CN108518567A - 一种3d摄像摇臂 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种3D摄像摇臂，包括：支撑机构，包括支杆、支座和至少三根支腿，支腿设置在支座上，支杆穿设在支座的通孔中；旋转机构，包括液压云台和操作台板，液压云台固定在支杆的顶端，操作台板与液压云台的快装板固定；升降机构，包括转动杆、支撑杆和电动推杆，电动推杆与支撑杆竖直固定在操作台板上，另一端连接电动推杆的顶端，转动杆的中部与支撑杆铰接；相机调整机构，包括连接架、滑轨以及滑动设置在滑轨上的两个滑块，连接架铰接在转动杆的一端，滑轨与连接架固定连接，两个滑块上均安装有云台。本发明提出的摇臂增大了摄像机的可拍摄到的范围，可根据拍摄需要进行调节从而获得很好的3D效果。

Description

一种3D摄像摇臂

技术领域

本发明涉及摄像摇臂，具体涉及一种3D摄像摇臂。

背景技术

摄像摇臂在电影、电视、婚礼、广告等拍摄现场大量采用，成为不可或缺的辅助器材之一。在信息技术高速发展的时代，人们对视觉影像的追求越来越高,传统的2D影视已不能满足人们的需求，而是希望有一种身临其境的3D立体感。而现有的摄像摇臂只适合2D视频的拍摄，即使在摇臂顶端安装两台摄像机，但由于摇臂固有的结构无法调整两台摄像机之间的距离与夹角，且调整范围小，获得的3D效果较差。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种3D摄像摇臂，多个调节机构进行调节，使得拍摄范围增大，可根据拍摄需要进行调节从而获得很好的3D效果。

本发明的具体技术方案如下：一种3D摄像摇臂，包括依次连接的支撑机构、旋转机构、升降机构和相机调整机构，其中相机调整机构用于安装两台摄像机并调整两台摄像机之间的间距和夹角，升降机构用于驱动相机调整机构上下移动，旋转机构用于驱动升降机构水平转动，支撑机构用于支撑旋转机构；

所述支撑机构包括支杆、支座和至少三根支腿，支腿设置在支座上用于支撑支座，支座上开设有通孔，支杆穿过支座上的通孔并与支座固定，旋转机构固定在支杆的顶端；

所述旋转机构包括液压云台和操作台板，液压云台固定在支撑机构的支杆的顶端，操作台板与液压云台的快装板固定，升降机构安装在操作台板上，液压云台驱动操作台板水平旋转的同时带动升降机构水平转动；

所述升降机构包括转动杆、支撑杆和电动推杆，电动推杆与支撑杆均竖直固定设置在旋转机构的操作台板上，转动杆的一端连接相机调整机构，另一端连接电动推杆的顶端，转动杆的中部与支撑杆铰接，电动推杆驱动转动杆的一端上下移动，使得转动杆相对于支撑杆旋转，转动杆的另一端带动相机调整机构上下移动；

所述相机调整机构包括连接架、滑轨以及滑动设置在滑轨上的两个滑块，连接架铰接在转动杆的一端，滑轨与连接架固定连接，两个滑块上均安装有云台。

作为本发明的进一步改进，每根支腿的底部均安装有吸盘。

作为本发明的进一步改进，每根支腿的底部均可拆卸安装有刹车轮。

作为本发明的进一步改进，连接架与支撑杆之间还设置有拉杆，拉杆平行于转动杆设置，拉杆的两端分别与连接架和支撑杆铰接，连接架包括竖杆及与其垂直连接的横杆，拉杆与转动杆均铰接在连接架的竖杆上，滑轨水平固定在连接架的横杆上。

作为本发明的进一步改进，转动杆为空心管。

作为本发明的进一步改进，转动杆与拉杆均由上杆和下杆组成，上杆的下端设置内螺纹，下杆的上端设置一段外螺纹，上杆与下杆之间通过螺纹副连接。

作为本发明的进一步改进，还包括安装在旋转机构的操作台板上的控制器，控制器包括LCD显示屏、键盘、CPU和解码器，键盘通过RS232接口连接CPU，用于设置控制模式以及参数预置等；LCD显示屏与CPU连接，用于显示键盘输入的信息；解码器的输入端通过RS485接口连接CPU，输出端连接旋转机构的液压云台、升降机构的电动推杆、用于驱动相机调整机构的滑块在滑轨上滑动的驱动装置。

