sensors mit dem Ausgangssignal eines internen Pendels, welches ein durchschnittliches (integriert über die Zeit) Lesen der Sensorwerte schafft. In Praxis erlaubt die Spannung der Seile an dem äußeren Abschnitt der kardanischen Aufhängung noch ein gewisses Maß an Fede-

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rung wenn die Kraft als Ausgangspunkt genommen wird, von dem die Sektorengetriebe gesteuert werden und erhält die massive Kameraausrüstung in einer aufrechten Stellung. Einfaches verwenden des Ausgangssignals des Neigungsmessers führt daher zu einer Pendelschwingung der Ausrüstung, da es um die Vertikale beschleunigt und natürlich um diese schwingt.

Um diesen Oszillationseffekt zu dämpf en, muß ein System geschaffen werden, welches eine abnehmende Kraft ausübt, die der zurückwirkenden Kraft (hervorgerufen durch das Inklinometer) entgegenwirkt, bevor die Ausrüstung die Vertikale erreicht - etwa so, wie maA eine Bremskraft auf eine Kinderschaukel aufbringt, um diese zu stoppen und weniger stark schwingen zu lassen. Diese Gegenkraft wird durch ein Ausgangssignal eines Beschleunigungsmessers geliefert, die jede Beschleunigung auf dem Weg zurück zu der vertikalen hemmt und justiert ist zur Versorgung des Schaltkreises mit einer geeigneten Spannung, um dieser Bewegung entgegenzuwirken. Schließlich wird alleine der Sensorausgang entsprechend justiert und eingemischt, um jeder hochfrequenten Bewegung entgegenzuwirken, die auf den äußeren kardanischen Ring durch die Verbindungskabel ausgeübt werden kann. In Praxis können die meisten dieser Justierungen vorher vorgenommen werden, eine Feineinstellung der Ausgangssignale für bestimmte Bedingungen kann jedoch erforderlich sein, so bei besonders windigen Tagen oder bei Arbeiten in besonders großen Räumen, die besonders große Wege der Seile von den Seilscheiben zu der Kameraausrüstung erfordert.

Trennkupplungen der die kardanischen Sektorgetriebe antreibenden Servo- oder Drehmomentmotoren, wie in der

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Zusammenfassung diskutiert, (nicht gezeigt) können als eine weitere Verfeinerung der beschriebenen Arbeitsweise bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dienen. Diese Kupplungen wären funktional zwischen den Motoren und deren Getrieben angeschlossen und so betrieben, daß ein Einkuppeln oder Verbinden der Motoren mit den Getrieben nur bei Befehlen von dem levelmessenden System'vorgenommen wird, das anzeigt, daß die Spiere in die Vertikale zurückgeführt werden muß. Bei Fehlen eines solchen Signales oder bei Erreichen der Vertikale würden die Kupplungen nicht wirken oder getrennt sein, in diesem Zustand würde die kardanische Aufhängung frei sein, um in eine oder beide seiner wirksamen Achsen zu rotieren und würde daher dazu dienen, die Kameraausrüstung wirksam von mehr oder weniger kleinen Schwingungen zu trennen, die von einem der Stützseile kommen könnten. Im allgemeinen wird angenommen, daß die gegen die Vertikale aufgebrachte Hebekraft von diesen Vibrationen so gering sein kann,verglichen mit der Masse und der Größe der Kameraausrüstung, daß die beschriebenen Kupplungen nicht erforderlich sind. Wenn jedoch eine besonders große Wirksamkeit der erfindungs— gemäßen Vorrichtung erreicht werden soll, insbesondere

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während starker Winde, oder aber wenn die Verwendung von besonders großen Teleobjektiven erforderlich ist, könnte das zwischenzeitliche Antreiben der vertikalen Vorrichtung relativ zu dem äußeren kardanischen Ring vorteilhaft sein, besonders da auch der oben beschriebene freilaufende Drehmomentmotor einen leichten Widerstand zu der Drehung des kardanisehen Rings in Beziehung zu dem anderen und zu der zentralen Spiere aufweist. . .

Die Drehmomentmotoren treiben direkt ohne Getriebe an,

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sie werden von einem Konstantstrom-Verstärker angetrieben. Dies erlaubt dem kardanischen System eine freie Bewegung ohne Auftreten unerwünschter Kräfte auf die Kamera, wobei weiter den Motoren erlaubt wird, gegen dieses sich bewegende Stützsystem mit einer ständigen Kraft zu wirken, etwa so wie ein Mann auf dem Hochseil gegen das schwingende Hochseil arbeiten muß.

Auch die Drehachse wird mit einem Sensor-ZVerstärker-/ Motorsystem gesteuert, hier ist aber kein Pendel, sondern lediglich ein Geschwindigkeitssensor vorgesehen. Der Geschwindigkeitssensor versucht, die Kameraausrichtung ständig in einer Richtung zu halten, wenn kein Signal von der Dreh/Kippsteuerbox kommt (wobei Trägheitsmomente oder Windeffekte auf die Kamera ausgeglichen werden); es stellt weiter ein ständiges und sanftes Drehen sicher, wenn ein konstantes Drehen verlangt wird.

Die Dreh/Kippsteuerbox besteht typischerweise aus einem Kasten mit Steuerungen ähnlich denen eines angetriebenen Kopfes für bewegliche Bilder, der mit zwei Gleichspannungstachometern verbunden ist, so daß ein Ansteigen in der Geschwindigkeit der Steuerräder zu einer ansteigenden Gleichspannung führt. Diese Spannung wird sodann auf einen üblichen Sendedecoder gegeben, wie dieser in dem Stand der Technik bekannt ist=

Die von den großen Motoren zum Freigeben und Einziehen der Seilverbindungen zu der Kameraausrüstung erforderliche Leistung kann grob berechnet werden, sie hängt natürlich von einer Anzahl von Variablen ab, einschließlich dem Gewicht der Kameraausrüstung, der erforderlichen Bewegungsgeschwindigkeit, der gewünsch-

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ten Höhe der Kamera relativ zu der Position der Stützpunkte und der Länge und Gewicht der verwen^ deten Seile. Obwohl eine grobe Vorstellung von der erforderlichen Leistung nützlich sein kann, hat es keinen praktischen Sinn, die obigen Berechnungen genau zu machen, da die Anzahl der Variablen dies seits aller Vernunft aufwendig macht. Bei einer Anordnung mit vier Seilen, beispielsweise, kann eine leichte Veränderung in der Länge eines der Seile. ein schlaffes Hängen eines Seiles verursachen, was zu einer Dreipunkte-Aufhängung führt, wobei das

*** schlaffe Kabel wenig oder keine Zugkomponente aufbringt. Die folgende Faustformel berücksichtigt eine solche extreme Situation, sie berücksichtigt weiter, daß die Kamera exakt in dem Zentrum der Arbeitsebene ist und daß alle Kabelaufhängungen von gleicher Höhe über dem Erdboden sind. Wir nehmen weiter an, daß die größte auftretende Kamerahöhe der Schnittpunkt der Linien ist, die von den vier Hängepunkten zu der Kamera gezogen werden, wobei jede von diesen mit einem Winkel von 5° unterhalb der gemeinsamen horizontalen Ebene für alle vier Hängepunkte ist. Weiter nehmen wir an, daß

_>wsr die maximale horizontale Kamerageschwindigkeit über dem Erdboden 20 Meilen pro Stunde ist innerhalb einer Arbeitsfläche von 800 Fuß χ 600 Fuß χ 200 Fuß Höhe und daß das Gesamtgewicht aller vier Seile nicht größer ist als das Gesamtgewicht der Kameraausrüstung.

Eine wenig genaue Faustregel aus praktischen Experimenten und aus Berechnungen aus obigen Modell ;' führt zu der folgenden Richtschnur:

_ Für jede ,5 pounds des Gewichtes der Kameraausrü-

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stung ist ungefähr eine Horsepower für jeden Seilmotor erforderlich.

Bei Verwendung der vorliegenden Erfindung kann ein Direktor eine Kameraposition Willkürlieh irgendwo in den großen Räumen, in denen heute Veranstaltungen stattfinden, bestimmen. Die Kamera kann ständig in einer bestimmten Höhe zwischen dem Erdboden und der Höhe gehalten werden, die erreicht wird, wenn eines oder mehrere der Seile auf etwa 5° zur Horizontalen gespannt wird. Der Operator kann dann die Kamera zu jedem anderen Punkt entlang eines von ihm gewählten Weges führen, und zwar bogenförmig oder gerade, wobei die erreichbaren Geschwindigkeiten nur durch die Leistung und Geschwindigkeit der die Kabeltrommeln betreibenden Motoren begrenzt wird. Die Kamera kann,, beispielsweise, bei einem Schwimmwettkampf 6 inch oberhalb der Fläche vor dem führenden Schwimmer bewegt werden und 100 Fuß aufgezogen werden und direkt nach unten zeigen vor dem Erreichen des Zieles. Es kann 15 Fuß oberhalb und 20 Fuß vor einer Gruppe von Hürdenläufern fliehen, wenn diese um die Bahn laufen. Die Kamera kann von 200 Fuß herabsinken und besonders interessante Einzelheiten eines Footballspieles aus der Nähe zeigen. Die Kamera kann stationär 20 Fuß von dem Sprecher einer Wahlversammlung gehalten werden und auf 500 Fuß weggezogen werden gerade oberhalb der Köpfe der klatschenden Teilnehmer. Die Möglichkeiten sind endlos.

Neben anderen Vorteilen schafft die Erfindung ei-, ne unerhörte'-Beweglichkeit für die Kamera und macht große Kräne oder schwere Ausrüstungen nicht erforderlich. Es kann in wenigen Behältern in einem

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kleinen Fahrzeug antransportiert werden und in einem Raum aufgestellt und arbeiten, der die erförderlichen Stützpunkte "bereits aufweist. Dies kann in einer halben Stunde durchgeführt werden. Bei einem andauernden Ereignis, etwa den Olympischen Spielen, kann es abgebaut und in einer anderen Halle innerhalb kurzer Zeit wieder aufgebaut werden. Weiter kann es in der Nähe von Menschen und Objekten mit absoluter Sicherheit und der Zuverlässigkeit moderner Fahrstühle aufgebaut werden.

Die Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung kann auch verwendet werden, um andere transportale Ausrüstungsstücke zu tragen, wo Beweglichkeit und Stabilität erforderlich ist, so, beispielsweise, bei bestimmten Arten militärischer Waffen, Laser, Spielen, Überwachungssensoren, Lichtausrüstungen u.dgl.

