KR100820298B1 - 영상촬영용 다축 운동제어 카메라 크레인 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상촬영용 카메라를 장착하는 장치에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 특수촬영을 위하여 영상촬영용 카메라의 위치와 자세를 자유자재로 움직일 수 있게 하는 카메라 크레인에 관한 것이다.

본 발명인 영상촬영용 카메라 크레인은, 붐 패닝, 붐 틸팅, 헤드 패닝, 헤드틸팅, 그리고 수평이송의 5축 운동제어가 가능하여, 영상촬영용 카메라의 운동을 자유 자재로 제어할 수 있어서 특수 영상촬영을 가능하게 한다. 그리고 본 카메라크레인은, 자동 또는 수동으로 운동을 제어할 수 있고, 자동 또는 수동으로 최적으로 설정된 카메라의 운동경로를 컨트롤러에 기억시켜 두고 이 운동경로를 따라 카메라가 자동으로 운동하면서 영상을 촬영할 수 있게 한다.

본 발명인 영상촬영용 카메라 크레인은, 경량이어서 제어 동력이 적게 소모되고, 운동의 제어가 신속하고 컴팩트하여 취급이 용이하다. 그리고 본 카메라 크레인은 각 구성품별로 간단히 분해가 되므로 운반과 설치가 아주 용이하고, 저렴한 비용으로 제작할 수 있다.

영상촬영, 다축 운동제어, 카메라크레인, 경량, 붐패닝, 붐틸팅, 헤드패닝, 헤드틸팅, 수평이송

Description

영상촬영용 다축 운동제어 카메라 크레인{Multi-Axis Motion Controllable Movie Camera Crane}

도 1은 본 발명인 카메라 크레인의 조립도이다.

도 2는 센터요크의 상세도이다.

도 3은 붐의 상세도이다.

도 4는 링크의 상세도이다.

도 5는 헤드의 상세도이다.

도 6은 패닝센터의 단면 상세도이다.

도 7은 틸팅센터의 단면 상세도이다.

도 8은 헤드패닝센터의 단면 상세도이다.

도 9는 헤드틸팅센터의 단면 상세도이다.

도 10은 수평이송대의 상세도이다.

도 11은 제어흐름도이다.

본 발명은 영상촬영용 카메라를 장착하는 장치에 관한 것으로, 좀더 자세하 게는 특수촬영을 위하여 영상촬영용 카메라의 위치와 자세를 자유자재로 움직일 수 있게 하는 카메라 크레인에 관한 것이다.

현재 방송과 영상물에서는 많은 부분에서 특수촬영기법들이 도입되고 있는데, 피사체를 고정시켜 두고 카메라를 움직여가며 촬영을 한다든지, 움직이는 피사체를 움직이는 카메라로 촬영하여 더욱 다이나믹한 효과를 내는 영상을 얻는다든지 하는 것들도 그중의 하나이다.

상기한 바와 같은 특수 촬영을 위해서는 지금까지는 사람이 카메라를 휴대하고 움직이면서 촬영을 하거나, 카메라를 상하 및 좌우 회전이 자유로운 거치대에 설치하여두고 카메라를 좌우 또는 상하로 움직여가며 촬영을 하였다. 그리고 좀더 진보된 방법으로는 움직임이 자유로운 크레인 또는 레일 위에 장착된 탈것에 사람이 카메라를 휴대하고 탑승하여 촬영을 하였다. 그리고 최근에는 카메라를 산업용 로봇과 유사하게 운동제어가 가능한 로봇촬영장치에 설치하여 원격으로 카메라의 위치와 자세를 조정하면서 촬영하는 기법이 개발되었다.

그러나 상기와 같은 최신의 로봇촬영장치도 1축 또는 2축의 운동제어밖에 되지 않고, 로봇장치가 아주 중량물이어서 동력이 많이 소비되고 운반, 설치 등의 취급이 아주 난해하며, 관성모멘트가 커서 위치와 자세의 조정이 원활하지 못하여, 박진감 넘치고 정교한 영상을 촬영하는 데는 한계가 있다. 그리고 이러한 로봇촬영장치는 아주 고가로서 많이 보급되지 못하고 있는 실정이다.

현재의 특수영상 촬영용 촬영장치들은 상기와 같은 문제점이 있는바, 운동의 제어가 자유롭고, 취급이 용이하며, 가격이 저렴한 촬영장치가 필요하다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해서는 최소 5축 이상의 운동제어가 가능하고, 장치의 중량과 회전관성모멘트가 작고, 분해조립이 가능하여 취급이 용이하고, 자동 또는 수동으로 조작이 가능하고, 제작 가격이 저렴하여야 한다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 제제를 해결한 영상촬영용 다축제어 카메라 크레인이다.

