WO2001033169A1 - Light device for stabilising objects - Google Patents
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Abstract
The invention concerns a light device gyrostabilised on three object supporting axes designed to stabilise an object such as a camera on all airborne, land or seaborne craft subjected to movements. Said device consist of four elements (1), (2), (3) and (4) arranged such that at rest its three axes of rotation are mutually orthogonal, whatever the direction aimed at by the element (4) supporting the object, thereby providing efficient stabilisation on three axes with a minimum of gyro driving motors, electronic equipment, hence minimum weight. Said device is characterised in that it is equipped with one or several return mechanisms for preventing any drift of the device mainly related to imperfections in gyroscopes. The inventive device is particular useful for stabilising photographic cameras on mobile crafts for which lightness is of paramount importance.
Description
Dispositif léger de stabilisation d'objets Lightweight object stabilization device
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La présente invention concerne un dispositif gyrostabilisé léger support d'objets. Il est destiné à stabiliser un objet tel qu'une caméra sur tout engin aérien, terrestre ou marin subissant des mouvements. Il peut être télécommandé pour orienter l'objet dans une direction souhaitée.The present invention relates to a light gyro-stabilized device for supporting objects. It is intended to stabilize an object such as a camera on any air, land or sea vehicle undergoing movement. It can be remote controlled to orient the object in a desired direction.
Les systèmes gyrostabilisés existants sont de poids relativement élevé et ne peuvent donc pas être installés sur des engins pour lesquels la légèreté est primordiale, comme par exemple des ballons à hélium de petite taille ou des voiliers de course. Les quelques systèmes gyrostabilisés légers existants ne stabilisent que sur deux axes ou par conception ne peuvent pas garantir une stabilisation efficace, car les trois axes de rotation de ces systèmes ne sont orthogonaux entre eux que pour une position unique de l'objet à stabiliser, et s'éloignent donc très vite de l'orthogonalité dés que cet objet est orienté. La stabilisation s'en trouve alors fortement perturbée. Par ailleurs, les gyroscopes parfaits n'existant pas, une légère dérive finit par apparaître au fur et à mesure des mouvements, induisant un décalage progressif de l'orientation de l'objet à stabiliser. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces inconvénients. En effet, son principe de fonctionnement et l'agencement de ses éléments permettent une stabilisation efficace sur trois axes, avec un minimum de moteurs, de réducteurs, de gyroscopes et d'équipement électronique, donc un gain de poids. Ainsi trois gyroscopes seulement sont nécessaires, et trois moteurs servent à la fois à orienter l'objet et à le stabiliser.Existing gyro-stabilized systems are relatively heavy and therefore cannot be installed on machines for which lightness is essential, such as for example small helium balloons or racing yachts. The few existing light gyro-stabilized systems stabilize only on two axes or by design cannot guarantee effective stabilization, since the three axes of rotation of these systems are orthogonal to each other only for a single position of the object to be stabilized, and therefore quickly move away from orthogonality as soon as this object is oriented. Stabilization is therefore greatly disturbed. In addition, since perfect gyroscopes do not exist, a slight drift eventually appears as the movements progress, inducing a progressive shift in the orientation of the object to be stabilized. The device according to the invention overcomes these drawbacks. Indeed, its operating principle and the arrangement of its elements allow effective stabilization on three axes, with a minimum of motors, reducers, gyroscopes and electronic equipment, thus saving weight. Thus only three gyroscopes are necessary, and three motors serve both to orient the object and to stabilize it.
D'autre part, le dispositif n'a pas à amortir les vibrations hautes fréquences, il n'a donc pas de système mécanique d'amortissement utilisant des masses inertielles. Il est conçu pour supporter des objets légers, tels que les caméras vidéo numériques haute définition apparues récemment sur le marché de la télévision. Le dispositif est donc constitué de petits moteurs à démultiplication simple et légère, dans une structure allégée.On the other hand, the device does not have to damp high-frequency vibrations, so it does not have a mechanical damping system using inertial masses. It is designed to support light objects, such as the high definition digital video cameras recently appeared on the television market. The device therefore consists of small motors with simple and light reduction, in a light structure.
Le présent dispositif est constitué de quatre éléments reliés entre eux par trois axes et de trois moteurs agissant sur lesdits axes,
chaque moteur étant asservi à un gyroscope et éventuellement à un mécanisme de rappel ainsi qu'a un pupitre de commande.The present device consists of four elements linked together by three axes and three motors acting on said axes, each motor being slaved to a gyroscope and possibly to a return mechanism as well as to a control console.
