CN103398274A

CN103398274A - 一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台

Info

Publication number: CN103398274A
Application number: CN2013103153856A
Authority: CN
Inventors: 董跃; 柴建平; 杜怀昌; 王春志
Original assignee: Communication University of China
Current assignee: Communication University of China
Priority date: 2013-07-25
Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2013-11-20
Anticipated expiration: 2033-07-25
Also published as: CN103398274B

Abstract

本发明公开一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，所述云台呈中心对称结构，包括三层支架，底层支架、中间层支架和顶层支架，三层之间依次连接，顶层支架连接摄像机，底层支架具有X轴向滑移梁，X轴向滑移梁连接并带动中间层支架沿X轴向运动，中间层支架具有旋转台，旋转台连接并带动顶层支架绕旋转台中心轴线作旋转运动，顶层支架具有Y轴向滑移梁，Y轴向滑移梁连接并带动摄像机沿Y轴向运动。本发明涉及的这种云台，除用于支撑摄像机外，还可调节两摄像机之间的距离和夹角，既可手动，也可自动调整，且其结构力强，刚度强，为一种具有高稳定性、高精度调节的支架。

Description

一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台

技术领域

本发明涉及一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，属于摄像器材技术领域。

背景技术

立体成像要想使观众对其实际看到的位于屏幕平面上的影像产生空间深度感，就必须利用人双眼立体视觉特性。在进行拍摄的时候使用的3D摄像机，通常使用双镜头分别模仿人的左眼和右眼。在拍摄时同时从两个位于同一水平线上的拍摄点拍摄同一景物，左边的镜头模仿人的左眼观察事物的角度，右边镜头模仿的是人的右眼观察事物时的角度，从而在两个镜头得到两个具有水平视差的画面。放映时把左右两画幅同时反映在同一个平面屏幕上，并使之成为叠加的双影画面。使观众的左、右眼分别看到从左、右镜头拍摄的左、右画面，这样，呈现在观众眼前的影像就是一种立体的效果，给人以身临其境的逼真感。

目前3D拍摄器材主要分为单机双镜头摄像机和双机双镜头摄像机两大类。单机双镜头摄像机是并列安装两个镜头在一个机身两个相对位置。双机双镜头摄像机是指两个镜头分别单独采用一个机身，通过特定的云台将两台摄像机按照一定的角度和距离安装，通过统一的参数调整和同步的拍摄操控^[18]，来实现立体拍摄。

但是却没有人使用双机拍摄。双机拍摄效果逼真，拍摄过程能够实现摄像机间距的随时调节，夹角的随意调整，使拍摄更加容易。因此，设计全自动承载双摄像机的支架显得尤为重要。

广播级摄像机重量一般为10KG，一般水平支架不可能支撑的了重达30*2*9.8=588N的压力。考虑到工业设计安全系数比，假设摄像机重量为30KG，摄像机在拍摄过程中不断的在移动，所使用的支架既要满足高强度、高刚度和高稳定性，又要满足自身轻质和结构简单。

发明内容

本发明提供一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，能够克服现有技术的缺陷，为一种可实现自动调节左右位移的高强度、高刚度和高稳定性支架。

为解决以上技术问题，本发明提供如下技术方案：一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，云台呈中心对称结构，包括三层支架，底层支架、中间层支架和顶层支架，三层之间依次连接，顶层支架连接摄像机，底层支架具有X轴向滑移梁，X轴向滑移梁连接并带动中间层支架沿X轴向运动，中间层支架具有旋转台，旋转台连接并带动顶层支架绕旋转台中心轴线作旋转运动，顶层支架具有Y轴向滑移梁，Y轴向滑移梁连接并带动摄像机沿Y轴向运动。

