CN102253575B - 拍照机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明是一种拍照机械臂，其通过旋转手轮及机箱内机构传动带动机械臂作圆弧回转动作，以进行固定半径但不同角度的拍照。机械臂上并设有电源及信号转接盒，以供应相机电源及传送影像及控制信号。并另设垂直手轮以调整机械臂的回转中心高度。

Description

拍照机械臂

技术领域

本发明是关于一种照相机的拍照机构，具体说是有关一种拍照机械臂(photoarm)。

背景技术

一般手动操控的拍照机械臂是以手动的方式调整固定在机械臂一端的相机拍照角度(shooting angle)，并在机械臂的另一端设置配重块(counterweight)以平衡机械臂两端的负重。而未有利用传动机构(transmission mechanism)来带动拍照机械臂的设置。一般自动操控的拍照机械臂则多由伺服马达(servomotor)带动拍照机械臂而未通过蜗杆(worm)及蜗轮(worm gear)来带动拍照机械臂。

无论是手动或自动操控拍照机械臂，一般的拍照机械臂无电源信号转接盒、无法调整拍摄半径以及无法调整拍照机械臂回转中心高度。

一般相机电源转换器(power adapter)的线长都不够长，无法由相机直接延伸到电源插座，如未在拍照机械臂或相机固定座(camera fixing compartment)上设置电源及信号转接盒，则计算机无法通过电源线及USB(universal serial bus)信号线控制拍照机械臂上的相机，否则产生接触不良及不美观等问题。

随着被摄物的大小，须调整拍照半径已取得较佳的拍摄效果，一般的拍照设备是固定在一固定的圆弧轨道上，无法调整拍照半径。更换被摄物时即需要更换圆弧轨道，极不方便。

如未设置调整拍照机械臂回转中心高度的机构，一旦搭配转盘进行3D立体拍照时，转盘盘面高度与拍照机械臂回转中心可能不在同一水平面上导致所拍出的3D立体影像将产生偏移(shifting)。

发明内容

本发明的目的是提供一种拍照机械臂，可以手动操控拍照机械臂(photo arm)沿一固定半径圆弧路径回转，通过固定于拍照机械臂上的相机(camera)沿圆弧路径进行不同角度拍照，并可提供相机所需电力以及传输影像信号与控制命令，以及拍照机械臂回转中心高度的调整机构。

依据本发明的设计，一种拍照机械臂利用手轮的旋转握柄回转手轮，通过机箱内的直齿斜齿轮、蜗杆以及蜗轮带动垂直臂及水平臂摆动，使得设置于水平臂上的相机沿一圆弧路径至不同角度对被摄物拍照。