Pour chaque axe, un gyroscope enregistre les mouvements de rotation, et commande à un moteur de faire tourner ledit axe dans le sens inverse.For each axis, a gyroscope records the rotational movements, and commands a motor to rotate said axis in the opposite direction.
Les dessins annexés illustrent le dispositif :The attached drawings illustrate the device:
- La figure 1 montre en perspective schématique, selon une forme de réalisation préférentielle non limitative, la disposition des différents éléments du dispositif lorsque celui ci est dans sa position de repos. Dans cette dite position de repos, les trois axes du dispositif sont orthogonaux entre eux à quelques degrés de liberté près quelle que soit la direction visée par l'objet à stabiliser, et doivent être dans cette position lorsque l'engin support du dispositif est lui-même dans sa position de repos. Ladite position de repos de l'engin est définie comme étant la position de l'engin lorsque celui-ci n'est pas soumis à des mouvements perturbateurs dus par exemple au vent ou aux vagues.- Figure 1 shows in schematic perspective, according to a preferred non-limiting embodiment, the arrangement of the various elements of the device when the latter is in its rest position. In this so-called rest position, the three axes of the device are orthogonal to each other with a few degrees of freedom regardless of the direction aimed by the object to be stabilized, and must be in this position when the device's support device is itself - even in its rest position. Said position of rest of the machine is defined as being the position of the machine when it is not subjected to disturbing movements due for example to wind or waves.
- La figure 2, est une représentation en coupe du dispositif.- Figure 2 is a sectional representation of the device.
- La figure 3 est une représentation en coupe d'une variante de ce dispositif, supportant une caméra.- Figure 3 is a sectional representation of a variant of this device, supporting a camera.
En référence à ces dessins, le dispositif est fixé à l'engin mobile par l'élément (1) de manière que l'axe (la) soit vertical par rapport au sol lorsque ledit engin est au repos.With reference to these drawings, the device is fixed to the mobile machine by the element (1) so that the axis (la) is vertical relative to the ground when said machine is at rest.
Selon une première caractéristique du dispositif, celui-ci comporte quatre éléments (1), (2), (3) et (4) agencés de la manière suivante : un premier élément (4) qui est le support de l'objet à stabiliser, tournant autour d'un axe de site (3 a) lié à un deuxième élément (3) ; le deuxième élément (3) tournant autour d'un axe de roulis (2a) lié à un troisième élément (2) ; le troisième élément (2) tournant autour d'un axe de gisement (la) lié à un quatrième élément (1) ; le quatrième élément (1) rendu solidaire de l'engin mobile support du dispositif, ce qui permet à ces trois axes d'être orthogonaux entre eux à quelques degrés de liberté près, quelle que soit la direction visée par l'élément (4) support d'objet, assurant ainsi une stabilisation efficace sur trois axes lorsque l'engin mobile oscille autour de sa position de repos. En effet, lors de mouvements, pendant la stabilisation, les trois axes sont toujours orthogonaux
entre eux deux à deux, mais l'axe (3a) peut ne plus être orthogonal à l'axe (la). Toutefois, étant prévus pour osciller assez rapidement (quelques secondes d'écart) autour de leur position de repos, les trois axes ne s'éloignent jamais longtemps de l'orthogonalité entre eux. La stabilisation sur trois axes est d'autant meilleure que l'axe (3a) ne s'éloigne pas trop de l'orthogonalité avec l'axe (la). Remarquons que si deux axes se retrouvent colinéaires, le dispositif n'est plus gyrostabilisé que sur deux axes.According to a first characteristic of the device, it comprises four elements (1), (2), (3) and (4) arranged as follows: a first element (4) which is the support of the object to be stabilized , rotating around a site axis (3 a) linked to a second element (3); the second element (3) rotating about a roll axis (2a) linked to a third element (2); the third element (2) rotating about a bearing axis (la) linked to a fourth element (1); the fourth element (1) made integral with the mobile device supporting the device, which allows these three axes to be orthogonal to each other with a few degrees of freedom, regardless of the direction targeted by the element (4) object support, thus ensuring effective stabilization on three axes when the mobile machine oscillates around its rest position. Indeed, during movements, during stabilization, the three axes are always orthogonal between them two by two, but the axis (3a) may no longer be orthogonal to the axis (la). However, being designed to oscillate fairly quickly (a few seconds apart) around their rest position, the three axes never stray far from the orthogonality between them. Stabilization on three axes is all the better as the axis (3a) does not stray too far from the orthogonality with the axis (la). Note that if two axes are found collinear, the device is no longer gyro-stabilized on two axes.
