CN110908408B - 一种快速定位的高随动的自动追光系统 - Google Patents

一种快速定位的高随动的自动追光系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快速定位的高随动的自动追光系统，包括追光灯及支撑骨架，所述支撑骨架包括主架，所述主架底端设有固定槽，所述固定槽前端设有连杆，所述连杆底端设有追光灯，所述追光灯顶端设有灯座，所述灯座顶端设有伺服电机，所述伺服电机上下两端分别设有电机支架，所述电机支架底端设有电机底座，所述电机底座底端设有连接柱，所述连接柱前方设有电性连接柱，所述电性连接柱前端设有控制电路板，所述控制电路板前方设有风扇支架，所述风扇支架前方设有电灯安装座，所述电灯安装座前端设有灯泡。追光灯面对舞台及所述舞台上的人物进行追光操作，以提高观众对舞台上人物的关注度，同时方便摄像对所述舞台及舞台上的人物拍摄记录。

Description

一种快速定位的高随动的自动追光系统
技术领域
本发明涉及自动追光设备技术领域，特别涉及一种快速定位的高随动的自动追光系统。
背景技术
舞台追光灯是电视演播室和舞台中常用的照明灯具。其主要使用功能是能够产生一个明亮的光斑，用舞台术语来说是“一个硬而实的光圈”，在表演区内随着演员的移动而移动，故名为舞台追光灯。常用舞台追光灯因所用光源不同而分为钨灯舞台追光灯，金属卤化物舞台追光灯和氙灯舞台追光灯三种，由于观众对节目艺术水平的要求日趋提高，表演场面越来越大，氙灯舞台追光灯因射程远、高度高、光色好而受到使用者青睐，在背景光较强的使用环境中，突出舞台人物十分重要，特别是在体育场或者其他大型演出场所，超过100米的长距离追光，只有氙灯舞台追光灯才能达到这种效果，氙灯在调光时，其色温和光谱都能够保持不变，这是钨灯舞台追光灯进而金属卤化物舞台追光灯所无法相比的。
现有技术中的舞台追光灯固定安装于指定位置处，不具有良好的随动性，其仅仅依靠图像传感器感应舞台人物位置的改变，其传输速度较慢，导致追光灯延时较长，不利于追光灯更好的为舞台人物进行追光。为此，提出一种快速定位的高随动的自动追光系统。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种快速定位的高随动的自动追光系统，能够在控制端的作用下跟随人物移动自动追光，以克服现有技术的问题，在舞台上存在多个人物的情况下，根据传感器接收到的当前时刻对应的被追光人物的体型特征，采用高精度图像处理技术确定被追光人物的相对位置，并基于所述相对位置实施对舞台上特定人物的自动追光，以达到更好的舞台效果。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种快速定位的高随动的自动追光系统，包括追光灯及支撑骨架，所述支撑骨架包括主架，所述主架后端设有后座支架，所述主架底端设有固定槽，所述固定槽前端设有连杆，所述连杆底端设有追光灯，所述追光灯顶端设有灯座，所述灯座通过支撑架与所述连杆固定，所述灯座顶端设有弹簧，所述弹簧顶端连接所述后座支架。
所述支撑架分别设有与所述灯座前后两端连接，所述灯座顶端设有伺服电机，所述支撑架与所述伺服电机的转轴固定连接，所述伺服电机顶端设有注油孔，所述注油孔贯穿所述灯座，所述伺服电机上下两端分别设有电机支架，所述电机支架底端设有电机底座，所述电机底座边缘设有散热片，所述散热片前端设有防潮垫片。
所述电机底座底端设有连接柱，所述连接柱前方设有电性连接柱，所述电性连接柱前端设有控制电路板，所述控制电路板上下两端分别设有风扇直流电机，所述控制电路板前方设有风扇支架，所述风扇直流电机通过所述风扇支架分别设有散热风扇，所述风扇支架前方设有电灯安装座，所述电灯安装座前端设有绝缘卡座，所述绝缘卡座中央设有灯泡，所述追光灯通过所述支撑骨架安装于舞台上方，面对舞台及所述舞台上的人物进行追光操作，以提高观众对舞台上人物的关注度，同时方便摄像对所述舞台及舞台上的人物拍摄记录。