Die vorliegende Erfindung könnte auch verwendet werden zum Aufnehmen, Transport und Abstellen von Material in einem großen Raum. Ausgerüstet mit üblichen fernbedienbaren Haken, Greifzangen oder anderen Handhabungsmitteln könnte die Vorrichtung sich weit in einem offenen Gebiet bewegen, sich Senken und einen bestimmten Gegenstand auswählen, diesen greifen, heben und zu einem anderen Ort bewegen, dort sich wieder absenken und den Gegenstand an dem' neuen Ort ablegen. Die Zufügung einer fernbedienten Kamera zu der Einrichtung würde dem entfernt stehenden Operator-.eine visuelle Auswahl, Inspektion und Ergreifen eines Gegenstandes und Bewegen dieses Gegenstandes zu einem anderen Ort mit vollständiger Kontrolle ermöglichen. Anwendungsfäile könnten ein Überarbeiten von Teilen zur Herstellung, für Warenhäuser, Lager, Laden und

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Überführung einschließen, oder auch Konstruktionsanwendungen bei Verwendung einer ausreichend starken Ausrüstung und ausreichend starken Motoren»

Eine andere mögliche Anwendung innerhalb des Erfindungsgedankes wäre seine Verwendung zur gleichzeitigen Beleuchtung und fotographischen Aufnahme (oder Videoaufnahme) von medizinischen Operationen u»dgl. zum Zwecke der Lehre oder zur Herstellung eines Operationsberichites (möglicherweise auch in dreidimensionaler Fernseh- oder Filmtechnik). Die fernbediente Kamera nach der Erfindung könnte mit einer hochintensiven Lichtquelle ausgestattet sein, die die Auf*-· nahmelinse umgeben könnte, und so angeordnet ist, daß sie entlang derselben Achse wie das Aufnahmeobjektiv weist, wenn die Kamera gedreht und gekippt wird. Der Operator könnte dafür sorgen, daß Kamera/Lichtquelle über dem Operationsgebiet schweben, dann, wenn der Operator das Operationsgebiet durch das Objektiv sieht, kann er sicher sein, daß auch die Lichtquelle das Gebiet erreicht hat. Wenn der Arzt sich bewegt und das Sichtfeld in den Schatten gerät, können Kamera/Licht leicht in den drei Achsen des Raumes repositioniert werden, um eine andere freie Ansicht des interessierenden Gebietes zu ermöglichen. Ein Vorteil dieser Technik ist, daß die Lichtquelle ein besser gebündeltes "hartes" Licht schafft, welches einen größeren Kontrast und Klarheit für die Details der Operation gibt, verglichen mit den großen "weichen" Lichtquellen, die breit genug sein müssen", damit sie nicht von dem Zwischentreten des Kopfes oder der Hand des Arztes blockiert werden.

Neben oben angegebenen Anwendungsbeispielen könnte die Erfindung besonders nützlich sein für bestimmte

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Arbeiten unter Wasser, so bei Wiedertier Stellungsarbeiten oder fotographischen Arbeiten. Wenn eine schwimmfähige Ausrüstung verwendet wird, könnten die flexiblen Seile über auf Bodenhöhe angeordneten Seilscheiben geführt werden zum Herein-und Herausführen in ähnlicher Weise, wie dies über derti Erdboden dargestellt ist. ■ . \ ■ '"■■■■ ■·' ' '^:.· _:Y -\^:S'■=■;^;' Y ^;;\.■;,,.■■■'.; .,.

Der hier verwendete Begriff "Kamera" ist definiert als jede bild- oder filmschaffende Vorrichtung so wie eine Filmkamera, eine Fernsehkamera oder eine andere Vorrichtung, dessen Stabilität auch bei Bewegung wichtig ist. ; ■ ■

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch Bezugnahme auf die folgende ins Einzelne gehende Beschreibung deutlich in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugsziffern dieselben Teile in verschiedenen Ansichten·bezeichnen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine etwas schematische isömetriische Ansicht des Schwebesystems zum Tragen und Transpörtieren einer Kameraausrüstung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die kugelförmigen Abdeckungen der Ausrüstung nur angedeutet sind;

Fig.lA ist eine schematische ispmetrische Ansicht eines vereinfachten AusführuhgSbeispieies" des Hängesystems.; ,: ■ ]■ . . ' ". ' '"."'V ,"' .· ' ;^:"'■:■./ ■ /■■■ . ■■'■'·"■ ■'"'-■

Fig.IB ist eine vergrößerte, schematische Ansicht der Verbindungen des Ausführungsbeispieles: nach Fig.

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IA;

Fig. 2 zeigt eine Ansicht einer Motoreinrichtung zürn Steuern der Führung der Seile des Hängesystems ;■■'■■■.

Fin. 3 ist eine Endansicht der Einrichtung nach Fig. 2, wobei ein Teil des kugelförmigen Umkehrmechanismusses entfernt ist;

.#* Eigi 4 eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Motoreinrichtung ;

Fig. 5 eine Endansicht der Kameraausrüstung nach der Erfindung, wobei die kugelförmigen Gehäuse zur Darstellung der Einzelheiten der Konstruktion entfernt sind;

Fig. 6 zeigt eine Endansicht der Kameraausrüstung gesehen entlang der Linie 6-6 von Fig. 5;

Fig. 7 eine fragmentarische isometrische Ansicht der

Kameraausrüstung, in dem Bereich der zweiachsigen kardanischen Aufhängung, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt ist;

'·,-■■ Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht entlang der ; Linie* 8-8 von Fig. 6;

·;-■ ' Fig. 9 zeigt eine fragmentarische Endansicht entlang

der Linie 9-9 von Fig. 8;

Fig. 10 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 10-10 von Fig. 5;

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Fig. 11 ist eine vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 11-11 von Fig. 5;

Fig. 12 ist eine fragmentarische Endansicht und zeigt eine alternative Ausführungsform einer Kameraausrüstung ;

Fig.l2A zeigt eine fragmentarische isometrische Ansicht des in Fig. 12 gezeigten kardanischen Bereiches;

Fig.l2B ist eine diagrammartige Darstellung, in isometrischer Ansicht, einer anderen Ausführungsform der Kameraausrüstung;

Fig. 13u.l4 fragmentarische Ansichten der einander gegenüberliegenden Enden der Kameraausrüstung, wobei die Art und Weise, in der die kugelförmigen Gehäuse zu deren Abdeckung gezeigt Werden;

Fig. 15-17 zeigen, in Blockdarstellung, die elektronischen Mittel, die zur Steuerung der Arbeitsweise des Hängesystems nach der Erfindung verwendet werden; dabei zeigt Fig. 15 den Digitalrechner oder Computer; Fig. 16 den Interface-Schaltkreis und Fig. 17 den Motorsteuerschaltkreis; und

Fig.-18 ein Blockdiagramm, welches die Arbeitsweise des mit den elektronischen Mitteln verwendeten Programms in Übereinstimmung mit dieser Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN/AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG

Das erfihdungsgemäße Hängesystem kann zum Tra-

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gen und Bewegen verschiedener Arten von Ausrüstungen verwendet werden, es ist bestens geeignet zum Tragen und Transportieren yon Ausrüstungen in einem Gebiet, wo Mobilität und Stabilität wichtige Faktoren sind. So können, beispielsweise, bestimmte Arten von militärischen Waffen, Lasern, Überwachungssensoren, Lichte ausrüstung, industrielle Arbeiten oder Montagen, Spiele u.dgl. von dem erfindungsgemäßen Hängesystem geeignet durchgeführt werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das Hängesystem jedoch zum Stützen und Transportieren einer Kameraausrüstung verwendet, in Zusammenhang mit einer solchen Aufgabe wird die Erfindung beschrieben.

Soweit hier der Begriff "Kameraausrüstung" verwendet wird, bezieht sich diese auf die Kamera selbst, ggf. aber auch auf die zugehörigen Komponenten. So kann die Kameraausrüstung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielsweise entweder eine Filmkamera oder eine Fernsehkamera beinhalten, in-Verbindung mit Batterien, einem Fernsehbildsender, Stützstrukturen und zugehörige Anstriebsmittel zum Bewirken der Bewegung der Kamera um die Kipp-, RbIl-.und Drehachsen.

Der Begriff "Kamera" in dieser Anmeldung bezieht sich auf die bildaufnehmende Komponente der Ausrüstung, vorzugsweise entweder eine elektronische Fernsehkamera oder eine Filmkamera.

Fig. 1-.zeigt, daß das Schwebesystem 10 Seile 12, 14, 16 und 18 hat, die jeweils über eine Seilscheibe geführt sind, die jeweils an einem Stützelement 22 befestigt sind. Jedes der Seile ist mit einem ihrer Enden an einem Trageteil 24 befestigt, bei dem es sich bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der

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Erfindung um eine mehrachsige kardanische Aufhängung handelt. Die kardanische Aufhängung 24 ist, wiederum, mit der Kameraausrüstung 25 verbunden, deren Einzelheiten weiter unten in dieser Anmeldung beschrieben werden;

Fig. 1, 2 und 3 zeigen, daß besondere Motoreinheiten 26 verwendet werden, um die Bewegung jedes der Seile 12, 14, 16 und 18 zu steuern. Jede Motoreinheit weist eine motorgetriebene Winde 27 zum Tragen eines der Seile auf. Jede Winde·27 wird von einer Welle 28 angetrieben, die mitrdem Motor 30 über einen Getriebekasten 32 (Fig. 2) verbunden ist. Die Antriebswelle 28 weist - neben dem Antrieb und der drehbar montierten Winde 27 - zwei Scheiben 34 und 36 auf, die mit dieser drehen. Ein endloses Band 38 ist um die Scheibe 34 und eine Scheibe 40 geführt, die an eine zylindrische Welle eines Umkehrmechanismusses, die mit einer Doppelhelix versehen ist, angeordnet, wobei die Welle in Lagern 44,.46 drehbar gehalten ist. Derartige UmkehrmechanismeB: sind bekannt und müssen hier nicht in den Einzelheiten beschrieben werden. Es reicht aus, daß ein solcher Umkehrmechanismus das Seil in einer gleichmäßigen Form von dem einen axialen Ende zu dem anderen axialen Ende der zugehörigen Winde 27' führt. Ein zweites Band 48 (Fig. 3) ist um eine Scheibe 36 und eine Scheibe 50 geführt in Verbindung mit einem Impulsgenerator 52. Dieser Impulsgenerator liefert einen Impuls bei jeder Umdrehung der Winde zur Schaffung eines Feedbacksignals zur Unterstützung der Erreichung der gewünschten Steuerung der Kämeraausrüstung 25. Die Motoren 30 sind computergesteuert, wobei die Art und Weise weiter unten in dieser Anmeldung beschrieben wird, wobei die Winden 27 zum Freigeben und Zurückziehen der

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Seile entsprechend den Befehlen eines entfernten Operators arbeiten.

Zurückkehrend zu Fig. 1 weist die Kameraausrüstung eine fernbedienbare Fernseh- oder Filmkamera 54 auf, die an einem Ende der. Ausrüstung angeordnet ist und mit zugehörigen Kamerakomponenten versehen ist, die auf dem gegenüberliegenden Ende der Ausrüstung angeordnet sind. Die fernbedienbare Kamera 54 kann von jeder bekannten Ausgestaltung sein und bildet keinen Teil dieser Erfindung. Entsprechend wird der Aufbau der Kamera, aber auch die Fernbedienungskreise zum Kippen, Drehen und/oder Zoomen der Kamera hier nicht beschrieben.

