Išradimas yra susijęs su videokamerų stovais, kurie įgalina filmavimo metu keisti kameros padėtį servomechanizmu.The invention relates to camcorder stands, which enable the camera to be rotated by a servomechanism during filming.
Šiuo metu valdomos platformos su servopavaromis yra naudojamos ne tik kameros sukimui, bet ir aktyviam jos padėties stabilizavimui. Servopavaros tokiai platformai pavyzdys yra aprašytas patentinėje paraiškoje LT2009105. Tokios stabilizacijos sistemos trūkumas yra nuolatinis nedidelės amplitudės kameros virpėjimas. Šis virpėjimas, arba trūkčiojimas, yra sukeliamas servopavaros reakcijos į elektroninio giroskopo signalą vėlavimo. Vėlavimas atsiranda tiek elektroninėje schemoje, tiek mechaninėje servopavaros dalyje. Šio trūkumo neturi inercinės stabilizacijos sistemos. Inercinės stabilizacijos kameros pavyzdys yra pateiktas patente US2007215. Įprastos inercinės sistemos trūkumas yra galimybės valdyti kamerą, nepažeidžiant jos stabilumo, nebuvimas. Nesant valdymo, kamera palaipsniui nukrypsta nuo nustatytos krypties.The currently controlled servo-driven platforms are used not only to rotate the camera but also to actively stabilize it. An example of a servo actuator for such a platform is described in patent application LT2009105. The disadvantage of such a stabilization system is the constant vibration of the small-amplitude chamber. This jitter, or jerking, is caused by a delay in the response of the servo actuator to the electron gyro signal. Delay occurs both in the electronic circuitry and in the mechanical part of the actuator. This deficiency has no inertial stabilization system. An example of an inertial stabilization chamber is disclosed in US2007215. The disadvantage of a conventional inertial system is the inability to operate the camera without affecting its stability. Without control, the camera gradually deviates from the set direction.
Išradimo tikslas - sumažinti nepageidaujamus videokameros svyravimus servopavaros naudojimo atveju. Uždavinys sprendžiamas, taikant toliau aprašomą techninių sprendimų kompleksą.The object of the invention is to reduce the unwanted fluctuations of the camcorder when using a servo drive. The task is solved by applying the set of technical solutions described below.
Valdymo ir stabilizacijos sistema yra aprašoma, imant vienos ašies pavyzdį, tačiau visiškam kameros stabilizavimui reikia trijų ašių. Platforma su videokamera yra tiksliai subalansuota pagal sukimosi ašį. Pageidautina naudoti atsvarą, ir tokiu atveju sukimosi ašis turi būti tarp kameros ir atsvaro. Atsvarų gali būti sunkiausi aparato, ant kurio įrengiama kamera, elementai, pavyzdžiui, akumuliatoriai. Naudojamo servomechanizmo svirties padėtis yra nulemiama valdymo signalo. Servomechanizmas yra įrengiamas stabilizuojamoje įrenginio dalyje. Servomechanizmo ašis sutampa su platformos sukimosi ašimi. Jeigu servomechanizmas yra naudojamas tik stabilizacijai nedidelių nuokrypių ribose, jis gali būti įrengtas nestabilioje įrenginio dalyje ir minėtos ašys gali nesutapti. Servomechanizmo svirtis sujungiama su nestabiliu pagrindu per spyruoklę arba dvi ištemptas spyruokles. Spyruoklių ištempimas ir susitraukimas yra galimas esant abiejų krypčių nuokrypiams. Kadangi nesama standaus ryšio, yra įmanoma inercinė kameros stabilizacija ir trūkčiojimų išvengimas veikiant servomechanizmui. Stabilizuojamoje įrenginio dalyje yra įmontuojamas elektroninis giroskopas. Elektroninis giroskopas yra reikalingas platformos siūbavimui išvengti. Nestabilioje įrenginio dalyje yra montuojamas inercinis horizonto daviklis. Horizonto daviklio signalas yra proporcingas polinkio kampui.The control and stabilization system is described on a one-axis basis, but requires three axes for complete camera stabilization. The camcorder platform is precisely balanced with respect to the axis of rotation. The use of a counterweight is desirable, in which case the axis of rotation must be between the chamber and the counterweight. Counterweights can be the heaviest elements on the camera, such as batteries. The lever position of the servomechanism used is determined by the control signal. The servomechanism is installed in the stabilized part of the unit. The axis of the servomechanism coincides with the axis of rotation of the platform. If the servomechanism is used only for stabilization within small tolerances, it may be installed in an unstable part of the device and the axes may not overlap. The servomechanism lever is connected to an unstable base through a spring or two stretched springs. Stretching and shrinkage of the springs is possible with deflections in both directions. In the absence of a rigid connection, inertial stabilization of the chamber and prevention of twitching by servomechanism are possible. The stabilized part of the device has a built-in electron gyroscope. An electron gyroscope is needed to prevent the platform from rocking. An inertial horizon sensor is mounted in the unstable part of the device. The signal from the horizontal sensor is proportional to the inclination angle.
