三維索道攝像平臺(tái)及應(yīng)用該平臺(tái)的三維索道攝像系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種三維索道攝像平臺(tái)及應(yīng)用該平臺(tái)的三維索道攝像系統(tǒng)。所述攝像平臺(tái)（10）包括：第一陀螺（141），第二陀螺（142）和第三陀螺（143），其中，第一陀螺（141）和第二陀螺（142）徑向相互垂直，第三陀螺（143）水平安裝在與第一陀螺（141）和第二陀螺（142）所在平面相垂直的軸上。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)、攝像系統(tǒng)，利用慣性原理和慣性原件（陀螺），建立一個(gè)慣性姿態(tài)基準(zhǔn)，可以克服攝像平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)中造成的擾動(dòng)和攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的章動(dòng)干擾。
【專利說(shuō)明】三維索道攝像平臺(tái)及應(yīng)用該平臺(tái)的三維索道攝像系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種用于搭載攝像設(shè)備的平臺(tái)，具體而言，涉及一種三維索道攝像平臺(tái)，以及應(yīng)用了該平臺(tái)的三維索道攝像系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]與固定攝像機(jī)位的拍攝方式相比，利用搖臂搭載攝像設(shè)備，或者采用航拍等方式，可以擴(kuò)展拍攝的角度和范圍。但是搖臂攝像方式仍然在拍攝范圍和角度上受到很大的限制，而航拍方式也會(huì)產(chǎn)生畫面不穩(wěn)定、噪音大以及對(duì)拍攝高度和天氣環(huán)境存在較高要求等諸多問(wèn)題。
[0003]目前，二維索道拍攝系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛使用于例如滑雪、田徑等體育賽事的直播錄影以及電影影片的拍攝之中。二維索道拍攝系統(tǒng)利用兩條平行的吊索形成搭載攝像設(shè)備的索道，使該設(shè)備可以在吊索的延伸方向上改變拍攝位置，從而可以在精確控制拍攝的同時(shí)，得到噪音小且畫面穩(wěn)定的效果。不過(guò)，在二維索道拍攝系統(tǒng)中，拍攝設(shè)備的位置和拍攝角度仍然受到索道延伸方向的限制。
[0004]已經(jīng)有人嘗試設(shè)計(jì)用三條或者更多的吊索吊起攝像平臺(tái)，從而實(shí)現(xiàn)攝像平臺(tái)的三維索道控制。例如，在中國(guó)實(shí)用新型專利申請(qǐng)“云臺(tái)牽引機(jī)”(申請(qǐng)?zhí)?00910129079.7)中，公開了一種攝像機(jī)云臺(tái)的卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引機(jī)構(gòu)，將三臺(tái)或四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)安裝在錄制現(xiàn)場(chǎng)四周不低于5米的鋁合金支架上或場(chǎng)館的設(shè)備層，分別將各臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)用鋼絲繩與鋼絲繩接環(huán)連接，攝像機(jī)云臺(tái)在云臺(tái)機(jī)構(gòu)和攝像設(shè)備的重力作用下通過(guò)鋼絲繩與卷?yè)P(yáng)機(jī)牽制，形成多方向牽引懸掛裝置。
[0005]然而，在實(shí)踐應(yīng)用中，諸如大型體育賽事、演出活動(dòng)和電影、電視劇拍攝，需要在攝像設(shè)備懸掛運(yùn)動(dòng)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)拍攝角度的調(diào)整和穩(wěn)定的拍攝，而僅僅憑借云臺(tái)機(jī)構(gòu)和攝像設(shè)備的重力作用無(wú)法克服平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)中的擺動(dòng)和晃動(dòng)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了克服上述缺陷之一，根據(jù)本實(shí)用新型的一方面，提供了一種攝像平臺(tái)，其包括:第一陀螺，第二陀螺和第三陀螺，其中，第一陀螺和第二陀螺徑向相互垂直，第三陀螺水平安裝在與第一陀螺和第二陀螺所在平面相垂直的軸上。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)，可選地，第三陀螺水平安裝在攝像平臺(tái)控制搭載于其上的攝像設(shè)備進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸上。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)，可選地，第一陀螺，第二陀螺和第三陀螺中的至少一個(gè)是光纖陀螺。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種三維索道攝像平臺(tái)，其包括:主體機(jī)構(gòu)，懸掛機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)，其中，主體機(jī)構(gòu)包括:平衡框架，橫梁，旋轉(zhuǎn)框架和載荷框架，其中，橫梁連接主體機(jī)構(gòu)和懸掛機(jī)構(gòu)；載荷框架搭載攝像設(shè)備，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)改變?cè)摂z像設(shè)備的俯仰角度；旋轉(zhuǎn)框架通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)改變攝像設(shè)備的水平角度；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括:俯仰力矩電機(jī)，俯仰角傳感器，X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)，Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)和Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī),其中，在水平橫梁的至少一端與平衡框架之間連接有X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)；Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)與X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)正交設(shè)置；ζ軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)連接設(shè)置于平衡框架和旋轉(zhuǎn)框架之間；俯仰力矩電機(jī)與俯仰角傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)框架上，電機(jī)軸與角傳感器軸固定于載荷框架；控制機(jī)構(gòu)包括:x軸陀螺，Y軸陀螺，Z軸陀螺和控制電路，其中，X軸陀螺相對(duì)于X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的軸平行設(shè)置，Y軸陀螺相對(duì)于Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的軸平行設(shè)置，Z軸陀螺水平安裝在Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的軸線上。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，懸掛機(jī)構(gòu)包括:吊架，吊架系留環(huán)，卡圈，橫梁吊耳，吊架傾轉(zhuǎn)軸和傾轉(zhuǎn)銷軸，其中，吊架傾轉(zhuǎn)軸的方向?qū)?yīng)于Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的軸的方向；傾轉(zhuǎn)銷軸的方向?qū)?yīng)于X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的軸的方向；吊架，卡圈，橫梁吊耳，吊架傾轉(zhuǎn)軸和傾轉(zhuǎn)銷軸組成了十字萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)；通過(guò)將橫梁吊耳固定在橫梁的中間來(lái)將懸掛機(jī)構(gòu)固定于主體機(jī)構(gòu)。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，在吊架上方等分安裝了多個(gè)鉸接的吊架系留環(huán)，多根吊索對(duì)應(yīng)連接到每個(gè)吊架系留環(huán)上。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，吊索在系留環(huán)的槽內(nèi)纏繞一定的圈數(shù)，該圈數(shù)取決于吊索的直徑和系留環(huán)的槽寬。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的電機(jī)軸與傾轉(zhuǎn)銷軸在同一軸線上，Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的電機(jī)軸作用于吊架傾轉(zhuǎn)軸，帶動(dòng)該吊架傾轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，控制電路根據(jù)陀螺感應(yīng)到的角速率變化來(lái)驅(qū)動(dòng)該陀螺對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)從而抵消擾動(dòng)。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，攝像平臺(tái)還包括通信模塊，傳輸指令信號(hào)和拍攝的圖像數(shù)據(jù)。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，攝像平臺(tái)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)和兩個(gè)Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，與懸掛機(jī)構(gòu)連接的吊索包括在外層的耐磨護(hù)套和在內(nèi)層的由高強(qiáng)度纖維制成的承力結(jié)構(gòu)，在該承力結(jié)構(gòu)的中空部分設(shè)置有通信光纖。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像平臺(tái)，可選地，在通信光纖相對(duì)于承力結(jié)構(gòu)及護(hù)套的出口處，設(shè)置有滑套結(jié)構(gòu)。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，提供了一種三維索道攝像系統(tǒng)，其包括前述的攝像
