CN112178365B - 一种摄像机有轨运动系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种摄像机有轨运动系统及控制方法，包括：两个间隔固定的定滑轮；承载轨道，固定在两个定滑轮之间；摄像车，位于承载轨道之上；两个动滑轮，分别活动设置在摄像车和两个定滑轮之间；驱动索，张紧绕过两个定滑轮且两端分别与两个动滑轮的中心轴固定；两根信号缆，一根信号缆张紧绕过一个动滑轮，信号缆的自由端与摄像车固定，信号缆的固定端固定；其中，动滑轮用于在驱动索的带动下随着摄像车同向移动，使得信号缆保持张紧，信号缆用于信号传输和牵引摄像车。控制方法是对摄像机有轨运动系统进行控制的方法。本申请实施例解决了现有的摄像机有轨运动系统重量大，导致响应效率低和操作不便的技术问题。

Description

一种摄像机有轨运动系统及控制方法

技术领域

本申请涉及摄像机有轨运动技术领域，具体地，涉及一种摄像机有轨运动系统及控制方法。

背景技术

电视电影制作中的自动化拍摄辅助系统，涉及机械、数据通信、自动化等技术领域。摄像机有轨运动系统指的是有轨道约束和承托的摄像机运动系统。涵盖架设在空中的索道摄像机及地面的轨道摄像机拍摄系统。

现有的有轨道约束和承托的摄像机运动系统，主要有空中运动的索道系统和地面运动的轨道系统，它们的图像信号传输和自身系统控制采用无线传输和有线传输两种模式，无线传输必须采用图像压缩编码技术势必造成图像损失和延时，还有最严重的问题是频率干扰问题，一旦被干扰轻则图像闪烁、重则系统失控造成事故。采用有线传输可以有效规避以上问题，但是同时带来系统复杂、限制摄像机运行速度等问题。

现有的有线传输的索道系统由于要通过不断穿梭运动的线缆的端头取出信号，线缆处于往复的非循环状态，只能采用滚筒来吞吐用于传输信号和牵引摄像机的线缆，再在滚筒的轴心设置滑环装置取出信号从而实现有线传输。现有技术不足在于：现有的索道摄像系统由于滚筒体积和重量较大影响了系统的可用性，操作极为不便。

现在的地面轨道摄像机系统的有线传输采用轨道小车直接拖带置于地面自由状态的信号线缆，由于线缆处于自由状态，在小车高速运动和反复穿梭运动时有跳入轨道被轮系碾压的风险，同时线缆在长距离(数十米甚至百米)的地面上反复拖动摩擦巨大、损耗严重。有些系统会采用工业拖链系统保护信号线缆，系统运动时整个拖链系统在拖链盒中进行滑动摩擦，整个拖链系统的重量很大，由于自重的增加造成系统的响应效率降低，有时甚至无法有效适配摄影师对轨道摄像机加减速运动的要求。

因此，现有的摄像机有轨运动系统重量大，导致响应效率低和操作不便，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