Eine lange, vertikal ausgerichtete hohle Spiere 56 der Kameraausrüstung 25 ist mit der kardanischen Aufhängung zwischen deren Enden angeordnet. Vorzugsweise ist die Anbringung in dem Schwerpunkt■oder nahe dem Schwerpunkt der Kameraausrüstung 25 angeordnet, um unerwünschte Pendelbewegungen der Ausrüstung bei deren Bewegung zu verhindern oder zu minimieren.

Die gegenüberliegenden Enden der Kameraausrüstung sind in kugelförmigen Teilen 60, 62 eingeschlossen, die in Fig. 1 angedeutet sind. Die Aufgabe·, dieser Abdeckungsteile wirä, wie weitere Einzelheiten derer Konstruktion, in großer Genauigkeit in Verbindung mit den Fig. 13 und 14 beschrieben. Es sollte jedoch beachtet werden, daß diese kugelförmigen Abdeckungsteile bei allen Varianten dieser Erfindung verwendet werden kann, in den meisten, der Fig.: sind:sie^: jedoch fortgelassen, um andere Einzelheiten des Aufbaus deutlicher werden■zu lassen.

Bei den vereinfachten Ausführungsformen nach den Fig. IA,

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IB werden drei flexible Seile 14a, 16a, 18a gezeigt. Die flexiblen Seile sind an ihrem Ende über Karabinerhaken 11a, 11b, lic befestigt, die im wesentlichen an demselben Ort, beispielsweise an einem schmalen Ring 21 durch Öffnungen 35a, 35b, 35c angebracht sind. Eine Stützspiere 56a hängt an dem Ring 21 in geeignetsicherer Weise, um die Kameraausrüstung zu tragen. Eine Fernseh- oder Filmkamera 54 kann dann von der Spiere durch einen Bügel 64 für räumliche Bewegungen getragen werden, wenn die Seile 14a, 16a, 18a, herein oder heraus gezogen werden.

Die Fig. 5 und 6 verdeutlichen, daß die Kameraausrüstung 25 eine ferngesteuerte Kamera 54 aufweist, die auf einem Bügel 64 in üblicher Weise befestigt ist, so daß sie um die Kippachse in Richtung des Doppelpfeiles 66 bewegt werden kann. Ein vertikal ausgerichtetes rohrförmiges Teil 58 bildet einen integralen Teil des Bügels 64, es erstreckt sich nach oben durch die rohrförmige Spiere 56. Insbesondere in Fig. 8 wird deutlich, daß die Spiere 56 durch die innere ringförmige Nabe 72 einer kardanischen Aufhängung 24 geführt ist und an dieser befestigt ist. Die ringförmige Nabe 72 weist einen Klemmechanismus 73 auf, die die Spiere im Reibschluß festhält, um die Kameraausrüstung 25 in der gewünschten Position relativ zu der kardanischen Aufhängung zu halten. Insbesondere ist die Kameraausrüstung 25 mit der ringförmigen Nabe 72 in ihrem Schwerpunkt oder in der Nähe ihres Schwerpunktes angeordnet. Bezugnehmend auf Fig. 7 bis 9 werden weitere. Einzelheiten der zweiachsigen kardanischen Aufhängung 74 erläutert. Neben der inneren Nabe 72 weist die kardanische Aufhängung einen äußeren ringförmigen Abschnitt 74 und einen Zwischenabschnitt 76 auf.

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Ein Paar von linear ausgerichteten Stiften 78 definiert eine linear Rotationsachse zwischen dem äußeren Abschnitt 74 und dem Zwischenabschnitt 76. Entsprechend definieren ein Paar von linear ausgerichteten Stiften 80 eine lineare Rotationsachse zwischen dem Zwischenabschnitt 76 und der inneren Nabe 72, die um 90° gegenüber der durch die Stifte 78 definierten Drehachse verschoben ist. Die Wirkung dieser zweiachsigen Anordnung ist die Schaffung einer relativen Rotationsbewegung zwischen der inneren Nabe 72 einschließlich der an dieser befestigten Kameraausrüstung 25 und dem ringförmigen äußeren Abschnitt 74,.an.dem die jeweiligen Seile 12, 14, und 18 angebracht sind. Diese Anbringung kann durch jedes geeignetes Befestigungsmittel bewirkt werden. So können die Seile mit geeigneten Haken (nicht gezeigt) zur Verbindung mit den Augen der Haken 82 verbunden werden, die an dem äußeren Abschnitt 74 der kardanischen Aufhängung angebracht sind. Die Fig. 7 und 9 zeigen weiter ein Paar von gezahnten Bogen 84 und 86, die mit der inneren Nabe 72 bzw. dem Zwischenabschnitt 76 der kardanischen Aufhängung 24 verbunden sind. Diese gezahnten Bogen sind gegeneinander um einen Winkel von 90° verschoben, sie sind in linearer Ausrichtung mit den durch die Stifte 78 bzw. die Stifte 80 definierten Drehachsen. Motorgetriebene Zahnräder 88, 90 sind vorgesehen, um die gezahnten Bogen anzutreiben zur Erhaltung oder Errichtung der vertikalen Ausrichtung der Kameraausrüstung 25. Die Servo- oder Drehmomentmotoren 92, 94 zum Antreiben der Zahnräder 88.und 90 sind an dem äußeren ringförmigen Abschnitt 74 bzw. dem ringförmigen Zwischenabschnitt 76 der kardanischen Aufhängung befestigt.

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Bei dem Betrieb kann die Bewegung und/oder Beschleunigung der Kameraausrüstung 25 durch das Schwebesystem 10 eine Pendelbewegung aufgeprägt bekommen, wodurch diese von der gewünschten vertikalen Ausrichtung abweicht. Um dieses zu verhindern otter die gewünschte vertikale Ausrichtung der Ausrüstung wiederzuereichen, werden die Motoren 92 und 94 betätigt, um der unerwünschten Bewegung entgegenzuwirken, die die Spannungskraft ausgleicht, die auf die kardanische Aufhängung von den Verbindungsseilen 12, 14, 16, 18 aufgebracht wird. Obwohl die Motoren 92, 94 von dem Operator ferngesteuert betrieben werden könnten, sind vorzugsweise Meßmittel zum'automatischen Betätigen der Motoren in Antwort auf eine festgestellte, unerwünschte Winkelabweichung der Kameraausrüstung uvon der gewünschten Ausrichtung vorgesehen.

Unter Bezugnahme auf insbesondere die Fig. 7 und 9 werden die Meßmittel beschrieben. Diese sind pendelbezogene Neigungsmesser 96, 98 vom Biegekristalltyp, sie werden in einer Stützschale 100 gehalten, die von einer aufrechtstehenden Stange 102 in einem vertikalen Abstand zu der kardanischen Aufhängung 24 gehalten werden. Die Neigungsmesser sind eingerichtet, eine Neigung der Kameraausrüstung relativ zu der gewünschten Ausrichtung (d. h. relativ zu einer Achse senkrecht zu.dem Erdboden) festzustellen und die Servo- oder Drehmomentmotoren 92 und 94 in Antwort auf die festgestellte Neigung zu aktivieren, damit die Kameraausrüstung zurück in die gewünschte vertikale Orientierung gebracht wird.· ¹Es sollte beachtet werden, daß die Betätigung des Motors 92 eine relative Drehbewegung zwischen dem ringförmigen äußeren Abschnitt 74 und dem inneren ringförmigen Nabenabschnitt 72 um die

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Drehachse, die durch die ausgerichteten Stifte 78 geschaffen¹.wird, bewirkt. In entsprechender Weise verursacht die Betätigung des Motors 94 eine relative Drehbewegung zwischen dem Zwischenabschnitt 76 und dem ringförmigen inneren Nabenabschnitt 72 um die durch die Stifte 80 gebildete Drehachse. Es ist zu beachten, daß sowohl der ringförmige äußere Abschnitt 74 als auch der Zwischenabschnitt 76 als eine einzelne Einheit relativ zu dem inneren Nabenabschnitt 76 um eine Achse dreht, die durch die Stifte 80 gebildet ist.

Bezugnehmend auf die Fig. 5, 6, 10 und 11 wird die Art und Weise, in der die verschiedenen Massen der Kameraausrüstung angeordnet sind, im einzelen beschrieben. Obwohl mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung auf Kameras bezogene Elemente beschrieben werden, muß beachtet werden, daß die die transportierte Einrichtung bildenden Elemente sehr unterschiedlich sein können, abhängig von den besonderen Komponenten, die jeweils erforderlich sind. Wichtig ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, daß die Komponenten sowohl statisch als auch dynamisch ausbalanciert sind, so daß bei der Verwendung unkontrollierte oder unvorhersehbare Bewegungen der Kamera 54 vermieden werden.

Insbesondere Fig* 5 zeigt, daß ein fernbedienbarer Fernsehsender 104 an der länglichen Stange 68 sich mit dieser drehend angebracht ist. Ein Motor 106 ist an dem Sender angeordnet und hat ein angetriebenes Getriebeteil 108, welches mit einem scheibenförmigen angetriebenen Getriebeteil 110 zusammenwirkt. Dieses angetriebene Getriebeteil ist an eine Platte 110 angesetzt und zur Drehung mit der Platte um ein

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Stützlager 114, daß mit dem rohrförmigen Teil 68 (Fig. 11) konzentrisch ist, eingerichtet. Die horizontale Platte 112 ist im wesentlichen rechteckig, sie weist zwei 6 Volt Batterien 116-und 118 an den gegenüberliegenden Seiten auf. Diese Batterien schaffen die notwendige Energie, um den fernbedienten Fernsehsender 104, die ferngesteuerte Kamera 84 und die Servomotor ren 92 und 94 zu betreiben.

Dfe Batterien 116 und 118 sind, wie die Fig. 5 und

zeigen,miteinander in Serie mittels einer Lei-'ung 120 verbunden sowie weiter über leitende Verindungen 122 und 124 mit leitenden ringförmigen Scheiben 126, :128, die mit der oberen Oberfläche jfles angetriebenen Qetriebeteils 110 verbunden sind. fein energieübertragendes Teil 130 ist an die länglrc^he Stange 68 derart angeschlossen, daß^:.es sich mit dieser dreht, es weist, als Teiliseines Aufbaus, federbelastete leitende Stifte 131 und 133 zur Verbindung der Scheiben 126 und 128 zur Übertragung von Leistung von den Batterien sowohl zu dem Sender 104 als auch zu der ferngesteuerten Kamera 54 auf.

Ein zweites Leistung übertragendes Teil 132 ist, wie Fig. 5 und 10 zeigen, mit dem Boden.der rechteckigen Platte 112 zur Drehung mit dieser Verbunden. Auch dieses Teil weist - nicht ,gezeigte - leitende Verbindungen auf, die elektrisch mit den leitenden ringförmigen Scheiben 126, 128 auf, die dem angetriebenen Getriebeteil 110 zugehörig sind. Leitende Bürsten und 136 des Leistung übertragenden Teiles 132 wirken zusammen mit einem Schleifring 138 zur Übertragung von Leistung durch die Leitungen 140 und 142 zu den Neigungsmesser 96 bzw. 98. Diese Neigungsmesser sind wiederum über geeignete Verstärker/Mischer mit den Mo-

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toren 92 und 94 verbunden, um diese Motoren bei Feststellung einer Winkelabweichung von der gewünschten Orientierung, vorzugsweise von einer Achse senkrecht zu dem Erdboden, zu betätigen.

