गिम्बल: Difference between revisions

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एक साधारण तीन-अक्ष जिम्बल सेट का चित्रण; केंद्र की अंगूठी को लंबवत रूप से तय किया जा सकता है।

गिम्बल एक धुरी समर्थन है जो एक अक्ष के बारे में किसी वस्तु को घूमने की अनुमति देता है। तीन गिंबल्स का एक सेट, एक ओर्थोगोनल धुरी अक्षों के साथ दूसरे पर चढ़ाया जाता है, इसका उपयोग अंतरतम गिम्बल पर लगे एक वस्तु को अपने समर्थन के घूमने से स्वतंत्र रहने की अनुमति देने के लिए किया जा सकता है (जैसे पहले एनीमेशन में ऊर्ध्वाधर)। उदाहरण के लिए, एक जहाज पर, जाइरोस्कोप, शिपबोर्ड कम्पास, चूल्हा, और यहां तक कि पेय धारक सामान्यतः जो जहाज के यव, पिच और रोल के बावजूद क्षितिज के संबंध में उन्हें सीधा रखने के लिए गिंबल का उपयोग करते हैं।

बढ़ते कम्पास के लिए उपयोग किया जाने वाला गिम्बल निलंबन और इसी को कभी-कभी इटली के गणितज्ञ और भौतिक विज्ञानी गेरोलमो कार्डानो (1501-1576) के बाद कार्डन निलंबन कहा जाता है, जिन्होंने इसे विस्तार से वर्णित किया था। चूंकि, कार्डानो ने गिम्बल का आविष्कार नहीं किया और न ही उन्होंने ऐसा करने का दावा किया। डिवाइस को पुरातनता के बाद से जाना जाता है, जिसे पहले तीसरी सी में वर्णित किया गया था। बीजान्टियम के फिलो द्वारा ईसा पूर्व, चूंकि कुछ आधुनिक लेखक इस विचार का समर्थन करते हैं कि इसमें एक भी पहचान योग्य आविष्कारक नहीं हो सकता है।[1][2]

इतिहास

विलार्ड डे होनकोर्ट की स्केचबुक में कार्डन निलंबन (CA. 1230)
गिंबल्स द्वारा निलंबित प्रारंभिक आधुनिक शुष्क कंपास (1570)

गिम्बल का वर्णन पहली बार बीजान्टियम के प्राचीन ग्रीस आविष्कारक फिलो (280-220 ईसा पूर्व) द्वारा किया गया था।[3][4][5][6] फिलो ने प्रत्येक तरफ एक उद्घाटन के साथ एक आठ-तरफा स्याही के बर्तन का वर्णन किया, जिसे मोड़ा जा सकता है ताकि जब कोई चेहरा शीर्ष पर हो, तो एक कलम को डुबोया और स्याही लगाई जा सके - फिर भी स्याही कभी भी दूसरी तरफ के छिद्रों से बाहर नहीं निकलती है। यह केंद्र में इंकवेल के निलंबन द्वारा किया गया था, जो संकेंद्रित धातु के छल्ले की एक श्रृंखला पर लगाया गया था ताकि यह स्थिर रहे, चाहे बर्तन को किसी भी तरह से घुमाया जाए।[3]