在背景技术中公开的上述信息仅用于加强对本申请的背景的理解，因此其可能包含没有形成为本领域普通技术人员所知晓的现有技术的信息。

发明内容

本申请实施例提供了一种摄像机有轨运动系统及控制方法，以解决现有的摄像机有轨运动系统重量大，导致响应效率低和操作不便的技术问题。

本申请实施例提供了一种摄像机有轨运动系统，包括：

两个间隔固定的定滑轮；

承载轨道，固定在两个所述定滑轮之间；

摄像车，位于所述承载轨道之上；

两个动滑轮，分别活动设置在所述摄像车和两个所述定滑轮之间；

驱动索，张紧绕过两个所述定滑轮且两端分别与两个所述动滑轮的中心轴固定；

两根信号缆，一根所述信号缆张紧绕过一个所述动滑轮，所述信号缆的自由端与所述摄像车固定，所述信号缆的固定端固定；

其中，所述动滑轮用于在所述驱动索的带动下随着所述摄像车同向移动，使得所述信号缆保持张紧，所述信号缆用于信号传输和牵引所述摄像车。

本申请实施例还提供以下技术方案：

一种上述的摄像机有轨运动系统的控制方法，包括如下步骤：

控制驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动，使得驱动索带动动滑轮和所述摄像车同向运动。

本申请实施例由于采用以上技术方案，具有以下技术效果：

信号缆用于信号传输和牵引所述摄像车即信号缆本身具有两个功能，一个是信号传输，一个是牵引摄像车。这样，就保证了本申请实施例的摄像机有轨运动系统的图像信号传输是有线传输的方式；同时，由于信号揽是张紧绕过动滑轮，对摄像车起到了牵引作用，因此，信号缆是处于张紧状态，而不是处于自由状态的，信号缆是没有可能跳入到承载轨道内被碾压的，也不需要采用拖链进行保护，使得本申请实施例的摄像机有轨运动系统的整体重量较小，响应效率高，操作方便。同时，通过两个定滑轮，两个动滑轮，驱动索和两根信号缆的配合关系，实现了动滑轮和摄像车的同向运动，不会发生两个动滑轮和摄像车发生碰撞的情况，所述信号缆在受所述动滑轮的力作用下保持张紧。另外，一方面承载轨道起到了承载和约束所述摄像车的移动方向的作用，另一方面，通过位于承载轨道之上的摄像车和固定的位置也约束了动滑轮的移动方向，也就是承载轨道也部分约束了动滑轮的移动方向；一个承载轨道，对摄像车和动滑轮的移动方向都起到了约束作用，从而使得本申请实施例的摄像机有轨运动系统的结构简单，重量小，响应效率高，操作方便，可靠性较高。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请一个实施例的摄像机有轨运动系统在初始状态的示意图；

图2为图1所示的变化状态示意图；

图3为本申请另一实施例的摄像机有轨运动系统在初始状态的示意图；

图4为图3所示的变化状态示意图。

附图标记说明：

110定滑轮，120驱动索，

210动滑轮，220信号缆，

310摄像车，

410承载索，420承载索锚固点，

510端部锚固点，520中部锚固点，

600机械驱动装置。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1为本申请一个实施例的摄像机有轨运动系统在初始状态的示意图；图2为图1所示的变化状态示意图；图3为本申请另一实施例的摄像机有轨运动系统在初始状态的示意图；图4为图3所示的变化状态示意图。

如图1，图2，图3和图4所示，本申请实施例的摄像机有轨运动系统包括：

两个间隔固定的定滑轮110；

承载轨道，固定在两个所述定滑轮110之间；

摄像车310，位于所述承载轨道之上；

两个动滑轮210，分别活动设置在所述摄像车310和两个所述定滑轮110之间；

驱动索120，张紧绕过两个所述定滑轮110且两端分别与两个所述动滑轮210的中心轴固定；

两根信号缆220，一根所述信号缆220张紧绕过一个所述动滑轮210，所述信号缆220的自由端与所述摄像车310固定，所述信号缆220的固定端固定；

其中，所述动滑轮210用于在所述驱动索120的带动下随着所述摄像车310同向移动，使得所述信号缆220保持张紧；所述信号缆220用于信号传输和牵引所述摄像车310，所述承载轨道用于承载和约束所述摄像车的移动方向。

本申请实施例的摄像机有轨运动系统，信号缆用于信号传输和牵引所述摄像车即信号缆本身具有两个功能，一个是信号传输，一个是牵引摄像车。这样，就保证了本申请实施例的摄像机有轨运动系统的图像信号传输是有线传输的方式；同时，由于信号揽是张紧绕过动滑轮，对摄像车起到了牵引作用，因此，信号缆是处于张紧状态，而不是处于自由状态的，信号缆是没有可能跳入到承载轨道内被碾压的，也不需要采用拖链进行保护，使得本申请实施例的摄像机有轨运动系统的整体重量较小，响应效率高，操作方便。同时，通过两个定滑轮，两个动滑轮，驱动索和两根信号缆的配合关系，实现了动滑轮和摄像车的同向运动，不会发生两个动滑轮和摄像车发生碰撞的情况，所述信号缆在受所述动滑轮的力作用下保持张紧。另外，一方面承载轨道起到了承载和约束所述摄像车的移动方向的作用，另一方面，通过位于承载轨道之上的摄像车和固定的位置也约束了动滑轮的移动方向，也就是承载轨道也部分约束了动滑轮的移动方向；一个承载轨道，对摄像车和动滑轮的移动方向都起到了约束作用，从而使得本申请实施例的摄像机有轨运动系统的结构简单，重量小，响应效率高，操作方便，可靠性较高。