Die Fig. 5 und 6 zeigen weiter die Batterien 116, 118, die die Leistung zum Betreiben der verschiedennen Komponenten der Kameraausrüstung 25 liefern, sie bilden also eine entfernt angeordnete träge Masse, deren rotatorische Trägheit ausreichend ist, um die rotatorische Trägheit der Kamera 54 auszug gleichen, wenn der Motor 106 zum Drehen der Kamera um die Drehachse des Teiles 68 betrieben wird. Wenn dies stattfindet, werden die Platte 112 sowie die verschiedenen darauf montierten Komponenten in einer umgekehrten Richtung rotieren relativ zu der Drehrichtung des Teiles 68. Diese Anordnung von in Gegenrichtung rotierenden Massen neigt dazu, ein Spiel zum minimieren , wenn die rotatorische Drehung der Kamera plötzlich gestoppt wird oder wenn die Richtung des Dfcehens umgekehrt wird.

Wie am besten in Fig. 5 erkennbar ist, ist eine Bremse 144, an dem Boden der Platte 112 angeordnet, um eine Justierung des rotatorischen Schlei fens der Platte und seines zugehörigen Aufbaus um die Spiere 86 zu justieren. Das Schleifen wird geändert durch Steuern des Betrages an aufgebrachter Kraft durch das Bremsmittel 145 auf der äußeren Fläche des Schleifrings 138. Der Zweck dieser Bremse ist es, das rotatorische Schleifen zwischen der Platte 112 und der Spiere 56 einerseits' zu balancieren, mit dem rotatorischen Schleifen zwischen dem Teil 68 und den beiden Drucklagern, die verwendet werden zur drehbaren Befestigung an

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dem oberen und dem unteren Ende der rohrförmigen Spiere 56. Es ist zu beachten, daß bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich ein einziges Lager zwischen der Platte 112 und dem länglichen rohrförmigen Teil 68 vorgesehen ist und daß bei dieser Ausführungsform die Bremse 144 betätigt wird, um ein zusätzliches rotatqrisches Schleifen zusätzlich zu dem aufzubringen, das von dem zusätzlich Lager zwischen dem Teil 68 und dem unteren Ende der Spiere 56 gegeben ist. Wenn die rotatorischen Schleifkräfte nicht so balanciert wären, würden die horizontale·Platte 112 und die darauf angebrachten Komponenten bei anhaltenden Drehen der Kamera zu beschleunigen. In Kameraausrüstüngen, bei denen das rotatorische Schleifen bereits balanciert ist, ist !natürlich die Verwendung einer besonderen Bremse nicht erforderlich.

Die oben dargestellte'Anordnung zur drehbaren Befestigung und Antrieb der KameraΓ 5'4;)trennt die Kamera und insbesondere deren Drehachse* von den Wirkungen einer Winkelneigung, die auf die kardanische Aufhängung 54 und die vertikale Spier*# 56 durch Bewegung der Tragseile 12, 14, 16 und 18 aufgebracht

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wird. Dies wird insbesondere bewirkt, weil die zusammenwirkenden Antriebsmittel für die Drehbewegung der Kamera 54 um ihre Drehachse mit zwei drehbar montierten Teilen versehen ist.(der horizontalen Platte 112 und dem länglichen Teil 68), die relativ zuein-ander und zu der tragen kärdanischen Aufhängung drehbar sind. Es ist zu beachten,. daß das längliche Teil 28 den Motor 106 und sein zugehöriges Antriebsgetriebe drehbar trägt. Das mitwirkende angetriebene Getriebeteil 110 ist feststellbar aufji der gegensinnig rotierenden Platte 112 getragen. Bei dieser Anordnung

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sind sowohl die Kamera 54, die an dem Teil 68 über den Bügel 54 befestigt ist, als auch die verbleibenden Batteriekomponentera, die auf der drehbaribefestigten Platte 112 angeordnet sind, im Drehsinne von der vertikalen rohrförmigen Spiere.56 und der zugehörigen kardänischen Aufhängung 24 getrennt.

Die Fig. 12 und 12A zeigen·eine alternative Ausgestaltung zur Verbindung einer Kameraausrüstung 25a mit einer tragenden: kardanischen Aufhängung 24a in einer Art und Weise,-die die Kamera wirksam von der kardanischen Aufhängung trennt, was beschrieben wird» Elemente, die gleich oder ähnlich zu den in Verbin=*- dung mit der Ausführungsform zu der in den Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist, werden durch dieselben Bezugszeichen aber mit einem Zusatz "a" dahinter angegeben. .

Insbesondere Fig. 12 zeigt, daß die Kameraausrüstung 25a denselben Bügel und dieselbe fernbediente Kamera haben kann, die oben dargestellt wurde. Entsprechend sind diese Elemente in Eig. 12 nicht dargestellt. Der Bügel ist mit einem rohrförmigen Teil 68a verbunden, der drehbar auf geeigneten Lagern innerhalb des inneren einer äußeren rohrförmigen Spiere 56a. Die in den Fig. 12 und 12A dargestellte Ausführung unterscheidet sich am deutlichstes durch die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Ausführung dadurch, daß die äußere rohrförmige Spiere 56a mittels eines Stützlagers 143 innerhalb der rohrförmigen inneren Nabe 72a der kardanischen Aufhängung 24a befestigt ist. Bei der in den· Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform ist die Spiere 56 an der kardanischen Aufhängung 24 befestigt und nicht relativ zu dieser drehbar.

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Da die äußere rohrförmige Spiere 56a relativ zu der kardanischen Aufhängung 24ä drehbar ist, ist eine horizontale Platte 112a $ die dieselben Komponenten trägt, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.(falls erforderlich), direkt an der äußeren rohrförmigen Spiere 56a befestigt, um mit dieser^ als eine Einheit zu rotieren. Voneinander mit-.Abstand angeordnete Batterien 116, 118 sind in Serie (wie oben beschrieben) miteinander verbunden und weiter elektrisch 'mit einem an der Spiere 56a angeordneten Schleifring 138a verbunden, um mit diesem zu/rotieren. Entsprechend W werden die Batterien und die Schleifringe miteinander rotieren. Leistung wird über die Schleifringe zu einem Leistung übertragenden Teil 132a durch leitende Bürsten 134a, 136a übertragen, die mit leitfähigen Bändern auf :den Schleifringen zusammenwirken. Die. von den Teilen 132a aufgenommene Leistung wird sodann direkt zu den Gyroscopen (56a und 58a) zur Steuerung der Arbeitsweise der Motoren 92a und 94a genauso geführt, wie dies oben in Verbindung mit dem in Fig. 5 gezeigten Ausführüngsbeispiel beschrieben worden ist. Bei dem in Fig. 12 gezeigten Ausführungsbeispiel kann das Gyroscop mit der von der Stange gestützten Plattform 100a verbunden werden, auf der das Leistung übertragende Teil 132 entsprechend angeordnet ist. Die kardanische Aufhängung 24a kann, abgesehen von seiner drehbaren Befestigung mit der rohrförmigen Spiere 5 6a, identisch mit der kardanischen Aufhängung 24 sein, einschließlich den entsprechenden gezahnten BogenJ84a, 86a und zusammenwirkende angetriebene Getriebeteile 88a,. 90a.

Wie in der in. Fig. 2 gezeigten dargestellten Ausführungsform gezeigt wird, kann ein Fernsehsender 104a an dem oberen Ende einer aufrechtstehenden Stan-

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ge '68a befestigt sein und kann weiter einen Motor 106a zum Antrieb des Getriebeteiles 108a tragen. Das Getriebeteil $08a wirkt zusammen mit dem Getriebeteil HOa, welches wiederum mit der Platte 112a zur Drehung der Kamera (nicht gezeigt) um die von dem vertikalen rohrförmigen Teil 78a gebildeten Drehachse angebracht ist. Die voneinander mit Abstand angeordneten Massen 116a und 118a schaffen eine ausreichende rotatorische Trägheit, um die rotatorische Trägheit der Karhera auszugleichen, wenn der Motor 106a betrieben wird, um die Kamera zu drehend Bei dieser Ausführungsform sind die Plätte 112a und dierohrförmige Spiere 56a, an die diese befestigt ist, drehbar in einer Richtung entgegengesetzt,zu der Drehung, in der die Kamera gedreht wird. Auch ist, wie dies bei dem in Fig. dargesteilen AüsfUhrungsbeispiel der Fall ist, die rotatorische Drehachse von einem aufrechtstehenden rohrförmigen Teil 68 gebildet, das rotatorisch von der kardanischen Aufhängung 24a getrennt ist. Insbesondere ist eines der zusammenwirkenden Getriebeteile 108a mit dem rotierenden Teil 68a zusammenwirkend, das andere Getriebeteil 110 ist der drehbaren äußeren Spiere 56 zugehörig. Sowohl die Stan-" ge 68ä alsj auch die Spiere 56a sind relativ zueinander und zu der lcardanisehen Aufhängung 24a drehbar, wodurch die gewünschte rotatorische Trennung von der Kamera_;erreicht wird.

Wie oben beschrieB^ri ist, weisen sowohl die Ausführungsform !von Fäg . ^:-5,.. als auch die Ausführungsform von Fig. 12 träge Masse ;in Form der mit Abstand voneinander angeordneten Batterien auf, wodurch die hotwendige rotatorische Trägheit geschaffen wird zum Ausgleich der rötatorischen Trägheit der

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Kamera. Man ,kann sich vorstellen, daß zusätzlich oder statt der trägen Masse aufrechtstehende Flügel vorgesehen sein könnten an gegenüberliegenden Seiten der Platte 112 (oder 112a), um Mittel mit Luftwiderstand zu schaffen statt der tragen Massen, um die rotatorische Trägheit der Kamera auszugleichen» Mit anderen Worten, bei Betreiben des Motors 1Ö6 (oder 106a) zur Drehung der Kamera um ihre Drehachse, würden die Flügel in eine entgegengesetzte Richtung gedreht werden, wobei dieser letzteren Bewegung der Luftwiderstand gegen diese entgegenwirkt. , ' ■■■'■■ ' ■ : ■;■■.':

Eine andere "bevorzugte Ausführungsform der Kameraausrüstung ist in Fig. 12B gezeigt. Da diese Ausführungsform mit nur wenigen Ausnahmen der vorher diskutierten entspricht, ist Fig. 12B in einer^ etwas diagrammartigen Weise gezeigt, wobei nur die für diese Ausführungsform typischen Merkmale und Komponente in Detail gezeigt sind. Auch sind die in Fig. 12B gezeigten Komponenten, die denen in Fig. 5 und Fig. 12 gezeigten entsprechen, durch dieselben Bezugszeichen angegeben, gefolgt aber von dem Buchstaben "b". ; ^; ; .

