CN203675193U - V型二维索道摄像系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种V型二维索道摄像系统，包括2个定滑轮（3）和（6），所述2个定滑轮（3）和（6）设置在二维索道系统两侧，确定二维索道系统立面运行的方向和范围；全伺服控制的绞盘机（1）和（8），固定安装在定滑轮（3）和（6）的下方；中间铰环（4），挂载摄像单元（5）；两条独立的牵引索（2）和（7），其一端分别连接绞盘机（1）和（8）的丝桶，另一端分别穿过定滑轮（3）和（6）后连接中间铰环（4）。本实用新型的索道拍摄手段里灵活和实用，在实现水平和垂直方向平滑运动的同时隔除了对实现摄像平稳性有干扰的不利因素，防止摄像机抖动，实现拍摄画面的平滑穩定，实现摄像机以及镜头各要素的实时操控。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种摄影/摄像的运动拍摄的技术设备，特别是在高度长度比较大的空间运动范围中的运动拍摄设备。
背景技术
摄像机在空间的位置移动和拍摄角度的调整是完成运动拍摄的重要环节，运动拍摄的目前手段：斯坦尼康减震器，摄影摇臂，轨道车，以及索道拍摄，飞行器航空拍摄等。索道拍摄手段是灵活性和实用性非常强的一种技术手段，本实用新型归属为索道拍摄。
摄影/摄像机在空间的位置移动和拍摄角度的调整是使用索道拍摄完成运动拍摄的重要环节。现有技术采用的索道拍摄系统简单的采用一般运输索道的技术，特别是跨度较大时，产生干扰和平移振荡等不利因素，摄像的平稳性受到干扰，极大影响了拍摄效果。
目前，普遍采用的T型二维索道摄像系统一般包括索道系统和摄像单元，索道系统包括一条主索道，用于承载所述摄像单元的重量和确定摄像单元的运动面；安装在主索道上的承载滑车，承载滑车上部设置两个滚轮，在主索道上滚动，下部设置两个定滑轮；使用循环牵引绳和升降牵引绳使承载滑车沿主索道前后移动和摄像单元的上下移动。
为了防止摄像单元在牵引过程中产生的振荡，影响拍摄效果，在循环牵引绳2上使用张紧机构，对产生的振荡起到一定的阻尼作用。
上述技术手段不能从根本上消除摄像单元移动平稳性的干扰因素，不能使摄像机在空间实现水平和垂直方向的平滑运动，实现拍摄画面的流畅稳定。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种可使摄像机在空间实现 水平和垂直方向平滑运动，并隔除对实现摄像平稳性有干扰的不利因素，防止摄像机的抖动，实现拍摄画面的平滑穩定，以及实现摄像机以及镜头各要素的实时操控。
为了实现本实用新型的目的，提出以下技术方案：
一种V型二维索道摄像系统，由二维索道系统、驱动部分和摄像单元构成，所述二维索道系统包括：
2个定滑轮3和6，所述2个定滑轮3和6设置在二维索道系统两侧，确定所述二维索道系统立面运行的方向和范围；
全伺服控制的绞盘机1和8，所述绞盘机1和8固定安装在所述定滑轮3和6的下方；
中间铰环4，所述中间铰环4挂载所述摄像单元5；
两条独立的牵引索2和7，所述牵引索2和7的一端分别连接绞盘机1和8的丝桶，另一端分别穿过定滑轮3和6后连接所述中间铰环4。
所述2个定滑轮3和6安置在二维索道摄像系统的同侧，在二维索道摄像系统的另一侧增设一个定滑轮9，所述3个定滑轮3、6和9确定二维索道摄像系统立面运行的方向和范围；定滑轮3和6的下方固定安装一台全伺服控制的双丝桶绞盘机10，两个丝筒分别连接所述牵引索2、7的一端，所述牵引索7经过所述定滑轮3和定滑轮9后再连接所述中间铰环4。
所述驱动部分由运动控制部分和两个绞盘机或一个双丝筒绞盘机构成，其中，
所述控制部分包括运动控制器、PC计算机、控制台和监视器，通过所述PC计算机的数据接口输入指令；
所述运动控制器为工业级多轴运动控制器，对摄像单元5进行实时控制并向PC计算机反馈摄像单元5的位置和速度信息；
所述绞盘机或双丝筒绞盘机包括伺服驱动器，绞盘电机，减速机、卷筒和线缆。
本实用新型是索道拍摄手段里灵活性和实用性非常强的一种技术手段。在实现水平和垂直方向平滑运动的同时隔除了对实现摄像平稳性有干扰的不利因素，防止摄像机抖动，实现拍摄画面的平滑穩定，实现摄像机以及镜头各要素的实时操控。
附图说明
图1是本实用新型的标准方式的运行示意图；
图2是本实用新型的一种实施例的示意图；
图3是本实用新型的系统控制原理图；
图4是本实用新型的系统框图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进一步详细说明。
摄像机运动的实现：参照图1，首先搭建2个定滑轮3、6来确定系统立面运行的方向和范围，定滑轮3、6的下方各固定安装一台全伺服控制的绞盘机1、8，两条独立的牵引索2、7的一端分别连接各自绞盘机1的丝桶，另一端分别穿过各自的定滑轮3、6后连接载摄像单元5的中间铰环4。这样，牵引索2、7在各自绞盘机1、8的卷收和吐放以及重力作用下改变着滑轮3、7和摄像单元5间的A缆段和B缆段的长度，则摄像单元5实现在空间立面上的2维运动。
从图1还可以看出，A缆段、B缆段的缆长与摄像单元的X、Y坐标位置间存在着唯一对应的关系（只考虑有重力的象限）。