依据本发明的设计，一种拍照机械臂的机械臂或相机固定座上设置电源信号转接盒，使得计算机能够通过电源信号转接盒提供相机所需电力及进行控制拍照。

依据本发明的设计，一种拍照机械臂包含拍照机械臂回转中心高度的调整机构。

依据本发明的设计，一种拍照机械臂包含水平臂与垂直臂，利用滑块连接水平臂及垂直臂，滑块可在垂直臂上滑动而可调整拍照半径。

依据本发明的一实施例，拍照机械臂包含多支垂直臂，如具有左及右垂直臂使拍照机械臂更为坚固。

依据本发明的一实施例，拍照机械臂包含前摇动板及后摇动板，且前摇板连接于垂直臂上，用以平衡回转操控产生的动量，使得回转机构不易磨损。

依据本发明的一实施例，拍照机械臂大量采用固定把手，以易于快速拆装、组装及长度或回转调整。

本发明的有益技术效果是：本发明的拍照机械臂当垂直臂旋转而带动水平臂沿着一圆弧路径摆动时，固定于相机固定座的相机可在不同角度同时进行拍摄。

附图说明

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下面将结合附图对本发明的较佳实施例作详细说明，其中：

图1所示为依据本发明一实施例的拍照机械臂的主视图。

图2所示为依据本发明一实施例的拍照机械臂的俯视图。

图3所示为依据本发明一实施例的拍照机械臂的左侧视图。

图4所示为依据本发明一实施例的详细拍照机械臂的俯视图。

图5所示为依据本发明一实施例的详细拍照机械臂的主视图。

图6所示为依据本发明一实施例的电源及信号转接盒的主视图。

图7所示为依据本发明一实施例的电源及信号转接盒的俯视图。

图8所示为依据本发明一实施例的电源及信号转接盒的侧视图。

图9所示为依据本发明一实施例的多个相机通过多个相机固定座组装于水平臂上的示意图。

具体实施方式

为能对本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，现配合附图对本发明详细解说如后。

图1所示为依据本发明一实施例的拍照机械臂的主视图(front view)，说明构成本发明的主要配置。转动(spin)手轮(handwheel)1驱动传动机构以带动垂直臂及水平臂摆动，通常在手轮1设置握柄(revolving grip)2便于使用者操作。

例如本实施例中，转动手轮1驱动直齿斜齿轮3(straight bevel gear)、直齿斜齿轮4、蜗杆(worm)5、蜗轮(worm gear)6以及同步轴(synchronizing shaft)8与出力轴(driving shaft)7(详见图4)，出力轴7锁固于垂直臂(vertical arm)11、12的一端，相对于出力轴7，在垂直臂(vertical arm)11、12的另一侧锁固水平臂(horizontal arm)17，通过出力轴7带动垂直臂11、12与水平臂17沿着圆弧路径进行0-90度的摆动。相机固定座36位于水平臂17一端用以携带相机，因此可随着水平的摆动能够沿圆弧路径，对被摄物(photographed object)进行不同角度的拍摄，如图1标示0°表示水平拍照位置(水平侧拍的位置)以及90°表示垂直拍照位置(由上向下的拍照位置)。其中，驱动传动机构的直齿斜齿轮仅用于改变垂直臂与水平臂的摆动方向，故可忽略不用。本实施例的垂直臂11、12与水平臂17可采用多支或单支并无特殊限制(详见图9)。

根据本发明的一实施例，出力轴7与同步轴8上可选择装置前摇动板9(frontswing plate)及后摇动板10(rear swing plate)，前摇动板9及后摇动板10以连接杆(connecting rod)22相连接，垂直臂11、12再连接于前摇动板9上。前摇动板9及后摇动板10用以平衡回转操控产生的动量(movement)，使得回转机构不易磨损。若磨损问题不大时，可省略同步轴8及后摇动板10，仅由出力轴7以及前摇动板9，甚至仅直接由出力轴7带动垂直臂11、12。

前摇动板9上设有下束紧座(lower arm clamp)13及上束紧座(upper arm clamp)14用以锁固左右垂直臂11、12的上方及下方，束紧座13、14可为单数个或多个。通常采用固定把手(clamp lever)15、16锁固左右垂直臂11、12，易于使用者装卸。

水平臂17可采用滑块(sliding block)或固定块(fixing block)与垂直臂连接。于一实施例中，水平臂17以滑块19连接于左右垂直臂11、12，其利用固定把手18及固定块58锁在滑块19上，并且滑块19可在左右垂直臂11、12上作上下滑动以改变拍照半径。于另一实施例中，水平臂17可直接通过固定块58固定在垂直臂上，拍照半径随水平臂17固设在垂直臂上而固定。

如前所述，左右垂直臂11、12与水平臂17可沿着圆弧路径进行0-90度的摆动而可能脱落，本发明在左右垂直臂11、12的末端加装止脱固定板(ending plate)20并以固定把手21锁定，可防止水平臂17脱落。

本发明的拍照机械臂的传动机构均设置于机箱23内，其并附有上盖板(topplate)24及底盖板(bottom plate)25，整个机箱坐落固定在底盘(chassis)26上。机箱23的角落设有固定架(fixing frame)27用以固定调整脚(adjuster)28及脚轮(caster)29，以便于移动。同时，为确保整个拍照机械臂的重心稳固，并设有延伸脚管(extended pipe)30及调整脚31，且以脚管固定架(pipe holder)35及支撑轴(support shaft)32穿过垫圈(washer)33并以固定把手34加以固定。