实施中，如图1和图3所示，在初始状态，两个所述动滑轮210分别位于所述承载轨道的四分之一和四分之三处；

其中，所述初始状态是摄像车310位于所述承载轨道的中点位置的状态。

这样，以摄像车位于所述承载轨道的中点位置为中心，两个定滑轮是对称设置的，在初始状态，动滑轮也是对称设置的。对称设置的结构，使得摄像机有轨运动系统的结构相对简单，也使得摄像车从初始状态向承载轨道两侧的移动的范围是相等的，都是承载轨道长度的一半。

实施中，如图1，图2，图3和图4所示，所述承载轨道包括承载索410和两个承载索锚固点420；

两个所述承载索锚固点420间隔固定在两个所述定滑轮110之间，所述承载索410的两端分别锚固在两个所述承载索锚固点420。

具体的，位于同侧的承载索锚固点和定滑轮之间的间隙保持为较小，这样，使得整个摄像机有轨运动系统的结构较为紧凑，占地小。在安装摄像机有轨运动系统时，首先是要根据摄像车实际需要移动的位置确定两个承载索锚固点的位置，再将两个定滑轮设置在两个承载索锚固点的外侧。

实施中，所述驱动索的长度为有效运行长度的1.5倍；

其中，所述有效运行长度为两个所述承载索锚固点之间的长度。

这样，能实现在初始状态，两个所述动滑轮分别位于所述承载轨道的四分之一和四分之三处。

作为一种可选的方式，如图1和图3示，摄像机有轨运动系统还包括：

两个端部锚固点510，两个所述端部锚固点510分别位于两个所述定滑轮210的上方；所述信号缆220的固定端与所述端部锚固点510固定，且由同一根所述信号缆连接的端部锚固点510和所述动滑轮210位于所述承载轨道中点位置的两侧。

这样，通过两个端部锚固点，就实现了两个信号缆的固定端的固定。

在摄像机有轨运动系统包括两个端部锚固点的实施例中，所述信号缆的长度等于有效运行长度。

作为另一种可选的方式，如图2和图4示，摄像机有轨运动系统还包括：

一个中部锚固点520，所述中部锚固点520位于所述承载轨道的中点位置且位于所述摄像车310的上方。

这样，通过一个中部锚固点，就实现了两个信号缆的固定端的固定。

在摄像机有轨运动系统包括一个中部锚固点的实施例中，所述信号缆的长度是有效运行长度的一半。

具有中部锚固点的摄像机有轨运动系统适用于在承载轨道中点位置的上方具有固定中部锚固点位置的情形；具有两个端部锚固点的摄像机有轨运动系统适用于在承载轨道的中点位置的上方没有固定中部锚固点的位置，而在两个动滑轮的上方具有固定两个端部锚固点的位置的情形。

作为一种可选的方式，所述摄像车本身驱动功能，能够带动所述摄像车沿所述驱动索左右移动，即被动驱动模式。

作为另一种可选的方式，如图1和图3示，所述摄像机有轨运动系统还包括机械驱动装置600，所述机械驱动装置600用于带动所述定滑轮转动，即主动驱动模式。

下面具有两个端部锚固点的摄像机有轨运动系统为例进行运行方式的说明：

如图1和图3所示，承载索LC的两端分别锚定在两个端部锚固点AP-3和AP-4上，承载索LC作为承载轨道。主要作用用于承载和约束系统的有效载荷(包含摄像机等设备的摄像车FB)。两个端部锚固点AP-3到AP-4之间的距离，承载索的长度，即有效运行长度。

