Technik.Kids: 3D Scan mit Easy Kamera Kran und Mecanum Verfahreinheit (Roboter)

Der Kamera Kran und der Mecanum Roboter

Mit Kids etwas auf die Beine zu stellen ist immer wieder eine ganz besondere Freude. Wir sind Aktiv in der Facebook Gruppe "Low Budget 3D Scan" und da dort ein Raspberry Pi Open Source 3D Scanner entwickelt wird, haben wir uns überlegt eine neue 3D Scan- Vorrichtung zu bauen.

Bitte bedenkt, die Konstruktion ist Kindgerecht gestaltet, so das jedes Kind ab 12 Jahren es zusammen mit einem Erwachsenen nachbauen kann. Jeder Profi Handwerker kann mit dem richtigen Werkzeug und einer Aluminium Leichtbau Ausführung höhere Lasten tragen (Digitale Spiegelreflex Kamera). Wir begnügen uns mit Smartphone und / oder Raspberry Pi Anwendungen und zeigen nur auf, dass es Funktioniert.

Was ist unser Ziel:

In allen Bemühungen, Konstruktionen und Varianten haben wir vor Augen, das Kinder ab 10 Jahren die Aufgaben erledigen können. Daher verwenden wir bei dieser Konstruktion Holzleisten und die Trägerelemente stammen aus unserem 3D Drucker. Metallarbeiten begrenzen wir auf ein Minimum.

1. Ausbaustufe (manuelle Bedienung)

Lastenheft / Ausbaustufen:

Mit dem Kamera Kran lassen sich physikalische und technische Prozesse sehr anschaulich erklären. Die Mathematik kommt auch nicht zu kurz. Hebelgesetz, Parallelogramme, Drehmoment und vieles mehr werden praktisch erfahren. Handwerkliches Geschick wird trainiert. Das Gefühl ein "Macher" zu sein und selber etwas zu erreichen ist unbeschreiblich. Diese Konstruktion ist preiswert (ca. 15,- € ohne Stativ und 35,- € mit Stativ) Dieses Geld sollte doch jede Schule übrig haben.

Ein Stativ ist nicht teuer und oft in einigen Familien vorhanden. Wir verwenden ein sehr preiswertes Modell von Conrad Elektronik für unter 20,- €

1. Ausbaustufe: Foto und Video

In der ersten Ausbaustufe wird der Kamera Kran für seine eigentliche Bestimmung verwendet, außergewöhnliche Videos und Bilder zu erstellen. Mit dem Kran können neue Perspektiven erreicht werden und unsere Technik präsentiert sich in einer neuen Darstellung.

Bauzeit: 2 Stunden

Werkzeug: Akku Bohrer, Maulschlüssel, Feile

Besonderheit: 3D Drucker, aber alle tragenden Teile können auch mit Stahlwinkel aus dem Baumarkt ausgeführt werden. Manche Baumärkte haben auch 3D Drucker, ist aber nicht billig dort etwas in Auftrag zu geben.

Konstruktion: mit dem Online Programm TinkerCad

Drucker Software: CURA

Manchmal ist es ratsam Stift und sein Geodreieck aus der Schublade zu kramen und etwas zu zeichnen. Man weiß ja was man will, also lässt es sich grafisch sehr gut herleiten. Mit Pappe kannst du deine Anwendung simulieren. Wähle dazu einen Maßstab deinen Wahl. In der Anwendung erfährt man sehr schnell, das Mathe und Physik sehr lebhaft sein kann. Do It Yor Self (DIY).

Das Basismodell:

Wir haben uns im Internet einige DIY Modelle zum Thema "Kamera Kran" angeschaut. Die meisten Modelle basieren auf dem Parallelogramm Prinzip. Dann haben wir Bleistift und Millimeter Papier zur Hand genommen und Geometrien aufgezeichnet (Abwicklung) und danach im Keller aus Holzleisten Das Basismodell zusammengebaut.

Ausbaustufen:

1. Kamera Kran für Foto und Video

2. Kamera Kran mit weiteren 2 Drehachsen am Smartphone Halter (manuell)

3. Kamera Kran mit weiteren 2 Drehachsen am Smartphone Halter (Servo Antrieb)

4. Kamera Kran mit Verfahreinheit (Mecanum Roboter)

In der 1. Ausbaustufe wird die Vorrichtung manuell betätigt. In der 2. und 3. Ausbaustufe wird an der Hand Achse noch eine Schwenkvorrichtung hinzugefügt mit 2 weiteren Achsen. In der 4. Ausbaustufe wird unser Mecanum Roboter als Verfahreinheit genutzt und Vollautomatisch betrieben.

Details:

Die Konstruktion ist sehr simpel, da die beiden Schenkel rechts und links (grüne Halter) immer Senkrecht nach unten zeigen und beim Parallelogramm eben auch die Schenkel rechts und links gleich sind, so entsteht durch den Hebel ein Parallelogramm.

Demnach könnt ihr je nach Größe von eurem Kamera Kran einfach ein Rechteck legen und das Lochbild festlegen. Mathematiker unter euch können das auch über eine Formel lösen.

2. und 3. Ausbaustufe (3D Scanvorrichtung)

In der 2. Ausbaustufe wird an dem Halter für das Smartphone eine Schwenkvorrichtung montiert, die über Flügelschrauben in Position gebracht werden kann. So können die Kids einen 3D Scanner manuell bedienen.

In der 3. Ausbaustufe kommen auf die Kids weitere Fertigkeiten hinzu. Sie lernen einen Servomotor anzuschließen und über einen Poti zu bewegen.

Somit kann nun schon jeder Punkt im Raum fokussiert werden. Dann übt mal schön. Wer sich für dass Thema 3D Scan über Photogrammetrie , den kann ich nur die Facebook Gruppe "Low Budget 3D Scan" nahelegen.

4. Ausbaustufe (Kamera Kran mit Verfahreinheit Mecanum Roboter)

In dieser Stufe treffen alle Maker Disziplinen aufeinander.

a) Mechanik

b) Kinematik

c) Elektrik und Elektronik

d) Programmierung

Keine Angst, es ist nicht so schwer, wie es sich anhört. Doch wer mit etwas selber macht, hat eine Vorstellung was hinter Digitalisierung zu verstehen ist.

An dem Mecanum Roboter tüfteln wir noch. Das wichtigste sind die Räder. Zuerst haben wir Servomotoren für den Antrieb ausgewählt, doch war dies in der Programmierung zu komplex für die Kids.