T D O
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的再一方面，提供了一種三維索道攝像系統(tǒng)，其包括前述的攝像平臺(tái)，卷?yè)P(yáng)機(jī)，攝像控制臺(tái)，飛行控制臺(tái)以及連接在攝像平臺(tái)和卷?yè)P(yáng)機(jī)之間的吊索，其中，卷?yè)P(yáng)機(jī)基于飛行控制臺(tái)的控制來(lái)收放吊索；攝像控制臺(tái)用于控制攝像平臺(tái)和該攝像平臺(tái)搭載的攝像設(shè)備以實(shí)現(xiàn)攝像操作。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)，可選地，該攝像系統(tǒng)還包括與卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)應(yīng)設(shè)置的塔架及安裝在塔架頂端的滑輪組，其中，利用塔架支撐滑輪組，用卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)滑輪組來(lái)收放吊索，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像平臺(tái)的牽引。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)，可選地，攝像系統(tǒng)通過(guò)確定滑輪組的空間位置坐標(biāo)來(lái)計(jì)算攝像平臺(tái)的初始空間位置坐標(biāo)并且確定卷?yè)P(yáng)控制參數(shù)。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)，可選地，攝像控制臺(tái)和/或飛行控制臺(tái)包括至少一個(gè)三維操縱桿和/或至少一塊觸摸屏。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)，可選地，在攝像控制臺(tái)和卷?yè)P(yáng)機(jī)之間采用無(wú)線或者有線的方式進(jìn)行通信，其中，攝像控制臺(tái)通過(guò)多于一條通信線路與多于一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)通信。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)，可選地，攝像系統(tǒng)包括卷?yè)P(yáng)控制線路，該卷?yè)P(yáng)控制線路將飛行控制臺(tái)和多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)連成雙向環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的其它方面，提供了一種實(shí)現(xiàn)三維索道攝像平臺(tái)的慣性穩(wěn)定的方法，其包括:在攝像平臺(tái)發(fā)生偏轉(zhuǎn)擾動(dòng)的相互垂直的第一軸和第二軸上設(shè)置第一陀螺和第二陀螺，并且在與第一軸和第二軸所在平面相垂直的第三軸上水平安裝第三陀螺；根據(jù)第一陀螺、第二陀螺和第三陀螺中的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)到的攝像平臺(tái)在三個(gè)軸向上的偏轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)，以抵消偏轉(zhuǎn)擾動(dòng)。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的慣性穩(wěn)定方法，可選地，在第一陀螺、第二陀螺和第三陀螺中的一個(gè)檢測(cè)到攝像平臺(tái)沿該陀螺對(duì)應(yīng)的軸偏轉(zhuǎn)后，驅(qū)動(dòng)與該陀螺或軸對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，直到該陀螺的輸出為零。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)、攝像系統(tǒng)，利用慣性原理和慣性原件(陀螺)，建立一個(gè)慣性姿態(tài)基準(zhǔn)，可以克服攝像平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)中造成的擾動(dòng)和攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的章動(dòng)干擾。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制。
[0030]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)的示意圖；
[0031]圖2示意性地示出了圖1所示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)布置后的一個(gè)例子；
[0032]圖3是圖1所示系統(tǒng)中的卷?yè)P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及外形示意圖；
[0033]圖4是圖1所示系統(tǒng)中的飛行控制臺(tái)的外形示意圖；
[0034]圖5是圖1所示系統(tǒng)中的攝像控制臺(tái)的外形示意圖；
[0035]圖6是圖1所示系統(tǒng)中的攝像平臺(tái)的正面示意圖；
[0036]圖7a是圖6所示攝像平臺(tái)的一個(gè)角度的立體視圖，圖7b是圖6所示攝像平臺(tái)的另一個(gè)角度的立體視圖；
[0037]圖8是圖6所示攝像平臺(tái)的懸掛機(jī)構(gòu)的放大的立體示意圖；
[0038]圖9是圖6所示攝像平臺(tái)的頂面剖視圖；
[0039]圖10示出了 Sagnac效應(yīng)的原理；
[0040]圖11示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)所采用的干涉式光纖陀螺的原理圖；
[0041]圖12示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)的單軸陀螺穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的控制回路原理框圖；
[0042]圖13示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)的Z軸陀螺穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的控制回路原理框圖；
[0043]圖14是圖1所示系統(tǒng)中的吊索的一種示例性結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0044]附圖標(biāo)記:
[0045]10攝像平臺(tái)
[0046]20卷?yè)P(yáng)機(jī)
[0047]30攝像控制臺(tái)
[0048]40飛行控制臺(tái)
[0049]51 吊索
[0050]511 護(hù)套
[0051]512承力結(jié)構(gòu)
[0052]513 光纖
[0053]514滑套結(jié)構(gòu)
[0054]52通信線路
[0055]53卷?yè)P(yáng)控制線路
[0056]60滑輪組
[0057]70 塔架
[0058]11主體機(jī)構(gòu)
[0059]111平衡框架
[0060]112 橫梁
[0061]113旋轉(zhuǎn)框架
[0062]114搭載框架
[0063]12懸掛機(jī)構(gòu)
[0064]121 吊架
[0065]122吊架系留環(huán)
[0066]123 卡圈
[0067]124橫梁吊耳
[0068]125吊架傾轉(zhuǎn)軸
[0069]126傾轉(zhuǎn)銷軸
[0070]13驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0071]131 Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)
[0072]132俯仰力矩電機(jī)
[0073]133俯仰角傳感器
[0074]134 X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)
[0075]135 Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)
[0076]14控制機(jī)構(gòu)
[0077]141 X 軸陀螺
[0078]142 Y 軸陀螺
[0079]143 Z 軸陀螺
[0080]144控制電路
[0081]145通信模塊
[0082]15 電池

【具體實(shí)施方式】
[0083]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；谒枋龅谋緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在無(wú)需創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0084]除非另作定義，此處使用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)或者科學(xué)術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)為本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域內(nèi)具有一般技能的人士所理解的通常意義。本實(shí)用新型專利申請(qǐng)說(shuō)明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語(yǔ)并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來(lái)區(qū)分不同的組成部分。同樣，“一個(gè)”或者“一”等類似詞語(yǔ)也不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個(gè)。
[0085]圖1示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)。如圖1所示，所述三維索道攝像系統(tǒng)包括:攝像平臺(tái)10，四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20，攝像控制臺(tái)30，飛行控制臺(tái)40以及連接在攝像平臺(tái)10和卷?yè)P(yáng)機(jī)20之間的吊索51,連接在卷?yè)P(yáng)機(jī)20和攝像控制臺(tái)30之間的通信線路52，連接在卷?yè)P(yáng)機(jī)20和飛行控制臺(tái)40之間的卷?yè)P(yáng)控制線路53。
