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CN104536243B - 摇臂式专业定格拍摄和摄影系统 - Google Patents

摇臂式专业定格拍摄和摄影系统 Download PDF

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CN104536243B
CN104536243B CN201510029024.4A CN201510029024A CN104536243B CN 104536243 B CN104536243 B CN 104536243B CN 201510029024 A CN201510029024 A CN 201510029024A CN 104536243 B CN104536243 B CN 104536243B
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rotation
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Abstract

本发明提供一种摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，包括：机座(1)和摇臂架(2)；所述摇臂架(2)包括：摇臂水平旋转轴(3)、摇臂(4)、液压杆(5)、配重块(6)、相机水平控制器(7)和机头(8)；机头主体包括：用于带动相机在xy平面内进行360度旋转的第1旋转机构、用于带动相机在xz平面内进行360度旋转的第2旋转机构、用于带动相机在yz平面内进行360度旋转的第3旋转机构以及用于固定相机的云台。优点为：可实现各旋转轴均在360度范围无死角旋转，可灵活将相机推送至任意所需的目标位置，具有相机位置调整灵活的优点；还具有结构简单、成本低、占用空间小的优点，可大范围推广使用。

Description

摇臂式专业定格拍摄和摄影系统
技术领域
本发明属于拍摄及摄影技术领域，具体涉及一种摇臂式专业定格拍摄和摄影系统。
背景技术
在拍摄和摄影技术不断提升的时代，摇臂摄像技术在综艺、体育、谈话类等节目中发挥了不可忽视的作用，特别是在一些大型的演出，如广场演出、文艺晚会及其它一些互动节目中，摇臂式拍摄和摄影系统的作用更为突出。
如图1所示，为现有摇臂式拍摄和摄影系统的结构示意图，包括X、Y、Z 3个平移轴，通过移动X、Y、Z 3个平移轴，实现将相机移动到所需位置的作用。然而，该种系统主要存在以下问题：(1)X轴和Y轴采用了十字交叉的布置方式，占用了巨大的空间；(2)采用步进电机带动丝杆转动，进而带动Y轴沿Z轴进而上下移动，而由于Y轴的重量非常大，常常会出现丝杆转动、Y轴不动的情况，也就是通常所说的掉帧，最终导致拍摄失败。(3)采用这种十字交叉的方式，无法实现相机在水平方向的一个大范围旋转，因此，无法将相机推送至任意所需的目标位置，具有相机位置调整不灵活的问题。
因此，现有的摇臂式拍摄和摄影系统，已无法满足使用者的需求。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，可有效解决上述问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明提供一种摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，包括：机座(1)和摇臂架(2)；
所述摇臂架(2)包括：摇臂水平旋转轴(3)、摇臂(4)、液压杆(5)、配重块(6)、相机水平控制器(7)和机头(8)；
所述机座(1)的顶面固定设置有水平滑轨(101)；
所述摇臂水平旋转轴(3)包括摇臂旋转轴(301)以及设置于所述摇臂旋转轴(301)下方的摇臂水平平移座(302)；所述摇臂旋转轴(301)和所述摇臂水平平移座(302)之间可转动连接，所述摇臂旋转轴(301)可360度自转，进而可带动所述摇臂架(2)在水平面中360度范围旋转；所述摇臂水平平移座(302)可滑动安装于所述水平滑轨(101)上，进而可带动所述摇臂架(2)在水平方向移动；
所述摇臂(4)的支撑点与所述摇臂水平旋转轴(3)的顶端面活动连接，所述液压杆(5)的一端固定安装于所述摇臂(4)，所述液压杆(5)的另一端固定安装于所述摇臂水平旋转轴(3)，通过所述液压杆(5)的连接作用，一方面，当所述摇臂旋转轴(301)自转时，可带动所述摇臂(4)进行同步转动；另一方面，当所述液压杆(5)发生伸缩动作时，可带动所述摇臂(4)进行俯仰动作，进而达到调节所述机头(8)高度的作用；