प्राचीन चीन में, हान राजवंश (202 ईसा पूर्व - 220 ईस्वी) के आविष्कारक और मैकेनिकल इंजीनियर डिंग हुआन ने 180 ईस्वी के आसपास एक गिम्बल धूपदानी बनाई थी।[3][7][8] पहले के सिमा जियानग्रू (179-117 ईसा पूर्व) के लेखन में एक संकेत है कि दूसरी शताब्दी ईसा पूर्व से चीन में गिम्बल उपस्थित था।[9] लिआंग राजवंश (502-557) के दौरान उल्लेख किया गया है कि गिंबल्स का उपयोग दरवाजों और खिड़कियों के कब्जे के लिए किया जाता था, जबकि एक कारीगर ने एक बार महारानी डब्ल्यू यू जेड ई प्रस्ताव (आर। 690-705) को एक पोर्टेबल वार्मिंग स्टोव प्रस्तुत किया था, जिसमें गिंबल्स कार्यरत थे।[10] धूप जलाने के लिए उपयोग किए जाने वाले चीनी गिंबल्स के उपलब्ध नमूने प्रारंभिक तांग राजवंश (618–907) के हैं, और चीन में सिल्वर-स्मिथिंग परंपरा का भाग थे।[11] कार्डन निलंबन के फिलो के विवरण की प्रामाणिकता पर कुछ लेखकों द्वारा इस आधार पर संदेह किया गया है कि फिलो के न्यूमेटिका का वह भाग जो गिम्बल के उपयोग का वर्णन करता है, केवल 9वीं शताब्दी की शुरुआत के अरबी अनुवाद में बचा था।[3] इस प्रकार, 1965 के अंत तक, चीनी भाषा का ज्ञान जोसेफ नीडम ने अरब प्रक्षेप (पांडुलिपियों) पर संदेह किया।[12] चूंकि, फ्रांसीसी अनुवाद के लेखक, कैर्रा डी वॉक्स, जो अभी भी आधुनिक विद्वानों के लिए आधार प्रदान करते हैं,[13] न्यूमेटिक्स को अनिवार्य रूप से वास्तविक मानते हैं।[14] प्रौद्योगिकी के इतिहासकार जॉर्ज सार्टन (1959) ने भी दावा किया है कि यह मान लेना सुरक्षित है कि अरबी संस्करण फिलो के मूल की एक विश्वसनीय प्रतिलिपि है, और फिलॉन को स्पष्ट रूप से आविष्कार का श्रेय देता है।[15] उनके सहयोगी माइकल लुईस (2001) भी ऐसा ही करते हैं।[16] वास्तव में, बाद के विद्वान (1997) द्वारा किए गए शोध से पता चलता है कि अरब प्रति में ग्रीक अक्षरों के अनुक्रम सम्मलित हैं जो पहली शताब्दी के बाद उपयोग से बाहर हो गए, जिससे इस मामले को मजबूत किया गया कि यह हेलेन -संबंधी मूल की एक विश्वसनीय प्रति है,[17] क्लासिकिस्ट एंड्रयू विल्सन (शास्त्रीय पुरातत्वविद्) (2002) द्वारा हाल ही में साझा किया गया एक दृश्य।[18] प्राचीन रोमन लेखक एथेंस मैकेनिक, ऑगस्टस (30 ईसा पूर्व -14 ईस्वी) के शासनकाल के दौरान लिखते हुए, एक गिम्बल जैसे तंत्र के सैन्य उपयोग का वर्णन करते हुए, इसे छोटा एप (पिथकियन) कहा जाता है। समुद्र के किनारे से तटीय शहरों पर हमला करने की तैयारी करते समय, सैन्य इंजीनियरों ने घेराबंदी करने वाली मशीनों को दीवारों तक ले जाने के लिए व्यापारी जहाजों को एक साथ जोड़ा। लेकिन शिपबोर्न मशीनरी को भारी समुद्र में डेक के चारों ओर लुढ़कने से रोकने के लिए, एथेनियस ने सलाह दी कि "आपको बीच में व्यापारी-जहाजों से जुड़े प्लेटफॉर्म पर पिथेकियन को ठीक करना होगा, ताकि मशीन किसी भी कोण में सीधी रहे"।[19] प्राचीन इतिहास के बाद, गिंबल्स निकट पूर्व में व्यापक रूप से जाने जाते रहे। लैटिन पश्चिम में, डिवाइस का संदर्भ 9वीं शताब्दी की नुस्खा बुक में फिर से दिखाई दिया, जिसे लिटिल की ऑफ पेंटिंग '(मैप्पा ड्रमस्टिक) कहा जाता है।[20] फ्रांस के आविष्कारक विलार्ड डी होनकोर्ट ने अपनी स्केचबुक (दाईं ओर देखें) में गिंबल्स के एक सेट को दर्शाया है। शुरुआती आधुनिक काल में, सूखे कम्पास को गिंबल्स में निलंबित कर दिया गया था।

क्रिया रूप व्युत्पत्ति

शब्द "गिम्बल" संज्ञा के रूप में शुरू हुआ। अधिकांश आधुनिक शब्दकोश इसे इस प्रकार सूचीबद्ध करना जारी रखते हैं। एक रॉकेट इंजन के झूलते आंदोलन का वर्णन करने के लिए एक सुविधाजनक शब्द के अभाव के कारण, इंजीनियरों ने क्रिया के रूप में गिम्बल शब्द का उपयोग करना शुरू कर दिया। जब एक संलग्न एक्ट्यूएटर द्वारा एक थ्रस्ट चैंबर को घुमाया जाता है, तो आंदोलन को "गिमबॉल " या "गिमबॉलिं" कहा जाता है। आधिकारिक रॉकेट प्रलेखन इस उपयोग को दर्शाता है।

अनुप्रयोग

एक साथ चढ़ाये गए तीन गिंबल्स का एक सेट,स्वतंत्रता (यांत्रिकी) की डिग्री प्रदान करता है: रोल, पिच और यव