[0086]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)，可以劃分為卷?yè)P(yáng)牽引子系統(tǒng)、通信和數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)，以及攝像搭載和控制子系統(tǒng)。
[0087]其中，卷?yè)P(yáng)牽引子系統(tǒng)包括:卷?yè)P(yáng)機(jī)20，吊索51和飛行控制臺(tái)40。由多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20通過(guò)吊索51將攝像平臺(tái)10懸掛在空中，操作員通過(guò)操作飛行控制臺(tái)40來(lái)驅(qū)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)20，從而控制攝像平臺(tái)10的移動(dòng)。
[0088]卷?yè)P(yáng)機(jī)20的數(shù)量可以是三臺(tái)、四臺(tái)或者更多。通常對(duì)于體育場(chǎng)地或演出場(chǎng)館而言，四臺(tái)或者更多臺(tái)的卷?yè)P(yáng)機(jī)布置與三臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的布置方案相比，可以獲得更大的覆蓋范圍。另外，四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的方案與更多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)的方案相比，吊索配合施力的計(jì)算更簡(jiǎn)單，硬件成本也較低。因而，圖1所示的實(shí)施例優(yōu)選地采用了四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20對(duì)四條吊索51進(jìn)行牽引從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像平臺(tái)10的運(yùn)動(dòng)控制。
[0089]圖2示意性地示出了圖1所示系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)布置后的一個(gè)例子。圖2的例子是將三維索道攝像系統(tǒng)布置于體育場(chǎng)的應(yīng)用環(huán)境。如圖2所示，在體育場(chǎng)的四個(gè)角附近分別布置了一個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)20和一個(gè)塔架70，并在每個(gè)塔架的頂端安裝了一個(gè)滑輪組60，利用塔架70支撐滑輪組60，用卷?yè)P(yáng)機(jī)20通過(guò)滑輪組60來(lái)收放吊索51，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像平臺(tái)10的牽引。根據(jù)圖2所示的方案，在體育場(chǎng)的四個(gè)角的垂直高度上設(shè)置牽引點(diǎn)，可以使得攝影平臺(tái)的移動(dòng)范圍基本上覆蓋整個(gè)體育場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)全方位的拍攝。可選地，滑輪組60是可擺動(dòng)左右的定滑輪。
[0090]考慮到系統(tǒng)的可移動(dòng)性能，可選地，圖2所示的塔架可以是自行式液壓升降塔架。在圖2中，四個(gè)塔架分別被設(shè)置在體育場(chǎng)的四個(gè)角落。各個(gè)塔架70的底座連線所圍成的形狀可以是與體育場(chǎng)形狀相匹配的矩形，也可以是梯形、平行四邊形，還可以是非平面的空間四邊形形狀。也就是說(shuō)，各個(gè)塔架70的底座連線構(gòu)成的基準(zhǔn)面可以是平面也可以不是平面?？蛇x地，懸掛吊點(diǎn)距離基準(zhǔn)面可以等高?；蛘?，各個(gè)塔架70的升起高度或者在各個(gè)塔架70上的滑輪組60的安裝高度也可以有差異，也就是說(shuō)，各個(gè)滑輪組60到達(dá)所述基準(zhǔn)面的距離或者相對(duì)于地面的垂直高度可以是不同的。
[0091]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，在實(shí)施三維索道攝像系統(tǒng)的設(shè)置安裝后，確定各個(gè)滑輪組60的空間位置坐標(biāo)(更精確地，確定各個(gè)滑輪組60的牽引點(diǎn)(或懸掛點(diǎn)，二者有微小差異)的空間位置坐標(biāo))，然后計(jì)算攝像平臺(tái)10的初始空間位置坐標(biāo)并且確定卷?yè)P(yáng)控制參數(shù)，從而通過(guò)四臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20和相應(yīng)的吊索51來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)攝影平臺(tái)10的懸動(dòng)和懸停控制。
[0092]由于卷?yè)P(yáng)控制的運(yùn)算主要基于各個(gè)滑輪組60的空間位置坐標(biāo)，并且不要求多個(gè)滑輪組60設(shè)置在同一水平面上，因此，在例如體育場(chǎng)館和演出場(chǎng)館的室內(nèi)場(chǎng)地，可以將滑輪組60安裝在場(chǎng)館頂棚內(nèi)側(cè)，例如安裝在支撐架或者燈光架上，能保證吊索51對(duì)攝像平臺(tái)10的無(wú)障礙牽引即可。這種方式可以省去塔架70的安裝調(diào)試，也可以適用于更多的場(chǎng)地應(yīng)用。
[0093]在圖2示出的一部分卷?yè)P(yáng)牽引子系統(tǒng)中，還包括了滑輪組60和塔架70。這種設(shè)計(jì)往往取決于卷?yè)P(yáng)機(jī)20與攝像平臺(tái)10的空間相對(duì)位置關(guān)系。例如，在拍攝遠(yuǎn)距離空中走鋼絲或水上競(jìng)技時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)20可以設(shè)置在高于攝像平臺(tái)10的位置，這時(shí)就可以不再使用塔架70，也可以不使用獨(dú)立的滑輪組60。在不使用獨(dú)立的滑輪組60的應(yīng)用中，可以用卷?yè)P(yáng)機(jī)20的牽引點(diǎn)的空間位置取代滑輪組60的牽引點(diǎn)的空間位置來(lái)建立坐標(biāo)系和計(jì)算初始參數(shù)。
[0094]圖3示意性地示出了卷?yè)P(yáng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及外形。卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的作用是通過(guò)卷筒不同方向、不同速度的轉(zhuǎn)動(dòng)和制動(dòng)，控制懸掛吊索的收放和鎖止，從而牽引攝像平臺(tái)10在空中的三維懸動(dòng)飛行和懸停。卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)由機(jī)械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)電控系統(tǒng)兩部分組成。其中，機(jī)械結(jié)構(gòu)包括:卷?yè)P(yáng)機(jī)座(含箱體)、卷筒、排線器、機(jī)械傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器五部分組成。
[0095]圖4是飛行控制臺(tái)的外形示意圖。如圖4所示，飛行控制臺(tái)40包括兩個(gè)操縱搖桿41和42。操縱桿41的功用包括:向前推，攝像平臺(tái)10前進(jìn)；向后拉，攝像平臺(tái)10后退；向左壓操縱桿41，攝像平臺(tái)10向左平動(dòng)；向右壓操縱桿41，則攝像平臺(tái)10向右平動(dòng)。操縱桿42的功用包括:向前推，攝像平臺(tái)10下降，向后拉，攝像平臺(tái)10上升。對(duì)二維操縱桿41的操作也可以是45度操作，即控制左前、右前、左后和右后四個(gè)方向上的移動(dòng)。
[0096]圖4所示的飛行控制臺(tái)40具有兩個(gè)搖桿41和42，一般需要使用兩只手進(jìn)行操作。可選地，可以采用三維搖桿(通常具有集成于搖桿主體的按鈕或者旋鈕)，這樣用一只手即可實(shí)現(xiàn)對(duì)于攝像平臺(tái)10的飛行控制操作。可選地，飛行控制臺(tái)40還包括一個(gè)或者多個(gè)顯示屏43，在其上顯示攝像平臺(tái)10的空間位置，顯示方式可以是通過(guò)計(jì)算得到的數(shù)字模擬圖像，也可以是攝像平臺(tái)10搭載的攝像設(shè)備所拍攝到的影像，還可以是用其它攝像設(shè)備追蹤拍攝到的含有攝像平臺(tái)10的畫面。
[0097]圖5示意性地示出了攝像控制臺(tái)的外形。攝像控制臺(tái)30包括有操縱桿31，用于操縱攝像機(jī)鏡頭聚焦/變焦、用于圖像鎖定等的旋鈕、按鈕和開關(guān)32。在操作時(shí)，前推操縱桿31，攝像機(jī)向下傾轉(zhuǎn)，后拉操縱桿31，攝像機(jī)向上傾轉(zhuǎn)；左壓操縱桿31，攝像機(jī)向左旋轉(zhuǎn)，右壓操縱桿31，攝像機(jī)向右旋轉(zhuǎn)?？蛇x地，可以將所述用于聚焦/變焦/圖像鎖定等的旋鈕、按鈕和開關(guān)32全部或者一部分集成于操縱桿31，可以增加單手操作的適用情形，也可以簡(jiǎn)化控制臺(tái)。
[0098]可選地，攝像控制臺(tái)30還包括一個(gè)或者多個(gè)顯示屏33，在其上顯示攝像平臺(tái)10搭載的攝像設(shè)備所拍攝到的影像。顯示屏33可以用來(lái)監(jiān)控拍攝效果，也可以輔助拍攝操作。例如，使得攝像控制臺(tái)30工作于自動(dòng)模式(相對(duì)于操作操縱桿31的手動(dòng)模式)，然后利用諸如鼠標(biāo)或者搖桿的控制組件在屏幕上選定或者縮放目標(biāo)圖像，系統(tǒng)自動(dòng)控制攝像平臺(tái)10及其搭載的攝像設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)的操作；還可以將顯示屏33制作成觸摸屏，通過(guò)觸摸方式在顯示屏33上進(jìn)行控制操作。這種自動(dòng)模式，可以根據(jù)需要快速調(diào)整攝像范圍及對(duì)象，并可以再結(jié)合自動(dòng)光圈調(diào)整及圖像識(shí)別技術(shù)，使得攝像更具有實(shí)時(shí)性。