作为本发明的一种优选技术方案，所述追光灯前端设有防尘罩。
作为本发明的一种优选技术方案，所述绝缘卡座前端设有聚光罩，所述聚光罩边缘完全挡住所述灯泡顶端，所述绝缘卡座底端设有集成传感器模块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述固定槽内设有滑槽，所述滑槽中央设有滑动座，所述滑动座左右两端分别设有伸长杆，所述伸长杆外端分别设有气缸，所述气缸分别与所述固定槽固定设置，所述滑动座与所述连杆固定连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述追光系统还包括控制器及实时摄影设备。
所述控制器采用PLC控制器，是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存存储及执行，由内部CPU、存储器、超多输入输出单元、电源模组组成，PLC控制器自带模数转换单元，能够快速将传感器发出的检测信号接收并进行分析，最终给出合理的解决方案并传给伺服电机及灯管线路，控制追光灯做出相应的角度及亮度改变，快速对舞台人物进行追光及拍摄。
所述实时摄影设备，包括CCD图像传感器、体感捕捉传感器、边缘像素解析单元、模糊度估算单元、变焦镜头、微控制马达和温度传感器。
作为本发明的一种优选技术方案，所述PLC控制器通过CCD图像传感器对现场影像信息进行分析处理及保存，PLC控制器可根据追光灯安装的位置进行CCD图像传感器是否使用进行设定，可在输出端单独对各个CCD图像传感器的工作模式进行自主设定或者更改设置参数。
作为本发明的一种优选技术方案，所述控制电路包括自动校正单元，自动校正单元用于排除干扰。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
1、本发明所提供的一种快速定位的高随动的自动追光系统，在追光灯内部合理设置控制电路、发光元件及散热元件，在聚光罩的作用下能够提高追光灯的亮度，使得灯泡投射距离较远，亮度较高，在保证追光灯追光效果的前提下，能够更好的保护追光灯及内部元件，提高追光的灵敏度。
2、本发明采用PLC控制器作为主控单元，利用其庞大的输入输出单元作为众多追光灯中设置的伺服电机及灯光系统的控制口，能够调节电机转动及灯光强度，可以同时控制多个追光灯工作，利用CCD图像传感器及体感捕捉传感器分别对舞台上相应的人物进行捕捉拍摄，将其位置信息发送给控制器后，由控制器对舞台人物的运行轨迹及工作人员的预设值进行分析计算，给出追光灯的转动角度及微位移控制信息，实现追光灯的追光的高随动的灵敏性及准确性。
3、本追光系统采用伺服电机通过脉冲定位功能，利用其本身具备的发出脉冲的特性，与PLC控制器发出的脉冲相呼应形成闭环，准确控制脉冲传输量，实现对电机转角的精确定位，对追光灯的角度进行精确控制，用于控制端在接收到人物相对位置后控制追光灯调整相应的追光照射方向；利用气缸及伸长杆在控制端的作用下，伸缩相应距离，控制追光灯能够在水平方向上实现微弱移动，可更好的实现追光功能，使得追光效果更加良好。
4、本追光系统增加自动校正功能，可减少延时时常，用于排除干扰，便于电机快速到达PLC控制器指定的位置，防止电机转幅较大，转动次数较多造成电机及支撑架的磨损，延长电机及支撑架的使用时间。
附图说明
图1是本发明一种快速定位的高随动的自动追光系统的追光灯的安装状态的结构示意图；
图2是本发明一种快速定位的高随动的自动追光系统的追光灯的内部结构示意图；
图3是本发明一种快速定位的高随动的自动追光系统的追光灯的A区域结构示意图；
图4为本发明一种快速定位的高随动的自动追光系统的追光灯的安装支架的主视图；
图5为本发明一种快速定位的高随动的自动追光系统的系统工作原理图；
图6为本发明一种快速定位的高随动的自动追光系统的系统工作流程图。