两个定滑轮FP-L与FP-R间隔锚定，驱动索DC穿过两个定滑轮FP-L与FP-R连接在两个端部锚固点上，驱动索DC的长度为有效运行长度的1.5倍。即摄像车FB位于承载轨道的中点位置时，两个动滑轮MP-L和MP-R分别位于承载轨道的的四分之一和四分之三处。

设置信号缆SC-L长度为有效运行长度，信号缆SC-L的固定端通过端部锚固点AP-1锚定于左侧起始点，信号缆SC-L的自由端为开放状态。信号缆SC-L穿过位于承载轨道右侧四分之三处的动滑轮MP-R折返至摄像车FB，并通过摄像车锚定点AP-6锚定在摄像车FB上，信号缆SC-L的自由端为开放状态。

设置信号缆SC-R长度为有效运行长度，信号缆SC-R的固定端通过端部锚固点AP-2锚定于右侧终点，信号缆SC-R的自由端为开放状态。信号缆SC-R穿过位于承载轨道左侧四分之一处的动滑轮MP-L折返至摄像车FB，并通过摄像车锚定点AP-5锚定在摄像车FB上，信号缆SC-R的自由端为开放状态。

通过微调端部锚固点AP-1和AP-2使系统进入张紧状态。

通过端部为开放状态的信号缆SC-L或SC-R，实现摄像车信号、电源等信息的注入与引出。信号缆SC-L或SC-R通过摄像车FB的桥接也可实现系统两端的信息通信。

摄像机有轨运动系统的运行原理，运行有两种模式即主动模式和被动模式。

主动模式为通过机械驱动装置M(可以是电动机，也可以是其它机械驱动装置)驱动定滑轮FP-L转动，通过摩擦传动驱动索DC产生牵引力矩，如果希望摄像车FB向右移动距离L，则机械驱动装置M驱动定滑轮FP-L顺时针转动，牵引驱动索DC向左移动

则驱动索DC通过定滑轮FP-R转向牵引动滑轮MP-R向右移动

由于穿过动滑轮MP-R的信号缆SC-L一段锚定在端部锚固点AP-1上，只能牵引其摄像车锚定点AP-6即FB向右移动，根据动滑轮结构的物理特性摄像车FB向右移动距离为L。同时由于摄像车向右移动距离L，也牵引信号缆SC-R向右移动L，同理动滑轮MP-L向右移动

动滑轮MP-L上连接的驱动索DC也向右移动

从而收纳了机械驱动装置M驱动FP-L牵引驱动索DC向左移动

的缆绳，这时系统仍处在张紧状态没有冗余缆线产生。缆系循环往复实现无滚筒的、无冗余缆线的受控运动。

被动模式为系统不设置机械驱动装置M，有摄像车FB自主驱动(例如自带动力装置通过摩擦承载索LC实现运动)，如摄像车FB向右运动距离L，则摄像车FB通过摄像车锚定点AP-5牵引信号缆SC-R向右L，由于信号缆SC-R一端在端部锚固点AP-2锚定，则牵引动滑轮MP-L向右移动

动滑轮MP-L牵引驱动索DC向右移动

驱动索DC通过定滑轮FP-L和FP-R两次转向，同时牵引动滑轮MP-R向右移动

穿过动滑轮MP-R的信号缆SC-L通过动滑轮MP-R向端部锚固点锚点AP-1方向释放线缆长度L。这时系统仍处在张紧状态没有冗余缆线产生，所有线缆处在受控约束状态从而实现无滚筒收纳线缆的有线信号传输。