Servomechanizmo nuokrypis proporcingai atitinka horizonto daviklio signalą. Horizonto daviklis leidžia išvengti laipsniško stabilizuojamos platformos dreifo. Jeigu yra naudojamas optinis horizonto daviklis, jis yra montuojamas stabilizuojamoje platformos dalyje, ir tokiu atveju naudojamas servomechanizmas be svirties padėties daviklio. Tokio servomechanizmo sukimosi greitis yra proporcingas valdymo signalui. Dreifui panoramos ašies kryptimi išvengti horizonto daviklį reikia pakeisti elektroniniu kompasu. Rankinio arba programinio valdymo signalas yra sumuojamas su horizonto daviklio signalu, su giroskopo signalu ir paduodamas į servomechanizmą. Aukšto dažnio vibracijoms ir kratymui išvengti stabilizuojamos platformos konstrukcija statoma ant amortizatorių.The deviation of the servomechanism is proportional to the signal from the horizon sensor. Horizontal sensor avoids gradual drift of stabilized platform. If an optical horizon sensor is used, it is mounted in the stabilized part of the platform, in which case a servomechanism without lever position sensor is used. The rotation speed of such a servomechanism is proportional to the control signal. To avoid drift along the panorama axis, the horizon sensor needs to be replaced with an electronic compass. The manual or programmed signal is summed with the signal from the horizon sensor, the gyroscope signal and fed to the servomechanism. To prevent high-frequency vibrations and shocks, the stabilized platform is constructed on shock absorbers.
Fig. 1 yra pateiktas kameros polinkio ašies mechanizmo pavyzdys. Pažymėtos pozicijos: 1 - nestabilus pagrindas; 2 - stabilizuojama platforma; 3 - servomechanizmas; 4 - svirtis; 5 - spyruoklė; 6 - giroskopas; 7 - horizonto daviklis; 8 - videokamera; 9 - borto akumuliatorius.FIG. 1 is an example of a camera tilt axis mechanism. Marked positions: 1 - unstable base; 2 - stabilizing platform; 3 - servomechanism; 4 - lever; 5 - spring; 6 - gyro; 7 - horizon sensor; 8 - camcorder; 9 - Onboard battery.
Fig. 2 yra pateikta valdymo ir stabilizacijos signalų apdorojimo blokinė schema.FIG. 2 is a block diagram of control and stabilization signal processing.
Fig. 3 yra pateiktas lengvojo amortizatoriaus pjūvio pavyzdys. Pažymėtos pozicijos: 10 - nestabilus pagrindas; 11 - spyruoklė; 12 - tvirtinimo sraigtas; 13 - guminis fiksatorius; 14 - sukimosi ašies tvirtinimo rėmas.FIG. 3 is an example of a lightweight shock absorber cut. Marked positions: 10 - unstable base; 11 - spring; 12 - fixing screw; 13 - rubber latch; 14 - Swivel axle mounting frame.
Pagrindinė aprašytos videokameros stabilizacijos sistemos pritaikymo sritis yra lengvieji nepilotuojami skraidymo aparatai. Videokameros stabilizacijos sistemos patobulinimas įgalina filmuoti naudojant teleobjektyvą be neigiamo poveikio vaizdo kokybei.The main area of application of the described camcorder stabilization system is light unmanned aerial vehicles. Improvements in the camcorder's stabilization system enable shooting with a telephoto lens without compromising image quality.