其中：1为主架、2为后座支架、3为固定槽、31为气缸、32为伸长杆、33为滑槽、34为滑动座、4为连杆、5为支撑架、6为弹簧、7为追光灯、71为灯座、72为防尘罩、73为注油孔、74为伺服电机、75为电机支架、76为电机底座、77为散热片、78为防潮垫片、79为连接柱、791为电性连接柱、792为控制电路板、793为风扇直流电机、794为散热风扇、795为风扇支架、796为电灯安装座、797为绝缘卡座、798为灯泡、799为聚光罩、710为集成传感器模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参阅图1-4，本发明提供的一种快速定位的高随动的自动追光系统，包括追光灯7及支撑骨架，所述支撑骨架包括主架1，所述主架1后端设有后座支架2，所述主架1底端设有固定槽3，所述固定槽3前端设有连杆4，所述连杆4底端设有追光灯7，所述追光灯7顶端设有灯座71，所述灯座71通过支撑架5与所述连杆4固定，所述灯座71顶端设有弹簧6，所述弹簧6顶端连接所述后座支架2，弹簧6有助于连杆4回位。
所述支撑架5分别设有与所述灯座71前后两端连接，所述灯座71顶端设有伺服电机74，所述支撑架5与所述伺服电机74的转轴固定连接，所述伺服电机74顶端设有注油孔73，所述注油孔73贯穿所述灯座71，所述伺服电机74上下两端分别设有电机支架75，所述电机支架75底端设有电机底座76，所述电机底座76边缘设有散热片77，所述散热片77前端设有防潮垫片78，伺服电机74通过脉冲定位，利用其本身具备的发出脉冲的功能，与控制端发出的脉冲相呼应形成闭环，准确控制脉冲传输量，实现对电机的精确定位，使得伺服电机74能够转动相应角度，对追光灯7的角度进行精确控制，用于控制端在接收到人物相对位置后控制追光灯7调整相应的追光照射方向，伺服电机74能够通过控制器发出的脉冲波长准确控制转轴的转矩，带动追光灯7做出相应的角度转换，便于追光灯7更快速准确的对舞台人物进行追光，散热片77用于对伺服电机74散热，防潮垫片78用于防止追光灯7内部受潮，用于延长追光灯7的使用时间。
所述电机底座76底端设有连接柱79，所述连接柱79前方设有电性连接柱791，所述电性连接柱791前端设有控制电路板792，所述控制电路板792上下两端分别设有风扇直流电机793，所述控制电路板792前方设有风扇支架795，所述风扇直流电机793通过所述风扇支架795分别设有散热风扇794，所述风扇支架795前方设有电灯安装座796，所述电灯安装座796前端设有绝缘卡座797，所述绝缘卡座797中央设有灯泡798，所述追光灯7通过所述支撑骨架安装于舞台上方，面对舞台及所述舞台上的人物进行追光操作，以提高观众对舞台上人物的关注度，同时方便摄像对所述舞台及舞台上的人物拍摄记录。
所述追光灯7前端设有防尘罩72。
所述绝缘卡座797前端设有聚光罩799，所述聚光罩799边缘完全挡住所述灯泡798顶端，所述绝缘卡座797底端设有集成传感器模块710。
所述固定槽3内设有滑槽33，所述滑槽33中央设有滑动座34，所述滑动座34左右两端分别设有伸长杆32，所述伸长杆32外端分别设有气缸31，所述气缸31分别与所述固定槽3固定设置，所述滑动座34与所述连杆4固定连接，滑槽33、气缸31及伸长杆32推动滑动座34在固定槽3内左右移动，使其形成追光灯7的水平随动设备，追光灯随动设备设于所述支撑骨架上，在控制端的作用下给出相应指令，PLC控制器使得气缸31伸缩相应的长度，作用伸长杆32带动滑动座34在滑槽33内左右移动，使得追光灯7能够在水平维度上发生微小位移，快速对追光对象进行相应追光操作。
所述追光系统还包括控制器及实时摄影设备。
所述控制器采用PLC控制器，是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存存储及执行，由内部CPU、存储器、超多输入输出单元、电源模组组成，PLC控制器自带模数转换单元，与多个追光灯7内部的控制电路板792分别连接，能够快速将各个传感器发出的检测信号接收并进行分析，最终给出合理的解决方案并传给伺服电机74及灯管线路，控制追光灯7做出相应的角度及亮度改变，快速对舞台人物进行追光及拍摄。