实施例二

本申请实施例的控制方法，是实施例一的摄像机有轨运动系统的控制方法，包括如下步骤：

控制驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动，使得驱动索带动动滑轮和所述摄像车同向运动。

通过两个定滑轮，两个动滑轮，驱动索和两根信号缆的配合关系，实现了动滑轮和摄像车的同向运动，不会发生两个动滑轮和摄像车发生碰撞的情况，所述信号缆在受所述动滑轮的力作用下保持张紧。另外，一方面承载轨道起到了承载和约束所述摄像车的移动方向的作用，另一方面，通过位于承载轨道之上的摄像车和固定的位置也约束了动滑轮的移动方向，也就是承载轨道也部分约束了动滑轮的移动方向；一个承载轨道，对摄像车和动滑轮的移动方向都起到了约束作用，从而使得本申请实施例的摄像机有轨运动系统的控制也较为简单。

作为一个可选的方式，控制驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动的步骤，包括如下步骤：

控制机械驱动装置转动，带动定滑轮转动，从而带动驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动。

这是摄像机有轨运动系统具有单独的机械驱动装置的控制方法。

作为一个可选的方式，控制驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动的的步骤，包括如下步骤：

控制本身具有驱动功能的摄像车沿承载轨道的长度方向直线运动，从而带动驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动。

这是摄像机有轨运动系统的摄像车本身具有驱动功能的控制方法。

在本申请及其实施例的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“高度”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请及其实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

上文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，上文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种摄像机有轨运动系统，其特征在于，包括：

两个间隔固定的定滑轮；

承载轨道，固定在两个所述定滑轮之间；

摄像车，位于所述承载轨道之上；

两个动滑轮，分别活动设置在所述摄像车和两个所述定滑轮之间；

驱动索，张紧绕过两个所述定滑轮且两端分别与两个所述动滑轮的中心轴固定；

两根信号缆，一根所述信号缆张紧绕过一个所述动滑轮，所述信号缆的自由端与所述摄像车固定，所述信号缆的固定端固定；

其中，所述动滑轮用于在所述驱动索的带动下随着所述摄像车同向移动，使得所述信号缆保持张紧，所述信号缆用于信号传输和牵引所述摄像车。

2.根据权利要求1所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，在初始状态，两个所述动滑轮分别位于所述承载轨道的四分之一和四分之三处；

其中，所述初始状态是摄像车位于所述承载轨道的中点位置的状态。

3.根据权利要求2所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，所述承载轨道包括承载索和两个承载索锚固点；

两个所述承载索锚固点间隔固定在两个所述定滑轮之间，所述承载索的两端分别锚固在两个所述承载索锚固点。

4.根据权利要求3所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，所述驱动索的长度为有效运行长度的1.5倍；

其中，所述有效运行长度为所述承载索锚固点之间的长度。

5.根据权利要求4所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，还包括：

两个端部锚固点，两个所述端部锚固点分别位于两个所述定滑轮的上方；所述信号缆的固定端与所述端部锚固点固定，且由同一根所述信号缆连接的端部锚固点和所述动滑轮位于所述承载轨道中点位置的两侧。

6.根据权利要求5所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，所述信号缆的长度等于有效运行长度。

7.根据权利要求4所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，还包括：

一个中部锚固点，所述中部锚固点位于所述承载轨道的中心位置且位于所述摄像车的上方。

8.根据权利要求7所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，所述信号缆的长度是有效运行长度的一半。

9.根据权利要求4所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，所述摄像车本身驱动功能，能够带动所述摄像车沿所述驱动索左右移动。

10.根据权利要求4所述的摄像机有轨运动系统，其特征在于，所述摄像机有轨运动系统还包括机械驱动装置，所述机械驱动装置用于带动所述定滑轮转动。

11.一种权利要求1至10任一所述的摄像机有轨运动系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

控制驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动，使得驱动索带动动滑轮和所述摄像车同向运动。

12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，控制驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动的步骤，包括如下步骤：

控制机械驱动装置转动，带动定滑轮转动，从而带动驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动。

13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，控制驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动的步骤，包括如下步骤：

控制本身具有驱动功能的摄像车沿承载轨道的长度方向直线运动，从而带动驱动索沿承载轨道的长度方向直线运动。

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