CN205545626U - 三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，包括全景摄照一体机和动态稳定和角度跟踪支架，全景摄照一体机安装在动态稳定支架上；摄照一体机控制模块与摄像机的数据控制总线、开关和信号线连接，安装在机框四周摄像机镜头视角范围之和为360°，安装在机框顶部的摄像机镜头与四周摄像机组成330°垂直视角。实现摄、照模式切换和拍摄、开、关机操作遥控一键完成；功能参数遥控同步设置。软硬件实现电脑自动连接、影像大数据的下载、分类、故障报警和开关机操作。三轴动态稳定和角度跟踪支架由稳定控制模块实现动态三轴X/Y/Z轴的动态稳定和角度跟踪。满足了专业化普及应用移动拍摄，特别是手持拍摄的稳定、傻瓜式操作的需求。

Description

三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机

技术领域

本实用新型涉及一种全景摄像器械，尤其涉及一种三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机。

背景技术

在现有技术中，全景视频和图像拍摄技术已经日益成熟，是未来虚拟现实实现高效、低成本普及化应用最具前景的应用技术。各行业可将现实世界搬到互联网上和高清晰搬到客户面前；现实企业、影视文化、娱乐休闲影像拍摄制作；大型活动实况展播；远程教育师生同场互动；公安、武警、国防信息现代化高效、低成本采集的创新手段。是全景虚拟现实(VR眼镜)应用内容拍摄的最佳伴侣！其全方位、全视角的无盲区拍摄和播放的身临其境的个性化自主观看特性，是实现全景影像虚拟现实互动展示和导览的互联网020一体化应用的新趋势。但是目前的应用中共同问题是：

1、全景摄影、摄像基本都是人工定位拍摄。移动拍摄存在的共同问题是缺少稳定系统，全景摄像机移动拍摄稳定困难，造成全景视频的拍摄不能水平360°稳定和角度精确跟踪；全景视频播放时不可避免的出现水平波浪式涌动和左右晃动，严重影响了全景视频VR眼镜播放的效果。难以满足专业普及化的移动拍摄的广泛应用的要求。

2、全景摄像机动辄几万和十几万的价格，严重制约了其普及应用。

3、现有普及型全景摄像或照相机都是由几台相机组成，商业应用拍摄后数据处理量巨大。目前普及型全景摄像机读取数据、分类处理，全部是手工操作，工作量巨大、耗时、费力、极易出错，数据下载是拍摄时间的6倍以上！不能满足双机接力工作要求和商业化的大批量、高效的普及应用对数据处理的自动化和多相机可靠性操作的需求。

4、目前市场上由多相机组成的全景摄像机、照相机基本上全是软件遥控同步拍摄。特别是动态场景的视频拍摄存在不能同步问题，需要后期同步处理，增加了人工工作量而且还不能保证其同步。

5、相机参数全部是手工设置，参数设置、数据处理，极易出错，甚至造成(不可重复事件：如婚庆、重大事件、大型活动拍摄)数据错误等等不可挽回的损失。

实用新型内容

针对上述现有应用技术中的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种全景视频和图像移动拍摄实现高效、低成本、人工智能和程序化、傻瓜是操作的动态水平稳定和角度跟踪的全景摄照一体机。解决以上问题。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，包括全景摄照一体机和稳定支架，所述全景摄照一体机安装在稳定支架上；所述全景摄照一体机包括机框，所述机框的四周和顶部均安装有摄像机，所述机框内安装有摄照一体机控制模块，所述摄照一体机控制模块分别与摄像机的数据控制总线、开关和信号线连接，安装在机框四周的多台摄像机镜头视角范围之和为360°，安装在机框顶部的摄像机镜头与安装在机框四周的摄像机合成的垂直视角范围为330°，所述稳定支架包括三个相对旋转且转轴相互垂直的旋转框架。

优选地，所述摄照一体机控制模块包括可编程中央处理单元、USB集成控制单元、信号控制与状态监测控制总线、多路稳压电源控制模块和电源组成，所述电源经过多路稳压电源控制模块稳压后为摄照一体机控制模块和摄像机供电，所述可编程中央处理单元分别与USB集成控制单元和信号控制与状态监测控制总线通信连接，所述USB集成控制单元和信号控制与状态监测控制总线分别与多台摄像机的数据控制总线和信号线连接。

优选地，还包括无线信号接收器和无线信号发射器，所述无线信号接收器与可编程中央处理单元通信连接，所述无线信号接收器将无线信号发射器发出的控制信号传递给可编程中央处理单元，实现遥控控制。

