CN103277640B - 车载二轴摄影云台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载二轴摄影云台，包括设置在摄影移动车上的云台，所述摄影移动车包括带橡皮轮的车身底盘，所述橡皮轮通过设置在车身底盘下方的电机驱动；所述云台通过支架设置在车身底盘上端面的中心位置，支架下方通过至少三个柔性元件与车身底盘连接，柔性元件匀布在支架的下端面上；所述云台包括主轴和俯仰转轴，所述主轴和俯仰转轴分别通过第一驱动机构和第二驱动机构驱动；所述云台还包括托架。本发明结构简单、使用方便，云台采用二轴设计，可以满足不同角度的拍摄需求；二轴云台与车身的柔性连接可以最大程度地减小路面因素对拍摄的影响，使摄影精度得到保障。

Description

车载二轴摄影云台

技术领域

本发明涉及一种用于拍摄的云台，特别是一种车载摄影云台。

背景技术

场面调度原意是指在戏剧舞台上处理演员表演活动位置的一种技巧，应用在电影艺术创作中，则延伸为摄影指挥调度和摄影机操控调度的统一处理，是动态摄影里的一种特殊表现手段。其中摄影机操控调度，是指对摄影机的位置进行调度，其运动形式有推、拉、摇、跟、移、升、降。以镜头位置分，有正拍、反拍、侧拍等形式；以镜头角度分，有平拍、仰拍、俯拍、升降拍及旋转拍等形式。一般来讲，若干衔接镜头，用同一个运动形式拍摄，会给人流畅的感觉，用忽而仰，忽而俯的角度拍摄，会给人强烈的对立感觉。

云台是安装、固定摄像机的支撑设备，它分为固定和电动云台两种。 固定云台适用于监视范围不大的情况，在固定云台上安装好摄像机后可调整摄像机的水平和俯仰的角度，达到最好的工作姿态后只要锁定调整机构就可以了。 电动云台适用于对大范围进行扫描监视，它可以扩大摄像机的监视范围。云台是两个交流电机组成的安装平台，可以实现摄像机在水平方向和垂直方向上旋转。而要实现摄像机在远近方向的移动，则需要将摄像机和云台安装在移动设备上，通过对移动设备运动方向的控制，实现摄像机的推、拉移动。

目前应用在摄像机调度领域中的移动设备大致分为三类：带轮三脚架、摄影移动车和摄影升降机。带轮三脚架主要用于摄影棚或其他固定或具有平坦地面的场所，摄影升降机是体积较大的一种摄影移动设备，这两者对于环境要求比较苛刻，因此，在对动态目标拍摄过程中使用最多的是四轮摄影移动车。

摄影移动车通常包括车架，车架下方设置有四个橡皮轮，摄影移动车还包括与橡皮轮配套的移动轨道（直轨和弯轨），摄影机和三脚架放在车架上面，摄影师在车上对摄影机进行操作；而摄影移动车的移动则需要另外一人推车实现。显而易见，现在应用广泛的摄影移动车存在有不可忽视的局限性，例如体积庞大、成本较高、应用领域较窄等，而且由于人为因素的存在，拍摄过程中的安全性无法得到保障。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种无需人为操作、结构小巧、成本低廉的车载摄影云台，在满足摄影机前后左右上下运动的基础上，解放劳动力。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

车载二轴摄影云台，包括设置在摄影移动车上的云台，所述摄影移动车包括带橡皮轮的车身底盘，所述橡皮轮通过设置在车身底盘下方的电机驱动；所述云台通过支架设置在车身底盘上端面的中心位置，支架下方通过至少三个柔性元件与车身底盘连接，柔性元件匀布在支架的下端面上；

所述云台包括垂直设置在支架上并垂直支架旋转的主轴，主轴上设置有随主轴旋转的半圆形托板；半圆形托板的中心轴线上设置有垂直于主轴并绕半圆形托板中心轴线旋转的俯仰转轴，俯仰转轴上设置有随俯仰转轴旋转的圆环形支撑板；所述主轴和俯仰转轴分别通过设置在半圆形托板底部的第一驱动机构以及设置在半圆形托板端部的第二驱动机构驱动；