作为本发明的进一步改进，相机调整机构还包括自动平衡电路板，其安装在云台的下表面，自动平衡电路板包括单片机、陀螺仪和电机驱动模块，陀螺仪和电机驱动模块均连接单片机，电机驱动模块连接云台的水平转动驱动电机以及上下转动驱动电机。

本发明的有益效果：支撑机构位于整个摇臂的底部，用于支撑旋转机构、升降机构以及相机调整机构，旋转机构驱动升降机构和相机调整机构进行水平转动，从而调整摄像机在水平方向的位置，升降机构驱动相机调整机构进行上下移动，从而调整摄像机在竖直方向的位置，相机调整机构调整两个摄像机之间的间距和夹角，多角度调节，增大了摄像机的可拍摄到的范围，可根据拍摄需要进行调节从而获得很好的3D效果。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明优选实施例中控制器与上位机及执行机构的连接框图。

图3是本发明优选实施例中自动平衡电路与上位机及云台的连接框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的解释说明。

本发明实施例提供一种3D摄像摇臂，如图1所示，包括依次连接的支撑机构、旋转机构、升降机构和相机调整机构，其中相机调整机构用于安装两台摄像机并调整两台摄像机之间的间距和夹角，升降机构用于驱动相机调整机构上下移动，旋转机构用于驱动升降机构水平转动，支撑机构用于支撑旋转机构。

所述支撑机构包括支杆11、支座12和至少三根支腿13。支腿设置在支座上用于支撑支座，支座12上开设有通孔，支杆11穿过支座上的通孔并与支座固定，旋转机构固定在支杆的顶端。

其中支杆与支座固定的方式有多种，例如支座通孔内设有内螺，支杆的外壁设有与通孔内螺纹匹配的外螺纹，支杆通过内外螺纹配合与支座固定；也可在支座的通孔内套设管状垫圈，支座的外壁设置紧固螺栓，紧固螺栓的一端伸入通孔，当支杆穿入支座的通孔中后，旋转紧固螺栓使其抵接支杆，加大支杆与管状垫圈之间的摩擦力，使支杆与支座固定，反向旋出紧固螺栓，即可松开支杆，便于调整支杆伸出支座上方的长度。本领域技术人员在本发明实施例的教导下，可采用多种结构实现支杆与支座的固定，并不局限于上述两个示例。

如图1所示，在本发明实施例中，支撑机构设有四根支腿13，使得支撑机构更稳固。支座的外周壁上均匀设置有四个耳架(图中未示出)，四个耳架上分别形成有通孔，四根支腿可分别通过销轴可枢转地安装到四个耳架上，根据需要可调整支腿的转动角度。使用时，转动四条支腿到合适位置，使支撑机构稳定站立，不使用时，将四条支腿收拢，方便携带。

所述旋转机构包括液压云台21和操作台板22，液压云台21固定在支撑机构的支杆11的顶端，操作台板22与液压云台21的快装板固定，升降机构安装在操作台板上，液压云台驱动操作台板水平旋转的同时带动升降机构水平转动。

所述升降机构包括转动杆31、支撑杆32和电动推杆33，电动推杆33与支撑杆32均竖直固定设置在旋转机构的操作台板22上，转动杆的一端连接相机调整机构，另一端连接电动推杆的顶端，转动杆的中部与支撑杆铰接，电动推杆驱动转动杆的一端上下移动，使得转动杆相对于支撑杆旋转，转动杆另一端带动相机调整机构上下移动。

所述相机调整机构包括连接架41、滑轨42以及滑动设置在滑轨上的两个滑块43，连接架铰接在转动杆的一端，滑轨与连接架固定连接，两个滑块上均安装有云台，用于安装摄像机。可通过调整连接架，在转动杆转动过程中使得滑轨始终保持水平，两个滑块带动摄像机在滑轨上沿水平方向作直线移动，调整两个摄像机之间的距离，云台可调整两个摄像机之间的角度。

本发明实施例提供的3D摄像摇臂，支撑机构位于整个摇臂的底部，用于支撑旋转机构、升降机构以及相机调整机构，旋转机构驱动升降机构和相机调整机构进行水平转动，从而调整摄像机在水平方向的位置，升降机构驱动相机调整机构进行上下移动，从而调整摄像机在竖直方向的位置，相机调整机构调整两个摄像机之间的间距和夹角，增大了摄像机的可拍摄到的范围，可根据拍摄需要进行调节从而获得很好的3D效果。