优选地，所述旋转框架包括水平X轴旋转框架、水平Y轴旋转框架和竖直支架，所述水平X轴旋转框架、水平Y轴旋转框架均为矩形框架，水平X轴旋转框架位于水平Y轴旋转框架内，水平X轴旋转框架的两侧长边框中间位置分别与水平Y轴旋转框架的两侧短边框中间位置轴连接，所述竖直支架为U型框，U型框的两侧开口框分别与水平Y轴旋转框架的两侧长边框轴连接；还包括Z轴链接器，所述Z轴链接器通过Z轴组合轴承穿过水平X轴旋转框架的上下短边框，Z轴链接器的上端与全景摄照一体机连接，下端与X轴旋转框架的下短边框固定的Z轴伺服电机的电机轴及电池仓配重盒连接，实现垂直于X轴的360°旋转。

优选地，在水平X轴旋转框架和水平Y轴旋转框架的一个连接端安装有X轴伺服电机，所述水平X轴旋转框架由X轴伺服电机驱动绕与水平Y轴旋转框架转动配合的连接轴转动。

优选地，在水平Y轴旋转框架和竖直支架的一个连接端安装有Y轴伺服电机，所述水平Y轴旋转框架由Y轴伺服电机驱动绕与竖直支架转动配合的连接轴转动。

优选地，还包括动态稳定控制模块，所述动态稳定控制模块设置在水平Y轴旋转框架和竖直支架的另一个连接端，所述动态稳定控制模块包括可编程人工智能PID伺服自动控制单元和12V稳压电源，所述12V稳压电源为可编程人工智能PID伺服自动控制单元供电，在所述电源仓配重盒上和动态稳定控制模块上安装有角加速度传感器，两个角加速度传感器实现摄像机X/Y/Z轴和基座相对运动角度和角速度数据采集和比较与可编程人工智能PID伺服自动控制单元通信连接。

优选地，所述可编程人工智能PID私服自动控制单元分别和所述的X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机的控制器通讯连接。

优选地，还包括安装架，所述全景摄照一体机通过安装架安装在Z轴链接器上。

优选地，还包括电源仓，所述电源仓安装在Z轴伺服电机轴上，所述电源仓配重盒和电源仓一体化设置，所述电源为充电电池组，所述充电电池组放置在电源仓内。

与现有技术相比，本实用新型实施至少具有以下优点：

本实用新型三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机全部功能和参数设置，实现了遥控同步或程序控制个性设置；摄像、照相拍摄实现了一键切换和遥控完成；程序控制相机选择、数据自动下载、分类、批量自动处理、故障监测报警和开关机的标准化与个性化操作；保证了数据的可靠性、一致性。满足视频、图像合成数据处理程序自动化批量处理的要求；一学就会。极大降低了操作者的专业要求、工作量和人工成本。是全球第一款移动拍摄全傻瓜式，具有专业水平的三轴动态稳定和角度跟踪。其标准化、自动化和程序化操作可以满足大批量、专业普及化应用的要求。

该三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，在全球范围内第一个实现了全景摄像、照相水平360°全方位的动态稳定和角度的精确跟踪。克服了机械陀螺稳定系统份量重、对载荷重量的限制和在转向运动时不可避免的产生的侧应力造成摄像机倾斜的问题。创新结构设计解决了以往稳定系统对相机重量限制问题。从而可以满足陆、海、空全方位、全视角的动、静态场景的拍摄需求。填补了这一领域的应用空白。

遥控硬件控制多台摄像机同步拍摄，避免了现有遥控软件同步控制的视频和图像拍摄不同步问题。保证视频和图像全景合成的质量。

实现了数据自动下载时间小于拍摄时间，保证了两台机器就可不限时连续接力工作。

全景摄像一体机控制模块实现了相机工作状态自动监控和故障报警，减少了因相机意外故障造成的不必要损失。

附图说明

图1为本实用新型三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机的结构示意图；

图2为本实用新型三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机的摄照一体机控制模块的电路原理图；

图3为本实用新型三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机的动态稳定控制模块的电路原理图；

图4为本实用新型三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机的爆炸图；

图5为本实用新型三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机的摄照一体机的爆炸图。

图中；1-摄像机，2-机框，3-水平X轴旋转框架，4-水平Y轴旋转框架，5-竖直支架，6-伺服电机，7-电源仓，8-充电电池组，9-安装架，10-Z轴链接器，11-传感器托支线板，12-动态稳定控制模块，101-摄照一体机控制模块，102-摄像机支撑组件，301-X轴旋转框架水平板、302-X轴旋转框架竖板，401-Y轴旋转框架水平板，402-Y轴旋转框架竖板，501-支架U型板，502-支架竖杆，1001-Z轴联轴器，1002-Z轴连接轴，1003-Z轴组合轴承，1004-Z轴T型链接轴。