所述云台还包括随俯仰转轴和主轴旋转的设置在圆环形支撑板中心用于安装摄像机的托架。  

本发明的改进在于：所述主轴水平旋转的角度为360°，俯仰转轴垂直旋转的角度为300°。

本发明所述驱动机构的具体结构为：所述第一驱动机构包括设置在半圆形托板底部的第一舵机，第一舵机通过带轮传动装置连接与主轴固定连接并驱动主轴旋转的第一大带轮；所述第二驱动机构包括设置在半圆形托板端部的第二舵机，第二舵机通过带轮传动装置连接与俯仰转轴固定连接并驱动俯仰转轴旋转的第二大带轮。

   本发明的进一步改进在于：所述第一舵机上设置有用于控制第一舵机动作的第一控制装置，第二舵机上设置有用于控制第二舵机动作的第二控制装置，所述第一控制装置和第二控制装置分别受控于设置在车身底盘下端面的陀螺仪，陀螺仪通过无线信号与独立设置的操控装置相互通讯；所述摄影移动车上还设置有用于控制电机动作的第三控制装置，第三控制装置通过无线信号与操控装置相互通讯。

所述柔性元件的具体结构为：所述柔性元件包括设置在外圈的弹簧，弹簧环内填充有压缩性良好的高分子材料。

所述摄影移动车的改进在于：所述车身底盘为长方形结构，车身底盘短侧边的两端分别通过车桥连接两个橡皮轮；所述车桥与车身底盘之间设置有电磁减震机构。

所述电磁减震机构的具体结构为：所述电磁减震机构包括设置在车桥上的磁流变减震器以及抵接在磁流变减震器与车身底盘之间的弹性元件。

所述磁流变减震器的具体结构为：所述磁流变减震器包括工作缸，工作缸内安装有带活塞杆的活塞，活塞外圈与工作缸内壁之间为阻尼通道，阻尼通道中充满有磁流变液；阻尼通道的中部与活塞外壁之间设置有线圈。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明结构简单、使用方便，其云台采用二轴设计，可以满足不同角度的拍摄需求；二轴云台与车身的柔性连接和车轮处的独立液压减震系统可以最大程度地减小路面因素对拍摄的影响，使摄影精度得到保障。二轴转动的驱动方式合理采用了带轮传动，相对于齿轮传动振动更小，具有较高的稳定性和可靠性。

第一控制装置、第二控制装置、陀螺仪以及操控装置的设置，可实现主轴和俯仰转轴旋转的自动控制，当作业人员通过操控装置向陀螺仪发出控制指令后，陀螺仪接收控制信号，并转换为相应的电信号分别传输给第一控制装置和第二控制装置，第一控制装置根据接收到的电信号控制第一舵机动作，进一步带动主轴旋转与电信号相应的角度；第二控制装置根据接收到的电信号控制第二舵机动作，进一步带动俯仰转轴旋转与电信号相应的角度；从而实现云台上摄像机摄影角度的自动控制。陀螺仪对云台主轴和俯仰转轴的转动进行辅助控制，通过陀螺仪中的加速度计的加速度传感，从最开始启动时就把加速度信息传递给积分器，通过两次积分得到位移信息，之后通过陀螺仪的信号输出可以控制其云台的旋转角位移，通过这种机制可以使摄影机的角度定位于一点，使画面更加详细，拍摄更为专业。

电磁减震机构采用磁流变减震器，利用电磁反应，以来自监测车身和车轮运动传感器的输入信息为基础，对路况和驾驶环境做出实时响应，控制车身并缓冲每个车轮所受的反冲力，从而最大程度地提高车辆的稳定性，且结构紧凑。

本发明相对于现有移动摄影器材成本低廉，且操控者可以与摄影设备分离，安全系数较高；可广泛应用于更多的领域，如在战地前线做新闻报道时的取材、在野外对不易接近的动物进行拍摄等，均取得了良好的效果。

附图说明

图1是本发明的整体结构图。

图2为本发明云台位置示意图。

图3为本发明所述柔性元件示意图。

图4为本发明所述俯仰转轴侧视图。

图5为本发明所述主轴俯视图。

图6为本发明所述电磁减震机构结构示意图。

图7为本发明所述磁流变减震器的结构剖视图。

其中：1.车身底盘，2.柔性元件，3.支架，4. 半圆形托板，5. 圆环形支撑板，6. 托架，7. 俯仰转轴，8. 第二大带轮，9. 第二舵机，10. 主轴，11. 第一大带轮，12. 第一舵机，14. 磁流变减震器，15. 车桥，16. 弹性元件， 18. 工作缸，19. 阻尼通道，20. 线圈，21. 磁流变液，22. 活塞，23. 活塞杆。