作为优选，每根支腿的底部均安装有吸盘131，利用吸盘的吸附能力，即使在光滑的地面也能很好地固定支撑，还可克服在调整摄像机过程中产生的惯性，增强摇臂的平衡稳定性。

作为优选，每根支腿的底部均可拆卸安装有刹车轮(图中未示出)，需更换拍摄场景时，可直接推动摇臂进行移动，无需人工搬运，而拍摄过程中，可锁住轮子，防止摇臂移动，使用十分方便。

作为优选，连接架与支撑杆之间还设置有拉杆34，拉杆平行于转动杆设置，拉杆的两端分别与连接架和支撑杆铰接，连接架包括竖杆及与其垂直连接的横杆，拉杆与转动杆均铰接在连接架的竖杆上，滑轨水平固定在连接架的横杆上。转动杆转动时，根据平行四边形原理，通过拉杆与连接架，使得滑轨始终保持在水平位置，无需人为调节。

作为优选，转动杆为空心管，摄像机的电源线和数据线可从转动杆中穿过，避免摇臂调整时破坏线缆，起到保护电缆的作用。

作为优选，转动杆与拉杆均由上杆和下杆组成，上杆的下端设置内螺纹，下杆的上端设置一段外螺纹，上杆与下杆之间通过螺纹副连接。在不方便移动整个摇臂的情况下，需要由近及远或由远及近拍摄时，可以通过螺纹副调节转动杆和拉杆的长度，进一步扩大拍摄范围。

本发明优选实施例中还包括安装在旋转机构的操作台板上的控制器，如图2所示，控制器包括LCD显示屏、键盘、操作杆、指示灯、蜂鸣器、单片机和解码器，键盘通过RS232接口连接单片机，用于设置控制模式以及参数预置等；LCD显示屏与单片机连接，用于显示键盘输入的信息；操作杆通过操作杆电路连接单片机，用于手动控制摇臂；指示灯和蜂鸣器连接单片机，用于指示控制器的工作状态；解码器的输入端通过RS485接口连接单片机，输出端连接旋转机构的液压云台、升降机构的电动推杆、用于驱动相机调整机构的滑块在滑轨上滑动的驱动装置(若滑块与滑轨之间采用丝杆螺母副连接，则驱动装置为电机)以及安装在滑块上的云台的控制端子，解码器解析单片机发送的控制命令并控制相应的执行机构运动。

具体的，单片机可采用宏晶的STC15系列、意法半导体的STM32或TI的MSP430等。解码器设有9位拨码开关，其中第1-3位用于设置传输速率，可设置为2400、4800、9600等，第4-9位用于设置地址，可对不同的执行机构进行地址编码。通过控制器，可控制旋转机构中液压云台的水平转动，从而调整摄像机在水平方向的位置，控制升降机构的电动推杆伸缩，从而调整摄像机在高度方向的位置，控制驱动装置驱动滑块在滑轨上滑动，从而调整两个摄像机之间的间距，控制滑块上云台的转动，从而调整摄像机的角度，实现摇臂的自动控制，拍摄时使用非常便捷。

本发明优选实施例中相机调整机构还包括自动平衡电路板，其安装在云台的下表面，如图3所示，包括单片机、陀螺仪和电机驱动模块，陀螺仪和电机驱动模块连接单片机，其中陀螺仪用于采集云台三个方向的位置矢量，电机驱动模块连接云台的水平转动驱动电机以及上下转动驱动电机，单片机根据陀螺仪采集的位置信息经电机驱动模块控制相应的电机动作来补偿位置的变化，可克服摄像机在运动状态工作时因瞬间速度变化带来的图像抖动，保证视频信号的稳定。具体的，单片机可采用宏晶的STC15系列、意法半导体的STM32或TI的MSP430，陀螺仪可采用MPU6050、MPU3050等，陀螺仪通过I2C接口与单片机连接。

本发明优选实施例中还包括上位机，上位机包括CPU、主板、3D视频采集卡和存储器，所述主板具有至少2路高清视频输入接口、至少2路高清视频输出接口、双路音频输入输出接口、高清显示接口、RS232接口、RS485接口、RJ45网络接口、USB接口以及无线接口，上位机经RS232接口与控制器连接，上位机经2路高清视频输入接口与两个摄像机连接，两个摄像机将拍摄的视频发送给上位机，上位机融合形成3D立体视频信号。上位机可经高清视频输出接口连接3D监视器，用于动态监视单台摄像机的拍摄视频信号。上位机可经高清显示接口与3D眼镜连接，用于监视上位机合成的3D视频信号。无线接口用于安装无线通信模块，可通过无线方式与外部设备通信传输视频信号。

