CN102768543A - 一种定格动画拍摄控制装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种定格动画拍摄控制装置及其控制方法，装置包括可移动底座、X轴轴向移动机构、Y轴轴向移动机构、Z轴轴向移动机构、水平横臂、用于固定拍摄设备的云台以及电气控制机构，各个轴轴向移动机构的始末位置处都设有光电探测器，其特征在于：所述水平横臂和云台之间设有多向转动机构；方法则公开了一种可调整云台以适应不同拍摄角度的控制方法，本发明提供的装置的有益效果为：可预先设定好云台的运动曲线，并且通过控制数据计算模块进行计算控制装置的运动量，且均匀分布拍摄点，使得拍摄时镜头运动流畅自然。

Description

一种定格动画拍摄控制装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及拍摄装置，具体地说是一种定格动画拍摄控制装置及其控制方法。                               

背景技术

定格动画（stop-motion Animation）正如它的名称所述，是通过逐格地拍摄对象然后使之连续放映，从而产生仿佛活了一般的人物会能想象到的任何奇异角色。定格动画是采用数码相机作为拍摄设备，而且是采用单张图片拍摄，因此就要求拍摄机能够连续运动，无论是推、拉、摇、移还是升降运动都要求是步进运动，并且每次运动的距离都是毫米级别的，因此对设备的精度要求非常的高；同时在进行步进运动的时候还要求数码相机运行稳定，不能有轻微的晃动是数码相机偏离运行轨迹，如果发生偏离将要重新进行拍摄，因此对拍摄机的稳定性要求也非常高。现有技术中用于定格动画拍摄的拍摄机架难以满足上述要求，阻碍了定格动画的发展。

发明内容

本发明为了解决背景技术所提出的问题，提供了一种可以预先设置好镜头运动曲线，并且使镜头运动流畅自然、稳定性好、精度高的用于定格动画的拍摄控制装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种定格动画拍摄控制装置，包括可移动底座、X轴轴向移动机构、Y轴轴向移动机构、Z轴轴向移动机构、水平横臂、用于固定拍摄设备的云台以及电气控制机构，各个轴轴向移动机构的始末位置处都设有光电探测器，其特征在于：所述水平横臂和云台之间设有多向转动机构，所述多向转动机构是由若干个单向转动机构依次串联而成，所述单向转动机构包括转动定位轴和转动安装在定位轴上的转动臂，第一个单向转动机构的转动定位轴固定安装在水平横臂前端，后面依次连接的单向转动机构的转动定位轴都安装在前面单向转动机构的转动臂上，最后一个单向转动机构的转动臂末端安装云台，每个单向转动机构的始末位置都设有光电探测器。

所述若干单向转动机构的转动臂转动方向都不同。

所述多向转动机构是由第一单向转动机构和第二单向转动机构依次串联而成，第一单向转动机构的转动臂在XY轴面内转动，第二单向转动机构的转动臂在YZ轴面内转动。

所述X轴轴向移动机构滑动安装在可移动底座的X轴轴向导轨上，所述Y轴轴向移动机构滑动安装在X轴轴向移动机构上表面处的Y轴轴向导轨上，所述Y轴轴向移动机构设有垂直于YX轴面的Y轴轴向支架，水平横臂的尾端滑动安装在Y轴轴向支架的Y轴轴向导轨上。

所述电气控制机构包括分别安装在X轴轴向移动机构、Y轴轴向移动机构、Z轴轴向移动机构以及多向转动机构的驱动电机和用于控制装置运动的上位机，所述驱动电机都通过数据线与上位机连接，所述光电探测器都通过数据线与上位机连接。

本发明所提供的控制装置的有益效果为：除了提供三个坐标轴的运动方向外，还追加了一个多向转动机构，以确保在定格拍摄时能够提供更加精确的拍摄位置，同时能够提供更加全面多变的拍摄角度。

本发明还提供了一种定格动画拍摄控制装置的控制方法，其特征在于：

步骤1，将各方向移动机构和转动机构位置清零，即调到初始位置；

步骤2，从数据存贮模块选择预先定义好的控制数据，即云台的运动曲线；

步骤3，根据实际拍摄需求，通过主操作界面模块对选好的运动曲线进行调节，输入所需的拍摄点数，通过控制数据计算模块计算运动曲线的轨迹，均匀分布拍摄点，得出到达下一个拍摄点之前各方向移动机构的移动距离和转动机构的转动角度；