[0099]在圖1所示的攝像系統(tǒng)中，飛行控制臺(tái)40和攝像控制臺(tái)30是兩臺(tái)相互獨(dú)立的設(shè)備。可選地，可以通過(guò)一個(gè)控制臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行控制臺(tái)40和攝像控制臺(tái)30的功能。如前所述，可以通過(guò)兩個(gè)操縱桿來(lái)分別實(shí)現(xiàn)飛行控制和攝像控制，這樣一個(gè)操作員即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于攝像平臺(tái)10和攝像設(shè)備的操作；此外，也可以利用觸摸屏、鼠標(biāo)等輔助手段來(lái)進(jìn)行飛行控制和攝像控制；再者，可以通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)攝像平臺(tái)10和攝像設(shè)備的自動(dòng)操作和/或預(yù)定操作。
[0100]如圖1所示，飛行控制臺(tái)40對(duì)于攝像平臺(tái)10的運(yùn)動(dòng)的控制可以是通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)20和吊索51來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在圖2所示的方案中，進(jìn)一步通過(guò)塔架70和滑輪組60。具體而言，飛行控制臺(tái)40通過(guò)與各臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20的通信來(lái)對(duì)其進(jìn)行控制，從而最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于攝像平臺(tái)10的懸動(dòng)/懸停控制。飛行控制臺(tái)40與卷?yè)P(yáng)機(jī)20之間的通信可以通過(guò)無(wú)線或者有線的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)線方式可以省去布線，更簡(jiǎn)單便捷。但是，對(duì)于一些電磁干擾比較嚴(yán)重的工作環(huán)境，有線方式更加安全、穩(wěn)定，諸如對(duì)應(yīng)地連接在飛行控制臺(tái)40和卷?yè)P(yáng)機(jī)20之間的卷?yè)P(yáng)控制線路53。
[0101]此外，對(duì)于前述卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)，可以設(shè)置吊索調(diào)節(jié)功能。在卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)搭建時(shí)，可對(duì)每臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20設(shè)置吊索收放按鈕，人工辨別和調(diào)試吊索的松緊程度。
[0102]卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)也可以具有自動(dòng)控制模式，通過(guò)螺旋上升與下降、直線、任意弧度、圓的算法，提供多種預(yù)設(shè)軌跡的存儲(chǔ)與調(diào)用，從而執(zhí)行預(yù)設(shè)飛行軌跡，諸如長(zhǎng)方形、正多邊形、圓軌跡；并可以進(jìn)一步修改參數(shù)，如:飛行速度、高度、半徑、弧度等。自動(dòng)模式向手動(dòng)模式的轉(zhuǎn)換，采取操縱桿優(yōu)先的做法，即當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行預(yù)設(shè)功能后，如操縱桿有動(dòng)作，則自動(dòng)控制模式自動(dòng)解除，飛行控制交給操縱桿來(lái)執(zhí)行。
[0103]前述卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)還可以具有適應(yīng)的安全措施。例如，吊索拉力檢測(cè):實(shí)時(shí)對(duì)四根吊索逐一進(jìn)行拉力檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到拉力超過(guò)安全范圍或某一根吊索拉力為零時(shí)則立刻制動(dòng)懸停；電機(jī)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控:實(shí)時(shí)監(jiān)控電機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)電機(jī)發(fā)生故障時(shí)，在給電機(jī)斷電的同時(shí)，對(duì)卷筒制動(dòng)；制動(dòng)信號(hào)輸出:飛行中為保證控制精度，須對(duì)卷?yè)P(yáng)絞盤卷筒進(jìn)行制動(dòng)，以保持四根吊索的張力基本一致，當(dāng)操縱桿回中時(shí)，則在停止電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，對(duì)四個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)同時(shí)發(fā)出制動(dòng)信號(hào)(脈沖)對(duì)卷筒進(jìn)行制動(dòng)以保持吊索的張力。這種同時(shí)制動(dòng)的方式優(yōu)選地用于空間位正方體或長(zhǎng)方體，對(duì)于不等邊的四方體可采用人工干預(yù)判斷繩纜的松緊程度。還可設(shè)置緊急制動(dòng)功能:在飛行控制臺(tái)40和四個(gè)卷?yè)P(yáng)機(jī)20的醒目位置，安裝(紅色的)緊急制動(dòng)按鈕，在飛行中，任何一個(gè)按鈕被觸動(dòng)，系統(tǒng)都會(huì)立刻制動(dòng)。
[0104]在圖1中，通過(guò)通信線路52來(lái)實(shí)現(xiàn)攝像控制臺(tái)30和卷?yè)P(yáng)機(jī)20之間的通信。該通信線路52承載復(fù)合數(shù)據(jù)，所謂復(fù)合數(shù)據(jù)是指，既承載操縱指令信號(hào)也承載數(shù)據(jù)信號(hào)。其中，操縱指令信號(hào)用來(lái)控制攝像平臺(tái)10以及安裝于攝像平臺(tái)10的攝像設(shè)備，例如，使攝像機(jī)對(duì)準(zhǔn)被拍攝對(duì)象的方位控制(左右旋轉(zhuǎn)、上下俯仰)和對(duì)攝像機(jī)工作狀態(tài)的操控(聚焦/變焦、光圈等)；數(shù)據(jù)信號(hào)包括由所述攝像設(shè)備所采集的圖像影像數(shù)據(jù)。通信線路52可以是無(wú)線線路，也可以是有線線路。如果采用有線線路，則可以用光纖連接到卷?yè)P(yáng)機(jī)20，再通過(guò)吊索51內(nèi)部的光纖連接到攝像平臺(tái)10?？蛇x地，采用波分復(fù)用的方式，用一根光纖既下傳視頻圖像，又上傳控制信號(hào)。如果采用無(wú)線線路，則通過(guò)無(wú)線方式與卷?yè)P(yáng)機(jī)20通信，再通過(guò)吊索51內(nèi)部的光纖與攝像平臺(tái)10通信。無(wú)論在攝像控制臺(tái)30和卷?yè)P(yáng)機(jī)20之間采用無(wú)線或者有線的方式進(jìn)行通信，只需要建立一條攝像控制臺(tái)30——卷?yè)P(yáng)機(jī)20——攝像平臺(tái)10的通信通路即可。在圖1中，攝像控制臺(tái)30通過(guò)兩條通信線路52與兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20通信，相應(yīng)地，該兩臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20與攝像平臺(tái)10之間的各自的吊索51中含有光纖，這種設(shè)計(jì)可以備份通信通路，增加數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。
[0105]卷?yè)P(yáng)控制線路53設(shè)置于飛行控制臺(tái)40和多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20之間，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是如通信線路53的星型結(jié)構(gòu)，即一臺(tái)飛行控制臺(tái)40分別與各臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20通信。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是可以在同一個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)各臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20進(jìn)行指令操作。但是，如果其中一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20發(fā)生通信故障，那么整個(gè)卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)便無(wú)法工作了?？蛇x地，采用如圖1所示的卷?yè)P(yáng)控制線路53的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，飛行控制臺(tái)40和各臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)20均作為網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)，且與一般的環(huán)型網(wǎng)絡(luò)不同，該網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)雙向網(wǎng)絡(luò)。這樣，當(dāng)兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)之間的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生通信故障時(shí)，系統(tǒng)可在極短的時(shí)間內(nèi)，自動(dòng)改變?yōu)殡p向通信模式，仍可保證通信暢通。卷?yè)P(yáng)控制線路53還可以包括動(dòng)力電源線，從而實(shí)現(xiàn)飛行控制臺(tái)40向卷?yè)P(yáng)機(jī)20的供電。類似地，卷?yè)P(yáng)控制線路53也可以通過(guò)無(wú)線方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0106]根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，可以考慮采用Beckhoff公司的實(shí)時(shí)以太網(wǎng)技術(shù)EtherCAT(用于控制與自動(dòng)化技術(shù)的以太網(wǎng))，其具有性能優(yōu)異、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活和組態(tài)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。