जड़त्वीय नेविगेशन

जड़त्वीय नेविगेशन में, जहाजों और पनडुब्बियों पर लागू होने के लिए, एक जड़त्वीय अविभाज्य नेविगेशन तंत्र (स्थिर तालिका) को जड़त्वीय स्थान में स्थिर रहने की अनुमति देने के लिए न्यूनतम तीन गिंबल्स की आवश्यकता होती है, जो जहाज के विचलन, पिच और रोल में परिवर्तन की भरपाई करता है। इस अनुरोध में, जड़त्वीय माप इकाई (आईएमयू) तीन-आयामी अंतरिक्ष में सभी अक्षों के बारे में घूमने को समझने के लिए तीन ऑर्थोगोनली माउंटेड गायरोस से सुसज्जित है। आईएमयू के उन्मुखीकरण को बनाए रखने के लिए, प्रत्येक गिम्बल धुरी पर ड्राइव मोटर्स के माध्यम से गायरो आउटपुट को शून्य रखा जाता है। इसे पूरा करने के लिए, गायरो त्रुटि संकेतों को तीन गिंबल, रोल, पिच और यव पर लगे रिज़ॉल्वर (इलेक्ट्रिकल) के माध्यम से पारित किया जाता है। ये रिज़ॉल्वर प्रत्येक गिम्बल कोण के अनुसार एक स्वचालित मैट्रिक्स परिवर्तन करते हैं, ताकि आवश्यक टॉर्क को उपयुक्त गिम्बल अक्ष पर पहुंचाए जा सकें। यव टॉर्क को रोल और पिच ट्रांसफॉर्मेशन द्वारा हल किया जाना चाहिए। गिम्बल कोण कभी नहीं मापा जाता है। विमानों पर इसी तरह के सेंसिंग प्लेटफॉर्म का उपयोग किया जाता है।

जड़त्वीय नेविगेशन प्रणालियों में, गिम्बल लॉक तब हो सकता है जब वाहन रोटेशन के कारण तीन में से दो गिम्बल रिंग एक ही विमान में अपने धुरी अक्षों के साथ संरेखित हो जाते हैं।।[citation needed]


रॉकेट इंजन

Main article: गिंबल्ड थ्रस्ट

अंतरिक्ष यान प्रणोदन में, रॉकेट इंजन सामान्यतः गिंबल की एक जोड़ी पर लगाए जाते हैं ताकि एकल इंजन को पिच और याव अक्ष दोनों के बारे में सदिश जोर दिया जा सके; या कभी-कभी प्रति इंजन केवल एक अक्ष प्रदान किया जाता है। रोल को नियंत्रित करने के लिए, वाहन के रोल अक्ष के बारे में टॉर्क प्रदान करने के लिए डिफरेंशियल पिच या याव कंट्रोल सिग्नल वाले ट्विन इंजन का उपयोग किया जाता है।

फोटोग्राफी और इमेजिंग

एक ऊंचाई-ऊंचाई-दिगंश अज़िमुथ माउंट पर एक बेकर-नुन उपग्रह-ट्रैकिंग कैमरा

गिंबल का उपयोग छोटे कैमरे के लेंस से लेकर बड़े फोटोग्राफिक टेलीस्कोप तक सब कुछ माउंट करने के लिए किया जाता है।

पोर्टेबल फोटोग्राफी उपकरण में, कैमरा और लेंस के लिए एक संतुलित गतिविधि की अनुमति देने के लिए सिंगल-अक्ष गिम्बल हेड्स का उपयोग किया जाता है।[21] यह वन्यजीव फोटोग्राफी के साथ -साथ किसी भी अन्य मामले में भी उपयोगी साबित होता है, जहां बहुत लंबे और भारी टेलीफोटो लेंस को अपनाया जाता है: एक गिम्बल हेड अपने गुरुत्वाकर्षण के केंद्र के चारों ओर एक लेंस को घुमाता है, इस प्रकार चलती वस्तुओं को ट्रैक करते समय आसान और सहज परिवर्तन की अनुमति देता है।

ट्रैकिंग उद्देश्यों के लिए उपग्रह फोटोग्राफी में 2 या 3 अक्ष ऊंचाई-ऊंचाई माउंट[22] के रूप में बहुत बड़े गिम्बल माउंट का उपयोग किया जाता है।