Suivant une autre caractéristique du dispositif, le gyroscope (6a) qui commande le moteur (5a) de l'axe (la) est placé dans l'élément (1) avec son axe de mesure parallèle à l'axe (la), le gyroscope (6b) qui commande le moteur (5b) de l'axe (2a) est placé dans l'élément (2) avec son axe de mesure parallèle à l'axe (2a) et le gyroscope (6c) qui commande le moteur (5c) de l'axe (3a) est placé dans l'élément (2) avec son axe de mesure perpendiculaire aux axes (la) et (2a). Ainsi, deux gyroscopes (6b) et (6c) sont contenus par l'élément (2) tandis que le troisième (6a) est contenu par l'élément (1), de sorte que les axes de mesure de ces trois gyroscopes sont toujours orthogonaux entre eux, ce qui leur permet d'enregistrer les rotations sur leur axe indépendamment des rotations des deux autres axes. De plus, les trois gyroscopes ne sont pas placés sur les éléments qu'ils stabilisent, de manière à ne pas détecter les corrections qu'ils ont induites et à ne pas entrer en résonance. Ainsi, un déplacement volontaire de l'objet à partir du pupitre de commande n'est pas détecté par les gyroscopes et n'induit donc pas de mouvement involontaire, même lorsque l'axe (3a) n'est pas parfaitement orthogonal à l'axe (la).According to another characteristic of the device, the gyroscope (6a) which controls the motor (5a) of the axis (la) is placed in the element (1) with its measurement axis parallel to the axis (la), the gyroscope (6b) which controls the motor (5b) of the axis (2a) is placed in the element (2) with its measuring axis parallel to the axis (2a) and the gyroscope (6c) which controls the motor (5c) of the axis (3a) is placed in the element (2) with its measurement axis perpendicular to the axes (la) and (2a). Thus, two gyroscopes (6b) and (6c) are contained by the element (2) while the third (6a) is contained by the element (1), so that the measurement axes of these three gyroscopes are always orthogonal to each other, which allows them to record the rotations on their axis independently of the rotations of the other two axes. In addition, the three gyroscopes are not placed on the elements they stabilize, so as not to detect the corrections they have induced and not to enter into resonance. Thus, a voluntary movement of the object from the control console is not detected by the gyroscopes and therefore does not induce involuntary movement, even when the axis (3a) is not perfectly orthogonal to the axis (la).
Suivant une autre caractéristique du dispositif, celui ci peut être muni d'un mécanisme de rappel (magnétique, électrique ou gravitationnel) qui empêche les dérives du dispositif, et permet notamment, lorsqu'il est utilisé sur l'axe (2a), que les trois axes soient toujours orthogonaux entre eux à quelques degrés de liberté près lorsque l'engin support du dispositif passe par sa position de repos, et ceci, bien sur, quelle que soit la direction visée par l'élément (4). En effet, les gyroscopes et les moteurs parfaits n'existant pas, une légère dérive de l'orientation des éléments apparaît avec le temps. Le mécanisme de rappel s'oppose à cette
dérive en agissant faiblement sur le moteur concerné, de manière à ne pas gêner la stabilisation. Ceci permet une stabilisation efficace sur trois axes avec une conception simple et donc un minimum de poids, quelle que soit la direction visée par l'élément (4). Ce mécanisme de rappel peut également être utilisé sur les trois axes pour permettre à l'élément (4) de conserver une direction désirée pendant une très longue période.According to another characteristic of the device, the latter can be provided with a return mechanism (magnetic, electric or gravitational) which prevents the device from drifting, and in particular allows, when it is used on the axis (2a), that the three axes are always orthogonal to each other with a few degrees of freedom when the device support device passes through its rest position, and this, of course, regardless of the direction targeted by the element (4). Indeed, the perfect gyroscopes and motors do not exist, a slight drift in the orientation of the elements appears over time. The recall mechanism opposes this drift by acting weakly on the engine concerned, so as not to hinder stabilization. This allows effective stabilization on three axes with a simple design and therefore a minimum of weight, whatever the direction targeted by the element (4). This return mechanism can also be used on the three axes to allow the element (4) to maintain a desired direction for a very long period.