在水平臂17的另一端设有相机固定座36，用以承载相机48。相机固定座36包含固定板(fixing plate)37、38以束环(collar)43、44连接并以固定把手45锁固。相机固定座36并利用束环(collar)39与固定把手40固定于水平臂17上，可控制相机固定座36在水平臂17上的转动，而固定把手42穿过垫圈41锁固相机固定座36，其可控制相机固定座36在固定板37上的滑动。

相机固定组件(camera fixing unit)47通过转接头(adapter)46固定在固定板38上而能将相机48及其镜头(lens)49锁在相机固定组件47上。固定板38上设有支撑肋51及52以固定相机固定座36底部的拖盘(holding tray)50，避免在90°拍摄角度(由上向下的拍摄角度)的位置时相机掉落损毁。

可选择在水平臂17、左右垂直臂11、12或相机固定座36上设置电源信号转接盒53，以提供相机48的电源及传输影像信号或控制指令，如本实施例的USB信号传输协议。因电源信号转接盒53的配置，大大缩短相机电源线长度的需求并提升了拍照机械臂的便利性及美观等问题。

在机箱23可装设指针(pointer)55并在后摇动板10上设置刻度盘(scale)54，当机械臂摆动时，刻度盘54亦随之转动，因此指针55可指示出摆动角度，即拍照机械臂的倾斜角度。

机箱的顶部设置升降手轮56连接驱动升降机构(详见图2、图4及图5)，旋转升降手轮56以驱动升降机构以升降整个拍照机械臂，而能够调整出力轴7的回转中心的高度，可在升降手轮56上设置旋转握柄57利于使用者操作。或者，采用马达(motor)129取代手轮56及旋转握柄57以直接驱动升降机构升降整个拍照机械臂并调整出力轴7的回转中心的高度。因此，可轻易的调整拍照中心的高度，使得圆弧路径的中心与放置被摄物的平面可趋一致，避免照片的偏移(shifting)。

图2所示为依据本发明一实施例的拍照机械臂的俯视图(top view)。正时皮带轮(timing pulley)60、62分别锁固在螺杆(slide screw)59、61上，并以正时皮带(time belt)63套设在正时皮带轮60、62以同步转动正时皮带轮60、62。

法兰惰轮(flange idler)64可前后移动，用以调整正时皮带63的松紧度(详见图4、5)。

升降手轮56/马达129与螺杆(slide screw)59固接，而螺杆59、61穿设在固定拍照机械臂的滑板组的上滑板(top sliding plate)73及下滑板(bottom slidingplate)74上。上滑板73及下滑板74上的四个角落设置滚珠导杆(ball spline)66、68及70、72以协助上滑板73及下滑板74能平行及稳定地同时上下移动。

旋转手轮56上的旋转把柄57或者使用马达129旋转螺杆59，进而带动螺杆59上的正时皮带轮(time pulley)60，再通过正时皮带(time belt)63带动装在螺杆61上的正时皮带轮62以同步转动螺杆61，而能够控制上滑板73及下滑板74的升降，因而可调整整个拍照机械臂回转中心的高度。

图3所示本发明一实施例的拍照机械臂的左侧视图(left side view)，旋转位于手轮1上的旋转握柄2，即能摆动整个拍照机械臂，通过贴在后摇动板10上的刻度盘54，指针(pointer)55可指示拍照机械臂的倾斜角度。

图4所示为依据本发明一实施例的详细拍照机械臂的俯视透视图。通过旋转位于手轮1的握柄2，通过直齿斜齿轮3带动直齿斜齿轮4转动，进而带动蜗杆5转动，再带动蜗轮6回转，再通过出力轴7带动前摇动板9，使得整个拍照机械臂能进行回转摆动。同时，以定位块(stopper)93、螺丝94及定位块95、螺丝96来限制前摇动板9的摆动范围，相对应的，亦可选择的设置定位块97、螺丝98及定位块99、螺丝100来限制后摇动板10的摆动范围。

接着说明法兰惰轮64调整正时皮带63的技术手段。螺丝101穿过固定块87，可锁紧或放松螺丝101即能推动滑块86前进或后退，进而带动固定在滑块86下方的法兰惰轮64，如此即能调整正时皮带63的松紧度。滑块86上挖有长条孔(slot)102、103，并以螺丝104、105来固定法兰惰轮64的位置。