所述配重块(6)固定安装于所述摇臂(4)的末端，用于实现平衡作用；
所述机头(8)包括机头座(801)和机头主体(802)；所述机头主体(802)固定安装于所述机头座(801)的下表面；所述机头座(801)的端面与所述摇臂(4)的头端活动连接，在所述机头座(801)和所述摇臂(4)的结合处安装所述相机水平控制器(7)，通过所述相机水平控制器(7)，保持所述机头座(801)始终处于水平状态；
所述机头主体(802)包括：用于带动相机在xy平面内进行360度旋转的第1旋转机构(8021)、用于带动相机在xz平面内进行360度旋转的第2旋转机构(8022)、用于带动相机在yz平面内进行360度旋转的第3旋转机构(8023)以及用于固定相机的云台(8024)；其中，xy平面为水平面。
优选的，所述第1旋转机构(8021)为第1转盘机构；所述第2旋转机构(8022)为第2转盘机构；所述第3旋转机构(8023)为第3转盘机构。
优选的，所述第1转盘机构包括第1转盘以及带动所述第1转盘在xy平面内旋转的第1驱动轴；所述第1驱动轴的轴向垂直于所述机头座(801)，即与z轴平行；所述第1转盘与第1L形连接件的端面固定连接；
所述第2转盘机构包括第2转盘以及带动所述第2转盘在xz平面内旋转的第2驱动轴；其中，所述第2驱动轴通过轴套固定到所述第1L形连接件；所述第2转盘与第2L形连接件的端面固定连接；
所述第3转盘机构包括第3转盘以及带动所述第3转盘在yz平面内旋转的第3驱动轴；其中，所述第3驱动轴通过轴套固定到所述第2L形连接件；所述第3转盘垂直固定安装所述云台(8024)。
优选的，还包括：电动驱动系统；
所述电动驱动系统包括：用于驱动所述摇臂水平平移座(302)沿所述有水平滑轨(101)水平滑动的第1驱动电机、用于驱动所述摇臂旋转轴(301)自转的第2驱动电机、用于驱动所述液压杆(5)进行伸缩动作的第3驱动电机、用于驱动所述第1旋转机构(8021)转动的第4驱动电机、用于驱动所述第2旋转机构(8022)转动的第5驱动电机以及用于驱动所述第3旋转机构(8023)转动的第6驱动电机；
所述第1驱动电机、所述第2驱动电机、所述第3驱动电机、所述第4驱动电机、所述第5驱动电机和所述第6驱动电机均连接到总控制器。
优选的，串联所述第1驱动电机、所述第2驱动电机、所述第3驱动电机、所述第4驱动电机、所述第5驱动电机和所述第6驱动电机的线缆采用同心轴布置方式。
优选的，所述同心轴布置方式具体指：所述线缆均从同心轴穿出。
优选的，所述线缆均从同心轴穿出具体指：线缆从所述第1驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到所述第2驱动电机的供电接口，再从所述第2驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到所述第3驱动电机的供电接口，再从所述第3驱动电机的轴穿出后，沿所述摇臂(4)同轴穿入到所述第4驱动电机的供电接口，再从所述第4驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到所述第5驱动电机的供电接口，再从所述第5驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到所述第6驱动电机的供电接口。
优选的，还包括：
通过驱动电机自动控制安装于云台上的相机沿中心点左右往返等距移动，首先在左侧拍摄图片A，然后移动到右边并拍摄图片B，进而模拟人的左右两只眼，实现3D显示效果。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，可实现各旋转轴均在360度范围无死角旋转，可灵活将相机推送至任意所需的目标位置，具有相机位置调整灵活的优点；还具有结构简单、成本低、占用空间小的优点，可大范围推广使用。
附图说明
图1为现有技术提供的摇臂式拍摄和摄影系统的结构示意图；
图2为本发明提供的摇臂式拍摄和摄影系统的整体结构示意图；
图3为本发明提供的摇臂式拍摄和摄影系统的局部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细说明：