步骤4，通过控制数据-驱动数据转换模块，将控制数据计算结果转换为硬件驱动模块所需要的数据格式；

步骤5，通过硬件驱动模块将控制数据计算结果发送给装置。

所述步骤3所得到的控制数据计算结果同时反馈到步骤2内，并存为预先定义的控制数据，方便下次直接调用。

本发明提供的装置的有益效果为：可预先设定好云台的运动曲线，并且通过控制数据计算模块进行计算控制装置的运动量，且均匀分布拍摄点，使得拍摄时镜头运动流畅自然。

附图说明   

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1A部的局部放大图。

具体实施方式

参见图1、图2,，一种定格动画拍摄控制装置，包括可移动底座1、X轴轴向移动机构2、Y轴轴向移动机构3、Z轴轴向移动机构4、水平横臂5、用于固定拍摄设备的云台6以及电气控制机构7，各个轴轴向移动机构的始末位置处都设有光电探测器8，电气控制机构7包括分别安装在X轴轴向移动机构2、Y轴轴向移动机构3、Z轴轴向移动机构4以及多向转动机构的驱动电机和用于控制装置运动的上位机，驱动电机都通过数据线17与上位机连接，光电探测器都通过数据线17与上位机连接，参见图2，水平横臂5和云台6之间设有多向转动机构9，多向转动机构9是由若干个单向转动机构依次串联而成，单向转动机构包括转动定位轴和转动安装在定位轴上的转动臂，第一个单向转动机构的转动定位轴10固定安装在水平横臂5前端，后面依次连接的单向转动机构的转动定位轴都安装在前面单向转动机构的转动臂11上，最后一个单向转动机构的转动臂末端安装云台6，每个单向转动机构的始末位置都设有光电探测器，若干单向转动机构的转动臂转动方向都不同，每个单向转动机构都分别设有驱动电机，多向转动机构9是由第一单向转动机构12和第二单向转动机构13依次串联而成，第一单向转动机构12的转动臂在XY轴面内转动，第二单向转动机构13的转动臂在YZ轴面内转动。

参见图1，X轴轴向移动机构2滑动安装在可移动底座的X轴轴向导轨14上， Y轴轴向移动机构3滑动安装在X轴轴向移动机构2上表面处的Y轴轴向导轨15上，Y轴轴向移动机构3设有垂直于YX轴面的Y轴轴向支架15，水平横臂5的尾端滑动安装在Y轴轴向支架16的Y轴轴向导轨15上。

以下结合本发明具体的装置结构来进行说明：

实施例1

一种定格动画拍摄控制装置，包括可移动底座1、X轴轴向移动机构2、Y轴轴向移动机构3、Z轴轴向移动机构4、水平横臂5、用于固定拍摄设备的云台6以及电气控制机构7，水平横臂5下部设有支撑板18增加装置的稳定性，可移动底座1底部设有万向轮19，各个轴轴向移动机构的始末位置处都设有光电探测器8，电气控制机构7包括分别安装在X轴轴向移动机构2、Y轴轴向移动机构3、Z轴轴向移动机构4以及多向转动机构9的驱动电机和用于控制装置运动的上位机，驱动电机都通过数据线17与上位机连接，光电探测器都通过数据线与上位机连接，移动机构的运动通过光电探测器探测移动的起止点，当机构移动时，带动固定之上的遮光板移动，光电探测器固定在运动的起止点位置，受到遮光板遮挡后，电信号发生改变，并由控制电路检测，由控制程序做到相应的停止动作，同时还用于控制控制程序对起止点的感知，参见图2，水平横臂5和云台6之间设有多向转动机构9，多向转动机构9是由第一单向转动机构12和第二单向转动机构13依次串联而成，每个单向转动机构都分别设有驱动电机，第一单向转动机构12的转动臂在XY轴面内转动，第二单向转动机构13的转动臂在YZ轴面内转动，单向转动机构包括转动定位轴和转动安装在定位轴上的转动臂，第一单向转动机构的转动定位轴固定安装在水平横臂前端，第二单向转动机构的转动定位轴安装在第一单向转动机构的转动臂上，第二单向转动机构的转动臂末端安装云台6，将拍摄设备固定于云台6上，使之滑进云台固定滑套内，通过旋动云台防脱螺栓与云台止动螺栓以固定云台，以防止设备在使用时滑脱，固定滑套与第二单向转动机构13的转动臂相连，并进一步连接到第二单向转动机构13的转动定位轴上；第二单向转动机构13的驱动电机旋转驱动皮带从而带动云台进行旋转，其外设置了保护罩防止旋转时出现意外擦碰，每个单向转动机构的始末位置都设有光电探测器，参见图1，X轴轴向移动机构2通过滑块滑动安装在可移动底座的X轴轴向导轨14上，Y轴轴向移动机构3通过滑块滑动安装在X轴轴向移动机构上表面处的Y轴轴向导轨15上，Y轴轴向移动机构3设有垂直于YX轴面的Y轴轴向支架16，水平横臂5的尾端通过滑块滑动安装在Y轴轴向支架的Y轴轴向导轨15上，具体的三个轴向移动机构如下：