所述实时摄影设备，包括CCD图像传感器、体感捕捉传感器、边缘像素解析单元、模糊度估算单元、变焦镜头、微控制马达和温度传感器，PLC控制器通过CCD图像传感器对现场影像信息进行分析处理及保存，PLC控制器可根据追光灯安装的位置进行CCD图像传感器是否使用进行设定，可在输出端单独对各个CCD图像传感器的工作模式进行自主设定或者更改设置参数，所述CCD图像传感器、体感捕捉传感器及温度传感器皆设于所述集成传感器模块710中，能够直接面向舞台收集待检测数据，所述CCD图像传感器用于对所述舞台场景进行图像感应，以获得并输出相应的实时场景，所述体感捕捉传感器用于对舞台上的人物的动作进行捕捉，并将动作信息传给控制端，便于控制端调整追光灯的角度位移，以便对舞台人物进行打光。
边缘像素解析单元与CCD图像传感器连接，用于接收实时场景图像，对实时场景图像中的每一个像素点执行以下处理：基于像素点的像素值与其领域像素点的像素值确定所述像素点在各个方向的梯度值，并在各个方向中存在一个方面的梯度值超限时，确定像素点为边缘像素点。
实时摄影设备中，模糊度单元与边缘像素解析单元连接，用于接收在实时场景图像中确定的各个边缘像素点，将各个边缘像素点拟合成一个或多个边缘线，统计一个或多个边缘线的总数，在一个或多个边缘线的总数低于预设阈值或数值时，发出图像模糊信号，并确定一个或多个边缘线的总数和预设数量阈值之间的差值，基于差值确定对应的模糊度。
在实时摄影设备中，差值越大，模糊度越大。
微控制马达分别与所述模糊度估算单元及所述变焦镜头连接，用于接收模糊度，并基于模糊度驱动变焦镜头进行相应的位移操作，模糊度越大，变焦镜头进行相应的位移幅度越大，图像输出接口分别与所述微控制马达和所述CCD图像传感器连接，用于在微控制马达驱动所述变焦镜头完毕后，接收并输出CCD图像传感器输出的实时场景图像。
温度传感器用来检测集成传感器模块710及追光灯7内部的温度，并将温度信息反馈给PLC控制器，PLC控制器可控制散热风扇794快速转动，对追光灯7进行快速散热。
PLC控制器通过体感捕捉传感器判定人体位置及移动模式，并由信号输出端将电信号传输给伺服电机74，PLC控制器通过CCD图像传感器对现场影像信息进行分析处理及保存，PLC控制器可根据追光灯安装的位置进行CCD图像传感器是否使用进行设定，可在输出端单独对各个CCD图像传感器的工作模式进行自主设定或者更改设置参数，PLC控制器内还配置设有将所接收的控制参数中的其他控制信息替换成所述用户操作的控件的状态的信息，并且将所接收的控制参数和所替换的其他控制参数一起发送至多个追光灯7中，PLC控制器通过电线外接有控制信号出入端，PLC控制器可设置无线通信模块与输入端进行信号连接，用于根据当前时刻接收当前时刻对应的被追光人物的体型特征，也可方便工作人员对现场数据修改及重新设定。
所述控制电路包括自动校正单元，可减少延时时常，用于排除干扰，便于电机快速到达PLC控制器指定的位置，防止电机转幅较大，转动次数较多造成电机及支撑架的磨损，延长电机及支撑架的使用时间。
本发明所提供的一种快速定位的高随动的自动追光系统，其通过集成传感器模块710上的CCD图像传感器及体感捕捉传感器舞台场景进行图像感应，以获得并输出相应的实时场景，利用体感捕捉传感器用于对舞台上的人物的动作进行捕捉，并将动作信息传给控制端，PLC控制器根据CCD图像传感器及体感捕捉传感器检测到的舞台人物的相关数据，根据工作人员预设程序对追光灯的运行轨迹做出判断后，将相关转动指令通过输出端口发送给伺服电机74及气缸31，使得追光灯7能够转动相应角度，并在固定槽3上移动相对的位移，便于追光灯7对舞台人物更好的打光及拍摄。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种快速定位的高随动的自动追光系统，包括追光灯(7)及支撑骨架，所述支撑骨架包括主架(1)，所述主架(1)后端设有后座支架(2)，所述主架(1)底端设有固定槽(3)，所述固定槽(3)前端设有连杆(4)，所述连杆(4)底端设有追光灯(7)，所述追光灯(7)顶端设有灯座(71)，所述灯座(71)通过支撑架(5)与所述连杆(4)固定，所述灯座(71)顶端设有弹簧(6)，所述弹簧(6)顶端连接所述后座支架(2)；