본 발명인 영상촬영용 다축제어 카메라 크레인은, 도 1에 도시한 바와 같이, 삼각대(100, Tripod), 센터요크(200, Center Yoke), 붐(300, Boom), 헤드(400, Head), 패닝센터(500, Panning Center), 틸팅센터(600, Tilting Center), 헤드패닝센터(700, Head Panning Center), 헤드틸팅센터(800, Head Tilting Center), 그리고 수평이송대(900), 그리고 컨트롤러(1000)로 구성된다.

삼각대(100)는 그 위에 붐(300)을 고정하는 센터요크(200)가 결합되는데, 일반 영상촬영용 카메라 삼각대와 동일한 구조이다.

센터요크(200)는 도 2에 도시된 바와 같은 형상이고, 상기 삼각대(100) 위에 패닝센터(500)에 의하여 결합되는데, 그 상단에는 틸팅센터(600)에 의하여 붐(200)이 고정된다. 이 센터요크는 원판 형태를 하고 수평으로 놓이는 하판(210)과 상기 하판(210)의 측면에서 서로 평행하게 수직으로 부착되는 2개의 측판(220)으로 구성 된다. 하판(210)에는 고정부(230)가 형성되어 있고, 삼각대(100)에 고정된 패닝센터(500)의 상면에 고정된다. 그리고 측판(220)에는 붐(300)의 축이 결합된다.

붐(300)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 센터요크의 측판(220)에 결합되는 중간빔(310), 이 중간빔의 전방에 그 일단이 볼트로 고정되는 전방빔(320), 중간빔의 후방에 그 일단이 볼트로 고정되는 후방빔(330), 상기 전방빔(320)의 끝단에 핀으로 결합되는 헤드플랜지(340), 이 헤드플렌지의 상단에 그 일단이 핀으로 결합되고 타단은 상기 센터요크의 측판(220)의 상단에 핀으로 결합되는 링크(350), 그리고 상기 후방빔(330)의 후미에 위치를 조정할 수 있게 결합되는 웨이트(360, Weight)로 구성된다.

붐(300)의 중간빔(310)은 속이 빈 사각박스 형태로 제작하고, 그 전면과 후면에는 전방빔(320)과 후방빔(330)이 부착되는 나사구멍이 있는 판으로 막혀 있으며, 측면 중앙에는 틸팅센터(600)가 결합되는 원형 구멍이 형성되어 있다. 그리고 이 중간빔의 양 측면에는 상기 센터요크의 측판(210)에 삽입되어 회전하는 붐축(311)이 부착되어 있다.

붐(300)의 전방빔(320)은 무게는 가벼우면서, 강도는 높고, 운반을 편리하게 하기 위하여, 수직부재인 웹(Web)에는 큰 구멍이 형성되고 양단에는 상호 결합을 위한 구멍이 가공된 플렌지가 부착된 H-빔을 수개 조립하여 제작한다. 전방빔(320)의 최 후단은 상기 중간빔(310)에 나사로 부착되고, 최 전단에는 핀 구멍이 형성되어 있어서 여기에 헤드플렌지(340)가 핀으로 결합된다.

붐(300)의 후방빔(330)도 상기 전방빔(320)과 동일한 형상으로 제작되는데, 최 후미에는 웹에 웨이트(360)가 결합될 수 있는 슬로트홀(Slot Hole)이 형성되어 있다.

헤드플랜지(340)는 그 후면의 상단과 하단에 상기 전방빔(320)과 링크(350)가 결합될 수 있는 핀구멍이 형성되어 있어서, 하부에는 전방빔이 핀으로 결합되고, 상부에는 링크가 결합된다. 그리고 헤드플렌지(340)의 전면에는 헤드(400)가 나사로 결합된다.

링크(350)는 도 4에 도시한 바와 같이, 일단에는 볼트가 형성되어 있고, 타단에는 볼트구멍이 형성되어 있는 봉을 다수 개 연결하여 구성한다. 그리고 링크의 최 전단에는 상기 헤드플랜지(340)에 연결할 수 있는 핀구멍이 형성되고, 최 후단에는 상기 센터요크(200)의 상단과 핀 결합을 할 수 있는 부착구가 형성되어 있다.