具体实施方式

下面结合图1-图5和实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，包括全景摄照一体机和稳定支架，全景摄照一体机安装在稳定支架上；全景摄照一体机包括机框2，机框2的四周和顶部均安装有摄像机1，机框2内安装有摄照一体机控制模块，摄照一体机控制模块分别与摄像机1的数据控制总线、开关和信号线连接，安装在机框2四周的多台摄像机1镜头视角范围之和为360°，安装在机框2顶部的摄像机1镜头与安装在机框2四周的摄像机1合成的垂直视角范围为330°，稳定支架包括三个相对旋转且转轴相互垂直的旋转框架。

摄照一体机控制模块包括可编程中央处理单元、USB集成控制单元、信号控制与状态监测控制总线、多路稳压电源控制模块和电源组成，电源经过多路稳压电源控制模块稳压后为摄照一体机控制模块和摄像机1供电，可编程中央处理单元分别与USB集成控制单元和信号控制与状态监测控制总线通信连接，USB集成控制单元和信号控制与状态监测控制总线分别与6台超高清摄像机1的数据控制总线和信号线连接。

还包括无线信号接收器和无线信号发射器，无线信号接收器与可编程中央处理单元通信连接，无线信号接收器将无线信号发射器发出的控制信号传递给可编程中央处理单元，实现遥控控制。

遥控无线信号发射器通过无线信号接收器和可编程中央处理单元通信，实现了对三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机的开关机、摄像机1参数一致性设置、摄照模式切换和拍摄的全遥控控制，实现了拍摄的全部标准化、自动化和傻瓜化遥控操作。

全景摄照一体机工作状态控制、检测和数据程序控制自动下载，由计算机USB数据接口、USB集成控制单元、可编程中央处理单元和信号控制与状态监测总线共同完成，实现对每台摄像机11的程序控制的开关机、相机USB选择连接和数据的定向下载管理、故障检测和报警。实现了自动或手动程序控制下的全景像机数据下载和存储芯片的自动标准格式化，保证了数据的一致性和可靠性和拍摄时像机的正常工作。

旋转框架包括水平X轴旋转框架3、水平Y轴旋转框架4和竖直支架5，水平X轴旋转框架3、水平Y轴旋转框架4均为矩形框架，水平X轴旋转框架3位于水平Y轴旋转框架4内，水平X轴旋转框架3的两侧长边框中间位置分别与水平Y轴旋转框架4的两侧短边框中间位置轴连接，竖直支架5为U型框，U型框的两侧开口框分别与水平Y轴旋转框架4的两侧长边框轴连接；还包括Z轴链接器10，Z轴链接器10通过Z轴组合轴承穿过水平X轴旋转框架3的上下短边框，Z轴链接器10的上端与全景摄照一体机连接，下端与X轴旋转框架的下短边框固定的Z轴伺服电机6的电机轴及电池仓配重盒连接，实现垂直于X轴的360°旋转。

在水平X轴旋转框架3和水平Y轴旋转框架4的一个连接端安装有X轴伺服电机6，水平X轴旋转框架3由X轴伺服电机6驱动绕与水平Y轴旋转框架4转动配合的连接轴转动。

在水平Y轴旋转框架4和竖直支架5的一个连接端安装有Y轴伺服电机6，水平Y轴旋转框架4由Y轴伺服电机6驱动绕与竖直支架5转动配合的连接轴转动。

还包括动态稳定控制模块，动态稳定控制模块设置在水平Y轴旋转框架4和竖直支架5的另一个连接端，动态稳定控制模块包括可编程人工智能PID伺服自动控制单元和12V稳压电源，12V稳压电源为可编程人工智能PID伺服自动控制单元供电，在电源仓7配重盒上和动态稳定控制模块上安装有角加速度传感器，两个角加速度传感器实现摄像机1X/Y/Z轴和基座相对运动角度和角速度数据采集和比较与可编程人工智能PID伺服自动控制单元通信连接。智能PID伺服稳定自动控制单元采集角加速度传感器实时数据实现动态运动时的水平角度的X/Y轴的水平稳定和Z轴的水平角度的稳定跟踪，避免了人为操作的水平不稳定和角度难跟踪问题，实现了移动全景专业设备的普及化、傻瓜式专业水平的应用。

可编程人工智能PID私服自动控制单元分别和的X轴伺服电机6、Y轴伺服电机6和Z轴伺服电机6的控制器通讯连接。动态稳定控制模块实现了稳定系统个性化的参数调整设置，创新的机电一体化结构设计可不受摄像机1重量限制，满足今后全景摄像机1全方位、全视角拍摄个性化定制的应用需求。

还包括安装架9，全景摄照一体机通过安装架9安装在Z轴链接器10上。

还包括电源仓7，电源仓7安装在Z轴伺服电机6轴上，电源仓7配重盒和电源仓7一体化设置，电源为充电电池组8，充电电池组8放置在电源仓7内。充电电池组88实现了对全景摄照一体机和稳定控制模块的电源稳压和分级供电。