EtherCAT突破了傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的限制，可在30 μ s內(nèi)處理1000個(gè)分布式I/0，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模幾乎無(wú)限，可實(shí)現(xiàn)最佳縱向集成。通過(guò)EtherCAT，高成本的以太網(wǎng)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以用簡(jiǎn)單的總線型或樹型結(jié)構(gòu)代替(EtherCAT通過(guò)非常經(jīng)濟(jì)有效的標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)卡(NIC)進(jìn)行管理)，且無(wú)需昂貴的專用組件。因系統(tǒng)主站(例如，飛行控制臺(tái)40或攝像控制臺(tái)30)與從站(例如卷?yè)P(yáng)機(jī)20或其驅(qū)動(dòng)器)間的環(huán)形回路全部是用內(nèi)部集成了 EtherCAT技術(shù)的EtherCAT端子模塊與光纖搭建的，與一般的總線端子模塊不同(現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議數(shù)據(jù)在總線耦合器中被轉(zhuǎn)換到內(nèi)部的、獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)總線的端子模塊總線)，每個(gè)EtherCAT端子模塊都使用完整的EtherCAT協(xié)議。除帶有E_bus接口的EtherCAT端子模塊之外，也可通過(guò)EtherCAT總線耦合器BKl 120來(lái)連接帶有K_bus接口的成熟的標(biāo)準(zhǔn)總線端子模塊。這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)系統(tǒng)的從站間任意一點(diǎn)發(fā)生斷路故障時(shí)，系統(tǒng)都可在I個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)將單向通信變?yōu)殡p向通信，而確保網(wǎng)絡(luò)暢通。
[0107]可選地，用一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)前述的通信線路52和卷?yè)P(yáng)控制線路53，即用一個(gè)主通信模塊接入網(wǎng)絡(luò)，并且該主通信模塊與飛行控制臺(tái)40和攝像控制臺(tái)30通信。可選地，如前所述，飛行控制臺(tái)40和攝像控制臺(tái)30集成在一起，則所述主通信模塊嵌入該集成的控制器。這樣的統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)可以采用前述的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或者環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0108]利用上述的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可以使得根據(jù)本實(shí)用新型的三維索道攝像系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)中的一種或幾種:質(zhì)量可靠、穩(wěn)定性高；采樣時(shí)間快；性價(jià)比高；支持以太網(wǎng)、光纖網(wǎng)等多種通信方式；電子接口模塊化，體積小，易于安裝固定；采用無(wú)螺釘電氣連接，便于布線，免維護(hù)。
[0109]圖6是圖1所不系統(tǒng)中的攝像平臺(tái)的正面不意圖。圖7a是圖6所不攝像平臺(tái)的一個(gè)角度的立體視圖，圖7b是圖6所示攝像平臺(tái)的另一個(gè)角度的立體視圖。其中，圖7a示出了圖6所示攝像平臺(tái)10的X、Y、Z垂直參照系。
[0110]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)中的攝像平臺(tái)10主要包括:主體機(jī)構(gòu)11,懸掛機(jī)構(gòu)12，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13，控制機(jī)構(gòu)14和電池15，如圖6所示。其中，主體機(jī)構(gòu)11可以起到物理支撐的作用，懸掛機(jī)構(gòu)12實(shí)現(xiàn)吊索51對(duì)于攝像平臺(tái)10的懸掛和懸動(dòng)，在其上設(shè)置吊索51對(duì)攝像平臺(tái)10的著力點(diǎn)；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13實(shí)現(xiàn)框架結(jié)構(gòu)和搭載設(shè)備的旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)以及主動(dòng)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；控制機(jī)構(gòu)14用于實(shí)現(xiàn)攝像平臺(tái)10在攝像過(guò)程中的自穩(wěn)定調(diào)節(jié)、攝像控制和數(shù)據(jù)傳輸，電池15負(fù)責(zé)向攝像平臺(tái)10供電。可選地，在通過(guò)吊索51供電的方案中，攝像平臺(tái)10也可以不具有電池15。
[0111]主體機(jī)構(gòu)11包括:平衡框架111，橫梁112，旋轉(zhuǎn)框架113和載荷框架114。其中，平衡框架111是攝像平臺(tái)10的主體框架；橫梁112將主體機(jī)構(gòu)11與懸掛機(jī)構(gòu)12連接起來(lái)；旋轉(zhuǎn)框架113通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)改變攝像設(shè)備的水平角度(即相對(duì)于X軸Y軸平面)；載荷框架114用于搭載所述攝像設(shè)備，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)改變攝像設(shè)備的俯仰角度(即相對(duì)于Z軸)。旋轉(zhuǎn)框架113和載荷框架114相互協(xié)作，能夠控制攝像機(jī)繞Z軸和俯仰軸轉(zhuǎn)動(dòng)，結(jié)合三維懸動(dòng)飛行，實(shí)現(xiàn)全方位無(wú)死角的動(dòng)態(tài)連續(xù)拍攝。
[0112]具體而言，控制機(jī)構(gòu)14和電池15設(shè)置在平衡框架111的上方；懸掛機(jī)構(gòu)12設(shè)置在平衡框架111的中部位置，與橫梁112相連接；旋轉(zhuǎn)框架113設(shè)置在平衡框架111的下方，并與載荷框架114連接；載荷框架114用于搭載攝像設(shè)備，并可做俯仰運(yùn)動(dòng)，例如在-110°?+45°的范圍內(nèi)俯仰運(yùn)動(dòng)；所搭載的設(shè)備可以是標(biāo)清攝像機(jī)、高清攝像機(jī)等攝像設(shè)備，也可以是膠片攝影設(shè)備?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置橫梁112的位置來(lái)改變上下重量分布。這種上下配重的方式可以輔助平衡攝像平臺(tái)10在Z軸方向上的擾動(dòng)。
[0113]圖8的放大視圖進(jìn)一步示出了懸掛機(jī)構(gòu)12的結(jié)構(gòu)。懸掛機(jī)構(gòu)12包括:吊架121，吊架系留環(huán)122，卡圈123，橫梁吊耳124，吊架傾轉(zhuǎn)軸125，和傾轉(zhuǎn)銷軸126。其中，吊架傾轉(zhuǎn)軸125的方向?qū)?yīng)于Y軸方向，傾轉(zhuǎn)銷軸126的方向?qū)?yīng)于X軸方向，吊架121，卡圈123，橫梁吊耳124，吊架傾轉(zhuǎn)軸125和傾轉(zhuǎn)銷軸126組成了十字萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)。Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)135施力于吊架傾轉(zhuǎn)軸125。橫梁112的中間設(shè)有鉸接吊掛點(diǎn)，通過(guò)將橫梁吊耳124固定在鉸接吊掛點(diǎn)來(lái)將懸掛機(jī)構(gòu)12固定于橫梁112。通過(guò)十字萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)和橫梁吊耳124的固定，使得攝像平臺(tái)10的主體機(jī)構(gòu)11連同驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13、控制機(jī)構(gòu)14和電池15能夠相對(duì)于懸掛機(jī)構(gòu)12在X軸和Y軸方向上旋動(dòng)。
[0114]在吊架121上方，等分安裝了四個(gè)鉸接的吊架系留環(huán)122。三維索道攝像系統(tǒng)的四根吊索51對(duì)應(yīng)連接到吊架系留環(huán)上。連接的方式可以是結(jié)扣連接?？蛇x地，將吊索51在系留環(huán)122內(nèi)繞幾圈后，把多余的繩索端頭用壓板、螺釘壓在系留環(huán)122的側(cè)壁上。這樣做與單純結(jié)扣相比的好處在于，利用系留環(huán)122外表面與吊索51間的摩擦力，有效減小了繩索端頭的受力，考慮到攝像平臺(tái)10和所搭載攝像設(shè)備共幾百斤的自重，增強(qiáng)了連接安全性。吊索51在系留環(huán)122的槽內(nèi)纏繞的圈數(shù)一般與吊索51的直徑和系留環(huán)122的槽寬相適應(yīng)，例如，為四圈。另外，可選地，吊架系留環(huán)122的數(shù)目可以不與吊索51的數(shù)目相同，以適應(yīng)更多吊索牽引的工作情形。另外，吊架系留環(huán)122是可以根據(jù)需要安裝拆卸的。
[0115]懸掛機(jī)構(gòu)12為各條吊索51提供了著力點(diǎn)，并通過(guò)與橫梁的萬(wàn)向連接，將主體機(jī)構(gòu)11等懸吊于多條吊索51的合力點(diǎn)。這樣，在攝像平臺(tái)10的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，攝像平臺(tái)10處于懸吊狀態(tài)，可以在一定范圍內(nèi)自由擺動(dòng)，這就使得攝像平臺(tái)10的自穩(wěn)定成為可能。也就是說(shuō)，通過(guò)攝像平臺(tái)10自身的機(jī)構(gòu)來(lái)反饋平衡攝像平臺(tái)10在運(yùn)動(dòng)中的擾動(dòng)或擺動(dòng)，從而能夠保持穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)中的清晰拍攝。
