SG90サーボ2個で動かすパンチルトカメラマウント

ESP32-CAM用の、ロボットキットのような小型パンチルトヘッドです。ベースは1個目のSG90をタブのネジで固定し、そのサーボのホーンがオレンジのヨーク下のキー付きポケットに収まって、ヨークを左右それぞれ最大90度回します。ヨークには2個目のSG90が載り、そのホーンがカメラのクレードルを回します。反対側ではクレードルがプリントされた軸スタブに載るので両側で支えられ、サーボをネジ留めすれば外れません。ボードは縁の溝に沿って差し込み、小さなキャップを上からネジ留めします。チルトサーボのリード線はヨークを回る溝にはめ込み、ゆるいループでベースへ渡して背面の溝にはめるので、パンに合わせて引っかからずに動きます。ビルドでは、両サーボがクレードルとボードに対してトルクが十分あること(SG90のストールトルクの4分の1を大きく下回る)、パンとチルトの全範囲で何も干渉しないこと、リード線に左右それぞれ90度のパンに足りるたるみがあること、各パーツが実際の経路で組み込めること、ネジなしでも安定して立つことをチェックしています。プリントしたはめあい、サーボのガタ、耐久性はテストプリントで確かめる必要があります。

パンチルト サーボカメラマウント:3Dプリント用モデル、74 × 74 × 89 mm
Building the model
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No adjustable sizes

Ask for the sizes you want to tweak, e.g. “make the width adjustable”.

デフォルトサイズでの仕様

Bambu Lab A1でPLAを使った実際のビルドから計測。上のスライダーを動かすと、すべての数値がリアルタイムで更新されます。

全体サイズ
74 × 74 × 89 mm
パーツ数
4
フィラメント
59 g
プリント時間
1 h 45 min
プレート数
1
サポート
不要

工学チェック

チェック名とパラメーター名はCADエンジンから直接出力されるため、英語で表示されます。

  • Tilt servo has the torque8.44 N.mm worst case (24.8 g cradle + cap + 10 g board, CG 1.1 mm off the axis at up to 60 deg = 0.26, plus starting a full-speed move with all mass at the 28 mm sweep radius = 8.18) vs SG90 stall 177 N.mm: under a quarter
  • Pan servo has the torque15.43 N.mm to start a full-speed pan (66 g turning, I = 368 g.cm2) vs 177 N.mm stall
  • Yoke stays on the pan horn1.3 N pull on a horn screw (turning group CG 3.8 mm off the pan axis, bumped x2, levered over 8 mm) vs ~40 N for an M2 self-tapper 2.5 mm into PLA, derated; the horn is also keyed into its recess for torque
  • Pivot stub carries a knock0.10 MPa bending at the 6 mm stub root (half the cradle at a 5 g knock, sharp-root factor 2.3) vs 16.7 along the layers; bearing 0.03 MPa vs ~5 MPa for PLA sliding
  • Arms take a 5 N knock at the top2.3 MPa at the 4.3 x 28 mm arm root (39 mm tall, bending across the layers) vs 5.0
  • Tilt SG90 seats in the arm windowcase 0.2 mm clear in the window, tabs flat on the arm, two M2 tab screws; horn keyed 2.0 mm into the cradle recess; overlap 0.00 mm3
  • Pan SG90 hangs on its tabs in the basetabs on the pocket ledge with two M2 screws, horn keyed into the yoke floor; overlap 0.00 mm3
  • Cradle is trapped between stub and horncradle can float 0.6 mm toward the stub: the stub stays 3.1 mm in its bore and the horn stays 3.0 mm on the spline; no glue
  • Board slides in and is heldPCB edges 0.7 mm deep in 1.9 mm grooves with 45 deg lead-ins, 0.3 mm side play, lifts at most 0.3 mm under the cap; header pins reach through two back windows; overlap 0.00 mm3
  • Tilt sweep is clearcradle, cap and board sampled every 10 deg: clear to +/-180 deg (no contact at all; the SG90's own +/-90 deg is the limit); set range +/-60
  • Pan sweep is clearyoke, tilt servo and cradle sampled at +/-45 and +/-90 deg against the base: overlap 0.00 mm3; 0.8 mm seam under the yoke
  • Leads route clear, exit low at the backpan lead in the drop-in slot under the base; tilt lead snaps into a groove round the yoke rim, crosses in a service loop and snaps into a groove down the back of the base; both leave at the back within 6 mm of the desk; tightest bend 7.0 mm (>= 6 mm, 5x the 1.2 mm ribbon it bends across); overlap 0.00 mm3
  • Tilt lead has slack for the whole pan96 mm free loop vs 91 mm needed at 90 deg (worst of +/-90): wrapped round the base at 36 mm radius, plus the drop and 15 mm spare
  • Tilt lead is long enough240 mm from the servo to 25 mm past the back exit (12 mm behind the base) vs the 250 mm SG90 lead
  • Stands steady without screws or tapetips only past 53 deg (203 g, CG 27 mm up, 1.3 mm off centre, 74 mm foot)
  • pan SG90 + horn goes in23 poses along its path clear of every part.
  • tilt SG90 + horn goes in16 poses along its path clear of every part.
  • ESP32-CAM board goes in26 poses along its path clear of every part.
  • OV2640 camera + lens goes in26 poses along its path clear of every part.
  • driver: tilt tab screws goes in20 poses along its path clear of every part.
  • driver: cap screws goes in20 poses along its path clear of every part.

