Faulhaber DC-Kleinstantriebe in Kamerasystemen

Spektakuläre Bilder sind nicht nur im Sport gefordert. DIe richtige Technik dahinter unterstützt. (Bild: LMP)

Sportfans wollen nah am Geschehen sein und die Medien müssen Bilder liefern. Hierbei sind Kameras gefragt, die mitten im Geschehen sind, ohne zu stören. Ein Beispiel sind die kleinen Kamerasysteme von LMP Lux Media Plan. Das im deutschen Wiesbaden ansässige Unternehmen entwickelt und produziert neben der bekannten Cerberus Miniatur-Kamerafamilie Lösungen rund um die Film- und Fernsehproduktion. Zu deren Einsätzen zählt der Stratosphären-Sprung des österreichischen Extremsportlers Felix Baumgartner. Er sprang 2012 aus einer Kapsel, die zuvor von einem Heliumballon auf knapp 39 Kilometer Höhe getragen worden war. Neun Kameras lieferten Bilder – fünf im Inneren der Kapsel, zwei von der Außenwand sowie zwei weitere, die am Körper Baumgartners befestigt waren. Blende und Schärfe der Kameras wurden von der Erde aus ferngesteuert eingestellt.

Je leichter die Kamera, desto schneller und präziser kann der Kran die gewünschten Bewegungen ausführen. (Bild: LMP)

Friedel Lux
Gründer und Technische Direktor von LMP

„Oft ist es weniger die Größe als das Gewicht, worauf es ankommt. Je leichter die Kamera, desto schneller und präziser kann etwa der eingesetzte Kran die gewünschten Bewegungen ausführen.“

Kleine Kameras in Extremsituationen

„Die größte Herausforderung für unsere Kamerasysteme bei diesem Einsatz war die Hitze“, erinnert sich Friedel Lux, Gründer und Technische Direktor von LMP. „In dieser Höhe heizt die ungefilterte Sonnenstrahlung das Gehäuse enorm auf, aber dort oben ist keine Luft vorhanden, um die zunehmende Wärme abzuführen.“ Schon zuvor hatte Lux sich als Dienstleister für Fernsehproduktionen mit Spezialanfertigungen für Aufnahme und Bildübertragung einen Namen gemacht. 2002 bekam er anlässlich der Olympischen Winterspiele eine Anfrage des italienischen Fernsehens dahingehend, ob es möglich wäre, eine HDTV-Kamera an der Startposition der Skispringer auf dem Schanzenturm anzubringen. „Dort geht es sehr eng zu und natürlich durfte das Aufnahmegerät nicht im Weg sein“, erinnert er sich. 2004 wurde dann erstmals eine Kamera von LMP an der Befestigungsstrebe für das Netz eines Fußballtores montiert, die jede Bewegung des Torwarts von hinten im Blick behielt und zugleich dessen Sicht auf die Spielsituation wiedergab. Das Gerät durfte nur ganze drei Zentimeter in den Torraum hineinragen.

2008 entstand dann die nächste Kamerageneration, die kontinuierlich weiterentwickelt wurde und unter dem Markennamen Cerberus bis heute im Einsatz ist, in Handballtoren ebenso wie an Lattenauflegern beim Stabhochsprung. Der Kamerakopf des Cerberus ist nicht größer als drei Streichholzschachteln im Haushaltsformat übereinander. Eine noch kleinere Version wurde für den Einbau in die Stange der Eckfahne auf dem Fußballplatz entwickelt. Sie wird derzeit jeweils bei zwei Topspielen eines Spieltages der Ersten Bundesliga eingesetzt. Auch die auf beweglichen Kränen montierten Kameras, die bei Mannschaftssportarten in den obersten Ligen zum Alltag gehören, stammen häufig von LMP. „Hier ist es weniger die Größe als das Gewicht, worauf es ankommt“, erklärt Lux. „Je leichter die Kamera, desto schneller und präziser kann der Kran die gewünschten Bewegungen ausführen.“

Kompakte Antriebseinheit mit 8 mm Durchmesser

Eine entscheidende Rolle für die Funktion des Cerberus spielt dabei die auf der Kamera montierte Antriebseinheit, die über eine Zahnradverbindung Blende und Fokus einstellt. Sie besteht aus einem DC-Motor der Serie 0816…S. Bei 8 mm Durchmesser ist der edelmetallkommutierte Motor lediglich knapp 16 mm lang und liefert ein Drehmoment von 0,7 mNm. Sein Herzstück ist die patentierte, freitragend kernlose (oder eisenlose) Rotorspule mit Schrägwicklung, die um einen ruhenden Magneten rotiert. In der Praxis bringt dieses Konstruktionsprinzip gleich mehrere Vorteile. So kann sich aufgrund des symmetrischen Luftspalts kein Rastmoment bilden, was einen präzisen Positionierbetrieb und eine sehr gute Drehzahlregelung ermöglicht.

Das Verhalten von Last zu Drehzahl, Strom zu Drehmoment und Spannung zu Drehzahl ist linear. Da fast der gesamte Motordurchmesser für die Wicklung genutzt werden kann, erreichen die Motoren im Verhältnis zu ihrer Größe und ihrem Gewicht höhere Leistungen und Drehmomente als konventionelle Ausführungen. Gleichzeitig garantiert das geringe Trägheitsmoment des Rotors eine besonders gute Dynamik beim Start- und Stoppbetrieb. In der beschriebenen Anwendung wurde der DC-Kleinstmotor mit einem Planetengetriebe aus der Serie 08/1 kombiniert, das ebenfalls nur einen Durchmesser von 8 mm hat.

„Wir brauchen in diesen Anwendungen möglichst viel Drehmoment bei kleinstmöglicher Masse und Volumen“, betont der Kameraspezialist. „Besonders wichtig ist das Getriebe. Es muss viel aushalten und daher sehr robust sein. Gleichzeitig muss es dafür sorgen, dass die Antriebseinheit äußerst präzise funktioniert. Ein ruckfreier, gleichmäßiger Lauf hat für uns höchste Priorität, ohne Flattern, Hakeln oder Anlaufverzögerung. Denn nur dann kann man erkennen, ob der Torwart angespannt ist oder um wie viel Haaresbreiten der Hochspringer vom Reißen der Latte entfernt war.“ Aber nicht nur bei Sportereignissen sind die Antriebseinheiten von LMP im Einsatz. Objektivsteuerungen für die Luft- und Raumfahrt, bei denen es ebenfalls auf Robustheit und Präzision ankommt, gehören ebenfalls zum Programm.

Infos zum Anwender

LMP Lux Media Plan ist ein führender Anbieter innovativer serieller digitaler Lösungen. Seit 1986 entwickelt das in Deutschland ansässige Unternehmen standardisierte und maßgeschneiderte Anwendungen für namhafte Kunden in Europa, den USA, Asien und dem Nahen Osten. Über 30 Jahre Erfahrung in der Filmproduktion haben LMP zu einem vielseitigen Partner für anspruchsvolle TV-, Video- und Audioproduktionen gemacht. Die hochwertigen Lösungen von LMP erfüllen die individuellen Anforderungen eines breiten Kundenspektrums, darunter Rundfunkanstalten, Film- und Fernsehproduktionen, Forschungs- und Entwicklungsabteilungen von Universitäten sowie Unternehmen aus den Bereichen Medizin, Luftfahrt oder Sicherheit. Die Produktpalette umfasst sowohl kundenspezifische Geräte als auch Eigenentwicklungen und individuell gefertigte Einzelstücke.