Die Ausführungsform von Figvv 12B ist dadurch gekennzeichnet, daß sie ein einzelnes+ zentrales Stützmittel sowohl für die Kamera als auch für die Gegengewichte hat. Dies wird durch -die ;Spiere 68b gebildet j" ." die an ihrem unteren Ende die Kamera 54b und in ihrem oberen Ende die Batterien 11:6b, 118b und die Elektronik 104b trägt. Jede Drehbewegung, ob erwünscht oder unerwünscht, auf die Achse der Spiere 68b wird in gleicher Weise auf die Kamera und die Gegengewichte übertragen. Die zentrale Spiere 68b ist konzentrisch

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mit einem zweiten Stützmittel, welches von der äußeren Spiere 56b in Fig· .12B'gebildet wird, die die Spiere 68b entlang eines Abschnittes von deren Länge umfaßt,.und die Lager aufweist, wie dies in bei 200 gezeigt ist, wodurch es ihr erlaubt, ist, um die Spiere 68b zu drehen, nicht aber, sich längs zu dieser zu bewegen.

Mittel sind vorgesehen, um die äußere Spiere 56b relativ zu der zentralen Spiere 68b zu drehen. Diese Mittel weisen ein Getriebe 201 auf der äußeren Fläehe der äußeren Spiere 56b auf, welches einem von einem Motor 203 drehbaren Ritzel 202 gegenüber liegt, das an der zentralen Spiere 68b fest angebracht ist. Ein Drehgeschwindigkeitsmesser 204 ist weiter an der zentralen Spiere 68b angeordnet.

Um die Kamera 54b zu drehen, wird der Motor 203 betrie ben und, da die äußere Spiere 56b im wesentlichen gegenüber einer Drehung der Drehachse unbeweglich ist durch die rückwirkende Kraft der an den Haken 52b angebrachten (nicht gezeigten) Seile, wird das auf das Ritzel von dem Motor.aufgebrachte Drehmoment in eine Drehbewegung auf die zentrale Spiere 68b und, natürlich, die Kamera 54b übertragen.

Der Motor 203 ist vorzugsweise ein Drehmomentmotor. Dies bedeutet, daß bei Betreiben unerwünschte Vibrationen, (beispielsweise von den Tragseilen), die in der äußeren Spiere über die kardanischen Aufhängungen 74b und 76b übertragen werden, einfach durch das "Spiel" in den nicht betriebenen Drehmomentmotor absorbiert werden und nicht auf die Kamera 54b übertragen werden. Wenn der Motor 203 betrieben wird und die Kamera aktiv dreht, wird das Ausmaß dieser

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Drehung von dem Geschwindigkeitsmesser -104..'erfaßt, elektronisch mit der von dem Operator bestimmten gewünschten Geschwindigkeit verglichen und der Motor wird dann drehmomentgesteuert, um jegliche Neigungen aufgrund unerwünschter Vibrationen im wesentlichen auszuschließen. Die besonderen Mittel, die zum Messen der Geschwindigkeit und der Motorsteuerung verwendet werden, können natürlich verschiedene, dem Fachmann bekannte übliche Ausgestaltungen haben.

Es ist klar, daß die Ausführungsformι Von Fig.j 12,B. besonders einfach in ihrem Aufbau ist;, aber dennoch im Sinne der Erfindung wirksam ist, insbesondere im Bezug auf das Verhindern unerwünschter Vibra^- tionen in bezug auf die Drehposition oder das Drehmoment der Kamera. ■'■"■""

Es versteht sich weiter, daß die Positionen des. Drehmomentrootors 203 und das Ritzel 202 einerseits und des Getriebes 201 andererseits ausgetauscht werden können. Das Getriebe 201 kann also auch der zentralen Spiere 68b angeordnet sein und der Motor auf der äußeren Spiere. Wieder wird von dem Motor eine relative Drehung der Spieren erzeugt* Es versteht sich, daß die verschiedenen Komponenten in der Kameraausrüstung variiert werden können. Bei einem bevorzugten.;Ausführungsbeispiel sollten die verschiedenen Massen jedoch entlang der Länge der Ausrüstung verteilt sein, so daß die kardanische Aufhängung zwischen den Ehden der Ausrüstung an ihrem Schwerpunkt oder in der Nähe des Schwerpunktes angebracht ist. Durch das Anbringen der Kameraausrüstung an die kardanische Aufhängung in ihrem Schwerpunkt werden unerwünschteiPendelb^ewegungen der Ausrüstung minimiert wenn die Ausrüstung durch die Ausdehnung oder das Zurückziehen iines oder meh-

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rerer der Stützkabel bewegt wird. Zur Vermeidung von unerwünschten rotatorischen Neigungen oder Abweichungen um die Kipp-, Roll- oder Drehachsen der Kamera sollten alle diese Massen sowohl statisch als auch dynamisch um diese Achsen balanciert sein. Ein anderer Weg um diese Bedingung zu beschreiben ist, daß jede Masse, die in der Lage ist, unabhängig von der anderen Masse zu drehen, selbst in statischer Balance um die genaue vertikale Achse sein muß. Da die verschiedenen Komponenten einschließlich der Kamera umeinander drehen, wird die gesamte Kameraausrüstung dann nicht schwanken, weil zwei unbalancierte schwere Seiten von zwei Massen in Verbindung kommen. Aufgrund der verschiedenen unterschiedlichen Massen der Kamera ausrüstung kann es sein, daß der Schwerpunkt der Ausrüstung nicht in dessen Mittelpunkt liegt. Wenn die Kameraausrüstung in ihrem Schwerpunkt mit der kardanischen Aufhängung verbunden wird, kann die Kamera 54, die an dem einen Ende der Ausrüstung gehalten wird, daher einen anderen Abstand von der kardanischen Aufhängung haben als die Komponenten, die auf der gegenüberliegenden Seite der Ausrüstung angeordnet sind. Wenn ein solches System einer Windlast ausgesetzt ist, die auch bei hohen Geschwindigkeiten innerhalb eines geschlossenen Raumes auftreten können, kann das auf die Ausrüstung oberhalb und unterhalb der kardanischen Aufhängung ausgeübte Drehmoment unterschiedlich sein, das abhängig ist sowohl von der Länge der Ausrüstung oberhalb und unterhalb der kardanischen Aufhängung und den Oberflächen an den gegenüberliegenden Seiten der Anordnung, die der Windlast ausgesetzt sind. Wenn die Längen der Ausrüstung oberhalb und unterhalb der kardanischen Aufhängung unterschiedlich sind, ist es durchaus möglich, daß der Wind ein un-

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gleiches Drehmoment auf die Ausrüstung ausübt, was eine unerwünschte Bewegung der Kamera um die Kipp und/oder Rollachse bedeutet.

In den Fig. 13 und 14 wird eine bevorzugte Anordnung zur Vermeidung einer ungleichen Windlast auf die Ausrüstung gezeigt. Es ist zu beachten, daß diese Anordnung in Verbindung mit allen Ausgestaltungen verwendet werden kann, in denen Massen entlang der Kameraausrüstung auf gegenüberliegenden Seiten der kardanischen Aufhängung verteilt sind. Kugeln 60 und 62 umschließen die Massen auf den gegenüberliegenden Seiten der Kameraausrüstung. Unter der Annahme, daß die kardanische Aufhängung richtig ungefähr im Schwerpunkt der Kameraausrüstung richtig positioniert ist, sind die Kugeln 60, 62 von einer solchen Größe, daß das Ende der Ausrüstung, das dem Verbindungspunkt zu der kardanischen Aufhängung 24 näher ist, in der kleineren Kugel untergebracht ist, so daß die Querschnitte der beiden Kugeln umgekehrt proportional zu den relativen Abständen zwischen der kardanischen Aufhängung und den gegenüberliegenden Masseschwerpunkten an den gegenüberliegenden Enden der Ausrüstung sind und direkt proportional zu dem relativen Gewicht der Massen. Auf diese Weise wird die Windlast gleiche Hebel auf die vertikale Spiere auf gegenüberliegenden Seiten der Befestigung mit der kardanischen Aufhängung schaffen und dabei eine Winkelbewegung der Anordnung aufgrund der auf diese ausgeübte Windlast verhindern oder doch minimieren. Auch bei Auftreten einer leichten Winkelabweichung aufgrund einer ungleichen Belastung ist es relativ einfach, eine richtige Orientierung der Ausrüstung durch Betätigen der motorgesteuerten Antriebe 88 und 90

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zu bewirken, die der kardanischen Aufhängung 24 zugehören. Die tatsächliche Kraft, die erforderlich ist, um die Abschnitte der kardanischen Aufhängung zu drehen, um die Kameraausrüstung wieder auszurichten, ist vernachlässigbar, wenn nur wenige Grad der Bewegung erforderlich ist, die erreichbare Kraft baut sich jedoch schnell auf, wenn die Verbindungspunkte der Seile mit der kardanischen Aufhängung eine tangentiale Beziehung zu der dann gegebenen Richtung der gespannten Seile annimmt. Eine Ausgestaltung des Systems derart, daß schlimmstenfalls nur geringe unerwünschte Abweichungen in der Kipp- und Rollachse auftreten können, ermöglicht es, nur schwache Motoren zum Betreiben der Steuerantriebe 88 und 90 zu verwenden.

Fig. 13 zeigt die Kugel 60 anmontiert über den Bügel 64 der Kameraausrüstung 25. Die Kugel 60 weist eine kreisförmige Öffnung 61 auf, die es erlaubt, die Kugel über den Bügel aufzusetzen. Ein nach innengebogener ringförmiger Flansch 146 um diese Öffnung ist in Kerben 148 eingeschnappt, die mit voneinander mit Abstand angeordneten Befestigungsmitteln 150 zusammengehören. Diese wiederum sind an dem Bügel 64 befestigt. Ein Himmel 152 aus Metall oder aus Kunststoff ist an ein ringförmiges Klemmmittel 154 befestigt, das entlang der länglichen Stange 68, an die der Bügel 64 angeordnet ist, gleitbar befestigt ist. Das Kiemmittel 154 kann an der Stange 68 befestigt sein, wobei der Himmel 152 nahe und mit der Öffnung 61 überlappend angeordnet sein kann, um das Innererer Kugel von Regen, Schmutz u.dgl. zu schützen. Die Kugel 60 weist weiter einen (nicht gezeigten) durchsichtigen Abschnitt auf, der vorzugsweise aus einem geeigneten Kunst-

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stoff, etwa einem "Lexan"-Kunstoff. Dieser durchsichtige Abschnitt ist entlang der Kippachse angeordnet in Ausrichtung mit dem Kameraobjektiv um den fotographischen Vorgang nicht zu stören.

Die Kugel 62 umgibt, wie Fig. 14 zeigt, die Massen (z. B. die Batterien 116, 118, die Platte 112, u.s.w.) an dem Ende der Ausrüstung gegenüber der Kamera Diese Kugel ist aus zwei hemisphärischen Abschnitten 158 und 160 gebildet. Der untere Abschnitt 160 ist an eine ringförmige Klemme 161 angebracht, die wiederum an der äußeren rohrförmigen Spiere 56 befestigt ist. Der obere halbkugelförmige Abschnitt 158 hat eine ringförmige Kante, die reibschlüssig in einer ringförmigen Kerbe oder Sitz 164 gehalten ist, die um die Grenzlinie des unteren hemisphärischen Abschnittes geführt ist. Auf diese Art und Weise kann der obere halbkugelförmige Abschnitt 158 relativ leicht entfernt werden, um ein Auswechseln der Batterien, Justierungen, Wartungen oder andere Arbeiten durchzuführen, die in Verbindung mit den umschlossenen Massen durchgeführt werden müssen.