웨이트(360)는, 헤드(400)에 카메라가 장착된 상태로 붐(300) 전체가 요크와의 결합부을 중심으로 평형을 이루도록, 상기 후방빔(330)의 슬로트 홀에 결합된다. 웨이트는 슬로트 홀을 따라 움직이면서 붐의 균형을 잡을 수 있고, 균형이 잡히면 고정나사를 돌려 그 위치에 고정한다.

상기한 전방빔(320), 헤드플렌지(340), 그리고 링크(350)는 센터요크(200)를 고정부로 한 포-바-링키지(Four Bar Linkage)를 형성하여, 붐(300) 전체가 센터요크(200)를 중심으로 회전을 하여 붐이 업-다운(Up-Down)을 하더라도, 헤드(400)가 부착된 헤드플랜지(340)가 항상 수직을 유지하도록 해 준다.

헤드(400)은 도 5에 도시한 바와 같이, 붐고정부(410), 중간부(420), 그리고 카메라고정부(430)로 구성된다.

붐고정부(410)는 ㄱ-자 형태의 구조물로서, 수직부는 상기 헤드플렌지(340)에 나사로 고정되고, 수평부에는 헤드패닝센터(700)에 의하여 중간부(420)가 연결된다. 그리고 수직부에는 헤드패닝센터(700)를 구동하는 서보모터가 장착된다.

중간부(420) 또한 ㄱ-자 형태의 구조물로서, 수평부는 상기 붐고정부(410)에 연결되고, 수직부에는 헤드틸팅센터(800, Head Tilting Center)에 의하여 카메라고정부(430)가 연결된다.

카메라고정부(430)는 ㄴ-자 형태의 구조물로서, 그 수직부는 상기 중간부와 연결되고, 수평부에는 영상촬영용 카메라가 장착된다. 그리고 수평부의 하부에는 헤드틸팅센터(800)를 구동하는 서보모터가 장착된다.

패닝센터(500, Panning Center)는 삼각대의 상부판에 수직으로 부착되어 붐(300)이 결합된 센터요크(200)를 수평면에서 회전시키는 역할을 한다. 이와 같이 하여 붐(300)이 수평면에서 회전을 하면 붐(300)의 선단의 헤드(400)에 탑재된 카메라가 좌우로 크게 회전을 하는데, 이러헌 카메라의 운동을 패닝(Panning)이라고 한다.

패닝센터(500)는 도 6에 도시한 바와 같이, 서보모터(510), 감속기(520), 커플링(530), 연결판(540), 그리고 베어링(550)으로 구성된다.

이 외에도 부수적으로 강한 충격을 흡수하기 위하여 커플링과 연결판 사이에 강구(Stell Ball)을 사용할 수 있고, 수동으로 카메라 크레인을 조작할 때 회전부위가 너무 쉽게 돌지 않도록 일정 저항력을 주기 위하여 압축력조절용 스프링을 함께 사용할 수도 있다. 이와 같은 부수 구성품들의 사용의 이하 여타 회전 부위에도 동일하게 적용될 수 있다.

구동모터(510)로는 회전운동의 제어가 가능한 모든 종류의 모터가 사용될 수 있으나, 교류 서보모터를 사용하는 것이 타 모터에 비하여 소형이면서 큰 출력을 낼 수 있고, 제어가 간편하다. 이하에서는 구동모터를 서보모터라 칭한다. 그리고 모터의 회전 토크를 증폭시키기 위하여 감속기(520)가 사용되는데, 서보모터와 일체형으로 제작되어 시판되는 제품이 있고, 이를 이용하면 편리하다. 서보모터와 감속기의 조립체는 삼각대의 상면 판에 나사로 고정된다.

감속기의 축과 센터요크의 하판(210)의 구멍 사이에는 베어링(550)이 사용되어 센터요크의 회전을 원활하게 한다. 이 베어링에는 수직하중과 함께 횡하중도 작용할 수 있으므로, 레디얼베어링과 스러스트베어링을 조합하여 사용할 수도 있고, 원추형 니들베어링 등 축하중과 횡하중을 동시에 지지할 수 있는 베어링을 사용할 수도 있으나, 산업용 로봇의 관절에 많이 사용되는 크로스롤러베어링을 사용하면 모든 방향의 하중을 받을 수 있으면서 구조가 아주 간편하다.

커플링(530)은 감속기(520)의 축과 센터요크(200)의 회전 중심축 사이의 축정열을 보상해주고, 감속기 축에 과도한 회전력이 걸릴 경우 서보모터(510)와 감속기(520)를 보호하기 위하여 감속기의 축에 결합된다.