[0116]驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13包括:Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)131，俯仰力矩電機(jī)132，俯仰角傳感器133，X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)134和Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)135。其中，X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)134，Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)135和Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)131用于攝像平臺(tái)10的自穩(wěn)定。俯仰力矩電機(jī)132和俯仰角傳感器133用于控制所搭載的攝像機(jī)的俯仰操作。具體而言，在水平橫梁112的至少一端與所述平衡框架111之間連接有X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)134 ;￥軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)135與X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)134正交設(shè)置；Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)131連接設(shè)置于平衡框架111和旋轉(zhuǎn)框架113之間；載荷框架114的兩側(cè)分別由俯仰力矩電機(jī)132和俯仰角傳感器133與旋轉(zhuǎn)框架113軸連接，也就是說(shuō)，俯仰力矩電機(jī)132與俯仰角傳感器133安裝在旋轉(zhuǎn)框架113上，電機(jī)軸與角傳感器軸固定于載荷框架114。如圖8所示，X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)134的電機(jī)軸與傾轉(zhuǎn)銷軸126在同一軸線上，即兩條軸線重合；￥軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)135的電機(jī)軸作用于吊架傾轉(zhuǎn)軸125，帶動(dòng)吊架傾轉(zhuǎn)軸125轉(zhuǎn)動(dòng)，兩條軸線也重合。這種軸線重合的方式，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩的線性補(bǔ)償；也可以采用X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)134的電機(jī)軸與傾轉(zhuǎn)銷軸126不在同一軸線上和/或Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)135的電機(jī)軸與吊架傾轉(zhuǎn)軸125不在同一軸線上的方案，這樣對(duì)于電機(jī)旋轉(zhuǎn)力矩而言，補(bǔ)償量非線性，所需電機(jī)力矩更大。
[0117]圖9是圖6所示攝像平臺(tái)沿剖面A-A的剖視圖，主要示出了攝像平臺(tái)10的控制機(jī)構(gòu)14。如圖9所示，控制機(jī)構(gòu)14包括:X軸陀螺141，Y軸陀螺142，Z軸陀螺143，控制電路144和通信模塊145。其中，X軸陀螺141，Y軸陀螺142和Z軸陀螺143分別是用于檢測(cè)攝像平臺(tái)10三個(gè)軸向偏轉(zhuǎn)的傳感器，為攝像平臺(tái)10的自穩(wěn)定控制提供依據(jù)。在空間位置上，X軸陀螺141和Y軸陀螺142均在X-Y平面上，且徑向相互垂直(或者分別平行與X軸、Y軸)，Z軸陀螺143則是水平安裝在Z軸軸線上的。
[0118]控制電路144也用于攝像平臺(tái)10的自穩(wěn)定控制，并根據(jù)指令控制攝像平臺(tái)10的操作以及所搭載的攝像設(shè)備的操作，并可以對(duì)拍攝所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以用于傳輸。通信模塊145用于傳輸指令和拍攝數(shù)據(jù)等。通信模塊145可以是無(wú)線通信模塊，例如，無(wú)線收、發(fā)射信機(jī)；如果采用光纖通信，通信模塊145也可以是光端機(jī)。
[0119]主體機(jī)構(gòu)11，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13和控制機(jī)構(gòu)14協(xié)同完成攝像平臺(tái)10的攝像控制和自穩(wěn)定控制。
[0120]為了實(shí)現(xiàn)多自由度全方位無(wú)死角連續(xù)拍攝，如前所述，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)，利用吊索51牽引攝像平臺(tái)10在三維空間懸動(dòng)飛行和懸停，這會(huì)給攝像平臺(tái)10帶來(lái)擾動(dòng)。擾動(dòng)包括:(1)吊索牽引攝像平臺(tái)在快速啟動(dòng)、加速、減速、急停等狀態(tài)交變時(shí)產(chǎn)生的慣性擾動(dòng)，以及攝像平臺(tái)在空間不同位置時(shí)因四根吊索拉力不同導(dǎo)致的姿態(tài)變化，合稱之為牽引力擾動(dòng)；(2)由于攝像平臺(tái)采用吊索懸掛牽引，所以牽引吊架與平臺(tái)主體(基座)為柔性連接，當(dāng)為實(shí)現(xiàn)多方位拍攝而通過(guò)旋轉(zhuǎn)框架113帶動(dòng)攝像機(jī)左右轉(zhuǎn)動(dòng)或者通過(guò)搭載框架114帶動(dòng)攝像機(jī)俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)，也會(huì)對(duì)攝像平臺(tái)10引入因反作用力而產(chǎn)生的擾動(dòng)，稱之為基座擾動(dòng)，這類似于物理學(xué)上的章動(dòng)；(3)由于三維索道攝像平臺(tái)多是在室外應(yīng)用，所以會(huì)受到風(fēng)的影響。這種因風(fēng)造成的擾動(dòng)，稱之為風(fēng)阻擾動(dòng)。
[0121]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)10，首先通過(guò)平衡框架111來(lái)隔離牽引力擾動(dòng)。平衡框架111是一個(gè)雙軸陀螺穩(wěn)定框架，通過(guò)對(duì)X、Y兩個(gè)正交軸的主動(dòng)閉環(huán)控制，隔離了牽引力擾動(dòng)，從而使整個(gè)攝像平臺(tái)10在慣性空間里始終保持垂直狀態(tài)。具體而言，水平橫梁112至少一端與平衡框架111之間連接有X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)134，在攝像平臺(tái)10的運(yùn)動(dòng)中，當(dāng)平衡框架111發(fā)生X方向擾動(dòng)時(shí)，X軸陀螺141感應(yīng)到角速率的變化，經(jīng)控制電路144，驅(qū)動(dòng)X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)134反向旋轉(zhuǎn)，直到X軸陀螺141的輸出為零，主動(dòng)抵消了擾動(dòng)，達(dá)到X方向的慣性穩(wěn)定；同理，當(dāng)平衡框架111發(fā)生Y方向擾動(dòng)時(shí)，Y軸陀螺142感應(yīng)到角速率的變化，經(jīng)控制電路144，驅(qū)動(dòng)Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)135反向旋轉(zhuǎn)，直到Y(jié)軸陀螺142的輸出為零，主動(dòng)抵消擾動(dòng)，達(dá)到Y(jié)方向的穩(wěn)定。如圖7b所示，電機(jī)的扭矩沿電機(jī)減速器軸向該軸的兩端傳遞。對(duì)比圖7a，X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的扭矩沿X軸傳遞，Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)的扭矩沿Y軸傳遞?？梢栽O(shè)置一個(gè)X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)和一個(gè)Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)，也可以對(duì)稱設(shè)置兩個(gè)X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)和兩個(gè)Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)，這種對(duì)稱設(shè)置可以實(shí)現(xiàn)輔助平衡的效果。
[0122]X軸陀螺141和Y軸陀螺142可以是光纖陀螺。光纖陀螺是一種基于Sagnac效應(yīng)的光學(xué)陀螺，所謂Sagnac效應(yīng)，是指同一光路中兩個(gè)相向傳播的光的光程差與其旋轉(zhuǎn)速度的解析關(guān)系，其原理見圖10。
[0123]圖10中所示光路是由N匝光纖構(gòu)成的，由光源發(fā)出的光進(jìn)入光路，經(jīng)A點(diǎn)的分路器BS分成逆時(shí)針傳輸和順時(shí)針傳輸兩路，它們以相同的速度傳播，經(jīng)過(guò)同樣的距離2 π Na重新在BS匯合。如果系統(tǒng)是靜止的，則兩路光經(jīng)歷了完全相同的光程，因此它們的相位也相同。然而，如果該圓形光路以角速度Ω沿順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的話，兩路光到達(dá)匯合點(diǎn)的時(shí)間是不相同的(此時(shí)A點(diǎn)已經(jīng)移到A'的位置)，存在一個(gè)時(shí)間差。
[0124]圖11示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)所采用的干涉式光纖陀螺的原理圖。從圖中可見，來(lái)自光源的光束通過(guò)分束器成了兩束光，這兩束光分別從光纖線圈的兩端耦合進(jìn)入光纖傳感線圈并反向傳輸。從光纖線圈兩端出來(lái)的光，通過(guò)合束器后又重新復(fù)合，并產(chǎn)生干涉。如果光纖線圈處在靜止?fàn)顟B(tài)，從光纖線圈兩端出來(lái)的兩束光的相位差為零。如果光纖線圈以角速度ω旋轉(zhuǎn)，這兩束光會(huì)由于Sagnac效應(yīng)而產(chǎn)生相位差。