調整できる寸法

設定初期値範囲
Camera board width27 mm24–32 mm
Camera board height40.5 mm36–48 mm
Tilt range (each way)60 deg20–90 deg
Pan range (each way)90 deg30–90 deg
Base mountingscrews—

パーツリスト

パーツ数量サイズ(mm)フィラメント時間
base174 × 74 × 3135 g52 min
yoke166 × 65 × 4615 g28 min
cradle135 × 32 × 449 g19 min
top-cap135 × 11 × 31 g6 min

作り方

  1. 標準の27 x 40.5 mmのESP32-CAMでない場合はカメラボードの幅と高さを設定し、パンとチルトの範囲を選びます。
  2. ベースの固定をネジか両面テープから選び、4つのパーツをPLAでサポートなしでプリントします。
  3. パンサーボをベースに入れてタブをネジ留めし、ホーンをヨークのポケットにネジ留めしてから、ヨークをサーボに押し込みます。
  4. チルトホーンをクレードルにネジ留めし、クレードルを軸スタブに差し込み、チルトサーボを外側から押し込みます。リード線を縁とベースの溝にはめ、ボードを差し込んでキャップをネジ留めします。

プリントのコツ

  • すべてのパーツは置いたときの向きのまま、平らな面を下にしてサポートなしでプリントできます。2壁・インフィル15%で約60 g、2時間以内です。
  • ヨークとクレードルは3壁にして、小さなM2タッピングネジがしっかり食い込むだけの樹脂を確保しましょう。
  • クレードルが軸スタブで固く感じたら、スタブを軽くやすりがけするか、ドライPTFE潤滑剤を1滴たらすと動きがよくなります。

よくある質問

ESP32-CAMの代わりに小型のUSBウェブカメラでも使えますか?

ウェブカメラの基板が溝に差し込めるなら使えます。ボードの幅と高さのスライダーを基板に合わせ、厚さが1.6 mmに近いことを確認してください。

カメラは90度以上傾けられますか?

クレードル自体はぐるりと一周干渉しないので、限界はSG90です。SG90は左右それぞれ約90度回ります。チルトのスライダーはそこまで設定できます。

サーボのケーブルはどこを通りますか?

パンのリード線はベース下のスロットに収まります。チルトのリード線はヨークの縁を回る溝にはめ込み、背面で短いループを作って、ベース背面の溝にはめ込むので、2本とも背面からまとめて出ます。ループにはパン全範囲に足りるたるみがあります。

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