연결판(540)은 상기 커플링(530)의 상면의 중앙에 나사로 고정되어 있다. 그리고 가장자리는 나사구멍이 1개 이상 있고, 여기에 회전노브가 있는 고정나사(560)가 결합된다. 그리고 상기 센터요크의 하판(210)의 고정부(240)에도 연결판의 나사구멍과 동일한 나사구멍이 가공되어 있어서, 상기 고정나사(560)가 연결판 을 관통하여 이 나사구멍으로 결합된다.

본 카메라 크레인을 자동으로 제어하여 사용할 때는 상기 고정나사(560)을 단단히 죄어 두는데, 그러면 커플링(530)에 연결된 연결판(540)이 센터요크의 하판(210)과 일체로 고정이 되므로, 서보모터의 회전에 따라 센터요크(200)가 회전을 하고, 그에 따라 붐(300)이 수평면에서 회전을 한다. 카메라 크레인을 수동으로 조작하려면, 상기 고정나사(550)을 완전히 플어 두는데, 그러면 연결판(540)이 센터요크의 하판(210)과 분리되고, 붐(300)는 서보모터와 관계없이 수평면에서 자유롭게 회전을 할 수 있다.

틸팅센터(600, Tilting Center)는 센터요크(200)의 측판(220)중의 하나에 수평으로 부착되어, 붐(300)을 수직면에서 회전시키는 역할을 한다. 이와 같이 하여 붐(300)이 수직면에서 회전을 하면, 붐(300)의 선단의 헤드(400)에 탑재된 카메라가 상하로 크게 움직이는데, 이러한 붐의 운동을 업다운(Up-Down)이라고 한다.

틸팅센터(600)의 구조는 도 7에 도시한 바와 같은데, 그 구조는 상기 패닝센터(500)과 유사하게 서보모터(610), 감속기(620), 커플링(630), 연결판(640), 그리고 베어링(650)으로 구성되고, 서보모터(610)가 부착된 감속기(620)가 센터요크(200)의 측판에 부착된다. 드리고 감속기의 축과 중간빔(310)의 축구멍 사이에 부싱(660)이 추가로 사용된다.

틸팅센터(600)의 서보모터, 감속기, 커플링, 그리고 베어링은 패닝센터(500)의 그것과 유사하다, 다만 구동 토크가 차이가 날 수 있으므로, 서보모터의 출력용량이 다를 수가 있고, 그에 따라 감속기 등의 구성품의 치수가 달라질 수 있다.

연결판(640)은 커플링(630)의 축에 나사로 고정되어 있다. 그리고 가장자리는 나사구멍이 1개 이상 있고, 여기에 상기 패닝센터(500)의 것과 유사한 것으로서, 회전노브가 있는 고정나사(670)가 결합된다. 이 고정나사(670)는 그 측면에 연결판의 나사구멍과 동일한 나사구멍이 가공되어 있는 중간빔(310)의 나사구멍으로 결합된다.

본 카메라 크레인을 자동으로 제어하여 사용할 때는 상기 고정나사(670)을 단단히 죄어 두는데, 그러면 커플링(630)에 연결된 연결판(640)이 중간빔(310)에 고정이 되므로, 서보모터의 회전에 따라 붐(300)이 수직면에서 회전을 하고, 그에 따라 붐이 업다운을 한다. 카메라 크레인을 수동으로 조작하려면, 상기 고정나사(670)을 완전히 풀어 두는데, 그러면 연결판(640)이 중간빔(310)과 분리되고, 붐(300)은 서보모터와 관계없이 수직면에서 자유롭게 회전을 할 수 있다.

헤드패닝센터(700)는 붐(300)의 전방 끝단에 부탁된 헤드(400)의 붐고정부(410)에 장착되어 있는데, 헤드(400)만이 수평면에서 회전하는 헤드패닝 운동을 제어한다.

헤드패닝센터(700)의 구조는 도 8에 도시한 바와 같은데, 그 구조는 서보모터(710), 동력전달장치(720), 중공회전축(730), 그리고 베어링(740)으로 구성되고, 서보모터는 헤드(400)의 붐고정부(410)의 수직부에 부착된다. 그리고 헤드의 붐고정부(410)과 중간부(420)를 연결하는 중공회전축(730)과 서보모터(710)의 축은 타이밍벨트로 연결되어 동력이 전달된다.