[0125]與傳統(tǒng)機(jī)電陀螺相比，光纖陀螺具有以下優(yōu)點(diǎn):①零件少，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，結(jié)構(gòu)牢固穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的耐沖擊和抗加速度的能力；②無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件，不存在摩擦阻力和磨損問(wèn)題，因而具有較長(zhǎng)的使用壽命；③光纖線圈較長(zhǎng)，增長(zhǎng)了激光束的檢測(cè)光路，使檢測(cè)靈敏度和分辨率提高了好幾個(gè)數(shù)量級(jí)；④相干光的傳播時(shí)間極短，原理上可認(rèn)為是上電即啟動(dòng)(瞬間啟動(dòng))可直接輸出數(shù)字信號(hào)，且信號(hào)穩(wěn)定可靠，能直接與計(jì)算機(jī)接口連接；⑥具有較寬的動(dòng)態(tài)范圍；⑦結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格低。
[0126]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)10，采用兩個(gè)在水平面內(nèi)正交安裝的光纖陀螺141和142作為角度傳感元件，采用兩個(gè)在水平面內(nèi)正交安裝的加速度計(jì)(集成于控制電路144)作為位置傳感元件，二者共同構(gòu)成了攝像平臺(tái)10的空間基準(zhǔn)；采用兩個(gè)在水平面內(nèi)正交安裝的力矩電機(jī)134和135作為主動(dòng)執(zhí)行器件；當(dāng)牽引力擾動(dòng)使平衡框架姿態(tài)與垂直狀態(tài)產(chǎn)生偏差，DSP控制器通過(guò)采集位置傳感器和速度傳感器(光纖陀螺)的偏差信號(hào)利用位置閉環(huán)和速度閉環(huán)控制產(chǎn)生對(duì)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)放大送給力矩電機(jī)134和135，使電機(jī)輸出反向力矩，從而使攝像平臺(tái)10始終保持豎直狀態(tài)。由于豎直狀態(tài)下兩正交回路之間相互耦合較小，故兩個(gè)伺服控制回路可以分別設(shè)計(jì)為單軸陀螺穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，圖12給出了該伺服控制回路的原理框圖。
[0127]一般說(shuō)來(lái)，平衡框架111在X、Y向的陀螺穩(wěn)定下，無(wú)論怎樣運(yùn)動(dòng)，均應(yīng)始終保持豎直狀態(tài)，此時(shí)所搭載攝像機(jī)拍攝的畫面即是穩(wěn)定清晰的。操縱攝像機(jī)做俯仰運(yùn)動(dòng)時(shí)引起的擾動(dòng)，也是由Χ、γ軸的陀螺穩(wěn)定系統(tǒng)主動(dòng)抵消的。同時(shí)，俯仰角傳感器133和俯仰力矩電機(jī)132組成了獨(dú)立的閉環(huán)系統(tǒng)，用于驅(qū)動(dòng)攝像機(jī)的俯仰運(yùn)動(dòng)。
[0128]如前所述，由于整個(gè)攝像平臺(tái)10是依靠萬(wàn)向吊架和四根吊索柔性連接的，當(dāng)操縱攝像機(jī)俯仰或左右旋轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)引起平衡框架111繞Z軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，也就是前述的基座擾動(dòng)，這類似于物理學(xué)上的章動(dòng)。這時(shí)，須引入第三個(gè)維度的調(diào)節(jié)，即Z軸的角穩(wěn)定調(diào)節(jié)。為此，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的攝像平臺(tái)10，設(shè)置了 Z軸陀螺和相應(yīng)的控制電路。例如，當(dāng)操縱攝像機(jī)左右轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，平衡框架111會(huì)因章動(dòng)而產(chǎn)生順、逆時(shí)針的擾動(dòng)。Z軸陀螺143感應(yīng)到角速率的變化，經(jīng)控制電路144，驅(qū)動(dòng)Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)131反向旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)抵消擾動(dòng)，達(dá)到Z方向的穩(wěn)定。
[0129]Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)131的驅(qū)動(dòng)包括兩方面:一方面是旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)框架113的信號(hào)所指示的控制量，另一方面是控制電路144根據(jù)Z軸陀螺143的感應(yīng)量計(jì)算的平衡信號(hào)所指示的調(diào)節(jié)量。具體而言，例如，當(dāng)希望左轉(zhuǎn)攝像機(jī)跟蹤目標(biāo)時(shí)，產(chǎn)生了第一個(gè)量——控制量(左轉(zhuǎn))；但由于Z軸陀螺143感知了產(chǎn)生章動(dòng)(平衡框架111反方向旋轉(zhuǎn)(右轉(zhuǎn)))的趨勢(shì)，控制電路144產(chǎn)生了一個(gè)糾正章動(dòng)的量——調(diào)節(jié)量(左轉(zhuǎn))；因而，如果要實(shí)現(xiàn)預(yù)期轉(zhuǎn)動(dòng)角度，則須是控制量(預(yù)期的轉(zhuǎn)角)+調(diào)節(jié)量(糾正章動(dòng)產(chǎn)生的)。
[0130]類似前述的單軸陀螺穩(wěn)定平臺(tái)的伺服控制回路理，Z軸陀螺143作為速度傳感器件，結(jié)合Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)131，在DSP上構(gòu)建了單軸陀螺伺服穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)基座擾動(dòng)隔離平衡。攝像平臺(tái)10由于懸掛和自重的原因，在Z軸方向上基本不會(huì)發(fā)生擾動(dòng)(前述的擾動(dòng)是圍繞Z軸旋轉(zhuǎn))，因此與Z軸陀螺對(duì)應(yīng)的控制回路相當(dāng)于圖12的控制回路原理框圖去除位置環(huán)，具體如圖13所示?？蛇x地，Z軸陀螺也是光纖陀螺。
[0131]由此，通過(guò)雙軸陀螺穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(X軸、Y軸)和Z軸閉環(huán)伺服控制分別消除了牽引力擾動(dòng)和基座擾動(dòng)，保證了搭載在其上面的攝像機(jī)輸出穩(wěn)定可靠的高質(zhì)畫面。
[0132]由于拍攝現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境復(fù)雜，為了高清視頻信號(hào)無(wú)損遠(yuǎn)程傳輸，優(yōu)選地，使用光纖進(jìn)行傳輸。進(jìn)一步，為了不與吊索互相干擾、互相影響，考慮采用符合強(qiáng)度要求的內(nèi)含通信光纖的綜合吊索。
[0133]圖14示意性地示出了圖1所示系統(tǒng)中的吊索的一種示例性結(jié)構(gòu)。該吊索51包括在外層的耐磨護(hù)套511和在內(nèi)層的由高強(qiáng)度纖維制成的承力結(jié)構(gòu)512。承力結(jié)構(gòu)512的中空部分設(shè)置有一根通信光纖513，在通信光纖513與承力結(jié)構(gòu)512及護(hù)套511的出口處，裝有一滑套結(jié)構(gòu)514。吊索51的兩端部分51a和51b不含光纖，用做與卷?yè)P(yáng)機(jī)20的絞盤滾筒和攝像平臺(tái)10的吊架系留環(huán)122分別連接。
[0134]采用這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可保證吊索51在受到拉力時(shí)，只有護(hù)套511內(nèi)的高強(qiáng)度纖維的扭絞結(jié)構(gòu)(承力結(jié)構(gòu)512)受力，光纖513基本不承受軸向拉力。而因纖維彈性模量引起的蠕變，則由滑套結(jié)構(gòu)514緩解。
[0135]吊索51中的通信光纖513的兩端連接到光端機(jī)。系統(tǒng)采用波分復(fù)用制，下行信道傳輸攝像機(jī)所拍攝的視頻信號(hào)，上行信道傳輸對(duì)旋轉(zhuǎn)框架113和搭載框架114進(jìn)行旋轉(zhuǎn)以及對(duì)攝像機(jī)的推、拉、搖、移、光圈、變/聚焦的操作信號(hào)。
[0136]根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的三維索道攝像系統(tǒng)(也稱為“萬(wàn)向鷹眼三維索道攝像系統(tǒng)”)，通過(guò)控制四臺(tái)卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)的四根吊索協(xié)調(diào)收放，牽引攝像平臺(tái)在水平方向(X/Y軸)和垂直方向(Z軸)的三維空間里懸動(dòng)和懸停(飛行)；并且利用慣性原理和慣性原件(陀螺)，建立一個(gè)慣性姿態(tài)基準(zhǔn)；利用水平基準(zhǔn)測(cè)量攝像機(jī)縱搖角和橫搖角，利用方位基準(zhǔn)測(cè)量方位的變化量；綜合計(jì)算這些數(shù)據(jù)并通過(guò)伺服系統(tǒng)隔離吊索在運(yùn)動(dòng)中造成的擾動(dòng)和攝像機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)引起的章動(dòng)干擾，滿足高清攝像機(jī)在大范圍空間內(nèi)，不同位置不同視角無(wú)干擾的穩(wěn)定取景需要，為影視拍攝、體育賽事及大型晚會(huì)現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)播等場(chǎng)合提供大場(chǎng)景、360°、無(wú)干擾的移動(dòng)拍攝條件。
[0137]以上所述僅是本實(shí)用新型的示范性實(shí)施方式，而非用于限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求確定。
【權(quán)利要求】
1.一種攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，包括:第一陀螺(141)，第二陀螺(142)和第三陀螺(143)，其中，第一陀螺(141)和第二陀螺(142)徑向相互垂直，第三陀螺(143)水平安裝在與第一陀螺(141)和第二陀螺(142)所在平面相垂直的軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，所述第三陀螺(143)水平安裝在所述攝像平臺(tái)(10)控制搭載于其上的攝像設(shè)備進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作的旋轉(zhuǎn)軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，所述第一陀螺(141)，第二陀螺(142)和第三陀螺(143)中的至少一個(gè)是光纖陀螺。