进一步地，所述底层支架为侧端面呈三角形的左右对称式结构；包括两侧端板、箱体、直线导轨、滚珠丝杆、斜支撑臂和X轴向滑移梁，直线导轨为两根，斜支撑臂为四根，直线导轨穿过箱体的上部、两端连接在端板上；斜支撑臂为四根，以箱体为中心对称设置，一端连接于端板，另一端连接于箱体，斜支撑臂与直线导轨的角度为18度；所述滚珠丝杆连接在两根直线导轨之间，滚珠丝杆与两直线导轨互相平行；X轴向滑移梁垂直连接滚珠丝杆与两直线导轨，X轴向滑移梁与滚珠丝杆为螺纹连接，X轴向滑移梁与两直线导轨为滑动连接。

进一步地，所述顶层支架包括端板、Y轴向滑移梁、直线导轨和滚珠丝杆，直线导轨为两根，两端固定于两侧的端板，滚珠丝杆与两直线导轨互相平行，Y轴向滑移梁垂直滚珠丝杆与两直线导轨连接，Y轴向滑移梁与滚珠丝杆为螺纹连接，与两直线导轨为滑动连接。

进一步地，所述中间层支架包括旋转台、伞齿轮、轴承、转轴、手动齿轮和手动齿轮手柄，所述旋转台呈倒置的方桶形，旋转台的正下方为伞齿轮，伞齿轮固定于底层支架的X轴向滑移梁上，伞齿轮中心处连接轴承，轴承连接转轴，转轴垂直连接旋转台顶部，手动齿轮啮合伞齿轮，手动齿轮连接连接手动齿轮手柄。

进一步地，所述旋转台连接带有刻度板，刻度板的外端面为弧形面，弧形面上设置有刻度，显示摄像机旋转的角度。

进一步地，所述直线导轨上设置有位移刻度。

本发明涉及的这种高强度云台支架，三角形结构是最稳定的物理结构，参考常见的连续梁桥结构，支架设计外观为倒三角形。采用稳定三角形超静定结构，两端在压力作用下，产生负弯矩，对两端压力有卸载的作用，并把力传递到下部支点，使内力状态比较均匀合理。此外，采用梁型结构，可以很好地节省材料从而减轻支架重量，且刚度大，结构稳定，整体性好，超载能力大，安全度大。

附图说明

图1为本发明一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台主视图；

图2为本发明一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台俯视图；

图3为本发明中间层支架放大图。

具体实施方式

本发明的工作原理在于提供一种高强度高稳定性云台，为两台摄像机共同工作拍摄立体影视的需要而设计，现有技术中，立体影视拍摄所需设备相当复杂，在拍摄过程中浪费人力物力，由于动作的不灵敏性使拍摄效果也不佳。该支撑云台既可以带到摄像机实现X轴、Y轴的直线运动和在旋转台的带动下实现旋转运动。其操作简单，只需旋转滚珠丝杠的螺母即可轻松实现两摄像机之间距离的调节，角度的调节。该云台左右对称，使摄像机处在同一个水平面上，模拟人眼运动的原理进行拍摄。

如图1和图2所示，云台为左右对称结构，包括手动齿轮旋钮1、转轴2、X轴向滚珠丝杆3、旋转台4、X轴向螺母5、伞齿轮6、端板7、Y轴向直线导轨8、Y轴向螺母9、顶层支架端板10、底层支架端板11、X轴向直线导轨12、斜支撑臂13、X轴向滑移梁14、箱体15、手动齿轮16、轴承17、电机齿轮18、电机19、气泡水平仪20、齿轮21、电机22、电路板23、电源24和电机25。

图1中箱体15内设置电机22、电路板23、电机22的电源24，箱体15上还可以连接显示器，用于显示电机参数和摄像机间距及夹角参数。箱体顶部设置气泡水平仪20。本发明在正常使用条件下，可使用电机驱动，使用遥控器既可以随意控制两摄像机间距和夹角，是操作方便，益于拍摄。其中，电机电源24可以为直流锂电池，也可以为交流电的一个小插座。本发明的顶层支架与底层支架同理，可选择电机控制，也可以使用手控。