所述全景摄照一体机控制模块和动态稳定控制模块由USB接口与电脑连接。实现电脑控制程序参数设置、数据下载和状态检测。

安装在所述机框2四周的摄像机1为5个。

在可编程中央处理单元内固化有数据下载、分类管理和摄像机1拍摄控制、检测、功能参数设置和数据下载自动化管理的全套控制程序，为使用者提供了全套自动化、流程化和功能化的软、硬件应用工具和相机状态检测手段，实现了动态稳定全景摄像机11在安全控制下全部功能操作的遥控化、程序化、自动化和便捷化，避免了使用人员的失误带来的损失，为专业设备的广泛普及化应用奠定了软硬件基础。

可编程人工智能PID伺服自动控制单元固化了PID智能控制程序。实现了稳定支架的自动稳定控制。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，包括全景摄照一体机和稳定支架，所述全景摄照一体机安装在稳定支架上；所述全景摄照一体机包括机框，所述机框的四周和顶部均安装有摄像机，所述机框内安装有摄照一体机控制模块，所述摄照一体机控制模块分别与摄像机的数据控制总线、开关和信号线连接，安装在机框四周的多台摄像机镜头视角范围之和为360°，安装在机框顶部的摄像机镜头与安装在机框四周的摄像机合成的垂直视角范围为330°，所述稳定支架包括三个相对旋转且转轴相互垂直的旋转框架。

2.根据权利要求1所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，所述摄照一体机控制模块包括可编程中央处理单元、USB集成控制单元、信号控制与状态监测控制总线、多路稳压电源控制模块和电源组成，所述电源经过多路稳压电源控制模块稳压后为摄照一体机控制模块和摄像机供电，所述可编程中央处理单元分别与USB集成控制单元和信号控制与状态监测控制总线通信连接，所述USB集成控制单元和信号控制与状态监测控制总线分别与多台摄像机的数据控制总线和信号线连接。

3.根据权利要求2所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，还包括无线信号接收器和无线信号发射器，所述无线信号接收器与可编程中央处理单元通信连接，所述无线信号接收器将无线信号发射器发出的控制信号传递给可编程中央处理单元，实现遥控控制。

4.根据权利要求3所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，所述旋转框架包括水平X轴旋转框架、水平Y轴旋转框架和竖直支架，所述水平X轴旋转框架、水平Y轴旋转框架均为矩形框架，水平X轴旋转框架位于水平Y轴旋转框架内，水平X轴旋转框架的两侧长边框中间位置分别与水平Y轴旋转框架的两侧短边框中间位置轴连接，所述竖直支架为U型框，U型框的两侧开口框分别与水平Y轴旋转框架的两侧长边框轴连接；还包括Z轴链接器，所述Z轴链接器通过Z轴组合轴承穿过水平X轴旋转框架的上下短边框，Z轴链接器的上端与全景摄照一体机连接，下端与X轴旋转框架的下短边框固定的Z轴伺服电机的电机轴及电池仓配重盒连接，实现垂直于X轴的360°旋转。

5.根据权利要求4所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，在水平X轴旋转框架和水平Y轴旋转框架的一个连接端安装有X轴伺服电机，所述水平X轴旋转框架由X轴伺服电机驱动绕与水平Y轴旋转框架转动配合的连接轴转动。

6.根据权利要求5所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，在水平Y轴旋转框架和竖直支架的一个连接端安装有Y轴伺服电机，所述水平Y轴旋转框架由Y轴伺服电机驱动绕与竖直支架转动配合的连接轴转动。

7.根据权利要求6所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，还包括动态稳定控制模块，所述动态稳定控制模块设置在水平Y轴旋转框架和竖直支架的另一个连接端，所述动态稳定控制模块包括可编程人工智能PID伺服自动控制单元和12V稳压电源，所述12V稳压电源为可编程人工智能PID伺服自动控制单元供电，在所述电源仓配重盒上和动态稳定控制模块上安装有角加速度传感器，两个角加速度传感器实现摄像机X/Y/Z轴和基座相对运动角度和角速度数据采集和比较与可编程人工智能PID伺服自动控制单元通信连接。

8.根据权利要求7所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，所述可编程人工智能PID私服自动控制单元分别和所述的X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机的控制器通讯连接。

9.根据权利要求4所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，还包括安装架，所述全景摄照一体机通过安装架安装在Z轴链接器上。

10.根据权利要求8所述的三轴动态稳定和角度跟踪全景摄照一体机，其特征在于，还包括电源仓，所述电源仓安装在Z轴伺服电机轴上，所述电源仓配重盒和电源仓一体化设置，所述电源为充电电池组，所述充电电池组放置在电源仓内。