4.一種三維索道攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，包括:主體機(jī)構(gòu)(11)，懸掛機(jī)構(gòu)(12)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(13)和控制機(jī)構(gòu)(14)，其中， 所述主體機(jī)構(gòu)(11)包括:平衡框架(111)，橫梁(112)，旋轉(zhuǎn)框架(113)和載荷框架(114)，其中，所述橫梁(112)連接所述主體機(jī)構(gòu)(11)和所述懸掛機(jī)構(gòu)(12);所述載荷框架(114)搭載攝像設(shè)備，并通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)改變?cè)摂z像設(shè)備的俯仰角度；所述旋轉(zhuǎn)框架(113)通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)改變所述攝像設(shè)備的水平角度； 所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(13)包括:俯仰力矩電機(jī)(132)，俯仰角傳感器(133)，X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(134)，Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(135)和Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(131)，其中，在所述水平橫梁(112)的至少一端與所述平衡框架(111)之間連接有所述X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(134);所述Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(135)與所述X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(134)正交設(shè)置；所述Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(131)連接設(shè)置于所述平衡框架(111)和所述旋轉(zhuǎn)框架(113)之間；所述俯仰力矩電機(jī)(132)與所述俯仰角傳感器(133)安裝在所述旋轉(zhuǎn)框架(113)上，電機(jī)軸與角傳感器軸固定于所述載荷框架(114)； 所述控制機(jī)構(gòu)(14)包括:Χ軸陀螺(141)，Υ軸陀螺(142)，Ζ軸陀螺(143)和控制電路(144)，其中，所述X軸陀螺(141)相對(duì)于所述X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(134)的軸平行設(shè)置，所述Y軸陀螺(142)相對(duì)于所述Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(135)的軸平行設(shè)置，所述Z軸陀螺(143)水平安裝在所述Z軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(131)的軸線上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，所述懸掛機(jī)構(gòu)(12)包括:吊架(121)，吊架系留環(huán)(122)，卡圈(123)，橫梁吊耳(124)，吊架傾轉(zhuǎn)軸(125)和傾轉(zhuǎn)銷軸(126)，其中，所述吊架傾轉(zhuǎn)軸(125)的方向?qū)?yīng)于所述Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(135)的軸的方向；所述傾轉(zhuǎn)銷軸(126)的方向?qū)?yīng)于所述X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(134)的軸的方向；所述吊架(121)，卡圈(123)，所述橫梁吊耳(124)，所述吊架傾轉(zhuǎn)軸(125)和所述傾轉(zhuǎn)銷軸(126)組成了十字萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)；通過(guò)將所述橫梁吊耳(124)固定在所述橫梁(112)的中間來(lái)將所述懸掛機(jī)構(gòu)(12)固定于所述主體機(jī)構(gòu)(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，在所述吊架(121)上方等分安裝了多個(gè)鉸接的吊架系留環(huán)(122)，多根吊索(51)對(duì)應(yīng)連接到每個(gè)所述吊架系留環(huán)(122)上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，所述吊索(51)在所述系留環(huán)(122)的槽內(nèi)纏繞一定的圈數(shù)，該圈數(shù)取決于所述吊索(51)的直徑和所述系留環(huán)(122)的槽寬。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，所述X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(134)的電機(jī)軸與所述傾轉(zhuǎn)銷軸(126)在同一軸線上，所述Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(135)的電機(jī)軸作用于所述吊架傾轉(zhuǎn)軸(125)，帶動(dòng)該吊架傾轉(zhuǎn)軸(125)轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，所述控制電路(144)根據(jù)所述陀螺感應(yīng)到的角速率變化來(lái)驅(qū)動(dòng)該陀螺對(duì)應(yīng)的旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)從而抵消擾動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，所述攝像平臺(tái)(10)還包括通信模塊(145)，傳輸指令信號(hào)和拍攝的圖像數(shù)據(jù)。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，所述攝像平臺(tái)(10)對(duì)稱設(shè)置有兩個(gè)X軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(134)和兩個(gè)Y軸旋轉(zhuǎn)力矩電機(jī)(135)。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，與所述懸掛機(jī)構(gòu)(12)連接的吊索(51)包括在外層的耐磨護(hù)套(511)和在內(nèi)層的由高強(qiáng)度纖維制成的承力結(jié)構(gòu)(512)，在該承力結(jié)構(gòu)(512)的中空部分設(shè)置有通信光纖(513)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的攝像平臺(tái)(10)，其特征在于，在所述通信光纖(513)相對(duì)于所述承力結(jié)構(gòu)(512)及所述護(hù)套(511)的出口處，設(shè)置有滑套結(jié)構(gòu)(514)。
14.一種三維索道攝像系統(tǒng)，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的攝像平臺(tái)(10)。
15.一種三維索道攝像系統(tǒng)，其特征在于，包括:根據(jù)權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的攝像平臺(tái)(10)，卷?yè)P(yáng)機(jī)(20)，攝像控制臺(tái)(30)，飛行控制臺(tái)(40)以及連接在所述攝像平臺(tái)(10)和所述卷?yè)P(yáng)機(jī)(20)之間的吊索(51)，其中， 所述卷?yè)P(yáng)機(jī)(20)基于所述飛行控制臺(tái)(40)的控制來(lái)收放所述吊索(51)； 所述攝像控制臺(tái)(30)用于控制所述攝像平臺(tái)(10)和該攝像平臺(tái)(10)搭載的攝像設(shè)備以實(shí)現(xiàn)攝像操作。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，該攝像系統(tǒng)還包括與所述卷?yè)P(yáng)機(jī)(20)對(duì)應(yīng)設(shè)置的塔架(70)及安裝在塔架(70)頂端的滑輪組(60)，其中，利用所述塔架(70)支撐所述滑輪組(60)，用所述卷?yè)P(yáng)機(jī)(20)通過(guò)所述滑輪組￠0)來(lái)收放所述吊索(51)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所述攝像平臺(tái)(10)的牽引。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像系統(tǒng)通過(guò)確定所述滑輪組(60)的空間位置坐標(biāo)來(lái)計(jì)算所述攝像平臺(tái)(10)的初始空間位置坐標(biāo)并且確定卷?yè)P(yáng)控制參數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像控制臺(tái)(30)和/或所述飛行控制臺(tái)(40)包括至少一個(gè)三維操縱桿和/或至少一塊觸摸屏。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，在所述攝像控制臺(tái)(30)和所述卷?yè)P(yáng)機(jī)(20)之間采用無(wú)線或者有線的方式進(jìn)行通信，其中，所述攝像控制臺(tái)(30)通過(guò)多于一條通信線路(52)與多于一臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)(20)通信。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的攝像系統(tǒng)，其特征在于，所述攝像系統(tǒng)包括卷?yè)P(yáng)控制線路(53)，該卷?yè)P(yáng)控制線路(53)將所述飛行控制臺(tái)(40)和多臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)(20)連成雙向環(huán)型網(wǎng)絡(luò)。
【文檔編號(hào)】H04N13/00GK204013924SQ201420162529
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】張旭 申請(qǐng)人:北京中視節(jié)點(diǎn)文化發(fā)展有限公司