1）Y轴向移动机构通过滑块滑动连接在X轴向导轨上面，并同时通过固定在Z轴向移动机底座上的皮带与Z轴向水平驱动电机上连接的皮带驱动轮相连，通过皮带轮的驱动在X轴向水平驱动电机的带动下完成X轴向水平移动，X轴向移动底座底部的遮光板在移动到X轴向水平位置的起止位置时，遮挡光电探头，定位信号通过控制电缆送往控制电路，使控制程序检测到竖向移动的起止点；

2）Z轴向移动机构通过滑块滑动连接在Y轴向导轨上面，并同时通过固定在Z轴向移动机底座上的丝套与纵向丝杆连接，通过Y轴向丝杆的旋转完成带动Z轴轴向移动机构完成Y轴向移动，Y轴向移动丝杆的一端通过齿轮与Y轴向水平驱动步进电机相连，由控制程序控制Y轴向水平移动机构的移动，Y轴向移动底座底部的遮光板在移动到Y轴向水平位置的起止位置时，遮挡光电探头，定位信号通过控制电缆送往控制电路，使控制程序检测到竖向移动的起止点；

3）水平横臂通过固定支架固定在Z轴向移动底座之上，并通过水平横臂支撑板加强稳定性，避免水平横臂的晃动，Z轴向移动底座通过滑块滑动连接在Z轴向导轨上面，并同时通过固定在底座上的丝套与竖向丝杆连接，在Z轴向丝杆旋转时带Z轴向移动底座Z轴向移动，Z轴向丝杆的底部通过Z轴向驱动减速机构内的蜗轮蜗杆机构完成减速，并同时避免Z轴向移动机构在自身重力的作用下向下滑动，Z轴向驱动减速机构31的蜗杆与Z轴向驱动步进电机相连，由控制程序控制Z轴轴向移动机构的移动，Z轴向移动底座底部的遮光板在移动到Z轴向位置的起止位置时，遮挡光电探头，定位信号通过控制电缆送往控制电路，使控制程序检测到竖向移动的起止点，滑块可直接采用滑键结构。

对于本发明所提供的一种定格动画拍摄控制装置，为了使得装置运动过程更加流畅和稳定，进一步得出以下实施例：

实施例2

X轴轴向移动机构2、Y轴轴向移动机构3以及Z轴轴向移动机构4内用皮带传动机构作为滑动导轨，皮带驱动轮固定在步进驱动电机输出轴上；在Y轴轴向移动机构3内设置有丝杆，步进驱动电机通过齿轮与丝杆相连接；与Z轴轴向移动机构4内设置有丝杆，Z轴向丝杆的两端分别设有用于固定Z轴向丝杆的轴承，Z轴向步进驱动机构包括步进驱动电机与蜗轮蜗杆驱动机构；水平与竖向旋转机构通过步进电机驱动皮带轮，通过皮带带动机构旋转，在紧身旋转机构内还设有蜗轮蜗杆机构保证竖向运动的稳定性。

本发明所提供的控制装置的有益效果为：除了提供三个坐标轴的运动方向外，还追加了一个多向转动机构，以确保在定格拍摄时能够提供更加精确的拍摄位置，同时能够提供更加全面多变的拍摄角度。

同时本发明还提供了一种定格动画拍摄控制装置的控制方法，具体步骤如下： 

步骤1，将各方向移动机构和转动机构位置清零，这里指的方向包括XYZ轴向，即调到初始位置；

步骤2，从数据存贮模块选择预先定义好的控制数据，即云台的运动曲线；

步骤3，根据实际拍摄需求，通过主操作界面模块对选好的运动曲线进行调节，输入所需的拍摄点数，通过控制数据计算模块计算运动曲线的轨迹，均匀分布拍摄点，得出到达下一个拍摄点之前各方向移动机构的移动距离和转动机构的转动角度；

步骤4，通过控制数据-驱动数据转换模块，将控制数据计算结果转换为硬件驱动模块所需要的数据格式；

步骤5，通过硬件驱动模块将控制数据计算结果发送给装置。

步骤3所得到的控制数据计算结果同时反馈到步骤2内，并存为预先定义的控制数据，方便下次直接调用。

本发明的控制方法中所提到的模块具体作用如下：

1）主操作界面模块，本模块完成人机交互的控制，通过图形化方式实时显示定格动画拍摄机的运动曲线，拍摄点，及在拍摄点上相机旋转位置等，并能实时的显示硬件当前的实际位置；

