一种具备角度数据采集功能的液压摄像云台、摄像系统的制作方法

本实用新型属于附带数据跟踪功能的摄像机液压云台技术领域，尤其涉及一种具备角度数据采集功能的液压摄像云台、摄像系统。

背景技术：

目前，业内常用的现有技术是这样的：

液压云台是电视台演播室视频拍摄中用到的专业摄像机承托器材，主要在拍摄的时候能够根据摄像机重量设置不同的转动阻尼力以及和摄像机重量相匹配的动态平衡回弹力来使任意重量的摄像机停止在任意俯仰角度。在水平及俯仰旋转时达到顺畅的转动，以及摄像师所习惯的最佳手感，从而拍摄出具有美感的电视画面。

随着三维电脑图像科技的发展，广播电视行业越来越多的采用电脑图形配合真实场景及人物的混合画面拍摄。但在该种虚拟和现实混合画面中，一旦对云台进行水平及俯仰旋转，虚拟图形并不会感受云台的水平，俯仰以及摄像机镜头的变焦，聚焦等动作的变化。

因此使用普通液压云台运动，会使画面当中虚与实的物体在空间位置以及大小比例等方面出现偏差，失去视觉上的真实感。而以往通过市场上大多数带数据跟踪的云台，往往是经过初始空间定位后，通过角度编码器与齿轮配合安装在云台各轴，采集角度数据，并将所有轴的传动数据，通过协议发送给3d图形引擎，使虚拟图形与真实图形产生准确的空间位置变化，达到整合画面的效果。但该类设备是通过齿轮咬合传递数据，齿轮之间存在间隙回差，这使得云台反向摇动时，造成最终数据输出不准确，产生虚拟物体空间和真实物体间产生漂移的现象而失真，给拍摄带来不稳定性。传统齿轮数据采集方式，当齿轮由正向转入反向时，齿轮之间微小的间隙不会被高精度传感器捕捉，从而形成数据缺失，且形成累计误差。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)使用普通液压云台运动，会使画面当中虚与实的物体在空间位置以及大小比例等方面出现偏差，失去视觉上的真实感

(2)使用带数据跟踪的云台，通过齿轮咬合传递数据，齿轮之间存在间隙回差，这使得云台反向摇动时，造成最终数据输出不准确，产生虚拟物体空间和真实物体间产生漂移的现象而失真，给拍摄带来不稳定性。

(3)传统齿轮数据采集方式，当齿轮由正向转入反向时，齿轮之间微小的间隙不会被高精度传感器捕捉，从而形成数据缺失，且形成累计误差。

解决上述技术问题的难度：

难度在于将液压云台水平，俯仰，摄像机镜头的变焦和聚焦共四个转动轴安装可精准记录角度数据的传感器。并整合各轴数据根据通讯协议发送实时数据。该传感器需要体积小，精度高，且可规避在反向转动时因传统齿轮传动咬合间隙而形成的数据误差和长时间使用时形成的累计数据误差。

解决上述技术问题的意义：

通过本设计方案的执行，选择电磁方式非接触读数传感器，实时获取轴向角度的绝对数值。当云台承载摄像机水平或俯仰转动时，可向虚拟图像引擎发送位置及角度信息，通过将摄像机实际位置与虚拟空间坐标的初始化定位，使虚拟图像与摄像机真实的图像形成精准对应关系，完成整合录制。尤其克服当镜头进行单方向转动细致化拍摄时，瞬时反向运动时，造成的虚拟图像因齿轮传动传感器数据捕捉错误而与真实物体画面形成的漂移感，造成整合画面失真。且该种连续的反向操作会随时间的推移而形成累计数据误差，造成真实图形与虚拟图形更大幅度的位移飘忽。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种具备角度数据采集功能的液压摄像云台。