X轴向直线导轨12起导轨作用，承受云台压力。该云台的每根直线导轨表面光滑，滑移梁与直线导轨的连接处做光滑处理。

X轴向直线导轨12与斜支撑臂13间夹角和二者长度的选择，经受力分析可知，该三角形结构属于高阶超静定动不定度问题，结合有限元结构受力分析与外观设计要求，当斜支撑臂倾斜角度a为18°时，结构力最强。根据设计要求，需要承受的载荷不小于2*50KG*9.8m/s²，且定位精度高。因此在该设计中选用光轴直线导轨，结合直线导轨长度和精度要求，整个支架均可选取直径12mm左右或以上的直线导轨结构力更强。

云台所涉及的滑移梁与滚珠丝杆的连接处设有孔，孔内连接滚珠，滚珠与丝杆滚动连接，该滚珠丝杆可实现往复运动。滚珠丝杆具有如下优点：传动效率高，精度高，噪音低，适合往返传动。滚珠丝杠具体参数如下：直径ф5-ф180mm，导程1-8mm；精度：一般0.01mm，较精密取0.005mm甚至0.001mm；滚珠丝杠材料可选择轴承钢。

图3为本发明中间层支架放大图。

本发明可实现电机自动控制，只需滚珠丝杆连接齿轮，电机主轴连接齿轮，电机连接的齿轮与滚珠丝杆连接的齿轮啮合，二者的传动比大于2，以提高传动精度。

本发明设计的这种高强度云台支架作为摄像机及其支撑、调节结构的整体结构支撑，模仿人的双眼实现立体影视的拍摄，可实现自动化位移量的调整，其结构力强，刚度强，为一种具有高稳定性的支架。

本发明所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本发明构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，其特征在于,所述云台呈中心对称结构，包括三层支架，底层支架、中间层支架和顶层支架，三层之间依次连接，顶层支架连接摄像机，底层支架具有X轴向滑移梁，X轴向滑移梁连接并带动中间层支架沿X轴向运动，中间层支架具有旋转台，旋转台连接并带动顶层支架绕旋转台中心轴线作旋转运动，顶层支架具有Y轴向滑移梁，Y轴向滑移梁连接并带动摄像机沿Y轴向运动。

2.根据权利要求1所述的一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，其特征在于，所述底层支架为侧端面呈三角形的左右对称式结构；包括两侧端板、箱体、直线导轨、滚珠丝杆、斜支撑臂和X轴向滑移梁，直线导轨为两根，斜支撑臂为四根，直线导轨穿过箱体的上部、两端连接在端板上；斜支撑臂为四根，以箱体为中心对称设置，一端连接于端板，另一端连接于箱体，斜支撑臂与直线导轨的角度为18度；所述滚珠丝杆连接在两根直线导轨之间，滚珠丝杆与两直线导轨互相平行；X轴向滑移梁垂直连接滚珠丝杆与两直线导轨，X轴向滑移梁与滚珠丝杆为螺纹连接，X轴向滑移梁与两直线导轨为滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，其特征在于，所述顶层支架包括端板、Y轴向滑移梁、直线导轨和滚珠丝杆，直线导轨为两根，两端固定于两侧的端板，滚珠丝杆与两直线导轨互相平行，Y轴向滑移梁垂直滚珠丝杆与两直线导轨连接，Y轴向滑移梁与滚珠丝杆为螺纹连接，与两直线导轨为滑动连接。

4.根据权利要求1所述的一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，其特征在于，所述中间层支架包括旋转台、伞齿轮、轴承、转轴、手动齿轮和手动齿轮手柄，所述旋转台呈倒置的方桶形，旋转台的正下方为伞齿轮，伞齿轮固定于底层支架的X轴向滑移梁上，伞齿轮中心处连接轴承，轴承连接转轴，转轴垂直连接旋转台顶部，手动齿轮啮合伞齿轮，手动齿轮连接连接手动齿轮手柄。

5.根据权利要求4所述的一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，其特征在于，所述旋转台连接带有刻度板，刻度板的外端面为弧形面，弧形面上设置有刻度，显示摄像机旋转的角度。

6.根据权利要求2或3所述的一种平行式高强度高精度立体影视拍摄云台，其特征在于，所述直线导轨上设置有位移刻度。