图5所示为依据本发明一实施例的详细的拍照机械臂的主视图。螺杆螺帽组的螺杆61的上下两端则以连座滚珠轴承(ball bearing unit)89、88固定于上盖板24及下盖板25，下盖板25的螺杆61穿设处设置止推轴承92用以避免滑板组过低，并穿设固定下滑板74上的螺杆螺帽组的螺帽(nut)91上(螺杆59锁固方式亦同，不再赘述)。

上滑板73及下滑板74的四个角落分别固定四个线性衬套(linear bushing)65、67、69、71及75、76、77、78，滚珠导杆(ball spline)66、68、70及72穿过四个角落的上下线性衬套65、67、69、71及75、76、77、78。同时，滚珠导杆68、72的上下两端也都以导杆架(holder for shaft)84、82、85、83固定在上盖板24及下盖板25(滚珠导杆66、70固定方式亦同，不再赘述)，以协助上滑板73及下滑板74能平行及稳定地同时上下移动。当螺杆61、59由正时皮带63带动转动时，就能同时带动上滑板73及下滑板74平稳的上下移动。

由主视图可更清楚看到，法兰惰轮64调节正时皮带63松紧度的方法，其中法兰惰轮64是固定在滑块86下方，穿过固定块87的螺丝101。当锁紧螺丝101时，带动滑块86及法兰惰轮64前进，正时皮带63被锁紧；而当放松螺丝101时，带动滑块86及法兰惰轮64后退，正时皮带63被放松。

于另一实施例中，仅采用单一螺杆螺帽组，其利用单一的螺杆59、螺帽91及单一的正时皮带轮60带动滑板组的上滑板73及下滑板74的升降，无需另一螺杆螺帽组，即螺杆61、正时皮带轮62、正时皮带63及法兰惰轮64等装置，甚至省略线性衬套及滚珠导杆的设置；或者仅于对角设置线性衬套及滚珠螺杆组即可。

图6、图7及图8所示分别为依据本发明一实施例的电源信号转接盒53的主视图、俯视图及侧视图。电源信号转接盒53可设置于水平臂、左垂直臂、右垂直臂或相机固定座36上，本实施例以设置于水平臂17以利说明，而非限制本发明。

请参考图6，电源及信号转接盒53是利用固定片(fixing part)108、109及盒身(body)106内面底部的固定螺丝115、116、117、118固定在水平臂17上。盒上盖(top cover)107则由帽螺丝(cap screw)119、120、121、122固定在盒身106上。入线口(cable entrance)110及出线口(cable exit)111旁设置把手(pull)123及124供电源线及信号线进出时固定用。其中，入线口110及出线口111可为单数个或多个。

请参考图7，电源及信号转接盒53的盒内设有分隔板(isolating plate)112，其上附有至少一通用电源插座(receptacle)113及至少一USB插座(USB port)114，以供应相机48的电源及传输USB信号(包含影像信号以及拍摄控制指令)。固定块126用以固定USB插座114。

请参考图8，电源及信号转接盒53利用固定块126及127分别固定USB插座114及通用电源插座113。固定螺丝(fixing screw)128穿透固定片108、109锁入水平臂17的底部，以免电源及信号转接盒53在水平臂17上产生滑动或转动。

一般的拍照机械臂无电源信号转接盒的设置，无法供应相机电源，或者因为电源须由外部拉到拍照机械臂上，拍照机械臂旋转时极不方便且影响美观，本发明可选择在拍照机械臂的垂直臂、水平臂或相机固定座上配置电源及信号转接盒，不会影响拍照机械臂的旋转且不影响美观，更能在较短的距离内提供相机所需的电源，极为方便。

依据本发明的观点，拍照机械臂的水平臂的末端可为单一或多分支，在每分支上配置相机固定座，一端固定于垂直臂，当垂直臂旋转而带动水平臂沿着一圆弧路径摆动时，固定于相机固定座的相机可在不同角度同时进行拍摄。