图2是本实用新型的另一个实施例，本实施例将2个定滑轮3、6安置在同侧，在另一侧增加一个定滑轮9，由3个定滑轮确定系统立面运行的方向和范围。定滑轮3、6的下方固定安装一台全伺服控制的双丝桶绞盘机10，该双丝桶绞盘机10可以看成是由两个独立的丝桶组合而成，两个丝桶分别连接牵引索2、7的一端，牵引索2经过定滑轮6连接载摄像单元5的中间铰环4，牵引索7经过定滑轮3和定滑轮9再 连接载摄像单元5的中间铰环4。该方案适用于在远端定滑轮9处不适宜安装绞盘机的情况，控制机构和绞盘机就近布置，安排更灵活高效。
图4是本实用新型的系统框图，显示运行系统驱动部分的硬件实现：驱动部分有控制部分和两个绞盘机构成。其中，控制部分包括运动控制器、PC计算机以及控制台和监视器等外围设备，通过数据接口输入指令。
绞盘机包括伺服驱动器，绞盘电机，减速机、卷筒和线缆。
摄像单元5在2维空间内移动，由2根高强度复合材料绳索做为传力介质，2根绳索在独立或联合的2个绞盘机的牵引以及摄像单元5重力分力下完成收放运动，控制系统基于PC，选用工业级多轴运动控制卡（器）进行实时控制并向上位PC反馈位置和速度信息。
图3是本实用新型的系统控制原理图；参照图3，本实用新型利用图4所示的系统，采用了“上位机规划—运动控制解算—精密伺服驱动”的三层方式来构建和实现摄像单元的运动控制。根据构图要求提出摄像单元5的轨迹期望值，由上位机通过图形化界面以及人机输入设备规划出系统运行的2维曲线；运动控制器通过高速解算本系统的数学模型产生绳缆收放长度、速度、加速度的近似实时指令给绞盘机伺服系统，伺服系统准确无误的将运动指令执行到位并通过控制丝筒的转动，从而完成摄像单元的2维曲线运动。同时实时将摄像单元的速度和位置信息反馈运动控制器，进行速度的解算和轨迹纠偏。
系统的数学模型并不难建立，假定系统两定滑轮的跨度为a，坐标原点在1/2a处，坐标系正方向如附图一所示，则：
A段长度=
B段长度=
可以看出，任意给定LA和LB的值就可解出x、y的值，同时，根据系统的物理模型定义，x、y和L为时间t的函数Li=fi（x，y），对其相对时间t求一阶导数得到长度与速度的数学关系，求2阶导数得到长度与加速度的数学关系。
摄像单元5功能的实现：系统运行中因速度、加速度变化以及其他 扰动因素不可避免的会造成绳索结点处吊挂的摄像单元5的晃动，这就要求摄像单元5本身必须具备主动稳定摄像机光学轴的能力，为了最大程度减少运动中速度变化（大小和方向）对单元姿态的影响，本方案将绳索结点通过特殊设计的电驱动十字轴关节连接到摄像系统的质心上（近似接近），并保持垂直轴的稳定，使得摄像单元框架始终和重力方向平行，并解决框架在方向上的稳定。
本实用新型还具有对摄像云台的远端控制，该控制在无线或有线控制方法下完成摄像机的方向和俯仰运动以及镜头的聚焦、变焦、光圈等控制。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种V型二维索道摄像系统，由二维索道系统、驱动部分和摄像单元构成，其特征在于，所述二维索道系统包括：
2个定滑轮（3）和（6），所述2个定滑轮（3）和（6）设置在二维索道系统两侧，确定所述二维索道系统立面运行的方向和范围；
全伺服控制的绞盘机（1）和（8），所述绞盘机（1）和（8）固定安装在所述定滑轮（3）和（6）的下方；
中间铰环（4），所述中间铰环（4）挂载所述摄像单元（5）；
两条独立的牵引索（2）和（7），所述牵引索（2）和（7）的一端分别连接绞盘机（1）和（8）的丝桶，另一端分别穿过定滑轮（3）和（6）后连接所述中间铰环（4）。
2.根据权利要求1所述的二维索道摄像系统，其特征在于，所述2个定滑轮（3）和（6）安置在二维索道摄像系统的同侧，在二维索道摄像系统的另一侧增设一个定滑轮（9），所述3个定滑轮（3）、（6）和（9）确定二维索道摄像系统立面运行的方向和范围；定滑轮（3）和（6）的下方固定安装一台全伺服控制的双丝桶绞盘机（10），两个丝筒分别连接所述牵引索（2）、（7）的一端，所述牵引索（7）经过所述定滑轮（3）和定滑轮（9）后再连接所述中间铰环（4）。
3.根据权利要求1或2其中之一所述的二维索道摄像系统，其特征在于，所述驱动部分由运动控制部分和两个绞盘机或一个双丝筒绞盘机构成，其中，
所述控制部分包括运动控制器、PC计算机、控制台和监视器，通过所述PC计算机的数据接口输入指令；
所述运动控制器为工业级多轴运动控制器，对摄像单元（5）进行实时控制并向PC计算机反馈摄像单元（5）的位置和速度信息；
所述绞盘机或双丝筒绞盘机包括伺服驱动器，绞盘电机，减速机、卷筒和线缆。
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Cited By (1)
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- 2013-12-18 CN CN201320835975.7U patent/CN203675193U/zh not_active Expired - Lifetime
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