헤드패닝센터(700)의 서보모터(710)와 베어링(740)은 패닝센터(500)의 그것 과 유사하다, 다만 구동 토크가 차이가 날 수 있으므로, 서보모터의 출력용량이 다를 수가 있고, 그에 따라 구성품의 치수가 달라질 수 있다.

동력전달장치(720)는, 구동타이밍벨트풀리(721), 종동타이밍벨트풀리(722), 그리고 타이밍벨트(723)로 구성되는데, 구동타이밍벨트풀리는 상기 서보모터(710)의 축에 결합되고, 종동타이밍펠트풀리는 중공회전축(730)에 결합된다.

중공회전축(730)은 무게를 가볍게 하기 위하여 속이 빈 중공축으로 하고, 그 중공으로 각종 케이블이 통과한다. 중공회전축의 하단에는 칼라(731, Collar)가 형성되어 있고, 여기에 상기 중간부(420)가 고정된다.

중간부(420)는 상기 중공회전축(730)의 하단에 베어링으로 결합되고, 그 하면에는 고정나사(750)가 부착되어 있어서 이 고정나사(750)를 풀면 중간부(420)가이 중공축에서 자유롭게 회전할 수 있다.

본 카메라 크레인을 자동으로 제어하여 사용할 때는 상기 고정나사(750)를 단단히 죄어 두는데, 그러면 서보모터의 회전력이 동력전달장치의 타이밍벨트(723)를 따라 중공회전축(730)으로 전달되고, 여기에 고정된 헤드(400)의 중간부(420)가 회잔을 하게 된다. 카메라 크레인을 수동으로 조작하려면, 상기 고정나사(750)을 완전히 풀어 두는데, 그러면 중간부(420)가 중공회전축(730)에 대하여 자유롭게 회전을 할 수 있어 카메라를 수동으로 조작하는 것이 가능하다.

헤드틸팅센터(800)는 헤드(400)의 중간부(420)와 카메라 고정부(430)를 연결하여, 카메라 고정부가 중간부에 대하여 수직면에서 회전하는 헤드틸팅 운동을 제어한다.

헤드틸팅센터(800)의 구조는 상기 헤드패닝센터와 유사한데, 설치 방향이 수평으로 되어 있다. 헤드틸팅센터는 도 9에 도시한 바와 같이, 감속기가 연결된 서보모터(810)가 카메라 고정부(430)의 하단에 고정되어 있다.

헤드틸팅센터(800)의 경우 컨트롤러의 제어 명령에 따라 서보모터가 회전을 하면 헤드(400)의 중간부(420)에 고정된 중공회전축(830)에 대하여 카메라 고정부(430)가 회전을 하여 헤드틸팅 운동이 일어난다.

수평이송대(900)은 도 10에 도시한 바와 같이, 평행하게 배치된 두 개의 레일(910), 레일의 내측 측면에 각각 부착된 랙(920, Rack), 크레인장착대(930), 크레인장착대에 부착된 수평이송센터(940)로 구성된다. 이 수평이송대는 크레인장착대(930)에 고정된 카메라크레인 전체를 레일을 따라 수평운동을 일어나게 한다.

수평이송센터(940)는 서보모터(941), 서보모터와 연결되는 감속기(942), 감속기의 축에 고정된 피니언(943)으로 구성된다. 컨트롤러의 제어 명령에 따라 서보모터(941)가 회전을 하면 피니언(943)이 레일에 부착된 랙(920)을 따라 회전을 하면서 크레인장착대(930)를 레일(910)을 따라 수평운동이 일어나게 한다.

컨트롤러(1000)는 패닝센터(500), 틸팅센터(600), 헤드패닝센터(700), 헤드틸팅센터(800), 그리고 수평이송대(900)에 각각 부착된 서보모터를 제어하여 카메라 크레인에 장착된 영상촬영용 카메라의 위치와 방향을 임의로 제어한다.

컨트롤러(1000)로는 개인용컴퓨터를 사용할 수 있는데, 이 컨트롤러에 미리 카메라의 운동경로를 입력하여 두어 입력된 경로에 따라 카메라가 자동으로 운동을 하면서 영상을 촬영하게 할 수 있다. 그리고, 컨트롤러에 연결된 키보드 또는 조이 스틱(Joy-Stick)을 이용하여 카메라를 직접 움직이면서 영상을 촬영하게 할 수 있다. 또한 키보드 또는 조그셔틀로 카메라를 여러 번 제어하면서 최적의 카메라의 운동경로를 구한 다음, 이 최적의 카메라 운동을 컨트롤러에 기억시켜 두고, 이 기억된 운동경로에 따라 카메라가 운동을 하도록 제어할 수도 있다.