本发明提供一种摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，主要设计特点包括四个：摇臂架、电动驱动系统、同心轴布线方式和3D立体拍摄云台的设计。以下详细介绍这四个方面：
(一)摇臂架
如图2-3所示，本发明提供一种摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，包括：机座1和摇臂架2；
(1)摇臂架本体
摇臂架2包括：摇臂水平旋转轴3、摇臂4、液压杆5、配重块6、相机水平控制器7和机头8；
机座1用于稳定的支撑整个摇臂架，在机座1的顶面固定设置有水平滑轨101；
摇臂水平旋转轴3包括摇臂旋转轴301以及设置于摇臂旋转轴301下方的摇臂水平平移座302；摇臂旋转轴301和摇臂水平平移座302之间可转动连接，摇臂旋转轴301可360度自转，进而可带动摇臂架2在水平面中360度范围旋转；摇臂水平平移座302可滑动安装于水平滑轨101上，进而可带动摇臂架2在水平方向移动，进而实现相机在场景中来回自如的进出，；
摇臂4的支撑点与摇臂水平旋转轴3的顶端面活动连接，其中，摇臂4的支撑点可设置为摇臂的中心；
液压杆5的一端固定安装于摇臂4，液压杆5的另一端固定安装于摇臂水平旋转轴3，通过液压杆5的连接作用，一方面，当摇臂旋转轴301自转时，可带动摇臂4进行同步转动；另一方面，当液压杆5发生伸缩动作时，可带动摇臂4进行俯仰动作，进而达到调节机头8高度的作用；
配重块6固定安装于摇臂4的末端，用于实现平衡作用；
机头8包括机头座801和机头主体802；机头主体802固定安装于机头座801的下表面；机头座801的端面与摇臂4的头端活动连接，在机头座801和摇臂4的结合处安装相机水平控制器7，通过相机水平控制器7，保持机头座801始终处于水平状态；具体实现上，通过一个固定长度的拉杆链接，当摇臂上下运动的时候，拉杆的角度就会变化，最终使得无论摇臂如何旋转或移动，均能保证机头的水平。因此，通过安装相机水平控制器，可以保证无论摇臂倾斜多大的角度，均可以保证机头水平，从而避免了因为摇臂倾斜而导致相机偏离原有的拍摄方向的问题。
采用上述设计，具有以下优点：
1)基于杆杠原理设计摇臂架，打破传统技术的X轴和Y轴十字交叉的技术设计，摇臂架和底座的水平放置大大的减少了占地空间，并且，占用空间可减少到传统技术设计的1/3。
2)实现了摇臂架和液压杆的完美结合：传统技术设计中，均是采用步进电机带动丝杆转动，进而带动Y轴沿Z轴上下移动，而由于Y轴的重量非常大，常常会出现丝杆转动、Y轴不动的情况，也就是通常所说的掉帧，最终导致拍摄失败。而本发明中，巧妙的运用杠杆原理，结合液压杆巨大的拉力，从而实现相机的上下移动，完全摒弃了传统技术设计中使用的丝杆，完美的解决了掉帧的问题。
(2)机头
机头主体802包括：用于带动相机在xy平面内进行360度旋转的第1旋转机构8021、用于带动相机在xz平面内进行360度旋转的第2旋转机构8022、用于带动相机在yz平面内进行360度旋转的第3旋转机构8023以及用于固定相机的云台8024；其中，xy平面为水平面。
实际应用中，结合图2，第1旋转机构8021为第1转盘机构；第2旋转机构8022为第2转盘机构；第3旋转机构8023为第3转盘机构。并且，第1转盘机构包括第1转盘以及带动第1转盘在xy平面内旋转的第1驱动轴；第1驱动轴的轴向垂直于机头座801，即与z轴平行；第1转盘与第1L形连接件的端面固定连接；
第2转盘机构包括第2转盘以及带动第2转盘在xz平面内旋转的第2驱动轴；其中，第2驱动轴通过轴套固定到第1L形连接件；第2转盘与第2L形连接件的端面固定连接；
第3转盘机构包括第3转盘以及带动第3转盘在yz平面内旋转的第3驱动轴；其中，第3驱动轴通过轴套固定到第2L形连接件；第3转盘垂直固定安装云台8024。
实际应用中，第1驱动轴可称为相机偏航轴，用于控制相机偏航旋转；第2驱动轴可称为相机俯仰轴，用于控制相机俯仰角度，并且，可实现360度范围的俯仰控制，解决了现有技术中相机不能垂直拍摄的问题；第3驱动轴可称为相机自转轴，用于控制相机自转。其中，相机自转轴通过转台与相机俯仰轴相连，相机可360度自转，解决了现有技术中因为不同轴自转，而导致拍摄景物出相机的问题，
