Was sind Gimbals?

Written by Markus on März 1, 2018 in Allgemein

Was sind Gimbals?

Gimbal was? Handelt es sich hier um ein neues PC Spiel, um eine besonders gesunde Ernährungsweise oder doch eher um eine neue Sportart? Alles weit gefehlt! Schlägt man im Duden nach, liest man unter Gimbals folgenden Eintrag: „Kardanringe / kardanische Aufhängung.“
Das Wort selbst kommt aus dem Englischen. Doch was ist darunter zu verstehen?

Am besten erklärt sich die Funktionsweise einer kardanischen Aufhängung an Hand eines Kompasses auf einem Schiff. Das Objekt (der Kompass) befindet sich in der Mitte. Um den Kompass herum sind zwei Ringe, welche als unabhängige Ebenen zueinander fungieren und in denen das schwingungsfrei zu lagernde Objekt montiert ist. Der äußere Ring ist fest mit dem Schiff verbunden, der zweite Ring ist an zwei gegenüberliegenden, drehbaren Stiften im Inneren des ersten Ringes befestigt. Der mittige Kompass ist an zwei sich ebenfalls gegenüberliegenden, drehbaren Stiften, die sich  am zweiten Ring befinden befestigt. Die Achsen der beiden Ringe sind jeweils um 90 Grad gegeneinander versetzt. Hierdurch gelingt es, dass sich bei ausgewogenem Schwerpunkt das Objekt in der Mitte immer in der Waage hält.  In unserem Beispiel ermöglicht die kardanische Aufhängung dem Kompass in der Mitte auch bei starkem Wellengang auf einem Schiff, immer in der gewünschten Ausrichtung zu bleiben um verlässlich die Himmelsrichtungen anzuzeigen. Auf einem Schiff wird die kardanische Aufhängung noch bei vielen anderen technischen Geräten genutzt. Auch in der Bordküche kommt die Aufhängung zum Einsatz. Die Herdblatten werden kardanisch gelagert, so dass diese auch bei Seegang in der Waage bleiben und Töpfe beim kochen nicht vom Herd rutschen.

GESCHICHTE:

Benannt ist die kardanische Aufhängung nach dem Italiener Gerolamo Cardano (1501–1576), der die Funktionsweise zum ersten Mal in seinen Aufzeichnungen beschrieb.  Man geht heute davon aus, dass die Aufhängung ca. 280 – 220 v.Chr. vom griechischen Erfinder und Konstrukteur Philon von Byzanz zum ersten Mal verwendet wurde. Dieser verwendete die Aufhängung für ein Tintenfass, um ein Umwerfen zu vermeiden. Die Idee, die kardanische Aufhängung in der Schifffahrt zu verwenden, stammt von dem wohl berühmtesten Gelehrten aller Zeiten, Leonardo da Vinci.

GIMBAL / BILDSTABILISIERUNG:

Den englischen Begriff Gimbal verwendet man vor allem im Zusammenhang mit der Bildstabilisierung bei Drohnen, Multikoptern oder Quadrokoptern mit Kameras. Hier würde die Grundversion der Aufhängung nicht ausreichen, da eine Drohne durch Ihre schnellen Bewegungen und den einwirkenden Windböen starken Schwankungen ausgesetzt ist. Die automatisierten Gimbals basieren aber auf dem Grundprinzip der kardanischen Aufhängung. Kurz erklärt werden bei den Gimbals die drehbaren Stifte durch Motoren (Brushless-Motoren) ersetzt. Zudem hat ein Gimbal einen Sensor, der Lage und Geschwindigkeit der Drohne messen kann. Werden durch die Sensordaten minimale Veränderungen der Lage erkannt, reagieren sofort die Motoren und sorgen dafür, dass die Kamera wieder in Waage gebracht wird. Erst durch die technische Weiterentwicklung der kardanischen Aufhängung ist es möglich geworden, dass Drohnen ein ruhiges Bild aufnehmen können und Videos nicht verwackelt sind.

VORTEILE DER GIMBALS: 

Zusätzlich zum wesentlichen, bereits genannten Vorteil einer ruhigen, unverwackelten Videoaufnahme kommt noch eine weitere, interessante Möglichkeit.
Es gibt bereits Gimbals zu kaufen, die nicht nur dafür sorgen, dass die Kamera in der Waage bleibt, sondern die es auch ermöglichen die Kamera gezielt zu steuern. Es ist mit diesen Gimbals also möglich die Kamera getrennt von der Drohne zu lenken. Bei professionellen Aufnahmen geschieht dies durch die Bedienung von zwei Personen. Eine Person lenkt die Drohne und eine weitere bedient die Kamera.

NACHTEILE DER GIMBALS:

Damit ein Gimbal funktioniert, muss der Schwerpunkt der Kamera genau ausgewogen sein. Die Kamera muss ohne Zutun der Motoren genau in der Waage liegen. Dies macht es notwendig, dass jeder Gimbal genau auf die Kamera bzw. das Kameramodell und deren Größe und Gewicht abgestimmt ist. Tauscht man also die Kamera aus, braucht man auch ein neues Gimbal. Universalmodelle gibt es nur sehr selten und diese liefern nicht die gleiche Qualität, als modellabhängige Gimbals.

FAZIT:

Noch vor ein paar Jahren konnten wir uns nicht vorstellen, dass Drohnen in unser aller Umfeld einmal vorkommen werden.  Egal ob Hobby oder professionelle Nutzung – die Bildstabilisierung mit Gimbals ist unverzichtbar um Drohnen für Kameraaufnahmen zu nutzen. Die modernen Drohnen, Multicopter und Quadrocopter greifen zur Bildstabilisierung auf ein jahrhundertealtes Prinzip zurück, welches technisch raffiniert weiterentwickelt wurde. Die Gimbels gibt es in verschieden Preisklassen zu erwerben, so dass für jedes Budget und jeden Anspruch die richtigen Gimbals auf dem Markt sind.