專利名稱：T型二維索道攝像系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及攝影/攝像技術，特別是涉及一種較大空間運動范圍的運動拍攝視域的索道攝像系統，可廣泛應用于移動攝影攝像領域。
背景技術：
攝影/攝像機在空間的位置移動和拍攝角度的調整是完成運動拍攝的重要環節，目前運動拍攝的手段有斯坦尼康減震器，攝影搖臂，軌道車以及索道拍攝，飛行器航空拍攝等。T型二維索道拍攝系統是索道拍攝手段里靈活性和實用性很強的一種技術手段。現有技術采用的索道拍攝系統簡單的采用一般運輸索道的技術，特別是跨度較大時，產生干擾和平移振蕩等不利因素，攝像的平穩性受到干擾，極大影響了拍攝效果。
發明內容
本發明的目的是提供一種可使攝像機在空間實現水平和垂直方向平滑運動，并隔除對實現攝像平穩性有干 擾的不利因素，實現拍攝畫面的平滑的索道攝像系統。為了實現本發明的目的，提出下述技術方案:一種T型二維索道攝像系統，包括索道系統和攝像單元，所述索道系統包括:一條主索道1，承載所述攝像單元8的重量和確定攝像單元8的運動面；一承載滑車4，安裝在所述主索道I上，所述承載滑車4上部設置滾輪，可在主索道I上滾動，下部設置兩個定滑輪；一循環牽引繩2，所述承載滑車4固定于循環牽引繩2，通過改變循環牽引繩2的循環牽引位置。使所述承載滑車4沿主索道I前后移動；一升降牽引繩3和動滑輪7，所述升降牽引繩3設置在低于所述主索道I和循環牽引繩2并平行于承重主索道I處，所述動滑輪7設置在所述承載滑車4的兩個定滑輪之間并掛載所述攝像單元8 ;所述升降牽引繩3穿過承載滑車4的兩個定滑輪和所述動滑輪7，改變升降牽引繩3的長度，實現攝像單元8的上下移動。所述循環牽引繩2和升降牽引繩3的運動通過使用伺服系統協調控制，所述伺服系統包括循環式驅動箱5和卷揚式驅動箱6，其中使用所述循環式驅動箱5控制所述攝像單元8的水平移動，使用所述卷揚式驅動箱6控制攝像單元8的垂直移動。 所述控制攝像單元8的垂直移動的驅動機構包括循環式驅動箱5和配重機構9，所述攝像單元8和配重機構9的配重近似等重，使所述系統升降處于平衡狀態。所述控制攝像單元8的垂直移動的驅動機構包括一條閉環索道11和配重機構9，所述閉環索道11使用人力12的方式拉動，直接牽引所述配重機構9，實現手動控制所述攝像單元8的升降。其特征在于，所述循環牽引繩2還包括一個張緊機構10，所述張緊機構10包括兩個定滑輪、一個動滑輪和彈簧，所述循環牽引繩2依次穿過定滑輪-動滑輪-定滑輪，所述動滑輪通過所述彈簧和地面固定。
所述索道攝像系統還包括自移動平衡吊點滑輪機構，所述吊點滑輪機構包括主摩擦輪13、滑輪組14、兩根鉸接支撐臂16和彈簧15，所述主摩擦輪13固定在主索道I和循環牽引繩2之間，該滑輪組14在彈簧15的彈簧15拉緊力作用下，向主索道I和循環牽引繩2提供正壓力使主摩擦輪13緊接觸于上述索道，所述吊點滑輪系統下方設置垂直掛桿17和滑輪18，通過所述滑輪18挑起升降牽引繩3。所述循環式驅動箱包括三輪平衡繞線裝置19、伺服電機24和控制機構25，實現各個控制用繩索的精確移動的速度和位置；所述三輪平衡繞線裝置19包括中間驅動輪20和兩端的第一張緊輪21和第二張緊輪22。所述第一張緊輪和/或第二張緊輪的惰性輪軸上加裝了位置編碼器24，組成二次位置反饋控制，消除因主動輪與對應索繩間滑差帶來的位置誤差。本發明的有益效果是:①利用靈活的系統布線方式無耦合的解決了攝像單元的大范圍的水平和垂直運動。②使用伺服系統的精確速度，尤其是加速度的控制實現了大擺長條件下的吊掛系統的無振蕩平移。③采用伺服關聯聯動的控制方法實現了攝像機在空間進行復雜的立面曲線運動。
④提供了簡化和手動靈活控制攝像機升降的方法。⑤提供了解決因升降索跨度過大或因自身比重過大造成攝像單元無法垂降的解決方法。
圖1是本發明T型二維索道攝像系統結構圖；圖2顯示本系統設置了配重和張緊機構的結構圖；圖3顯示手動升降方式的結構圖；圖4顯示本系統的自移動平衡吊點機構的結構圖；圖5顯示本系統的三輪平衡繞線式循環驅動箱結構圖。I主索道14滑輪組2循環索引繩15彈簧3升降索引繩16鉸接支撐臂4承載滑車17垂直掛桿5循環式驅動箱18滑輪6卷揚式驅動箱19三輪平衡繞線裝置7動滑輪20中間驅動輪8攝像單元21第一張緊輪9配重機構22第二張緊輪10張緊機構23位置編碼器11閉環索道24伺服電機12人力25控制機構13主摩擦輪
