Buchscanner zum Zusammenklappen
Seite 3: Pendel
Das Pendelmodul muss viele gegensätzliche Anforderungen erfüllen: Es muss leicht, aber auch verwindungssteif sein. Die Kamera muss richtungsstabil montierbar sein, trotzdem muss die Kameraaufnahme so variabel sein, um unvermeidliche Bauungenauigkeiten korrigieren zu können. Um den sogenannten "Fischaugeneffekt" bei der Aufnahme zu vermeiden, sollte der Abstand zwischen Kamera und Objekt möglichst groß sein. Um den Scanner handlich zu gestalten, müsste die Distanz jedoch möglichst gering sein. Bei meinem Scanner beträgt der Abstand zwischen Kamerarückseite und Objektträger 43 Zentimeter.
Der Kamerahalter ist drehbar und mittels einer Flügelschraube fixierbar (Einstellmöglichkeit um die Hochachse). Eventuelle Ungenauigkeiten um die Querachse lassen sich in engen Grenzen durch Unterleghölzer unter den Kamerahalter ausgleichen. Korrekturen um die Längsachse sind durch die Kamerabefestigungsschraube vorzunehmen. Da man die Kamera des Öfteren wegen Akku- oder Datenträgerwechsel ausbauen muss, achtete ich von vornherein auf einen passgenauen Sitz. Ich habe darauf Wert gelegt, dass die Kamera beim Einbau platt aufliegt und ihre Position nicht verändert, wenn sie verschraubt wird.
Die Lagerung des Pendels ist als lockere Steckverbindung ausgebildet. Antriebsseitig ist der eine Pendelarm auf die Motorachse gesteckt, auf der antriebslosen Seite dient ein ausgeschlachteter Schrittmotor als Lager: Die eine Hälfte des Schrittmotors ist mit dem Pendelarm verschraubt, die andere mit dem Rahmengestell. Die Schrittmotorachse samt Kugellager bildet die Drehachse des Pendels. Wichtig ist, dass die Pendelarme auf Spannung gebaut sind. Sie drücken nach außen auf die Lager. Soll das Pendel ausgebaut werden, werden die Pendelarme behutsam nach innen gedrückt und dann vorsichtig der Lagerung entnommen.
Der antriebsseitige Pendelarm ist etwas aufwändiger gelagert. In der Theorie reicht die potenzielle Energie des Pendels, wenn es aus der maximalen Ausschlagsposition ausgeklinkt wird, aus, um die entgegengesetzte Position zu erreichen. In der Praxis werden die Pendelausschläge jedoch immer kürzer, bis das Pendel irgendwann stillsteht. Der Motorantrieb soll das Pendel anschubsen, damit es von seiner Ursprungsposition die entgegengesetzte Position sicher erreicht.
Motor
Als Antrieb habe ich einen Gleichstrommotor aus einem alten Drucker verwendet, der dort für den Papiervorschub sorgte. Das Pendel darf jedoch nicht starr mit der Motorachse verbunden sein, denn der Motor würde dann mit zu geringer Drehzahl drehen und dadurch sehr viel Strom ziehen, ich habe bis zu 1,5 A gemessen. In der Folge würde der Motor zu heiß werden und eventuell sogar durchbrennen. Auch gering dimensionierte Netzteile machen das Spiel nicht mit und verabschieden sich mitunter für immer.
Durch Zufall fiel mir ein defekter batteriebetriebener Dosenöffner in die Finger. Aus den Zahnrädern baute ich ein zweistufiges Getriebe für meinen Buchscanner – und siehe da, der Antrieb funktioniert einwandfrei. Der Motor bringt mit 6,5 Volt (Festspannungsregler 7,5 V/2 A mit nachgeschalteter Diode, die ca. 1 V "wegfrisst") genug Schwung in die Anlage. In dem Moment, in dem das Pendel maximal ausschlägt, wird es arretiert und die Kamera ist für ein Foto bereit.
Die Kamera muss von der Bauart das Fernauslösen via USB-Anschluss unterstützen. Nicht jede Kamera ist vom Werk her dafür vorgesehen. Für eine ganze Gruppe von Canon-Kameras hat eine Open-Source-Initiative eine Firmware (Canon Hacker Development Kit, kurz CHDK genannt) entwickelt, die unter anderem die Fernauslösung per USB ermöglicht.
Meine Erfahrungen beziehen sich auf die Canon PowerShot A 560. Um ein Foto zu schießen, benötigt die Kamera zwei kurze Impulse hintereinander. Mittels des ersten Impulses fokussiert die Kamera das Objekt, mit dem zweiten Impuls schießt die Kamera das Foto. Die Kamera reagiert dabei auf negative Impulsflanken. Ist ein Foto geschossen, wird die Datei abgespeichert und im LC-Display für rund zwei Sekunden angezeigt. Erst danach ist die Kamera für ein weiteres Foto bereit. Diese Vorgaben der Kamera musste ich bei der Umsetzung der Ansteuerelektronik berücksichtigen.
Tipp
Die CHDK-Firmware für die Kamera schreibt man einfach auf die Speicherkarte. Die Original-Firmware bleibt dabei unangetastet. Welche Firmware die Karte beim Start laden soll, legt man mit dem Schreibschutzschalter der SD-Karte fest. Welche Kameras sich noch auf diesem Wege erweitern lassen, hat die Initiative auf ihrer Internetseite aufgelistet. Einen Workshop dazu finden Sie auch in c’t Fotografie 3/10 ab Seite 146.