本实用新型是这样实现的，具备角度数据采集功能的液压摄像云台设置有：

用于实现水平旋转角度检测的水平检测系统；

用于实现俯仰角度检测的俯仰检测系统；以及，

存储单元，通过数据连接线分别与水平检测系统和俯仰检测系统电连接。

进一步，所述水平检测系统设置有水平编码器，所述水平编码器的外部套装有平衡调节装置，所述平衡调节装置的前端固定安装有水平仪。

进一步，所述平衡调节装置上还安装有水平阻尼调节手轮，所述水平阻尼调节手轮上卡装有水平锁。

进一步，所述俯仰检测系统设置有俯仰编码器，所述俯仰编码器的外部套装有俯仰阻尼调节手轮，所述俯仰阻尼调节手轮上齿接俯仰锁。

进一步，所述俯仰阻尼调节手轮的外部套装有摄像机安装滑板，所述摄像机安装滑板的一侧安装有滑板锁。

本实用新型的另一目的在于提供一种安装有所述具备角度数据采集功能的液压摄像云台的摄像系统。

综上所述，本实用新型的优点及积极效果为：该具备角度数据采集功能的液压摄像云台通过一体化设计非接触式电磁传感器及液压云台内部结构，既完成普通摄像云台的力学功能，又可采集水平及俯仰轴，摄像机镜头的变焦及聚焦转动数据，而又重点克服以往跟踪云台通过齿轮咬合方式采集数据而因机械齿轮间隙形成的累计数据误差的弊端。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的液压云台的正面结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的液压云台的侧面结构示意图；

图中：1、水平编码器；2、平衡调节装置；3、数据连接线；4、俯仰编码器；5、俯仰锁；6、滑板锁；7、水平锁；8、俯仰阻尼调节手轮；9、摄像机安装滑板；10、水平仪；11、水平阻尼调节手轮。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1、附图2详细说明如下。

该具备角度数据采集功能的液压摄像云台通过一体化设计，基于非接触式读取角度的水平编码器1和俯仰编码器4采集角度数据。它具备采集零回差，零误差的数据跟踪功能，从而规避了传统齿轮咬合连接所形成的齿轮回差，以及因长时间使用设备造成的角度数据累积误差等弊端，极大提高了角度数据的精准性和稳定性。

水平阻尼调节手轮11和俯仰阻尼调节手轮8各设置八个力量档位，动平衡力量为无个档位，满足1.5-25公斤摄像机重量的使用需求。通过与数据连接线3相连的液晶显示屏幕实时显示各旋转轴数据状态，以及水平编码器1和俯仰编码器4运行正常与否，且大幅提高云台对镜头的兼容性，可直接读取各品牌广播镜头的编码器数据，也可外挂齿轮读取镜头运动数据。

通过水平仪10检测云台的放置是否平衡，并通过平衡调节装置2进行适当的调节，调节完成后，通过水平锁7对平衡调节装置2进行锁定。通过俯仰阻尼调节手轮8对云台的俯仰角度进行调节，并通过俯仰锁5对俯仰阻尼调节手轮8进行锁定。摄像机安装滑板9上放置摄像装置后，通过滑板锁6对摄像装置进行锁定。

水平编码器1和俯仰编码器4用于生成水平及俯仰运动的不同阻尼及动平衡力，以及采集水平及俯仰方向的角度数据。

云台下部分被固定在三脚架的架体，在使用时，为固定端，电磁传感器磁环被安装在此部分，可将整个圆周进行角度细分。摄像机和电磁传感器读数器安装在云台上部分，通过手柄可以对摄像机进行水平摇移。摇移过程中，读数器和磁环之间产生相对位移从而读取转动角度值。

数据盒捕捉到云台水平，俯仰，镜头变焦，镜头聚焦四种数据之后，传输给三维图像引擎，使虚拟图像与现实图像产生位置和比例联动。

第一：非接触式电磁传感器应用克服摇移回差现象，相比同类型或者国外产品传统齿轮传动传感器具有0回差间隙，使数据在云台往复运动时数据变化随动可靠。

第二：数据精度高，相比较其他产品，该设备运用国际高精度传感器，体积更小，精度可达131072脉冲每圈，满足细腻拍摄，使虚拟图像稳定可靠。

第三：初始定位软件设计快速，相比较同类产品，该设备提供两点定位功能，减少了用卷尺测量的步骤，可根据电控盒a,b两点进行快速初始定位，大幅提高拍摄效率。

第四：系统对镜头的兼容性强，相比较同类产品，该设备可兼容演播室全伺服，半伺服等各类镜头，并可提供外挂编码器或直接读取镜头内置编码器等多种数据采集方式。后期用户可使用任意专业级别镜头进行拍摄。

第五：通体cnc加工精度大幅提高；该设备云台采用整体化设计，cnc加工部件精度更高，稳定性增强，相比较其他产品，是基于市场购买成型云台，后期对云台加以改装，精度匹配度差，产品设计一致度差。

通过一体化设计电磁传感器及液压云台内部结构，规避传统外挂设计通过齿轮咬合方式采集数据而形成的累计误差。并且通过人机互动界面，使操作者实时监控液晶屏所显示各数据的运行状态，以及各传感器运行状态，及时排查故障。该一体化设计的跟踪云台通体采用机械加工航空铝制造工艺，精度匹配度高；并采用电磁传感器及相关机械结构设计，确保数据稳定准确，极大提高了虚拟现实整合画面拍摄的效率及品质。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。