운동이 일어나는 패닝센터(500), 틸팅센터(600), 헤드패닝센터(700), 헤드틸팅센터(800), 그리고 수평이송대(900)의 각각의 운동부위에 엔코더(Encoder) 센서를 부착하고, 이 엔코더 센서를 컨트롤러에 연결하여 각 운동부위의 상대운동이 컨트롤러의 기억장치에 기억되게 할 수 있다. 이와 같이 엔코더를 부착할 경우, 영상촬영용 카메라가 카메라 크레인에 장착된 채로 소동으로 카메라를 조작하면서 영상촬영 경로를 정하면, 이 촬영경로를 따른 각 운동부위의 상대 운동이 엔코더에 감지되고, 이 운동 경로를 컨트롤러에 기억시켜 둘 수 있다. 그 다음 카메라를 엔코더로 감지된 운동경로를 따라 자동으로 운동하게 하면서 영상을 촬영할 수 있다.

컨트롤러의 운동제어는 GUI(Graphic User Interface) 프로그램을 사용하여 할 수 있는데, 상용 운동제어보드(삼성의 MMC보드, ADLINK의 PCI-8164보드 등)를 이용하여 구현할 수 있다. 그리고 제어 프로그램은 Microsoft사의 Visual Basic 6.0, National Instrument사의 LabVIEW 등을 이용하여 작성할 수 있다. Visual Basic으로 프로그램을 작성할 경우, 각각의 축을 제어하여 원하는 운동경로 상의 각 Point들을 원하는 시간 간격으로 저장하고, Clamped Cubic Spline Interpolation을 사용하여 보간한 뒤에 구동하는 일련의 과정을 구현하는 방법으로 하는 것이 간편하다.

본 카메라 크레인의 사용자는 카메라의 움직임을 다양하게 하여 여러 가지 특수영상작업에 활용할 수 있다. 미니어처를 촬영하거나, 배우의 움직임을 여러 번 겹쳐서 촬영할 때는 부드러운 화면의 움직임을 필요로 한다. 너무 급격하게 움직이거나 Point 간의 간격을 크게 하여 직선으로 움직이게 되면 영상의 완성도와 촬영자의 의도를 제대로 반영할 수가 없다. 그러므로 영상촬영용 모션컨트롤러는 영상을 촬영할 때에 카메라의 동선을 부드럽게 만들 수 있는 기능을 가지고 있다. 영상촬영용 모션컨트롤러에는 조그모드로 각각의 Point를 저장한 뒤에 각 Point를 보간하여 움직임을 연속적으로 부드럽게 움직일 수 있게 한다. 또한 이러한 움직임은 장비에 급격한 부하를 요구하지 않으므로 장비의 수명도 길어진다.

보간방법으로는 다양한 방법이 있는데, Clamped Cubic Spline Interpolation을 적용할 수 있다. 이 방법은 각 구간이 공유하는 위치점을 연속조건을 만족할 수 있는 최소의 차수인 3차 방정식을 사용하는 것이 좋다.

제어 프로그램은 프로그램은 크게 장비초기화, 조그모드, 그리고 자동모드로 구분된다. 장비 초기화는 프로그램을 시작했을 때 카메라크레인의 모션보드 및 AC서보앰프와 모터의 파라미터 지정, 프로그램 내부에서 사용되는 변수 지정 및 컴퓨터와 통신 부분들을 점검하고 이상 유무를 확인하는 기능을 한다. 조그모드에서는 기본적인 제어와 속도를 변경하여 조그모드의 작동을 수행하고 각각의 위치와 명령펄스에 대한 내용을 확인한다. 자동모드에서는 조그모드에서 수집한 Position Data를 Clamped Cubic Spline Interpolation하여 그 값을 Velocity Data로 변환하여 구동하게 된다.

제어프로그램의 기본적인 동작순서는 도 11의 플로차트와 같다.

카메라크레인에 영상촬영용 카메라를 장착하고 자동으로 카메라를 움직이면, 피사체와 카메라 사이의 거리가 시시각각으로 변하게 되고, 그에 따라 카메라 렌즈의 촛점을 계속 맞추어 주어야 한다. 이런 목적의 카메라 촛점 자동 조정장치는 이미 개발되어 사용되고 있는데, 카메라의 랜즈 외통에 기어를 부착하고, 이 기어를 자동제어가 가능한 모터로 구동하는 방식이다. 이와 같은 카메라 촛점 자동 조정장치를 본 카메라크레인의 카메라 장착대에 부착하여 사용할 수 있다.