具體實施例方式為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合附圖和具體實施例，對本發明進一步詳細說明。圖1是本發明T型二維索道攝像系統結構圖；參照附圖1，攝像機運動的實現首先是搭建一條承重的主索道I，主要承載攝像單元8的重量和確定攝像單元的運動面(沿主索道I的方向和沿重力垂直向下的方向構成攝像單元的運動面)，在此主索道I上加裝承載滑車4，承載滑車4的滾輪在主索道I上滾動，用以完成攝像單元8水平位置的移動；承載滑車4沿主索道I前后移動是通過加裝循環牽引繩2實現的。同時，在低于上述所有索道并平行于承重主索道I設置另一條的升降牽引繩3，升降牽引繩3穿過承載滑車4下部的兩個定滑輪和上述兩個定滑輪間設置一個動滑輪7，動滑輪7掛載攝像單元8。通過改變循環牽引繩2的循環牽引位置和負責升降的升降牽引繩3的長度，就可實現攝像單元8的水平和上下的移動。作為技術方案的具體實施，使用伺服系統協調控制所述兩條牽引繩索，其中使用循環式驅動箱5控制攝像單元8的水平移動，使用卷揚式驅動箱6控制攝像單元8的垂直移動。所述循環式驅動箱5采用伺服控制系統，優化運動的速度、加速度、加加速度，以使攝像單元的前后移動不至于來回振蕩。所述卷揚式驅動箱6也采用伺服控制系統，垂直位置可關聯與水平位置進行預制編程或手動示教存儲并隨時調用。作為上述技術方案的一個改進，圖2顯示本系統設置了配重和張緊機構的結構圖；如圖所示，卷揚驅動箱6可用增設配重機構9的方式，并直接使用循環式驅動箱5作為替換，這樣攝像單元8和配重近似等重，系統升降處于平衡狀態，控制會更加可靠和低能耗。作為上述技術方案的進一步改進，圖3顯示手動升降方式的結構圖；，如圖所示，本方案使用一條閉 環索道11，直接牽引上述實施例中的平衡配重機構9，閉環索道11可直接使用人力12的方式拉動，實現手動控制攝像單元8的升降，進一步提高了系統的穩定性和靈活性。作為上述技術方案的進一步改進，如3圖所示，在循環牽引繩2上使用張緊機構10，該張緊機構10包括兩個定滑輪和一個動滑輪，循環牽引繩2依次從定滑輪-動滑輪-定滑輪穿過，動滑輪通過一個彈簧和地面固定。使用張緊機構10可以張緊循環牽引繩2，并且對在牽引過程中產生的振蕩其一定的阻尼作用。作為上述技術方案的進一步改進，圖4顯示本系統的自移動平衡吊點機構的結構圖；如圖所示，為了減少滑車前后的升降索在大跨度時的弧垂，增設了升降索動態移動吊點滑輪系統，可以使系統使用于更大跨度的場合；所述吊點滑輪系統具有主摩擦輪13，使用一組滑輪組14，通過兩根鉸接支撐臂16固定在主索道I和循環牽引繩2之間；該滑輪組14在彈簧15的拉緊力作用下，向主索道I和循環牽引繩2提供正壓力使主摩擦輪13緊接觸于上述索道，吊點滑輪系統下方設置垂直掛桿17和滑輪18，滑輪18將挑起升降牽引繩3。圖5顯示本系統的三輪平衡繞線式循環驅動箱結構圖。作為上述技術方案的伺服驅動部分，主要包括三輪平衡繞線裝置19、伺服電機24和控制機構25，完成各控制用繩索的精確的移動的速度和位置。循環驅動箱的設計使用的三輪平衡繞線裝置19包括中間驅動輪20和兩端的第一張緊輪和第二張緊輪，三輪平衡繞線裝置19最大限度的減少了中間驅動輪20驅動電機輸出軸的徑向力矩，實現了在很小空間內的繩索摩擦式循環牽引。為了實現準確的位置控制，在第一張緊輪(或第二張緊輪)的惰性輪軸加裝了位置編碼器24，設置了一套在主驅動伺服閉環控制環以外的二次位置反饋控制，消除了因主動輪與對應索繩間滑差帶來的危害很大的位置誤差。以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步的詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。 ·
權利要求