Le mécanisme de rappel magnétique est basé sur le principe suivant : Les gyroscopes mécaniques fonctionnent par effet Hall, c'est à dire que lors d'une rotation du gyroscope sur son axe de mesure, un petit volant d'inertie motorisé et aimanté s'incline et un capteur détecte que le champ magnétique de ce volant d'inertie est écarté de sa position de repos. Le mécanisme de rappel magnétique est constitué d'un aimant (7) fixé sur l'un des axes ((2a) sur la figure 2), à proximité duquel est placé le gyroscope (6b) agissant sur le moteur (5b) de cet axe. Ainsi, lorsque pendant la stabilisation ledit axe (2a) s'écarte de la position initialement déterminée pour laquelle l'aimant n'a plus d'effet sur ledit gyroscope, ce dernier détecte le décalage du champ magnétique de l'aimant fixé sur l'axe comme s'il s'agissait du champ magnétique de son volant d'inertie, et il induit un léger rappel qui tend à ramener lentement ledit axe vers cette position prédéterminée. Ainsi les deux éléments liés par cet axe tendent à revenir vers un angle prédéterminé entre eux. Le mécanisme de rappel magnétique a une influence négligeable sur la stabilisation car les champs magnétiques s'additionnent, et celui du volant d'inertie du gyroscope est beaucoup plus intense que celui de l'axe. Il peut être utilisé sur l'axe (2a) pour permettre aux trois axes d'être pratiquement orthogonaux entre eux lorsque l'engin passe par sa position de repos, et donc d'avoir une stabilisation efficace sur trois axes.The magnetic return mechanism is based on the following principle: Mechanical gyroscopes operate by Hall effect, that is to say that during a rotation of the gyroscope on its measurement axis, a small motorized and magnetized flywheel s' tilts and a sensor detects that the magnetic field of this flywheel is moved away from its rest position. The magnetic return mechanism consists of a magnet (7) fixed on one of the axes ((2a) in Figure 2), near which is placed the gyroscope (6b) acting on the motor (5b) of this axis. Thus, when during stabilization said axis (2a) deviates from the initially determined position for which the magnet no longer has an effect on said gyroscope, the latter detects the offset of the magnetic field of the magnet fixed on the 'axis as if it were the magnetic field of its flywheel, and it induces a slight recall which tends to slowly bring said axis to this predetermined position. Thus the two elements linked by this axis tend to return towards a predetermined angle between them. The magnetic return mechanism has a negligible influence on stabilization because the magnetic fields add up, and that of the flywheel of the gyroscope is much more intense than that of the axis. It can be used on the axis (2a) to allow the three axes to be practically orthogonal to each other when the machine passes through its rest position, and therefore to have effective stabilization on three axes.
Le mécanisme de rappel électrique a le même effet que le mécanisme de rappel magnétique. Il est constitué d'un potentiomètre (8) actionné par l'un des axes (2a) et agissant légèrement sur le moteur (5b) de cet axe pour ramener lentement ledit axe vers une position donnée, qui est déterminée par le neutre du potentiomètre, dès qu'il tend à s'en éloigner pendant la stabilisation. Ainsi les deux éléments liés par cet axe tendent à revenir vers un angleThe electric recall mechanism has the same effect as the magnetic recall mechanism. It consists of a potentiometer (8) actuated by one of the axes (2a) and acting slightly on the motor (5b) of this axis to slowly bring said axis to a given position, which is determined by the neutral of the potentiometer , as soon as it tends to move away from it during stabilization. So the two elements linked by this axis tend to return towards an angle
SUBSTITUTE SHEET (RTJLE 26)
prédéterminé entre eux. En même temps, le gyroscope (6b) continue de stabiliser et envoie des ordres au moteur qui s'additionnent à ceux du potentiomètre tout en étant beaucoup plus efficaces que ces derniers. Le mécanisme de rappel électrique a donc une influence négligeable sur la stabilisation. Il peut être utilisé sur l'axe (2a) pour permettre aux trois axes d'être pratiquement orthogonaux entre eux lorsque l'engin passe par sa position de repos et donc d'avoir une stabilisation efficace sur trois axes.SUBSTITUTE SHEET (RTJLE 26) predetermined between them. At the same time, the gyroscope (6b) continues to stabilize and sends orders to the motor which add to those of the potentiometer while being much more efficient than the latter. The electric return mechanism therefore has a negligible influence on stabilization. It can be used on the axis (2a) to allow the three axes to be practically orthogonal to each other when the machine passes through its rest position and therefore to have effective stabilization on three axes.
