Suspensió cardán
La suspensió cardán (del francés cardan, per alusió a Girolamo Cardano, 1501-1576, mege i escritor italià) és un mecanisme d'estabilisació que funciona per mig de la suspensió, consistent en dos rogles concèntrics els eixos dels quals formen un àngul recte, la qual cosa permet mantindre l'orientació d'un eix de rotació en l'espai, independentment del moviment del soport.
Va ser denominada suspensió cardán pel matemàtic i físic italià Girolamo Cardano (1501–1576), qui la va descriure en detalle en 1550. No obstant, este no la va inventar, ni va proclamar haver-ho fet. La seua invenció va ser anterior. Apareix la seua descripció per primera volta l'any 3 a. C., en un escrit de Filó de Bizancio, ingenier grec que va viure en Egipte en el sigle III a.C. De totes formes, alguns autors moderns recolzen l'idea de que no deu atribuir-se a un sol inventor.[1][2]
Història
[editar | editar còdic]La suspensió cardán va ser descrita per primera volta per l'inventor grec Filó de Bizancio (280–220 a. C.).[3][4][5][6] Descriu un pot de tinta de huit costats en una obertura en cada costat, en el qual es pot entintar una ploma independentment de quin de les cares estiga en la part superior, sense que la tinta ixca per algun dels atres forats. Açò es va realisar en la suspensió del tintero en el centre, montat sobre una série de rogles metàlics concèntrics, per a que permaneixquera estàtic sense importar sobre quin costat es recolzara el pot.[3]
L'autenticitat de les descripcions de la suspensió cardán de Filó de Bizancio s'han posat en dubte per alguns autors, segons la sospita de que la part de la Neumàtica de Filó en eixa descripció tan sol va sobreviure en una traducció àrap de principis del sigle IX.[3] Aixina, no va ser fins a 1965 que el sinólogo Joseph Needham va sospitar d'una interpolació àrap.[7] No obstant, Carra de Vaux, autora de la traducció francesa que encara preval com a base per als estudis moderns,[8] considera la Neumàtica com a genuïna.[9] George Sarton, historiador de tecnologia, també afirma que és segur assumir que la traducció aràbiga és una còpia fidel de l'original de Filó, i li atribuïx l'invenció explícitament.[10] Lo mateixa fa el seu colega Michael Lewis (2001).[11] De fet, l'investigació que va portar a terme (1997) demostra que la còpia àrap conté seqüències de lletres gregues que varen deixar d'usar-se despuix del sigle I. Aixina, va enfortir la sospita de que és una còpia lleal a l'original helenístico.[12] Dita opinió va ser compartida també pel clasicista Andrew Wilson (2002).[13]
En l'antiga China, l'inventor i ingenier mecànic de la Dinastia Han (202 a. C. – 220 d. C.), Ding Huan, va crear un creador d'incens en suspensió cardán al voltant del 180 d. C.[3][7][14] L'us de la suspensió cardán utilisada per a cremadors d'incens en China daten de principis de la dinastia Tang (618–907) i formaven part de la tradició orfebre en China. Ademés, existixen indicis en els escrits d'Alvenc Xiangru (197–117 a. C.) de que la suspensió cardán ya existia en China des del sigle II a.C. Durant la Dinastia Liang (502–557), hi ha mencions de que s'usava per a les frontices de les portes i finestres, mentres que una volta un artesà va presentar una estufa a l'emperatriu Wu Zetian (r. 690–705) que amprava la suspensió cardán.[7]
L'autor romà Ateneu Mechanicus, que va escriure durant el regne d'Augusto (30 a. C. – 14 d. C.), va descriure l'us militar d'un mecanisme similar al de la suspensió cardán, al que denomina “menut simi” (pithêkion). En preparar l'atac de les ciutats costeres des de la mar, els ingeniers militars unien els barcos mercants per a dur els mecanismes de sege fins a les muralles. Per a previndre que la maquinària dels barcos rodara per la coberta en mars agitades, Ateneu aconsellava que “es fixara el pithêkion en la plataforma unida als barcos mercants en el centre, per a que la maquinària permaneixca empinada en qualsevol àngul”.[15]
La suspensió cardán va seguir sent àmpliament coneguda en Oriente Pròxim despuix de l'antiguetat. En l'Occident llatí, les referències a este mecanisme varen aparéixer novament en el sigle IX, en el llibre de receptes anomenat ‘La chicoteta clau de la pintura’ (mappae clavicula).[7] L'inventor francés Villard de Honnecourt representa una série de dispositius de suspensió cardán en el seu quadern de dibuixos. A principis del periodo modern, les brúixoles usaven la suspensió cardán.