本发明优选实施例提出的3D摄像摇臂，根据拍摄需要通过控制器控制液压云台的水平旋转、伸缩杆的上下伸缩、两滑块的相对移动以及云台的旋转，使得符合拍摄要求，以便摄像机获得准确的视频信号，两个摄像机将获得的视频信号发送给上位机，上位机将采集的视频信号以左右格式存贮于上位机的存储器中，可通过3D监视器进行现场监视各个摄像机获得的视频信号，上位机将两路视频信号融合形成3D视频信号，监视人员可通过3D眼镜现场观察3D立体视频，以便及时调整操作摄像摇臂装置获取更佳的3D视频，还可以通过上位机的无线通信模块，将3D视频在一定范围内传输。

Claims (8)

1.一种3D摄像摇臂，其特征在于，包括依次连接的支撑机构、旋转机构、升降机构和相机调整机构，其中相机调整机构用于安装两台摄像机并调整两台摄像机之间的间距和夹角，升降机构用于驱动相机调整机构上下移动，旋转机构用于驱动升降机构水平转动，支撑机构用于支撑旋转机构；

所述支撑机构包括支杆、支座和至少三根支腿，支腿设置在支座上用于支撑支座，支座上开设有通孔，支杆穿设在支座上的通孔中，旋转机构固定在支杆的顶端；

所述旋转机构包括液压云台和操作台板，液压云台固定在支撑机构的支杆的顶端，操作台板与液压云台的快装板固定，升降机构安装在操作台板上，液压云台驱动操作台板带动升降机构水平转动；

所述升降机构包括转动杆、支撑杆和电动推杆，电动推杆与支撑杆均竖直固定设置在旋转机构的操作台板上，转动杆的一端连接相机调整机构，另一端连接电动推杆的顶端，转动杆的中部与支撑杆铰接，电动推杆驱动转动杆的一端上下移动，使得转动杆相对于支撑杆旋转，转动杆的另一端带动相机调整机构上下移动；

所述相机调整机构包括连接架、滑轨以及滑动设置在滑轨上的两个滑块，连接架铰接在转动杆的一端，滑轨与连接架固定连接，两个滑块上均安装有云台。

2.根据权利要求1所述的3D摄像摇臂，其特征在于，每根支腿的底部均安装有吸盘。

3.根据权利要求1所述的3D摄像摇臂，其特征在于，每根支腿的底部均可拆卸安装有刹车轮。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的3D摄像摇臂，其特征在于，连接架与支撑杆之间还设置有拉杆，拉杆平行于转动杆设置，拉杆的两端分别与连接架和支撑杆铰接，连接架包括竖杆及与其垂直连接的横杆，拉杆与转动杆均铰接在连接架的竖杆上，滑轨水平固定在连接架的横杆上。

5.根据权利要求4所述的3D摄像摇臂，其特征在于，转动杆为空心管。

6.根据权利要求5所述的3D摄像摇臂，其特征在于，转动杆与拉杆均由上杆和下杆组成，上杆的下端设置内螺纹，下杆的上端设置一段外螺纹，上杆与下杆之间通过螺纹副连接。

7.根据权利要求1所述的3D摄像摇臂，其特征在于，还包括安装在旋转机构的操作台板上的控制器，控制器包括LCD显示屏、键盘、CPU和解码器，键盘通过RS232接口连接CPU，用于设置控制模式以及参数预置等；LCD显示屏与CPU连接，用于显示键盘输入的信息；解码器的输入端通过RS485接口连接CPU，输出端连接旋转机构的液压云台、升降机构的电动推杆、用于驱动相机调整机构的滑块在滑轨上滑动的驱动装置。

8.根据权利要求1或7所述的3D摄像摇臂，其特征在于，相机调整机构还包括自动平衡电路板，其安装在云台的下表面，自动平衡电路板包括单片机、陀螺仪和电机驱动模块，陀螺仪和电机驱动模块均连接单片机，电机驱动模块连接云台的水平转动驱动电机以及上下转动驱动电机。