因此，第2转盘机构通过第1L形连接件与第1转盘机构固定连接，而第3转盘机构又通过第2L形连接件与第2转盘机构固定连接，而云台与第3转盘机构固定连接，因此，当将相机固定到云台后，如果只驱动第1转盘机构在xy平面内360度范围旋转时，可同时带动第2转盘机构和第3转盘机构在xy平面内360度范围旋转，达到调整相机在xy平面位置的作用；如果只驱动第2转盘机构在xz平面内360度范围旋转时，可同时带动第3转盘机构在xz平面内360度范围旋转，达到调整相机在xz平面位置的作用；如果只驱动第3转盘机构在yz平面内360度范围旋转时，可同时带动云台在yz平面内360度范围旋转，达到调整相机在yz平面位置的作用。由此实现灵活移动相机位置，对相机位置进行微调的作用。
(二)电动驱动系统
针对上述摇臂架，安装有6个驱动电机，达到对摇臂架全自动控制的效果。
具体的，电动驱动系统包括：用于驱动摇臂水平平移座302沿有水平滑轨101水平滑动的第1驱动电机、用于驱动摇臂旋转轴301自转的第2驱动电机、用于驱动液压杆5进行伸缩动作的第3驱动电机、用于驱动第1旋转机构8021转动的第4驱动电机、用于驱动第2旋转机构8022转动的第5驱动电机以及用于驱动第3旋转机构8023转动的第6驱动电机；
第1驱动电机、第2驱动电机、第3驱动电机、第4驱动电机、第5驱动电机和第6驱动电机均连接到总控制器。
(三)同心轴布线方式
此外，串联第1驱动电机、第2驱动电机、第3驱动电机、第4驱动电机、第5驱动电机和第6驱动电机的线缆采用同心轴布置方式。其中，同心轴布置方式具体指：线缆均从同心轴穿出。具体的：线缆均从同心轴穿出具体指：线缆从第1驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到第2驱动电机的供电接口，再从第2驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到第3驱动电机的供电接口，再从第3驱动电机的轴穿出后，沿摇臂4同轴穿入到第4驱动电机的供电接口，再从第4驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到第5驱动电机的供电接口，再从第5驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到第6驱动电机的供电接口。
采用上述同心圆布线方式，具有以下优点：
a)美观：所有的走线都是走的同心圆，均设计在机械内部，外观没有线缆，相比传统采用履带、所有走线均裸露在外面的设计方式，本发明外型明显更为美观；
b)所有走线均是采用走同心轴的方式，因此，所有的旋转轴均不会因为绕线的问题而只能限制旋转在一个角度范围内，所以，本发明中，实现所有旋转轴均可以在360度范围无限制旋转，既保证了设备运行安全，又扩大了拍摄范围。
(四)3D立体拍摄云台的设计
在驱动电机的自动控制下，3D拍摄云台通过相机固定器与相机自转轴相连，控制安装于3D拍摄云台上的相机沿中心点左右往返等距移动，首先在左侧拍摄图片A，然后移动到右边并拍摄图片B，进而模拟人的左右两只眼，实现3D显示效果。因此，只需要一个相机即可拍出3D电影，相比传统设计采用两个相机拍摄的方式，本发明省去一个相机的成本。
此处的驱动电机，为防止布线干扰，也采用同心圆布线方式。
摇臂式专业定格拍摄及摄影系统，采用以上设计方式，完美了解决了现有技术的各种不足，定格拍摄大摇臂可以完美的控制相机在空间里无死角移动和旋转，采用同心圆的方式，成功使得各旋转轴都能360°旋转，完美的解决了设备绕线的问题，即满足了使用者的需求，也保证了设备的安全。
综上所述，本发明提供的摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，可实现各旋转轴均在360度范围无死角旋转，可灵活将相机推送至任意所需的目标位置，具有相机位置调整灵活的优点；还具有结构简单、成本低、占用空间小的优点，可大范围推广使用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，其特征在于，包括：机座(1)和摇臂架(2)；
所述摇臂架(2)包括：摇臂水平旋转轴(3)、摇臂(4)、液压杆(5)、配重块(6)、相机水平控制器(7)和机头(8)；
所述机座(1)的顶面固定设置有水平滑轨(101)；
所述摇臂水平旋转轴(3)包括摇臂旋转轴(301)以及设置于所述摇臂旋转轴(301)下方的摇臂水平平移座(302)；所述摇臂旋转轴(301)和所述摇臂水平平移座(302)之间可转动连接，所述摇臂旋转轴(301)可360度自转，进而可带动所述摇臂架(2)在水平面中360度范围旋转；所述摇臂水平平移座(302)可滑动安装于所述水平滑轨(101)上，进而可带动所述摇臂架(2)在水平方向移动；