Usos
[editar | editar còdic]Navegació inercial
[editar | editar còdic]En la navegació inercial, aplicada a barcos i submarins, es necessiten un mínim de tres dispositius d'estabilisació per a permetre que un sistema de navegació inercial (taula estable) permaneixca fixat en l'espai inercial, compensant els canvis d'orientació, el cabotege i el balancege del barco. En esta aplicació de la suspensió de cardán, l'unitat de medició inercial (IMU) està equipada en tres giroscopis montats ortogonalmente per a detectar la rotació de tots els eixos d'un espai tridimensional. Les eixides del giroscopi es mantenen nules a través de motors d'accionament en cada eix, per a mantindre l'orientació de la IMU. Per a conseguir açò, les senyals d'error del giroscopi passen per “resolvedores” montats en els tres cardanes. Estos resolvedores realisen una transformació matricial d'acort en cada àngul, per a que els parells de torsió del barco requerits apleguen a l'eix del cardán corresponent. Els parells de guiñada es resolen per mig de transformacions de balancege i cabotege. En els avions, s'utilisen plataformes de detecció similars.
En els sistemes de navegació inercial, el bloqueig del cardán pot donar-se quan la rotació del vehícul causa que dos dels tres anells de suspensió cardán s'alineen en els seus eixos de pivot en un sol pla. Quan açò ocorre, deixa de ser posible mantindre la detecció de l'orientació de la plataforma.
Fotografia i image
[editar | editar còdic]Els sistemes de suspensió cardán també són usats per a montar de tot, des de chicotetes lents de cambra fins a grans telescopis fotogràfics.
En els equips de fotografia portàtils, s'utilisen cabezales d'un sol eix per a permetre balanç en el moviment de la cambra i les lents.[16] Açò resulta útil especialment en fotografia de vida salvage, igual que en qualsevol atre cas en el que es requerixca l'us de teleobjetivos grans i pesats. Un cabezal de giroscopi gira una lent al voltant de la seua centre de gravetat, permetent aixina manipular-la de forma decorreguda mentres se seguixen subjectes en moviment. En la fotografia per satèlit, en fins de seguiment s'usen ensellaments molt grans de 2 o 3 eixos.
Els cardanes giroestabilizados que alberguen múltiples sensors també són utilisats per a aplicacions en vigilància aérea, i inclou inspecció de canonades i llínees elèctriques, cartografia, i ISR (inteligència, vigilància i reconeiximent). Els sensors que alberguen inclouen imàgens tèrmiques, llum diürna, cambres en poca llum, aixina com telémetros làser i iluminadores.
Els sistemes de suspensió cardán també són utilisats en equipament d'òptiques científiques. Per eixemple, s'usa per a rotar les mostres materials a lo llarc d'un eix per a estudiar la seua dependència angular de les propietats òptiques.
Cine i vídeo
[editar | editar còdic]Els cardanes portàtils de 3 eixos s'usen en sistemes d'estabilisació dissenyats per a donar al operador de cambra la ventaja de poder gravar cambra en mà sense vibracions, sacsades o moviment excessiu. Hi ha dos versions de dit sistema d'estabilisació: mecànica i motorisada.
Els cardanes mecànics tenen la part superior a on es fixa la cambra, el poste en el qual molts models poden ser estesos, en el monitor i les bateries situats en la part inferior per a contrarrestar el pes de la cambra. Aixina és com la Steadicam es manté empinada en posició vertical, simplement fent que la part inferior siga lleument més pesada de la superior, girant en suspensió cardán. Açò deixa el centre gravitatorio de l'equip, per pesat que siga, a l'alcanç del camarógrafo. Aixina, es permet un control hàbil de tot el sistema en un llauger toc del cardán.