Le mécanisme de rappel gravitationnel (non représenté) est constitué d'un potentiomètre, actionné par un balancier gravitationnel qui est stabilisé par des volants d'inertie motorisés, ledit potentiomètre agissant légèrement sur le moteur de l'un des deux axes perpendiculaires à la gravité (2a) ou (3a) pour maintenir l'élément (3) ou (4) tournant autour de cet axe dans une position donnée par rapport à la gravité. Le mécanisme de rappel gravitationnel nécessite la présence d'un mécanisme de rappel électrique sur l'axe précité. En effet, lorsque le potentiomètre du balancier gravitationnel tourne par rapport à l'engin qui a subi un mouvement, le moteur sur lequel il agit reçoit une tension qui le fait tourner également, puis un second potentiomètre (8) tournant avec l'axe relié à ce moteur diminue lentement la vitesse de rotation dudit moteur jusqu'à l'arrêter lorsque ledit axe a tourné du même angle que le balancier gravitationnel par rapport à l'engin mobile. L'axe de rotation du balancier est parallèle à l'axe du dispositif sur lequel il agit. L'effet du mécanisme de rappel gravitationnel s'additionne à celui des gyroscopes. Le mécanisme de rappel gravitationnel se distingue des mécanismes de rappel magnétique et électrique en ce qu'il n'essaye pas de ramener les éléments liés par l'axe sur lequel il agit vers un angle prédéterminé entre eux. Il utilise la gravité comme référence tandis que les deux autres se réfèrent à l'engin support du dispositif. Ce mécanisme permet par exemple de maintenir l'élément (3) horizontal donc sans dérive sur un voilier. En effet, en raison des changements de la gîte et des virements de bord, les voiliers n'oscillent pas nécessairement autour d'une position de repos, comme c'est le cas par exemple sur une grue ou sur un ballon captif, qui dans le vent bouge toujours autour d'une position moyenne. Le mécanisme de rappel gravitationnel peut se situer à l'extérieur des
quatre éléments (1), (2), (3) et (4), à condition qu'il soit solidaire de l'engin support du dispositif.The gravitational return mechanism (not shown) consists of a potentiometer, actuated by a gravitational balance which is stabilized by motorized flywheels, said potentiometer acting slightly on the motor of one of the two axes perpendicular to gravity (2a) or (3a) to maintain the element (3) or (4) rotating around this axis in a given position relative to gravity. The gravitational return mechanism requires the presence of an electric return mechanism on the aforementioned axis. In fact, when the potentiometer of the gravitational balance turns relative to the machine which has undergone a movement, the motor on which it acts receives a voltage which also makes it rotate, then a second potentiometer (8) rotating with the axis connected to this motor slowly decreases the speed of rotation of said motor until it stops when said axis has rotated by the same angle as the gravitational balance relative to the mobile machine. The axis of rotation of the balance is parallel to the axis of the device on which it acts. The effect of the gravitational recall mechanism is added to that of gyroscopes. The gravitational return mechanism is distinguished from the magnetic and electric return mechanisms in that it does not try to bring back the elements linked by the axis on which it acts towards a predetermined angle between them. It uses gravity as a reference while the other two refer to the device's support device. This mechanism allows for example to keep the element (3) horizontal so without drift on a sailboat. Indeed, due to changes in heel and tack, sailboats do not necessarily oscillate around a rest position, as is the case for example on a crane or on a tethered balloon, which in the wind always moves around an average position. The gravitational return mechanism can be located outside the four elements (1), (2), (3) and (4), provided that it is integral with the support device of the device.