所述摇臂(4)的支撑点与所述摇臂水平旋转轴(3)的顶端面活动连接，所述液压杆(5)的一端固定安装于所述摇臂(4)，所述液压杆(5)的另一端固定安装于所述摇臂水平旋转轴(3)，通过所述液压杆(5)的连接作用，一方面，当所述摇臂旋转轴(301)自转时，可带动所述摇臂(4)进行同步转动；另一方面，当所述液压杆(5)发生伸缩动作时，可带动所述摇臂(4)进行俯仰动作，进而达到调节所述机头(8)高度的作用；
所述配重块(6)固定安装于所述摇臂(4)的末端，用于实现平衡作用；
所述机头(8)包括机头座(801)和机头主体(802)；所述机头主体(802)固定安装于所述机头座(801)的下表面；所述机头座(801)的端面与所述摇臂(4)的头端活动连接，在所述机头座(801)和所述摇臂(4)的结合处安装所述相机水平控制器(7)，通过所述相机水平控制器(7)，保持所述机头座(801)始终处于水平状态；
所述机头主体(802)包括：用于带动相机在xy平面内进行360度旋转的第1旋转机构(8021)、用于带动相机在xz平面内进行360度旋转的第2旋转机构(8022)、用于带动相机在yz平面内进行360度旋转的第3旋转机构(8023)以及用于固定相机的云台(8024)；其中，xy平面为水平面；
其中，还包括：电动驱动系统；
所述电动驱动系统包括：用于驱动所述摇臂水平平移座(302)沿所述有水平滑轨(101)水平滑动的第1驱动电机、用于驱动所述摇臂旋转轴(301)自转的第2驱动电机、用于驱动所述液压杆(5)进行伸缩动作的第3驱动电机、用于驱动所述第1旋转机构(8021)转动的第4驱动电机、用于驱动所述第2旋转机构(8022)转动的第5驱动电机以及用于驱动所述第3旋转机构(8023)转动的第6驱动电机；
所述第1驱动电机、所述第2驱动电机、所述第3驱动电机、所述第4驱动电机、所述第5驱动电机和所述第6驱动电机均连接到总控制器；
其中，串联所述第1驱动电机、所述第2驱动电机、所述第3驱动电机、所述第4驱动电机、所述第5驱动电机和所述第6驱动电机的线缆采用同心轴布置方式；
其中，所述同心轴布置方式具体指：所述线缆均从同心轴穿出；
其中，所述线缆均从同心轴穿出具体指：线缆从所述第1驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到所述第2驱动电机的供电接口，再从所述第2驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到所述第3驱动电机的供电接口，再从所述第3驱动电机的轴穿出后，沿所述摇臂(4)同轴穿入到所述第4驱动电机的供电接口，再从所述第4驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到所述第5驱动电机的供电接口，再从所述第5驱动电机的轴穿出后，同轴穿入到所述第6驱动电机的供电接口；
还包括：
通过驱动电机自动控制安装于云台上的相机沿中心点左右往返等距移动，首先在左侧拍摄图片A，然后移动到右边并拍摄图片B，进而模拟人的左右两只眼，实现3D显示效果。
2.根据权利要求1所述的摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，其特征在于，所述第1旋转机构(8021)为第1转盘机构；所述第2旋转机构(8022)为第2转盘机构；所述第3旋转机构(8023)为第3转盘机构。
3.根据权利要求2所述的摇臂式专业定格拍摄和摄影系统，其特征在于，所述第1转盘机构包括第1转盘以及带动所述第1转盘在xy平面内旋转的第1驱动轴；所述第1驱动轴的轴向垂直于所述机头座(801)，即与z轴平行；所述第1转盘与第1L形连接件的端面固定连接；
所述第2转盘机构包括第2转盘以及带动所述第2转盘在xz平面内旋转的第2驱动轴；其中，所述第2驱动轴通过轴套固定到所述第1L形连接件；所述第2转盘与第2L形连接件的端面固定连接；
所述第3转盘机构包括第3转盘以及带动所述第3转盘在yz平面内旋转的第3驱动轴；其中，所述第3驱动轴通过轴套固定到所述第2L形连接件；所述第3转盘垂直固定安装所述云台(8024)。
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