Impulsat per tres motors, els cardanes motorisats tenen l'habilitat de mantindre la cambra nivellada en tots els seus eixos, mentres l'operador de cambra la mou. Una unitat de medició inercial (IMU) respon al moviment i utilisa els seus motors individuals per a estabilisar la cambra. En la guia d'algoritmes, l'estabilisador és capaç de notar la diferència entre moviments delliberats, com a panoràmiques o prens de seguiment, i sacsades no desijades. Açò permet que semble que la cambra estiga surant en l'aire, un efecte conseguit per la Steadicam anteriorment. Els cardanes es poden montar en vehículs, com a coches o drones, en els que les vibracions o moviments repentins farien que un trípode o un atre soport de la cambra no donara els resultats apropiats. Un eixemple popular en l'indústria de la transmissió televisiva en viu és el cardán de cambra de 3 eixos Newton.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ Needham, Joseph (1986). Ciència i civilisació en China: Volum 4, Física i tecnologia física; Partix 2, Ingenieria Mecànica (en anglés), Taipei: Caves Bookes Ltd., p. 299.
- ↑ Moon, Francis Charres (2007). Les màquines de Leonardo dona Vinci i Franz Reuleaux: cinemàtica de màquines des de la Renaixença fins al sigle XX (en anglés), Springer, p. 314. ISBN 1-4020-5598-6.
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Sarton, George (1959). Una història de la ciència: la ciència i la cultura helenísticas en els últims tres sigles a.C. (en anglés), Cambridge: Harvard University Press, pp. 349-350.
- ↑ Carter, Ernest Frank (1967). Diccionari d'Invents i Descobriments (en anglés), Philosophical Library, p. 74.
- ↑ Schmelz, Friedrich (2006). Juntes Universals i Eixos de Transmissió: Anàlisis, Disseny, Aplicacions. (en anglés), Springer, p. 1. ISBN 978-3-540-30169-1.
- ↑ Krebs, Robert E.; Krebs, Carolyn A. (2003). Experiments Científics, Invencions i Descobriments Innovadors del Món Antic (en anglés), Greenwood Press, p. 216. ISBN 978-3-540-30169-1.
- ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Needham, Joseph (1986). Ciència i Civilisació en China: Volum 4, Física i Tecnologia Física; Partix 2, Ingenieria Mecànica (en anglés), Taipei: Caves Books, pp. 229-236.
- ↑ Hill (1977). Història de la Tecnologia. Vol. Part II (en anglés), p. 75.
- ↑ Carra de Vaux (1903). El llibre de dispositius neumàtics i màquines hidràuliques de Filó de Bizancio segons les versions d'Oxford i Constantinopla (en francés), Paris: Académie dones Inscriptions et dones Belles Arts: notice et extraits dones mss. de la Bibliothèque nationale, pp. 27-235.
- ↑ Sarton, George (1959). Una història de la ciència: la ciència i la cultura helenísticas en els últims tres sigles a.C. (en anglés), Nova York: The Norton Library, Norton & Company Inc., pp. 343-350. ISBN 393005267.
- ↑ Lewis (2001). Instruments topogràfics de Grècia i Roma. (en anglés), Cambridge University Press, p. 76. ISBN 978-0-521-79297-4.
- ↑ Lewis (1997). Pedra de molí i martell: els orígens de l'energia hidràulica (en anglés), pp. 26–36.
- ↑ Wilson (2002). Màquines, Poder i Economia Antiga (en anglés), pp. 1-32.
- ↑ Handler, Sarah (1 d'octubre, 2001). Lluminositat Austera dels Mobles Clàssics Chinencs (en anglés), University of Califòrnia Press, p. 308. ISBN 978-0520214842.
- ↑ Mechanicus. "Peri Mēchanēmatōn", pp. 1-33.
- ↑ «"3-axis Handheld GoPro Gimbals"». Consultat el 7 de maig 2017.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Suspensión cardán» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.