Suivant une autre caractéristique du dispositif, ses moteurs peuvent être actionnés par un pupitre de commande relié par ondes ou par câbles au dispositif, cette action s 'additionnant à celle des gyroscopes et à celle des mécanismes de rappel, ce qui permet d'orienter volontairement l'objet tout en continuant à le stabiliser vis à vis des mouvements perturbateurs que subit l'engin support du dispositif. Suivant une autre caractéristique du dispositif, celui ci peut comporter un ou plusieurs collecteurs tournants (9a) et (9b) reliés aux axes du dispositif, et acheminant les informations électriques d'un élément à l'autre, ce qui permet à ces éléments de tourner autour de leur axe sans torsader les fils électriques (10) et donc sans limitation du nombre de tours.According to another characteristic of the device, its motors can be actuated by a control console connected by waves or by cables to the device, this action being added to that of the gyroscopes and that of the return mechanisms, which makes it possible to orient voluntarily the object while continuing to stabilize it vis-à-vis the disturbing movements that the device support device undergoes. According to another characteristic of the device, it can include one or more rotary collectors (9a) and (9b) connected to the axes of the device, and routing the electrical information from one element to another, which allows these elements to rotate around their axis without twisting the electrical wires (10) and therefore without limiting the number of turns.
Selon des modes particuliers de réalisation :According to particular embodiments:
- Chacun des quatre éléments peut avoir une forme propre, différente de la forme de réalisation préférentielle des figures 1 et 2. Notamment, selon la variante représentée à la figure 3, l'élément (2) peut servir d'enveloppe protectrice pour le système, et l'élément (1) de mâchoire de fixation sur l'engin qui supporte le dispositif.- Each of the four elements can have its own shape, different from the preferred embodiment of Figures 1 and 2. In particular, according to the variant shown in Figure 3, the element (2) can serve as a protective envelope for the system , and the jaw element (1) for fixing to the machine which supports the device.
- Chaque axe peut avoir son fonctionnement propre. Notamment, selon une variante non représentée, l'un des éléments peut tourner dans un autre sur un rail circulaire, l'axe étant alors virtuel. - Le dispositif peut être rendu étanche, d'une part par la fermeture hermétique de ses différents éléments et par l'utilisation de joints toriques sur ses axes, et d'autre part par l'utilisation d'une enveloppe souple réalisée dans un tissu imperméable enveloppant hermétiquement les parties mobiles du dispositif. Ceci permet de protéger le dispositif des projections d'eau et de la condensation.- Each axis can have its own functioning. In particular, according to a variant not shown, one of the elements can rotate in another on a circular rail, the axis then being virtual. - The device can be made waterproof, on the one hand by the hermetic closure of its various elements and by the use of O-rings on its axes, and on the other hand by the use of a flexible envelope made of a fabric waterproof hermetically enveloping the moving parts of the device. This protects the device from splashing water and condensation.
- Pour certaine application particulière, comme sur des bateaux, la stabilisation de l'axe de gisement (la) peut être déconnectée. Cependant, un mécanisme de rappel peut être utilisé sur chacun des deux axes restants afin d'éviter toute dérive, tel que sur plusieurs oscillations l'objet à stabiliser reste en moyenne dans le temps orienté de la même manière, par rapport à la verticalité si le rappel- For certain specific applications, such as on boats, the stabilization of the bearing axis (la) can be disconnected. However, a return mechanism can be used on each of the two remaining axes in order to avoid any drift, such that over several oscillations the object to be stabilized remains on average oriented in the same way over time, relative to the verticality if the reminder
&1JLBS ITUTE SHEET (RULE 26)
est gravitationnel et par rapport au support du dispositif s'il est magnétique ou électrique.& 1JLBS ITUTE SHEET (RULE 26) is gravitational and relative to the support of the device if it is magnetic or electric.
- L'élément (1) du dispositif peut être rendu solidaire d'un mécanisme d'amortissement des mouvements de translation, tel qu'une grue articulée de prise de vue ou qu'un système individuel de stabilisation mécanique de caméra. Ce couplage permet de compenser les mouvements de rotation comme ceux de translation que subit l'engin mobile support du dispositif.- The element (1) of the device can be made integral with a mechanism for damping translational movements, such as an articulated crane for shooting or an individual system for mechanical stabilization of the camera. This coupling makes it possible to compensate for rotational movements such as those of translation which the mobile support device of the device undergoes.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la stabilisation de caméras de prise de vue sur des engins mobiles pour lesquels la légèreté est primordiale, mais il convient à beaucoup d'autres applications.