其中，所述支撑架(5)分别设有与所述灯座(71)前后两端连接，所述灯座(71)顶端设有伺服电机(74)，所述支撑架(5)与所述伺服电机(74)的转轴固定连接，所述伺服电机(74)顶端设有注油孔(73)，所述注油孔(73)贯穿所述灯座(71)，所述伺服电机(74)上下两端分别设有电机支架(75)，所述电机支架(75)底端设有电机底座(76)，所述电机底座(76)边缘设有散热片(77)，所述散热片(77)前端设有防潮垫片(78)；
其中，所述电机底座(76)底端设有连接柱(79)，所述连接柱(79)前方设有电性连接柱(791)，所述电性连接柱(791)前端设有控制电路板(792)，所述控制电路板(792)上下两端分别设有风扇直流电机(793)，所述控制电路板(792)前方设有风扇支架(795)，所述风扇直流电机(793)通过所述风扇支架(795)分别设有散热风扇(794)，所述风扇支架(795)前方设有电灯安装座(796)，所述电灯安装座(796)前端设有绝缘卡座(797)，所述绝缘卡座(797)中央设有灯泡(798)，所述追光灯(7)通过所述支撑骨架安装于舞台上方，面对舞台及所述舞台上的人物进行追光操作，以提高观众对舞台上人物的关注度，同时方便摄像对所述舞台及舞台上的人物拍摄记录；
所述追光系统还包括控制器及实时摄影设备；
所述控制器采用PLC控制器，是一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器，可以将控制指令随时加载内存存储及执行，由内部CPU、存储器、超多输入输出单元、电源模组组成，PLC控制器自带模数转换单元，能够快速将传感器发出的检测信号接收并进行分析，最终给出合理的解决方案并传给伺服电机及灯管线路，控制追光灯做出相应的角度及亮度改变，快速对舞台人物进行追光及拍摄；
所述实时摄影设备，包括CCD图像传感器、体感捕捉传感器、边缘像素解析单元、模糊度估算单元、变焦镜头、微控制马达和温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种快速定位的高随动的自动追光系统，其特征在于，所述PLC控制器通过CCD图像传感器对现场影像信息进行分析处理及保存，PLC控制器可根据追光灯安装的位置进行CCD图像传感器是否使用进行设定，可在输出端单独对各个CCD图像传感器的工作模式进行自主设定或者更改设置参数。
3.根据权利要求1所述的一种快速定位的高随动的自动追光系统，其特征在于，所述追光灯(7)前端设有防尘罩(72)。
4.根据权利要求1所述的一种快速定位的高随动的自动追光系统，其特征在于，所述绝缘卡座(797)前端设有聚光罩(799)，所述聚光罩(799)边缘完全挡住所述灯泡(798)顶端，所述绝缘卡座(797)底端设有集成传感器模块(710)。
5.根据权利要求1所述的一种快速定位的高随动的自动追光系统，其特征在于，所述固定槽(3)内设有滑槽(33)，所述滑槽(33)中央设有滑动座(34)，所述滑动座(34)左右两端分别设有伸长杆(32)，所述伸长杆(32)外端分别设有气缸(31)，所述气缸(31)分别与所述固定槽(3)固定设置，所述滑动座(34)与所述连杆(4)固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种快速定位的高随动的自动追光系统，其特征在于，所述控制电路包括自动校正单元，自动校正单元用于排除干扰。
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