Die kugelförmigen Gehäuse 60 und 62 sind von geeigneter Größe,¹ wobei ihr relativer Abstand von der verbindenden kardanischen Aufhängung 24 berücksichtigt ist , um die auf die gegenüberliegenden Enden der Kameraausrüstung wirkende Windlast auszugleichen, so daß im wesentlichen gleiche Drehkräfte auf die Ausrüstung durch den Wind oberhalb und unterhalb der Anbringung der kardanischen Aufhängung wirken. Auf diese Weise werden unerwünschte Winkelabweichungen der Ausrüstung aufgrund .von Windlast vermieden oder doch weitgehend minimiert.

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Es ist auch im Bereich dieser Erfindung, wie oben angegeben worden ist, eine bodenlastige Kameraausrüstung zu verwenden, obwohl ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Kameraausrüstung betrifft, bei der Masse über ihre Länge verteilt ist. D, h„, wo die Masse nicht derart verteilt ist, daß der Schwerpunkt bei oder in der Nähe der Anbringung der Ausrüstung an die kardanische Aufhängung. Siehe Fig. IA. Obwohl eine bodenlastige Anordnung eindeutig weniger bevorzugt ist als die besonders dargestellten Ausführungsformen, kann eine solche Ausrüstung nützlich sein in Bereichen, wo die Kamera befriedigend verwendet werden kann bei ausreichend geringen Geschwindigkeiten, die deutlich unterhalb der Pendel frequenz der Ausrüstung liegen. Auf diese Weise können unerwünschte Pendelbewegungen der Ausrüstung vermieden werden. In vielen Gebieten kann der Effekt von Wind oder Luft auf äie Ausrüstung eine unerwünschte Pendelbewegung verursachen, was gegen die Verwendung einer bodenlastigen Konstruktion spricht. In diesen Situationen sollte die Ausrüstung eine derart verteilte Masse haben, daß eine Anbringung der kardanischen Aufhängung in ihrem Schwerpunkt oder nahe ihrem Schwerpunkt möglich ist. Es ist weiter zu beachten, daß es in manchen Anwendungsfällen nicht nötig sein wird, die Drehachse der Kamera vollständig von der kardanischen Aufhängung zu trennen, wie es durch die in den Fig. 5 und 12 gezeigten Konstruktionen bewirkt wird. So ist es z„ B. möglich, daß die Ausrüstung von Fig. 5 mit der horizontalen Platte 112 und den Komponenten darauf versehen ist, und zwar direkt an der äußeren rohrförmigen Spiere 56 befestigt, so daß die Platte und ihre Komponenten nicht drehbar sind. In derartigen Anordnungen würden von den Bewegungen der verschiedenen' Seile

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verursachte Rüttelkräfte auf die Kamera 54 übertragen werden. Insbesondere würden diese Kräfte über die kardanische Aufhängung 24, die daran befestigte vertikale Spiere 56, den an der Spiere befestigten angetriebenen Getriebeteil 110, den in das angetriebene Getriebeteil 110 greifende antreibende Getriebeteil 108, die wirksam mit dem antreibenden Getriebeteil 108 verbundenen länglichen Stange 68 über die Anbringung des Motors 106 zu, der Fernsehsenderfernsteüerung 104 und dann zu dem Bügel 6.4, der die Kamera tragt, übertragen. Dies ist natürlich nicht

■ ■ · eine bevorzugte Ausgestaltung. In Gebieten, wo die unerwünschten Schüttelkräfte gering sind oder praktisch nicht existieren, können solche Ausgestaltungen nützlich sein.

Das erfindungsgemäße Schwebesystem ist vorzugsweise computergesteuert, wobei der Computer die Richtungsbefehle des Operators interpretiert und die Bewegungen der Kamera in dem dreidimensionalen Raum durch Berechnen der Kabelgeschwindigkeit und des Betrages, um den das Seil von jedem der Motoren 28 herausgezogen oder freigelassen werden muß, betätigt. Weiter kann der Computer eingerichtet sein, dieses Ergebnis auch dann zu erzielen, wenn die getrennten Befestigungsorte für die jeweiligen Seile in verschiedenen Höhen oder in unregelmäßigen Abständen voneinander angeordnet sind.

Die Ausgestaltung der elektronischen Hardware zur Bewirkung eines computergesteuerten Betriebes des Schwebesystems 10 ist dem Fachmann bekannt, es wird hier zum Zwecke der Vollständigkeit allgemein beschrieben. Die elektronische Hardware weist insbesondere drei Hauptkomponenten auf, nämlich einen

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Digitalrechner oder Computer (Fig. 15), ein Interface (Fig. 16) und einen Motorsteuerkreis (Fig. 17).

Fig. 15 zeigt, daß der erfindungsgemäß verwendete Computer eine Recheneinheit 170 aufweist, die das Steuerprogramm betreibt und Daten von den anderen Einheiten empfängt und zu anderen Einheiten übermittelt, wie einem externen Speicher 172» Dieser enthält eine Kopie der Steuerprogramme und Daten und wirkt zur Aufnahme und zur Übergabe der Daten der Recheneinheit. Die Recheneinheit 170 übermittelt auch Informationen auf eine Sichteinheit 174, um die Information in einer Formatierung darzustellen, die für den Operator¹ verwendbar ist. Eine Steuertafel 176 wird verwendet, um die Daten der Prozeßeinheit zu übermitteln. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet der Operator die Steuertafei 176, um die Ursprungsposition des Stützpunktes für jedes der Seile 12, 14, 16 und 18 zu bestimmen und auch weitere Parameter zu bestimmen, die die Bewegung der hängenden Kamera beschränken oder vorbestimmen.

Zusätzlich zu der Aufnahme der Initialdaten wird die Steuertafel 176 verwendet, um die Recheneinheit anzuweisen, die Steuerprogramme und Daten von den externen Speicher zu überarbeiten und die Ausführung der Programme zu überwachen. Ein Interface übermittelt Daten (sowohl Eingangsdaten als auch Ausgangsdaten) zwischen der Recheneinheit 170 und anderen Komponenten des Systems. Bei der bevorzugtet Ausführungsform besteht das Interface 178 aus einem IEEE-488 Interfaceschaltkreis, welches dem IEEE-488 Standard für parallele Datenübergabe entspricht. Bei gegebener Nähe der Komponenten wird eine Ein-

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heit zur parallelen Datenübertragung vorgezogen wegen ihrer,Geschwindigkeit der Datenübertragung, obwohl ein serielles Interface, wie ein RF-232C oder ein anderes paralleles Interface dieselbe Schnittstellenfunktion übernehmen könnte.

Fig. 16 zeigt, daß das Interface vier primäre Schaltkreise aufweist. Einer dieser Schaltkreise ist ein IEEE-488 Interface-Schaltkreis 180 ähnlich dem Interface 178 in Fig. 15. Der Interface-Schaltkreis 180 übermittelt von dem Interface-Schaltkreis 178 übermittelte Daten über ein IEEE-Bus 182. Wie oben angegeben worden ist, wurde der Interface-Schaltkreis 180 gewählt wegen seiner Standaedtisierung und der Geschwindigkeit der parallelen Datenübertragung, er könnte jedoch durch ein anderes paralleles Interface oder ein serielles Interface zur Schaffung derselben Funktion ersetzt werden.

Der Schaltkreis 180 empfängt zwei Signale für jeden Stützpunkt/Motor. Beide Signale sind proportional zu der gewünschten Motorgeschwindigkeit und beide Signale werden zu einem denjeweiligen Motor 28 zugehörigen Motorgeschwindigkeits-Schaltkreis geführt. Das IEEE-488 Interface sendet neben dem Empfang von Daten von dem Interface 178 auch drei Signale zu dem Computer über den Bus 182, von denen jedes die gewünschte Geschwindigkeit der Kameräausrüstung 25 in einer der drei Koordinatenrichtungen (x, y, z) beinhaltet. Das Interface 180 empfängt diese drei Signale von dem Eingangssignal-Digitalisierschaltkreis, wie dies schematisch bei 192 dargestellt ist. Dieser Schaltkreis digitalisiert die von dem Operator über einen Steuerhebel oder andere gegenständliche Eingangs

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einrichtungen erzeugten Signale. Das Interface weist weiter eine Interfacesteuerung und einen Taktimpulsschaltkreis auf, wie dies schematisch bei 194 gezeigt ist, zum Austausch von Steuerdaten mit den Interface 180 und mit anderen Schaltkreisen zur Bewerkstelligung der Sychronisation der verschiedenen Komponenten.

Die Interfacesteuerung und der Taktimpulsschaltkreis 194 dienen zwei Hauptzwecken. Der erste ist es, einen Taktimpuls für die elektronische hardware zu schaffen, so daß alle Komponenten in synchronisierter Weise arbeiten. Die zwöite Aufgabe ist es, den Fluß der Aktivitäten der verschiedenen Schaltkreise zu steuern. So aktiviert und inaktiviert der Interface- und Taktimpulsschaltkreis 194 die elektronischen Elemente in der für das richtige Funktionieren erforderlichen Reihenfolge. Der Interface- und Taktimpulsschaltkreis 194 ist vorzugsweise eine verdrahtete Recheneinheit. Dieser Schaltkreis kann aber auch als Mikrocomputer mit einer in einem ROM gespeicherten Kontrollogik gegeben sein, wie dies bekannt ist.

Der Digitalisierer 192 für den Geschwindigkeitseingang empfängt X, Y und Z -geschwindigkeitsproportionale Signale und sendet diese Signale zu dem IEEE-488 Interface 180 unter der Kontrolle des Interface-Taktimpulsschaltkreises 194. Diese drei Eingangssignale sind direkt proportional zu der gewünschten Geschwindigkeit des Hängesystems entlang der angegebenen Koordinaten. Jedes Signal aktiviert und deaktiviert einen Zähler und der Ausgang dieses Zählers wird in einen digitalen Speicher oder ein Register eingelesen während eines Ruhezustandes. Das gespeicherte

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Signal wird dann zu dem IEEE-488 Interface 180 übermittelt. Die Zähler sind geeignet, gleichzeitig zu arbeiten, die gespeicherten Signale werden aber sequentiell zu dem Interface 180 über denselben parallelen Datenbus 196 übermittelt. Die Arbeitsabfolge der Elemente wird gesteuert, wie oben angegeben, von dem Interface/Taktimpulsschaltkreis 194.