본 발명인 영상촬영용 카메라 크레인은, 붐 패닝, 붐 틸팅, 헤드 패닝, 헤드틸팅, 그리고 수평이송의 5축 운동제어가 가능하여, 영상촬영용 카메라의 운동을 자유 자재로 제어할 수 있어서 특수 영상촬영을 가능하게 한다.

본 발명인 영상촬영용 카메라 크레인은, 자동 또는 수동으로 운동을 제어할 수 있고, 자동 또는 수동으로 최적으로 설정된 카메라의 운동경로를 컨트롤러에 기억시켜 두고 이 운동경로를 따라 카메라가 자동으로 운동하면서 영상을 촬영할 수 있게 한다.

본 발명인 영상촬영용 카메라 크레인은, 중량이 많이 나가는 연결부위의 축을 모두 중공축으로 사용하고, 붐을 웹에 구멍이 있는 H-빔을 사용하여 아주 경량이어서, 제어 동력이 적게 소모되고, 운동의 제어가 신속하다. 이에 따라 운동의 제어에 사용되는 모터도 소형을 사용할 수 있어서 전체적으로 장비가 경량이면서 컴팩트하여 취급이 용이하다. 그리고 본 카메라 크레인은 각 구성품별로 간단히 분해가 되므로 운반과 설치가 아주 용이하다.

본 발명인 영상촬영용 카메라 크레인은, 구조가 아주 단순하고, 다수의 구성품을 상용품을 사용하고, 특히 컨트롤러로 통상의 개인용컴퓨터를 사용함으로써, 제조가격이 유사 장비에 비하여 1/10 수준으로 저렴하다.

Claims (6)

1. 장치 전체를 지지하는 삼각대(100);

   상기 삼각대 위에서 수평면으로 회전가능하도록 결합되는 것으로서, 하기 붐(300)이 설치되는 센터요크(200);

   상기 센터요크에 수직면에서 회전가능하도록 결합되는 것으로서, 일정 길이를 가진 빔 형태이고, 상기 센터요크에 결합되는 중간빔(310), 중간빔의 일측에 고정되는 전방빔(320), 중간빔의 타측에 고정되는 후방빔(330), 상기 센터요크의 상단에 회전가능하도록 핀으로 결합되는 링크(350), 상기 전방빔의 선단과 상기 링크의 선던에 각각 회전가능하도록 핀으로 결합되는 헤드플렌지(340), 그리고 상기 후방빔에 위치이동이 가능하도록 결합되는 웨이트(360)를 포함하여 구성되는 붐(300);

   상기 붐(300)의 헤드플렌지(340)에 부착되는 붐고정부(410), 상기 붑 고정부에 수평면에서 회전가능하도록 결합되는 중간부(420), 그리고 상기 중간부에 수직면에서 회전가능하도록 결합되는 카메라고정부(430)를 포함하여 구성되는 헤드(400);

   상기 삼각대(100)의 상면에 설치되어 상기 센터요크(200)가 수평면에서 회전하는 운동을 제어하는 것으로서, 삼각대의 상면에 고정되는 구동모터(510)와 감속기(520)의 조립체, 상기 감속기의 축에 연결되는 커플링(530), 상기 커플링과 상기 센터요크를 연결하는 연결판(540), 그리고 상기 센터요크의 축구멍에 설치되는 베 어링(550)을 포함하여 구성되는 패닝센터(500);

   상기 센터요크(200)의 측면에 설치되어 상기 붐(300)이 수직면에서 회전하는 운동을 제어하는 것으로서, 센터요크의 측면에 고정되는 구동모터(610)와 감속기(620)의 조립체, 상기 감속기의 축에 연결되는 커플링(630), 상기 커플링과 상기 붐(300)의 측면을 연결하는 연결판(640), 그리고 상기 붐(300)의 축구멍에 설치되는 베어링(650)을 포함하여 구성되는 틸팅센터(600);