具体实施方式

下面将结合具体实施例和附图对本发明进行进一步详细说明。

    一种车载二轴摄影云台，其整体结构如图1所示，包括摄影移动车和设置在摄影移动车上的云台，摄影移动车包括车身底盘1、电机和四个橡皮轮。云台与摄影移动车的位置关系如图2所示，云台通过支架3设置在车身底盘1上端面的中心位置，支架成三角形结构，支架的下方设置有三个柔性元件2，三个柔性元件垂直连接在车身底盘上，柔性元件匀布在支架下端面的三个角上，如图3所示。

云台的结构如图1和图2所示，包括安装摄像机的托架6和相互垂直的主轴10和俯仰转轴7。主轴10垂直设置在支架上，并与设置在支架中的轴套配合垂直支架旋转，主轴10上设置有随主轴旋转的半圆形托板4，主轴水平旋转的角度为360°，以保证半圆形托板4和托架上的摄像机能够在水平方向做360°旋转；俯仰转轴7设置在半圆形托板的中心轴线上，垂直于主轴10并绕半圆形托板中心轴线旋转，俯仰转轴上设置有随俯仰转轴旋转的圆环形支撑板5，俯仰转轴垂直旋转的角度为300°，以保证圆环形支撑板5和托架上的摄像机能够在垂直方向做300°旋转。托架6设置在圆环形支撑板中心，用于安装摄像机，能够随俯仰转轴和主轴旋转。

半圆形托板4的底部设置有第一驱动机构，用于驱动主轴10旋转。第一驱动机构的结构如图5所示，包括设置在半圆形托板底部的第一舵机12，第一舵机12通过带轮传动装置连接第一大带轮11，第一大带轮11与主轴10固定连接；第一舵机12通过带轮传动装置驱动第一大带轮11转动，从而实现摄像机绕主轴的旋转。

半圆形托板4的端部设置有第二驱动机构，用于驱动俯仰转轴7旋转。第二驱动机构的结构如图4所示，包括设置在半圆形托板端部的第二舵机9，第二舵机9通过带轮传动装置连接第二大带轮8，第二大带轮8与俯仰转轴7固定连接；第二舵机9通过带轮传动装置驱动二大带轮8转动，从而实现摄像机绕俯仰转轴的旋转。

   本发明所述的车载二轴摄影云台还配备有独立设置的操控装置，便于实现人车分离，使作业人员通过操控装置实现对云台上摄像机拍摄角度的自动控制。车身底盘下端面上设置有陀螺仪，陀螺仪通过无线信号与操控装置相互通讯，用于接收操控装置发出的信号，并将信号转换为相应的电信号后对主轴和俯仰转轴的旋转角度进行控制。

用于控制主轴旋转的第一舵机上设置有第一控制装置，第一控制装置用于根据接收的陀螺仪的电信号控制第一舵机动作，从而实现对主轴旋转角度的控制。用于控制俯仰转轴旋转的第二舵机上设置有第二控制装置，第二控制装置用于根据接收的陀螺仪的电信号控制第二舵机动作，从而实现对俯仰转轴旋转角度的控制。

摄影移动车上还设置有第三控制装置，第三控制装置通过无线信号与操控装置相互通讯，用于控制电机动作，从而实现摄影移动车的前进、后退、转弯以及减速、加速控制。

本发明中柔性元件2的结构如图3所示，包括设置在外圈的弹簧，弹簧环内填充有压缩性良好的高分子材料。弹簧和具有压缩性良好的高分子材料相得益彰，使柔性元件具备了充分的缓冲吸振能力，大大减小了由于道路颠簸等因素导致摄像机倾斜而造成的拍摄角度不稳定现象发生的几率。

摄影移动车的车身底盘为长方形结构，车身底盘短侧边的两端分别通过车桥15连接两个橡皮轮；车桥与车身底盘之间设置有电磁减震机构。电磁减震机构如图6所示，包括设置在车桥上的磁流变减震器14以及抵接在磁流变减震器与车身底盘之间的弹性元件16，磁流变减震器14用于提供可控阻尼，配合弹性元件16产生恢复力，以达到车体减震的目的。