1.一種T型二維索道攝像系統，包括索道系統和攝像單元，其特征在于，所述索道系統包括: 一條主索道(1)，承載所述攝像單元(8)的重量和確定攝像單元(8)的運動面； 一承載滑車(4)，安裝在所述主索道(I)上，所述承載滑車(4)上部設置滾輪，可在主索道(I)上滾動，下部設置兩個定滑輪； 一循環牽引繩(2)，所述承載滑車(4)固定于循環牽引繩(2)，通過改變循環牽引繩(2)的循環牽引位置。
2.使所述承載滑車(4)沿主索道(I)前后移動； 一升降牽引繩(3)和動滑輪(7)，所述升降牽引繩(3)設置在低于所述主索道(I)和循環牽引繩(2)并平行于承重主索道(I)處，所述動滑輪(7)設置在所述承載滑車(4)的兩個定滑輪之間并掛載所述攝像單元(8);所述升降牽引繩(3)穿過承載滑車(4)的兩個定滑輪和所述動滑輪(7)，改變升降牽引繩(3)的長度，實現攝像單元(8)的上下移動。
3.根據權利要求1所述的索道攝像系統，其特征在于，所述循環牽引繩(2)和升降牽引繩(3)的運動通過使用伺服系統協調控制，所述伺服系統包括循環式驅動箱(5)和卷揚式驅動箱(6)，其中使用所述循環式驅動箱(5)控制所述攝像單元(8)的水平移動，使用所述卷揚式驅動箱(6)控制攝像單元(8)的垂直移動。
4.根據權利要求2所述的索道攝像系統，其特征在于，所述控制攝像單元(8)的垂直移動的驅動機構包括循環式驅動箱(5 )和配重機構(9 )，所述攝像單元(8 )和配重機構(9 )的配重近似等重，使所述系統升降處于平衡狀態。
5.根據權利要求2所述的索道攝像系統，其特征在于，所述控制攝像單元(8)的垂直移動的驅動機構包括一條閉環索道(11)和配重機構(9 )，所述閉環索道(11)使用人力(12 )的方式拉動，直接牽弓I所述配重機構(9 )，實現手動控制所述攝像單元(8 )的升降。
6.根據權利要求3或4其中之一所述的索道攝像系統，其特征在于，所述循環牽引繩(2)還包括一個張緊機構(10)，所述張緊機構(10)包括兩個定滑輪、一個動滑輪和彈簧，所述循環牽引繩(2)依次穿過定滑輪-動滑輪-定滑輪，所述動滑輪通過所述彈簧和地面固定。
7.根據權利要求5所述的索道攝像系統，其特征在于，所述索道攝像系統還包括自移動平衡吊點滑輪機構，所述吊點滑輪機構包括主摩擦輪(13)、滑輪組(14)、兩根鉸接支撐臂(16)和彈簧(15)，所述主摩擦輪(13)固定在主索道(I)和循環牽引繩(2)之間，該滑輪組(14)在彈簧(15)的彈簧(15)拉緊力作用下，向主索道(I)和循環牽引繩(2)提供正壓力使主摩擦輪(13)緊接觸于上述索道，所述吊點滑輪系統下方設置垂直掛桿(17)和滑輪(18),通過所述滑輪(18)挑起升降牽引繩(3)。
8.根據權利要求(6)所述的索道攝像系統，其特征在于，所述循環式驅動箱包括三輪平衡繞線裝置(19)、伺服電機(24)和控制機構(25)，實現各個控制用繩索的精確移動的速度和位置；所述三輪平衡繞線裝置(19)包括中間驅動輪(20)和兩端的第一張緊輪(21)和第二張緊輪(22)。
9.根據權利要求7所述的索道攝像系統，其特征在于，所述第一張緊輪和/或第二張緊輪的惰性輪軸上加裝了位置編碼器(24)，組成二次位置反饋控制，消除因主動輪與對應索繩間滑差帶來的位置誤差。
全文摘要
本發明是一種T型二維索道攝像系統，包括索道系統和攝像單元，索道系統包括主索道(1)，承載滑車(4)，循環牽引繩(2)，升降牽引繩(3)和動滑輪(7)，升降牽引繩(3)平行于承重主索道(1)，動滑輪(7)設置在承載滑車(4)的兩個定滑輪之間并掛載攝像單元(8)；升降牽引繩(3)穿過承載滑車(4)的兩個定滑輪和動滑輪(7)，改變升降牽引繩(3)的長度，實現攝像單元(8)的上下移動。本發明解決了攝像單元的大范圍的水平和垂直運動，實現了大擺長條件下的吊掛系統的無振蕩平移。通過采用伺服關聯聯動的控制方法實現了攝像機在空間進行復雜的立面曲線運動。并提供了簡化和手動靈活控制攝像機升降的方法。
文檔編號H04N5/232GK103248826SQ201310188719
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月21日 優先權日2013年5月21日
發明者龔文基 申請人:龔文基