Jeder der Motorgeschwindigkeits- Übermittlungschaltkreise 184, 186, 188 und 190 empfängt parallele Signale von dem Interface 180, wandelt diese Signale in serielle Signale um und übermittelt sie zu den im folgenden (Fig. 17 beschriebenen Motorsteuerkreis), alles unter der Kontrolle des Interfacesteuerungsund Taktimpulsschaltkreises 194. Diese parallelen Daten kommen in Signal paaren, wie oben beschreiben, und derselbe Vorgang wird für jedes Signalpaar durchgeführt, d. h. es wird gespeichert von dem Datenbus 196 von dem Eingangsspeicher 198. Nachdem alle Datenpaare von dem Speicher 198 gespeichert sind, werden die parallelen Signale sequentiell zu dem Parallel/ Seriell-Konverterelement 200 geführt, das die parallelen Daten in einen seriellen Datenstrom umwandelt. Diese serielle Übermittlung kann ständig in den Schaltkreisen 184, 186, 188 und 190 geschehen. Die seriellen Daten gehen durch einen Frequenzumtastungs-Endcoder 202 (FSK), wo es mit einem Taktsignal von dem

Interfacesteuerungs- und Taktimpulsschaltkreis 194 gemischt wird. Das Ausgangssignal von dem Endeoder 202 weist also sowohl Daten, als auch Taktsignale auf, die gemischt und codiert sind. Obwohl dieses Ausführungsbeispiel ein FSK-Codieren beinhaltet, können unterschiedliche serielle Übertragungen dieselbe Funktion erfüllen.

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Das Signal wird sodann zu den Motoren 28 übermittelt, d. h. zu den Motorsteuerschaltkreiskomponenten, die im folgenden in Verbindung mit Fig. 17 beschrieben werden. Dies kann - in bekannter Weise über eine drahtlose Übermittlung oder über Drähte geschehen. Die in der Fig. dargestellte Alternative zeigt eine Übermittlung über Drähte unter Verwendung eines Leitungstreibers 204„ Die Abfolge der Arbeit aller Elemente in jedem der Motorgeschwindigkeits-Übertragungsschaltkreise ist von dem Interfacesteuerungs- und Taktimpulsschaltkreis 194 gesteuert. Wie oben angegeben, hat das in Fig. 16 gezeigte Interface einen gesonderten Motorgeschwindigkeits-Übertragungsschaltkreis für jeden Motor 28 zur Steuerung der Bewegung eines der Seile. Jeder der Motorgeschwindigkeits-Übertragungsschaltkreise arbeitet unter einer geringen Phasenverschiebung, wenn die parallelen Daten gelesen werden, was durch die Übertragung eines Signalpaares über einen gemeinsamen Datenbus 196 erforderlich ist. Die serielle Übertragung zu der Motorsteuerung von Fig» kann kontinuierlich erfolgen.

In Fig. 17 wird eine Motorsteuerungs-Schaltkomponente gezeigt, wie sie in Verbindung mit jedem der Motoren 28 verwendet wird. Diese Motorsteuerungs-Schaltkomponente besteht aus drei primären Schaltkeisen, nämlich einem Motorsteuerungslogik- und Taktimpulsschaltkreis 210, einem Motorantriebsschaltkreis 212 und einem Feedback-Sensorschaltkreis 214.

Der Motorsteuerungslogik- und Taktimpulsschaltkreis 210 empfängt ein Taktsignal von den FSK-Decoder in dem Motortreiberschaltkreis 212. Dies ist das

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von dem Interfacesteuerungs- und Taktimpulsschaltkreis 194 (Fig. 16) erzeugte Signal, das sicherstellt, daß alle Einheiten synchronisiert sind. Der Motorsteuerungslogik- und Taktimpulsschaltkreis 210 steuert und sorgt für die Abfolge der Arbeitsschritte aller Schaltkreise dieser Komponente.

Der Motortreiber-Schaltkreis 212 empfängt die von einem zugehörigen Motorgeschwindigkeits-Übertragungsschaltkreis 184, 186, 188 oder 190 (Fig.,16), wobei diese Übertragung drahtlos erfolgen kann oder aber, *"* falls gewünscht, über Drähte. Das besondere Diagramm zeigt einen Leitungsempfänger 218, der die über die Drähte übermittelten Signale empfängt. Die seriellen Signale gehen zur einem FSK-Biphasischen Decoder 216, wo sie decodiert und in zwei Datensignale und ein Taktpulssignal zerlegt werden. Das erste Datensignal fließt kontinuierlich durch diesen Schaltkreis, während das zweite Signal zu dem Fiedback-Sensorschaltkeis 214 geführt wird. Das Taktsignal wird zu dem Motorsteuerungslogik- und Taktimpulsschaltkreis 210 geführt. Das erste Datensignal geht durch den Seriell/ Parallel-Konverter 220, dessen paralleles Ausgangssignal in einem Speicher oder Register 222 gespeichert wird, welches wiederrum das Eingangssignal für einen Digital/Analog- Wandler 224 bildet. Das Ausgangssignal von diesem Konverter ist eine Spannung, die zu der gewünschten Motorgeschwindigkeit proportional ist. Der Feedback-Sensorschaltkreis 240 empfängt das zweite Datensignal von dem FSK-Decoder 216, auch dieses Signal geht also durch einen Seriell/Parallel-Konverter 226 und wird in einem Speicher 228 gespeichert. Der Feedback-Sensorschaltkreis 240 empfängt auch ein Choppersignal proportional zu der _ Richtung und dem Ausmaß der Drehung der Welle des

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Motors 28, das Choppersignal zählt den Zähler 230 (abhängig von der Drehrichtung) auf oder ab. Das Ausgangssignal von diesem Zähler und das Ausgangssignal von den gespeicherten Daten werden einer digitalen arithmetischen Komperatoreinheit 232 zugeführt, wobei das Zählersignal proportional zu der gewünschten Richtung ist. Das Ausgangssignal von der arithmetischen Komperatoreinheit 232 treibt einen Digital/Analog-Wandler 234 zur Schaffung einer Spannung, die proportional zu der Differenz zwischen der tatsächlichen und der gewünschten Motordrehung ist«, Das Analogsignal von dem Motortreiberschaltkreis 212, das die gewünschte Geschwindigkeit darstellt, und das Analogsignal von dem Rückführ-Sensorschaltkreis 214, das proportional zu der Abweichung von der gewünschten Geschwindigkeit ist, werden zu einem Differenzverstärker 236 geführt, der wiederum den Motorschaltkreis antreibt

Es sollte beachtet werden, daß die Abfolge der Arbeitsschritte aller Elemente in dem Motortreiber-Schaltkreis 212 und dem Fiedback-Sensorschaltkreis 214 von dem Motorsteuerungslogik- und Taktimpulsschaltkreis 210 gesteuert wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 18 wird die Art und Weise, in der das Programm nach der Erfindung angwandt wird, beschrieben. Ein Hauptsteuer-Modul 300 stellt das Menü dar, und übergibt die Steuerung dann, auf Befehl des Operators, entweder auf ein Einstellmodul 302, ein Trimmodul 308 oder ein Betriebsmodul 304.

Das Einstellmodul 302 gibt dem Operator an, die X, Y und Z-Koordinaten jedes Motors einzugeben. Diese Daten werden verwendet, um den Ort oder den Linienvektor für jeden Motor festzulegen.

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Das Trimmodul 308 weist den Operator an, die Identifikationsbuchstaben für den gewünschten Motor einzugeben und erlaubt dann eine manuelle Steuerung des Motors von der Steuertafel.

Das Betriebsmodul 304 ist die äußere Prozeßschleife für die Betriebsweise. Dieses Modul antwortet auf einen externen Zeitzyklus, erhält und verrechnet Steuereingangssignale, führt Rechnungen durch, frischt das Steuerdisplay auf und sendet Steuerausgangssignale zu den Motoren.

Ein Eingangssignal-Rechenmodul 312 startet den Rechenzyklus. Insbesondere werden die drei Steuervektorwerte (x, y und z) von dem Kommunikationsbus gelesen und in Koordinatenwerte eines Bewegungsvektors umgewandelt, wobei die gewünschte Bewegung von dem Modul auf Grenzverletzungen geprüft und - falls erforderlich - geändert .wird. Ein Rechenmodul 314 verwendet den Bewegungsvektor zur Berechnung der neuen Werte für jeden der vier Linienvektoren. Auch die neue Länge eines jeden Linienvektors wird berechnet und von der alten Länge zur Feststellung der Längenänderung abgezogen. Ein Sichtgerättreibermodul 316 frischt die auf einem Oszillographischen während des Betriebes dargestellte Status-Information auf. Die dargestellte Information beinhaltet die X-, Y- und Z-Position der Kameraausrüstung von dem Ursprung in Metern, die Geschwindigkeit in zehntel Metern pro Sekunde und eine graphische Anzeige der Richtung und der Geschwindigkeit der Bewegung auf.

Ein Ausgangstreibermodul 318 nimmt die Längenänderung für jeden Linienvektor, wandelt die Länge in einen Wert zwischen - 128 und + 128 um und bringt die hexadezimale Darstellung des Wertes auf den Kommunikationsbus

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zusammen mit einem Zählwert zur Ermöglichung einer Motorgeschwindigkeitssteuerung. In einem Mikrofiche-Anhang ist ein Computerprogramm enthalten, welches entwickelt worden ist zum Betrieb der elektronischen Hardwore, die in den Fig. 15, 16 und .17 gezeigt ist, wenn die in Fig. 18 gezeigte Software verwendet wird» Es wird darauf, hingewiesen, daß das gezeigte Programm für den Zweck geeignet ist und das beste dem Anmelder zum Zeitpunkt der Anmeldung bekannte Programm ist. Es versteht sich jedoch, daß Änderungen oder auch ^ eine vollständige Überarbeitung sich als erforderlich erweisen kann bei der Verwirklichung des erfindungsgemäßen Systems.

Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, versteht es sich, daß die vorliegende Offenbarung lediglich beispielhaft ist und viele Änderungen in den Einzelheiten der Konstruktion vorgenommen werden können ohne den Geist und den Bereich der Erfindung zu verlassen. Der Erfindungsbereich sollte daher nicht durch die vorliegende Beschreibung begrenzt werden sondern nur durch ■***"* den Bereich der anschließenden Ansprüche.

Unter erneuter Bezugnahme auf die Fig. 12B, deren Aspekte und Merkmale hier nicht besonders beschrieben und gezeigt worden sind, sind denen in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 und 12 ähnlich. Insbesondere ist das kardanische System 74b, 76b in Fig. 12B nur diagrammartig dargestellt, es ist tatsächlich aufgebaut und von einer Vorrichtung steuerbar, wie dies unter Bezugnahme auf die Fig.' 5 und 12 beschrieben ist, so daß die Drehachse der Einrichtung ver- _ tikal bleibt bei Aufhängungen an vier Seilen über An-

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bringungen 82b. Es ist weiter zu beachten, daß die elektrische Energie von den Batterien 116b und 118b direkt geliefert werden kann, d. h. durch Seile in dem hohlen Inneren der zentralen Spiere 68b zu allen an der Spiere befestigten Komponenten. Zu den auf der äußeren Spiere angeordneten Komponenten 56b kann Energie wieder durch konventionelle Schleifringverbindungen geführt werden.

Es versteht sich, daß unter Bezugnahme auf die dargestellten Ausführungsformen alle equivalenten Mittel zur Durchführung derer Funktionen oder der derer Komponenten innerhalb des Erfindungsbereiches liegt.