घूर्णिका स्थिर गिंबल जिसमें कई सेंसर होते हैं, का उपयोग एयरबोर्न कानून प्रवर्तन, पाइप और पावर लाइन निरीक्षण,नक्शानवीसी और आईएसआर (खुफिया, निगरानी और टोही) सहित हवाई निगरानी अनुप्रयोगों के लिए भी किया जाता है। सेंसर में थर्मल इमेजिंग, दिन के उजाले, रोशनी वाले कैमरे के साथ-साथ लेजर रेंज फाइंडर, और अग्नि-नियंत्रण रडार सम्मलित हैं।[23] गिंबल सिस्टम का उपयोग वैज्ञानिक प्रकाशिकी उपकरणों में भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, वे ऑप्टिकल गुणों की अपनी कोणीय निर्भरता का अध्ययन करने के लिए एक अक्ष के साथ एक सामग्री नमूना घुमाने के लिए उपयोग किए जाते है।[24]

फिल्म और वीडियो

NEWTON S2 gimbal for remote control and 3-एक रेड कैमरा, टेरेडेक लेंस मोटर्स और एंजेन्यूएक्स लेंस का स्थिरीकरण।
रिमोट कंट्रोल के लिए न्यूटन एस 2 गिम्बल और एक लाल डिजिटल सिनेमा कैमरा, टेरेडेक लेंस मोटर्स और एंगेनिओक्स लेंस के 3-अक्ष स्थिरीकरण

हैंडहेल्ड 3-एक्सिस गिंबल्स का उपयोग कैमरा स्टेबलाइजर में किया जाता है जो कैमरा ऑपरेटर को कैमरा कंपन या शेक के बिना हैंडहेल्ड शूटिंग की स्वतंत्रता देने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ऐसी स्थिरीकरण प्रणालियों के दो संस्करण हैं: यांत्रिक और मोटरयुक्त।

मैकेनिकल गिंबल्स में स्लेज होता है, जिसमें शीर्ष चरण सम्मलित होता है जहां कैमराजुड़ा होता है, वह पोस्ट जिसे अधिकांश मॉडलों में बढ़ाया जा सकता है, कैमरे के वजन को संतुलित करने के लिए नीचे मॉनिटर और बैटरी के साथ। इस तरह से स्टीडिकैम सीधा रहता है, बस नीचे को ऊपर से थोड़ा भारी बनाकर, गिम्बल पर घूमता है। यह पूरे रिग के गुरुत्वाकर्षण के केंद्र को छोड़ देता है, चूंकि यह भारी हो सकता है, बिल्कुल ऑपरेटर की उंगलियों पर, गिम्बल पर सबसे हल्के स्पर्श के साथ पूरे सिस्टम के कुशल और परिमित नियंत्रण की अनुमति देता है।

तीन ब्रशलेस डीसी इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा संचालित, मोटराइज्ड गिंबल्स में सभी अक्षों पर कैमरा स्तर रखने की क्षमता होती है क्योंकि कैमरा ऑपरेटर कैमरे को घुमाता है। एक जड़त्वीय माप इकाई (आईएमयू) गति का जवाब देती है और कैमरे को स्थिर करने के लिए अपने तीन अलग -अलग मोटर्स का उपयोग करती है। एल्गोरिदम के मार्गदर्शन के साथ, स्टेबलाइज़र जानबूझकर आंदोलन जैसे पैन और अवांछित शेक से ट्रैकिंग शॉट्स के बीच अंतर को नोटिस करने में सक्षम है। यह कैमरे को ऐसा प्रतीत होने देता है जैसे कि वह हवा में तैर रहा हो, अतीत में एक स्टीडिकैम द्वारा प्राप्त किया गया प्रभाव। गिंबल को कारों और अन्य वाहनों जैसे कि मानव रहित हवाई वाहन पर लगाया जा सकता है, जहां कंपन या अन्य अप्रत्याशित गतिविधियां तिपाई या अन्य कैमरा माउंट को अस्वीकार्य बनाती हैं। एक उदाहरण जो लाइव टीवी प्रसारण उद्योग में लोकप्रिय है, न्यूटन 3-अक्ष कैमरा गिम्बल है।

समुद्री क्रोनोमेटर्स

एक यांत्रिक समुद्री क्रोनोमीटर की दर इसके अभिविन्यास के प्रति संवेदनशील है। इस वजह से, क्रोनोमीटर सामान्यतः गिंबल्स पर लगाए जाते थे, ताकि उन्हें समुद्र में एक जहाज की रॉकिंग गति से अलग किया जा सके।