2）控制数据计算模块，本模块根据操作界面模块上提供的曲线控制点等信息，计算控制曲线的轨迹并根据界面设置的拍摄点数均匀地分布拍摄点；

3）数据存贮模块，本模块在主界面的控制下，对控制数据进行存贮，以便根据拍摄需要随时使用各种预先定义的控制数据；

4）控制数据 - 驱动数据转换模块，本模块根据操作界面模块发出的指令，使用控制数据计算结果，转换为硬件驱动模块所需要的数据格式。并能将硬件实时信息提供给主操作界面进行显示；

5）硬件驱动模块，本模块提供运动控制卡的控制接口，可以发送控制指令给硬件，也可以查询硬件当前的实际位置，上面提到的1）到4）的模块都为上位机预设程序运行，但硬件驱动模块可以直接采用市面上的驱动卡来进行实现功能。

本发明提供的装置的有益效果为：可预先设定好云台的运动曲线，并且通过控制数据计算模块进行计算控制装置的运动量，且均匀分布拍摄点，使得拍摄时镜头运动流畅自然。

Claims (7)

1.一种定格动画拍摄控制装置，包括可移动底座（1）、X轴轴向移动机构（2）、Y轴轴向移动机构（3）、Z轴轴向移动机构（4）、水平横臂（5）、用于固定拍摄设备的云台（6）以及用于提供和控制驱动力的电气控制机构（7），各个轴轴向移动机构的始末位置处都设有光电探测器（8），其特征在于：所述水平横臂（5）和云台（6）之间设有多向转动机构（9），所述多向转动机构（9）是由若干个单向转动机构依次串联而成，所述单向转动机构包括转动定位轴和转动安装在定位轴上的转动臂，第一个单向转动机构的转动定位轴（10）安装在水平横臂（5）前端，后面依次连接的单向转动机构的转动定位轴都安装在前面单向转动机构的转动臂（11）上，最后一个单向转动机构的转动臂（11）末端安装云台（6），每个单向转动机构的始末位置都设有光电探测器。

2.根据权利要求1所述的一种定格动画拍摄控制装置，其特征在于：所述若干单向转动机构的转动臂转动方向都不同。

3.根据权利要求2所述的一种定格动画拍摄控制装置，其特征在于：所述多向转动机构（9）是由第一单向转动机构（12）和第二单向转动机构（13）依次串联而成，第一单向转动机构（12）的转动臂在XY轴面内转动，第二单向转动机构（13）的转动臂在YZ轴面内转动。

4.根据权利要求1或2所述的一种定格动画拍摄控制装置，其特征在于：所述X轴轴向移动机构（2）滑动安装在可移动底座（1）的X轴轴向导轨（14）上，所述Y轴轴向移动机构（3）滑动安装在X轴轴向移动机构（2）上表面处的Y轴轴向导轨（15）上，所述Y轴轴向移动机构（3）设有垂直于YX轴面的Y轴轴向支架（16），水平横臂（5）的尾端滑动安装在Y轴轴向支架（16）的Y轴轴向导轨（15）上。

5.根据权利要求1所述的一种定格动画拍摄控制装置，其特征在于：所述电气控制机构（7）包括分别安装在X轴轴向移动机构（2）、Y轴轴向移动机构（3）、Z轴轴向移动机构（4）以及多向转动机构的驱动电机和用于控制装置运动的上位机，所述驱动电机都通过数据线（17）与上位机连接，所述光电探测器都通过数据线（17）与上位机连接。

6.一种用于控制权利要求1所述的一种定格动画拍摄控制装置的控制方法，其特征在于：

步骤1，将各方向移动机构和转动机构位置清零，即调到初始位置；

步骤2，从数据存贮模块选择预先定义好的控制数据，即云台的运动曲线；

步骤3，根据实际拍摄需求，通过主操作界面模块对选好的运动曲线进行调节，输入所需的拍摄点数，通过控制数据计算模块计算运动曲线的轨迹，均匀分布拍摄点，得出到达下一个拍摄点之前各方向移动机构的移动距离和转动机构的转动角度；

步骤4，通过控制数据-驱动数据转换模块，将控制数据计算结果转换为硬件驱动模块所需要的数据格式；

步骤5，通过硬件驱动模块将控制数据计算结果发送给装置。

7.根据权利要求6所述的一种定格动画拍摄控制装置的控制方法，其特征在于：所述步骤3所得到的控制数据计算结果同时反馈到步骤2内，并存为预先定义的控制数据，方便下次直接调用。

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