其中磁流变减震器的结构如图7所示，包括工作缸18，阻尼通道19、线圈20、磁流变液21、活塞22和活塞杆23。活塞杆23与活塞配装，安装在工作缸内；阻尼通道19设置在活塞外圈与工作缸内壁之间，阻尼通道19中充满有磁流变液21；线圈20位于阻尼通道的中部与活塞外壁之间。

当车体发生振动时，活塞杆23会带动活塞22产生相对于工作缸18的运动，而这时线圈20中所通过的磁流变液21的磁通就会发生变化，产生正比于相对磁流变液21的剪切速度的阻尼力。此种磁流变减震器可以根据车体振动的强弱而产生相应强弱的阻尼，比其他减震器更加可靠，且反应更加敏感。同时，要达到同样效果，该减震器所需元件体积小，相比其他减震器，在有限的空间内能提供更好的效果。

Claims (6)

1.车载二轴摄影云台，包括设置在摄影移动车上的云台，所述摄影移动车包括带橡皮轮的车身底盘(1)，所述橡皮轮通过设置在车身底盘下方的电机驱动；其特征在于：所述云台通过支架(3)设置在车身底盘上端面的中心位置，支架下方通过至少三个柔性元件(2)与车身底盘连接，柔性元件匀布在支架的下端面上；

所述云台包括垂直设置在支架上并垂直支架旋转的主轴(10)，主轴(10)上设置有随主轴旋转的半圆形托板(4)；半圆形托板的中心轴线上设置有垂直于主轴(10)并绕半圆形托板中心轴线旋转的俯仰转轴(7)，俯仰转轴上设置有随俯仰转轴旋转的圆环形支撑板(5)；所述主轴(10)和俯仰转轴(7)分别通过设置在半圆形托板(4)底部的第一驱动机构以及设置在半圆形托板(4)端部的第二驱动机构驱动；

所述云台还包括随俯仰转轴和主轴旋转并设置在圆环形支撑板中心用于安装摄像机的托架(6)；

所述主轴水平旋转的角度为360°，俯仰转轴垂直旋转的角度为300°；

所述第一驱动机构包括设置在半圆形托板底部的第一舵机(12)，第一舵机(12)通过带轮传动装置连接与主轴(10)固定连接并驱动主轴旋转的第一大带轮(11)；所述第二驱动机构包括设置在半圆形托板端部的第二舵机(9)，第二舵机(9)通过带轮传动装置连接与俯仰转轴(7)固定连接并驱动俯仰转轴旋转的第二大带轮(8)。

2.根据权利要求1所述的车载二轴摄影云台，其特征在于：所述第一舵机(12)上设置有用于控制第一舵机动作的第一控制装置，第二舵机(9)上设置有用于控制第二舵机动作的第二控制装置，所述第一控制装置和第二控制装置分别受控于设置在车身底盘下端面的陀螺仪，陀螺仪通过无线信号与独立设置的操控装置相互通讯；所述摄影移动车上还设置有用于控制电机动作的第三控制装置，第三控制装置通过无线信号与操控装置相互通讯。

3.根据权利要求1所述的车载二轴摄影云台，其特征在于：所述柔性元件(2)包括设置在外圈的弹簧，弹簧环内填充有压缩性良好的高分子材料。

4.根据权利要求1所述的车载二轴摄影云台，其特征在于：所述车身底盘为长方形结构，车身底盘短侧边的两端分别通过车桥(15)连接两个橡皮轮；所述车桥与车身底盘之间设置有电磁减震机构。

5.根据权利要求4所述的车载二轴摄影云台，其特征在于：所述电磁减震机构包括设置在车桥上的磁流变减震器(14)以及抵接在磁流变减震器与车身底盘之间的弹性元件(16)。

6.根据权利要求5所述的车载二轴摄影云台，其特征在于：所述磁流变减震器包括工作缸(18)，工作缸内安装有带活塞杆(23)的活塞(22)，活塞外圈与工作缸内壁之间为阻尼通道(19)，阻尼通道(19)中充满有磁流变液(21)；阻尼通道的中部与活塞外壁之间设置有线圈(20)。