गिम्बल लॉक

Main article: जिम्बल लॉक
रोटेशन के 3 अक्षों के साथ गिम्बल। जब दो गिंबल एक ही अक्ष के चारों ओर घूमते हैं, तो सिस्टम स्वतंत्रता की एक डिग्री खो देता है।

गिंबल लॉक एक त्रि-आयामी, तीन-गिंबल तंत्र में स्वतंत्रता की एक डिग्री का नुकसान होता है, जो तब होता है जब तीन गिंबल्स में से दो के अक्षों को समानांतर कॉन्फ़िगरेशन में संचालित किया जाता है, सिस्टम को एक पतित द्वि-आयामी स्थान में घूमने में लॉक किया जाता है।

लॉक शब्द भ्रामक है: कोई गिम्बल प्रतिबंधित नहीं है। सभी तीन गिंबल्स अभी भी निलंबन के अपने संबंधित अक्षों के बारे में स्वतंत्र रूप से घूम सकते हैं। फिर भी, गिंबल्स की दो अक्षों के समानांतर अभिविन्यास के कारण एक धुरी के चारों ओर घूमने को समायोजित करने के लिए कोई गिम्बल उपलब्ध नहीं है।

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Needham, Joseph. (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology; Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Caves Books Ltd. Page 229.
  2. ↑ Francis C. Moon, The Machines of Leonardo da Vinci and Franz Reuleaux: Kinematics of Machines from the Renaissance to the 20th century, p.314, Springer, 2007 ISBN 1-4020-5598-6.
  3. ↑ 3.0 3.1 3.2 3.3 Sarton, George (1959). A History of Science: Hellenistic Science and Culture in the Last Three centuries B.C. Cambridge: Harvard University Press. pp. 349–350.
  4. ↑ Carter, Ernest Frank (1967). Dictionary of Inventions and Discoveries. Philosophical Library. p. 74.
  5. ↑ Seherr-Thoss, Hans-Christoph; Schmelz, Friedrich; Aucktor, Erich (2006). Universal Joints and Driveshafts: Analysis, Design, Applications. Springer. p. 1. ISBN 978-3-540-30169-1.
  6. ↑ Krebs, Robert E.; Krebs, Carolyn A. (2003). Groundbreaking Scientific Experiments, Inventions, and Discoveries of the Ancient World. Greenwood Press. p. 216. ISBN 978-0-313-31342-4.
  7. ↑ Needham, Joseph. (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology; Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Caves Books Ltd. p.233.
  8. ↑ Handler, Sarah (2001). Austere Luminosity of Chinese Classical Furniture. University of California Press (published October 1, 2001). p. 308. ISBN 978-0520214842.
  9. ↑ Needham, Joseph. (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology; Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Caves Books Ltd. pp.233–234.
  10. ↑ Needham, Joseph. (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology; Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Caves Books Ltd. p.234.
  11. ↑ Needham, Joseph. (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology; Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Caves Books Ltd. pp.234–235.
  12. ↑ Needham, Joseph. (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology; Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Caves Books Ltd. p.236.
  13. ↑ Hill, D. R. (1977). History of Technology. Vol. Part II. p. 75.
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  15. ↑ Sarton, George. (1959). A History of Science: Hellenistic Science and Culture in the Last Three centuries B.C. New York: The Norton Library, Norton & Company Inc. SBN 393005267. pp.343–350.
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  18. ↑ Wilson, Andrew (2002). "Machines, Power and the Ancient Economy". The Journal of Roman Studies. 92 (7): 1–32. doi:10.1017/S0075435800032135.
  19. ↑ Athenaeus Mechanicus, "On Machines" ("Peri Mēchanēmatōn"), 32.1-33.3
  20. ↑ Needham, Joseph. (1986). Science and Civilization in China: Volume 4, Physics and Physical Technology; Part 2, Mechanical Engineering. Taipei: Caves Books Ltd. pp.229, 231.
  21. ↑ "3-Axis Handheld GoPro Gimbals". gimbalreview.com. GimbalReview. 2017. Retrieved 7 May 2017.
  22. ↑ "लेख". Soviet Journal of Optical Technology. Optical Society of America, American Institute of Physics. 43 (3): 119. 1976.
  23. ↑ Dietsch, Roy (2013). Airborne Gimbal Camera – Interface Guide.
  24. ↑ Bihari, Nupur; Dash, Smruti Prasad; Dhankani, Karankumar C.; Pearce, Joshua M. (2018-12-01). "3-D printable open source dual axis gimbal system for optoelectronic measurements" (PDF). Mechatronics (in English). 56: 175–187. doi:10.1016/j.mechatronics.2018.07.005. ISSN 0957-4158. S2CID 115286364.


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