   상기 헤드(400)의 붐고정부(410)과 중간부(420)의 사이에 설치되어 중간부를 붐 고정부에 대하여 수평면에서 회전하는 운동을 제어하는 것으로서, 붐고정부에 고정되는 구동모터(710)와 감속기(720)의 조립체, 상기 감속기의 축과 중간부의 회전축 사이에서 타이밍 벨트(723)로 회전 동력을 전달하는 동력전달장치(720), 상기 중간부에 고정되는 중공회전축(730), 그리고 상기 중공회전축과 상기 헤드의 붑 고정부의 축구멍 사이에 설치되는 베어링(740)을 포함하여 구성되는 헤드패닝센터(700);

   상기 헤드(400)의 중간부(420)와 카메라고정부(430)의 사이에 설치되어 카메라고정부가 중간부에 대하여 수직면에서 회전하는 운동을 제어하는 것으로서, 그 구성과 구조는 상기 헤드패닝센터(600)와 유사하고, 카메라 고정부(430)의 하면에 고정되는 구동모터(810)와 감속기의 조립체가 고정되는 헤드틸팅센터(800);

   그리고, 개인용 컴퓨터를 이용하고, 키보드 또는 조이스틱 등의 입력장치를 통하여 입력되는 카메라의 운동경로 또는 미리 입력되어 기억된 카메라의 운동경로를 따라 카메라가 임의의 운동경로를 따라 운동할 수 있도록, 상기 패닝센터(500), 틸팅센터(600), 헤드패닝센터(700), 그리고 헤드틸팅센터(800)의 구동모터들의 회전을 제어하는 기능을 구비한 컨트롤러(1000);

   를 포함하여 구성되는, 영상촬영용 다축 운동제어 카메라 크레인.
2. 제 1항의 카메라 크레인에 있어서,

   상기 삼각대가 상면에 장착되고 하면에는 바퀴가 있는 크레인장착대(930), 상기 크레인 장착대가 활주할 수 있는 레일(910), 상기 레일의 측면에 부착된 랙(920), 상기 크레인장착대(930)의 상면에 부착되는 구동모터(941)와 감속기(942) 조립체, 그리고 상기 감속기의 축에 부착되고 상기 레일에 부착된 랙을 따라 회전하는 피니언(943)을 포함하여 구성되는 수평이송대(900)를 추가로 구비하고;

   상기 컨트롤러(1000)는 수평이송대의 구동모터를 제어할 수 잇는 기능을 추가로 구비한 컨트롤러(1000);

   인 것을 특징으로 하는, 영상촬영용 다축 운동제어 카메라 크레인.
3. 제 1항 또는 제 2항의 카메라 크레인에 있어서,

   상기 패닝센터(500), 틸팅센터(600), 헤드패닝센터(700), 헤드틸팅센터(800), 그리고 수평이송대(900)의 구동모터들은 교류서보모터;

   인 것을 특징으로 하는, 영상촬영용 다축 운동제어 카메라 크레인.
4. 제 1항의 카메라 크레인에 있어서,

   상기 패닝센터(500), 틸팅센터(600), 헤드패닝센터(700), 그리고 헤드틸팅센터(800)의 각 연결판에는 회전노브가 있는 고정나사가 1개 이상 설치되고, 이 고정나사를 풀면 구동모터의 축이 각 회전부위와 분리되어 회전부위 그 자체가 자유롭게 회전할 수 있어서, 카메라의 운동경로를 수동으로 자유롭게 조작할 수 있는 것을 특징으로 하는,

   영상촬영용 다축 운동제어 카메라 크레인.
5. 제 1항 제 2항 또는 제 4항의 카메라 크레인에 있어서,

   상기 패닝센터(500), 틸팅센터(600), 헤드패닝센터(700), 헤드틸팅센터(800), 그리고 수평이송대(900)는 각각 상대적 운동이 일어나는 부위에 엔코더를 부착한 것이고;

   상기 컨트롤러(1000)는 상기 엔코더로 감지된 상대운동을 판독하여 카메라의 운동경로를 추적할 수 있는 컨트롤러인 것을 특징으로 하는,

   영상촬영용 다축 운동제어 카메라 크레인.
6. 제 1항의 카메라 크레인에 있어서,

   상기 틸팅센터(600), 헤드패닝센터(700), 그리고 헤드틸팅센터(800)의 회전축들은 모두 속이 빈 중공축이고, 상기 붐(300)의 전방빔(320)과 후방빔(330)은 웹에 구멍이 천공된 H-빔을 사용하여 제작되는 것으로서, 무게가 가볍고, 회전관성모멘트가 적어 운동의 제어가 용이한 것을 특징으로 하는,

   영상촬영용 다축 운동제어 카메라 크레인.

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