如图9所示为依据本发明一实施例的多个相机134、135、136通过多个相机固定座131、132、133装于水平臂17上的示意图。水平臂17的末端具有多个分支，以水平或垂直方式设置，本实施例以三个分支的水平设置为例，并非用以限制分支的数量。水平臂17末端的每一分支设置一相机固定座，因此可设置三个相机固定座131、132、133而可进行多组同步拍摄的功能。

虽然本发明已以实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作出种种等同的改变或替换，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一拍照机械臂，其特征在于，包括：

一垂直臂；

一水平臂，该水平臂的一端具有至少一个分支，该水平臂的另一端连接该垂直

臂；

一滑块，该滑块可沿该垂直臂上下移动，且该水平臂通过该滑块连接该垂直臂，用以调整拍摄半径；以及

至少一个相机固定座，设置在该分支上，该垂直臂是可旋转的，用以进行不同角度的拍摄。

2.根据权利要求1所述的拍照机械臂，其特征在于，还包括：

一盒身，该盒身设置于该水平臂、该垂直臂或该相机固定座上，且具有至少一电源插座。

3.根据权利要求2所述的拍照机械臂，其特征在于，该盒身具有一盒上盖，该盒上盖是可拆卸的。

4.根据权利要求2所述的拍照机械臂，其特征在于，该盒身还包含至少一USB插座以传输影像信号及拍摄控制指令。

5.根据权利要求1所述的拍照机械臂，其特征在于，还包括：

一出力轴，锁固于该垂直臂的另一侧；

一蜗杆蜗轮组，该蜗杆蜗轮组连接该出力轴；以及

一回转手轮，该回转手轮连接该蜗杆蜗轮组，用以驱动该蜗杆蜗轮组，通过该出力轴带动该垂直臂及该水平臂进行摆动。

6.根据权利要求1所述的拍照机械臂，其特征在于，该垂直臂及该水平臂均可由单支或多支所构成。

7.根据权利要求5所述的拍照机械臂，其特征在于，还包含一摇动板连接于该出力轴，该垂直臂通过单个或多个束紧座固定在该摇动板上。

8.根据权利要求7所述的拍照机械臂，其特征在于，该摇动板包含一前摇动板、一后摇动板及一连接杆，该连接杆连接该前摇动板与该后摇动板。

9.根据权利要求8所述的拍照机械臂，其特征在于，还包含一刻度盘，该刻度盘设置于该后摇动板上。

10.根据权利要求1所述的拍照机械臂，其特征在于，该相机固定座包括：

一固定板；

一相机固定组件通过一转接头固定在该固定板上；以及

数个束环用以将该固定板固定于该水平臂上并提供该相机固定座转动的功能。

11.根据权利要求10所述的拍照机械臂，其特征在于，还包含一托盘，该托盘利用该固定板上的多个支撑肋固定于该固定板的底部以预防相机掉落。

12.根据权利要求1所述的拍照机械臂，其特征在于，还包括：

一出力轴，锁固于该垂直臂的另一侧，通过该出力轴带动该垂直臂及该水平臂进行摆动；

一滑板组，承载该出力轴；

一螺杆螺帽组，穿透套设该滑板组上，用以带动该垂直臂、该水平臂与该相机固定座作升降动作；以及

一升降手轮或一马达，用以转动该螺杆螺帽组带动该滑板组作升降动作。

13.根据权利要求12所述的拍照机械臂，其特征在于，该滑板组包含一上滑板及一下滑板，该出力轴设置于该上滑板及该下滑板之间。

14.根据权利要求12所述的拍照机械臂，其特征在于，该螺杆螺帽组包含一前螺杆螺帽组与一后螺杆螺帽组，该前螺杆螺帽组的螺杆与该后螺杆螺帽组的螺杆的一端各自套入一正时皮带轮并以一正时皮带相连结作同步转动，以带动该滑板组、该垂直臂、该水平臂与该相机固定座作升降动作。

15.根据权利要求12所述的拍照机械臂，其特征在于，还包含多个线性衬套及滚珠导杆组，这些线性衬套及滚珠导杆组穿透设置于该滑板组上，以利该滑板组能平稳地升降，使得该滑板组、该垂直臂、该水平臂与该相机固定座能平滑地升降。