The device according to the invention is particularly intended for the stabilization of cameras for taking pictures on mobile vehicles for which lightness is essential, but it is suitable for many other applications.
Claims
REVENDICATIONS
1 - Dispositif léger gyrostabilisé sur trois axes support d'objets, destiné à stabiliser un objet tel qu'une caméra sur tout engin aérien, terrestre ou marin subissant des mouvements, comportant quatre éléments (1), (2), (3) et (4) agencés de la manière suivante : un premier élément (4) qui est le support de l'objet à stabiliser, tournant autour d'un axe de site (3a) lié à un deuxième élément (3) ; le deuxième élément (3) tournant autour d'un axe de roulis (2a) lié à un troisième élément (2) ; le troisième élément (2) tournant autour d'un axe de gisement (la) lié à un quatrième élément (1) ; le quatrième élément (1) rendu solidaire de l'engin mobile support du dispositif, caractérisé en ce qu'il est muni de trois gyroscopes (6a), (6b) et (6c) agencés de la manière suivante : le gyroscope (6a) stabilisant l'élément (2) sur l'axe de gisement (la) est placé dans l'élément (1) solidaire de l'engin mobile avec son axe de mesure parallèle audit axe (la) ; le gyroscope (6b) stabilisant l'élément (3) sur l'axe de roulis (2a) est placé dans l'élément (2) avec son axe de mesure parallèle audit axe (2a) ; le gyroscope (6c) stabilisant l'élément (4) sur l'axe de site (3a) est placé dans l'élément (2) avec son axe de mesure perpendiculaire aux axes (la) et (2a), de sorte que les axes de mesure de ces trois gyroscopes sont toujours orthogonaux entre eux, ce qui leur permet d'enregistrer les rotations sur leur axe indépendamment des rotations des deux autres axes.1 - Light device gyro-stabilized on three object support axes, intended to stabilize an object such as a camera on any air, land or sea vehicle undergoing movement, comprising four elements (1), (2), (3) and (4) arranged as follows: a first element (4) which is the support of the object to be stabilized, rotating around a site axis (3a) linked to a second element (3); the second element (3) rotating about a roll axis (2a) linked to a third element (2); the third element (2) rotating about a bearing axis (la) linked to a fourth element (1); the fourth element (1) made integral with the mobile device supporting the device, characterized in that it is provided with three gyroscopes (6a), (6b) and (6c) arranged as follows: the gyroscope (6a) stabilizing the element (2) on the bearing axis (la) is placed in the element (1) integral with the mobile machine with its measurement axis parallel to said axis (la); the gyroscope (6b) stabilizing the element (3) on the roll axis (2a) is placed in the element (2) with its measurement axis parallel to said axis (2a); the gyroscope (6c) stabilizing the element (4) on the site axis (3a) is placed in the element (2) with its measurement axis perpendicular to the axes (la) and (2a), so that the The measurement axes of these three gyroscopes are always orthogonal to each other, which allows them to record the rotations on their axis independently of the rotations of the other two axes.
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme dit de rappel magnétique constitué par un aimant (7) fixé sur l'un des axes, à proximité duquel est placé le gyroscope agissant sur le moteur de cet axe, de telle manière que lorsque ledit axe s'éloigne de la position prédéterminée pour laquelle l'aimant n'a plus d'effet sur ledit gyroscope, ce dernier induit un léger rappel qui tend à ramener lentement ledit axe vers cette position, tout en ayant une influence négligeable sur la stabilisation.2 - Device according to claim 1, characterized in that it comprises a so-called magnetic return mechanism consisting of a magnet (7) fixed on one of the axes, near which is placed the gyroscope acting on the motor of this axis , so that when said axis moves away from the predetermined position for which the magnet no longer has an effect on said gyroscope, the latter induces a slight recall which tends to slowly bring said axis towards this position, while having a negligible influence on stabilization.
3 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme dit de rappel électrique constitué par un potentiomètre (8) actionné par l'un des axes et agissant légèrement sur le moteur de cet axe pour ramener lentement ledit axe vers une position donnée, qui est déterminée par le neutre du potentiomètre.
dès qu'il tend à s'en éloigner pendant la stabilisation, tout en ayant une influence négligeable sur cette stabilisation.3 - Device according to claim 1, characterized in that it comprises a mechanism called electrical return constituted by a potentiometer (8) actuated by one of the axes and acting slightly on the motor of this axis to slowly bring said axis towards a given position, which is determined by the neutral of the potentiometer. as soon as it tends to move away from it during stabilization, while having a negligible influence on this stabilization.