Claims

BOEHMERT & BOEHMERT BXM 1859 ANSPRUCHE

1. Schwebesystem zum Stützen und Transportieren von Gegenständen, gekennzeichnet durch

- wenigstens drei sehr lange, flexible Mittel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a);

- mit Abstand voneinander angeordnete Befestigungsmittel (22) zur verlängerbaren und verkürzbaren Halterung der flexiblen Mittel (12, 14, 16, 18_? 14a, 16a, 18a); und

- ein das Gerät tragendes Teil (24), das an die flexiblen Mittel (12, 14, 16, 18, läa, 16a, 18a) angebracht ist, wobei das tragende Teil eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Bewegung der flexiblen Mittel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a) bewegt zu werden.

2. Schwebesystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Antriebsmittel (26) zum Verlängern und Verkürzen

BOEHMERT & BOEHMERT' : ' ; f

jedes der flexiblen Mittel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a), und

- Steuermittel für die Antriebsmittel (26) zur wahlweisen Verlängerung oder Verkürzung eines oder mehrerer der flexiblen Mittel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a), um das Gerät entlang eines vorbestimmten Weges zu bewegen,

- wobei die Antriebsmittel (26> einen rechnergesteuerten Motor beinhalten.

3. Schwebesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vier sehr lange flexible Mittel (12.,· .14, 16, 18) vorgesehen sind.

4. Schwebesystem zum Stützen und Transportieren von Gegenständen, gekennzeichnet durch:

- wenigstens drei sehr lange, flexible Mittel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a) ;

- mit Abstand voneinander angeordnete Befestigungsmittel (22) zur verlängerbaren und verkürzbaren Halterung der flexiblen Mittel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a); und

- ein das Gerät tragendes Teil (24), das an die flexiblen Mittel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a) angebracht ist, wobei das tragende Teil eingerichtet ist, in Abhängigkeit von der Bewegung der flexiblen Mittel (12, 14, 16, ¥:_:1._; 14a, 16a, 18a) bewegt zu werden , '■* '

- wobei das tragende Teil (24) einen inneren Ab-

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schnitt (72X aufweist, an dem das Gerät angebracht ist, und einen äußeren Abschnitt aufweist, an den die flexiblen Mittel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a) angebracht sind,

- wobei der innere Abschnitt (72) und der äußere Abschnitt (76) relativ zueinander um wenigstens zwei getrennte Drehachsen drehbar sind, die um 9U ° zueinander ausgerichtet sind, und

- Antriebsmittel (84, 90, 94, 86, 88, 92) zur Drehung des inneren und des äußeren Abschnittes ( 72 76) des den Gegenstand tragenden Teil (24) unabhängig voneinander und relativ zueinander um wenigstens zwei Drehachsen.

5. Schwebesystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Meßmittel (96, 98) zum Feststellen einer Winkelabweichung relativ zu der gewünschten Ausrichtung des Gerätes, das an dem das Gerät tragenden Teil (24) angeordnet ist,

- wobei das Meßmittel (96, 98) dazu eingerichtet ist, die Antriebsmittel (84, 86, 88, 90, 92, 94) bei Feststellung einer Abweichung zur Drehung des inneren und des äußeren Abschnittes (74, 76) des tragenden Teiles (24) relativ zueinander zu betätigen, wodurch das Gerät in die gewünschte Ausrichtung be-

\ wegt wird.

6. Schwebesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Geirät eine Kameraausrüstung aufweist, die durch das das Gerät tragende Teil (24) derart ragt, daß Abschnitte davon an gegenüberliegenden Enden des tragenden Teiles (24) angeordnet sind.

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7. Schwebesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraausrüstung (10) eine drehbar befestigte Kameratrageinheit (68), einen die Kamera haltenden Abschnitt (64) in der Nahe der Kameraausrüstung und eine an dem die Kamera haltenden Abschnitt angeordnete Kamera aufweist, wobei die Kamerahaiterung (64) relativ zu dem das Gerät tragenden Teil (24) angeordnet ist, und Antriebsmittel zum Drehen der Kamerahaiterung, um die daran befestigte Kamera zu drehen vorhanden sind.

8. Schwebesystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kameraausrüstung in oder in der Nähe ihres Schwerpunktes an das das Gerät tragende Teil (24) angebracht ist, um unerwünschte Pendelbewegungen der Kameraausrüstung bei deren Bewegung zu minimieren.

9. Schwebesystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein erstes Gehäuse (60) um die Kamera (54) benachbart zu dem einen Ende der Vorrichtung und ein zweites Gehäuse (62) um die anderen Elemente der Kameraausrüstung benachbart zu deren anderen Ende, wobei die Größe der Gehäuse (60, 62) derart gewählt ist, daß die Windlast auf die einander gegenüberliegenden Enden der Ausrüstung sich im wesentlichen ausgleichen, wodurch ein im wesentlichen gleicher Hebel auf die Ausrüstung oberhalb und unterhalb des Ortes der Anbringung des das Gerät tragenden Teiles (24) bewirkt wird.

10. Schwebesystem zum Stützen und Transportieren einer Kameraausrüstung über eine gegebene Ebene, gekennzeichnet durch

- wenigstens drei Seile (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a),

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deren jedes zwei Enden hat, wobei das eine Ende jedes der Kabel (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a,) mit einem gemeinsamen Teil (21) verbunden ist;

- voneinander mit Abstand angeordnete , drehbare Trommeln (27), die dazu eingerichtet sind, die anderen Enden der Seile (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a) aufzunehmen für eine verlängerbare und verkürzbare Befestigung der Seile (12, 14, 16, 18, 14a, 16a, 18a); und

- eine von dem Teil herunterhängende Gerätestütze zum Tragen der Kameraausrüstung,

- wobei das gemeinsame Teil eine kardanische Aufhängung (24) aufweist, die einen inneren Abschnitt (72) beinhaltet, an die die Kamera angebracht ist, und einen äußeren Abschnitt (76) aufweist, der mit den Seilen (12, 14, 16, 18,) .verbunden ist.

11. Schwebesystem nach Anspnuch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und äußeren Abschnitte (72, 76) relativ zueinander um wenigstens zwei getrennte Drehachsen drehbar sind.

12. Schwebesystem nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch erhöhte Mittel zum Befestigen der Trommel (27) auf der Ebene, wobei die zweiten Enden der Seile (!12, 14, 16, 18) immer oberhalb der jeweiligen ersten Ende der Seile (12, 14, 16, 18) angeordnet sind.

13. Stützsystem für Geräte, das zum Drehen und Kippen über eine Fernbedienung in der Lage ist, gekennzeichnet durch

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- erste in der Richtung der Drehachse des Gerätes ausgerichtete Stützmittel;

- Mittel zum kippbaren Befestigen der Ausrüstung in der Nähe eines Endes der Stützmittel;

- zweite, mit der Achse konzentrische Stützmittel, die in bezug auf das erste Stützmittel um diese Achse drehbar sind und entlang der ersten Stützmittel mit Abstand von den Anbringungsmitteln für das Gerät befestigt sind; und

- die ersten und zweiten länglichen Stützmittel verbindende Antriebsmittel, wobei die Antriebsmittel dazu eingerichtet sind, eine Relativdrehung !zwischen den Stützmitteln um die Achse zu erzeugen und zur Erhaltung einer vorgegebenen Drehrate steuerbar sind.

14. System nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch kardanisch aufgehängte, an dem zweiten Stützmittel angeordnete Stützen zum Ermöglichen einer Drehung des Systems um jede der beiden senkrecht zueinander und zu der Achse des Stützmittel stehenden Achsen, und

- Mittel zum Befestigen von Hängemitteln von steuerbarer Länge an der äußeren der kardanisch aufgehängten Stützen, wodurch das Stützsystem hoch in dreidimensional einstellbaren Positionen gehalten', wird.

15. System nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch

- Mittel zum Anbringen von ein Gegengewicht bildenden Mitteln benachbart zu dem anderen Ende des ersten Stützmittels zum statischen Ausgleichen: des Gewichts des Gerätes,

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wobei das erste längliche Stützmittel im wesentlichen frei von Drehbewegungen um seine eigene Achse ist zwischen dem Gerät und den das Gegengewicht bildenden Mitteln, wodurch das Gerät und die das Gegengewicht bildenden Mittel um die Drehachse als eine Einheit drehbar sind.

16. System nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichent,. daß die Antriebsmittel, die das erste und zweite Stützteil miteinander verbinden, so konstruiert und angeordnet sind, daß sie unerwünschten Relativdrehungen um die Achse zwischen dem ersten und dem zweiten Stützmittel entgegenwir- · ken, wobei

- die Antriebsmittel Mittel zum Messen der Drehrate eines der länglichen Stützmittel relativ zu dem andern und Mittel zum Steuern der Rate derart, daß diese mit der gewünschten Rate übereinstimmt, aufweisen .

17. System nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel Mittel aufweisen zum Konstanthalten dieser Rate in Anbetracht der unerwünschten äußeren

Einflöße,die dazu neigen, eine Abweichung von der konstanten Rate zu bewirken, wobei die Rate im wesentlichen konstant bleibt, einschließlich Null, und die Kontrollmittel einen Drehmomentmotor aufweisen, der von einem Kontrollsignal betrieben wird, das von den die Rate messenden Mitteln stammt, und so konstruiert ist, daß Drehvibrationen nicht übertragen·, werden, wenn der Motor nicht betrieben wird.

18. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät eine Kamera ist.

BOEHMERT & BOEHMFRT

19. Schwebesystem zum Stützen eines Gerätes in dreidimensional wählbaren Stellungen mittels wenigstens drei Seilen, die an dem Gerät angebracht sind und die sich von dem Gerät weg in verschiedene Richtungen erstrecken, gekennzeichnet durch die Kombination

- wenigstens dreier länglicher Stützmittel (22), und zwar eines für jedes Kabel (12, 14, 16, 18), die von dem Gerät mit Abstand angeordnet sind und die Ecken eines dreidimensionalen Raumes oberhalb der Oberfläche, über die sie aufgerichtet sind, definieren; und

- Mitteln zum Einstellen der Längen der Seile (12, 14, 16, 18) zwischen dem jeweiligen Stützmittel (22) und dem Gerät (24) in einer solchen Beziehung, daß das Gerät an jeden gewünschten Ort innerhalb des dreidimsionalen Raumes gebracht werden kann.

20. Schwebesystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel Mittel zum Aufwickwein eines oder mehrerer Seile (12, 14, 16, 18) aufweisen die' aufgewikkelt werden, 'Während das andere Seil oder die anderen Seile um einen ausreichenden Betrag abgewickelt werden, um-'das Gerät von einer gegebenen Position zu einer anderen gewünschten Position innerhalb des dreidimensionalen Raumes zu verändern.

21. Schwebesystem nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel weiter Mittel zum Koordinieren des Kabelaufwickelns derart aufweisen, daß eines oder mehrere Kabel aufgewickelt werden, .während das andere Seil oder die anderen Seile um einen ausreichenden Betrag abgewickelt werden, um das Gerät von einer gegebenen Position zu einer anderen gewünschten Position innerhalb des dreidimensionalen Raumes zu verändern.