4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme dit de rappel gravitationnel, constitué d'un potentiomètre actionné par un balancier gravitationnel qui est stabilisé par des volants d'inertie motorisés, ledit potentiomètre agissant légèrement sur le moteur de l'un des deux axes perpendiculaires à la gravité (2a) ou (3a), l'axe de rotation du balancier étant parallèle à l'axe du dispositif sur lequel il agit.4 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a so-called gravitational return mechanism, consisting of a potentiometer actuated by a gravitational balance which is stabilized by motorized flywheels, said potentiometer acting slightly on the motor of one of the two axes perpendicular to gravity (2a) or (3a), the axis of rotation of the balance being parallel to the axis of the device on which it acts.
5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ses moteurs sont actionnés par un pupitre de commande relié par ondes ou par câbles au dispositif, cette action s 'additionnant à celle des gyroscopes et à celle des mécanismes de rappel, ce qui permet d'orienter volontairement l'objet tout en continuant à le stabiliser vis à vis des mouvements perturbateurs que subit l'engin.5 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that its motors are actuated by a control console connected by waves or by cables to the device, this action being added to that of the gyroscopes and that of the return mechanisms , which makes it possible to orient the object voluntarily while continuing to stabilize it with respect to disturbing movements which the machine undergoes.
6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un élément (2) sert d'enveloppe protectrice pour le système, et un autre (1) de mâchoire de fixation sur l'engin qui supporte le dispositif.6 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that an element (2) serves as a protective envelope for the system, and another (1) of jaw for fixing on the machine which supports the device.
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des éléments tourne à l'intérieur d'un autre sur un rail circulaire, l'axe de rotation devenant ainsi virtuel.7 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that one of the elements rotates inside another on a circular rail, the axis of rotation thus becoming virtual.
8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la stabilisation de l'axe de gisement (la) est déconnectée et que les deux autres axes comportent un mécanisme de rappel permettant une stabilisation sur deux axes sans dérive.8 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the stabilization of the deposit axis (la) is disconnected and that the other two axes include a return mechanism allowing stabilization on two axes without drift.
9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (1 ) est rendu solidaire d'un mécanisme d'amortissement des mouvements de translation, tel qu'une grue articulée de prise de vue ou qu'un système individuel de stabilisation mécanique de caméra, ce qui permet de compenser les mouvements de rotation comme ceux de translation que subit l'engin mobile support du dispositif.
9 - Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the element (1) is made integral with a mechanism for damping translational movements, such as an articulated shooting crane or that an individual mechanical camera stabilization system, which makes it possible to compensate for rotational and translational movements experienced by the mobile device supporting the device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU77991/00A AU7799100A (en) | 1999-11-05 | 2000-10-12 | Light device for stabilising objects |
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|---|---|---|---|
| FR99/13862 | 1999-11-05 | ||
| FR9913862A FR2800868B1 (en) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | LIGHT DEVICE FOR STABILIZING OBJECTS |
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|---|---|
| WO2001033169A1 true WO2001033169A1 (en) | 2001-05-10 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| PCT/FR2000/002837 WO2001033169A1 (en) | 1999-11-05 | 2000-10-12 | Light device for stabilising objects |
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3638502A (en) * | 1969-12-01 | 1972-02-01 | Westinghouse Canada Ltd | Stabilized camera mount |
| GB1524153A (en) * | 1977-03-03 | 1978-09-06 | Marconi Co Ltd | Stabilised platform arrangements |
| US4989466A (en) * | 1989-08-02 | 1991-02-05 | Goodman Ronald C | Gyroscopically stabilized sensor positioning system |
| US5067084A (en) * | 1989-05-25 | 1991-11-19 | Honeywell Inc. | Inertial measurement unit with aiding from roll isolated gyro |
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1999
- 1999-11-05 FR FR9913862A patent/FR2800868B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-10-12 AU AU77991/00A patent/AU7799100A/en not_active Abandoned
- 2000-10-12 WO PCT/FR2000/002837 patent/WO2001033169A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Publication date |
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| FR2800868A1 (en) | 2001-05-11 |
| FR2800868B1 (en) | 2001-12-07 |
| AU7799100A (en) | 2001-05-14 |
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