一种半球面多角度智能拍摄系统的制作方法

本实用新型涉及一种智能拍摄系统，尤其是一种半球面多角度智能拍摄系统，属于拍摄技术领域。

背景技术：

全景图像技术(Panoramic photography)是一种采用大视角的图片，向用户虚拟展现现实场景的技术。因镜头技术的局限，通常需要拍摄多角度的连续图片，通过图片变形修正以及图片拼接技术，将多角度的图片合成大视角的全景图像。该技术的介绍见维基网站的定义(链接：https://en.wikipedia.org/wiki/Panorama#Photographs)。

中国专利申请号为CN201310048011.2的实用新型专利申请公开了一种半球型全景成像装置及方法，其公开的镜腿技术是采用一个半球面的壳体以及分布在壳体不同角度的多个摄像头，从不同角度对物体进行拍摄多角度的图片，该技术存在的问题和缺点如下：

1)制造半球形的壳体，特别是大半径的半球形壳体，对加工工艺要求比较高，增加成本；

2)需要安装多个相机同时进行拍摄，也会增加成本；

3)从摄影光线均匀程度的角度考虑，所有拍摄角度的相机都获得一致的曝光是比较困难的，这会增加后期图片拼接的难度。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供了一种半球面多角度智能拍摄系统，该系统结构简单、使用方便，可以实现拍摄装置围绕被拍摄物体为中心的半球面上运动，并实现自动拍摄和图像自动处理。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种半球面多角度智能拍摄系统，包括第一直线导轨、第二直线导轨、第三直线导轨、转盘、拍摄装置和控制装置；

所述第一直线导轨、第二直线导轨和第三直线导轨形成直角三角形结构；其中，第一直线导轨作为直角三角形结构的横向直角边，第二直线导轨作为直角三角形结构的纵向直角边，第三直线导轨作为直角三角形结构的斜边；

所述第一直线导轨上设有第一滑块，所述第二直线导轨上设有第二滑块，所述第三直线导轨上设有第三滑块和第四滑块，所述第一滑块通过转动结构与第三滑块连接，所述第二滑块通过转动结构与第三直线导轨下方的一端连接，所述第四滑块位于第三滑块与第三直线导轨下方的一端之间，所述拍摄装置固定在第四滑块上；当第一滑块和第二滑块移动时，第三直线导轨的角度发生变化，同时第四滑块在第三直线导轨上做直线运动，从而带动拍摄装置做圆弧运动；

所述转盘用于带动被拍摄物体做旋转运动，所述拍摄装置做圆弧运动时，该拍摄装置的镜头始终对准转盘的圆心；所述控制装置分别与拍摄装置、转盘、第一滑块、第二滑块和第四滑块连接。

作为一种优选方案，所述第一直线导轨平行于经过拍摄装置圆弧运动轨迹上方顶点的切线，所述第二直线导轨平行于经过拍摄装置圆弧运动轨迹左边顶点的切线；当第一滑块和第二滑块移动时，第三直线导轨的角度在0～90度之间变化，同时第四滑块在第三直线导轨上做直线运动，从而带动拍摄装置做1/4圆弧运动。

作为一种优选方案，所述控制装置包括计算机、六轴运动控制器、电机驱动器、第一电机、第二电机、第三电机和第四电机，所述计算机分别与拍摄装置和六轴运动控制器连接，所述六轴运动控制器与电机驱动器连接，所述电机驱动器分别与第一电机、第二电机、第三电机和第四电机连接；

所述第一电机设置在第一直线导轨上，并与第一滑块连接，用于带动第一滑块在第一直线导轨上做直线运动；所述第二电机设置在第二直线导轨上，并与第二滑块连接，用于带动第二滑块在第二直线导轨上做直线运动；所述第三电机设置在第三直线导轨上，并与第四滑块连接，用于带动第四滑块在第三直线导轨上做直线运动；所述第四电机设置在转盘内部，并与转盘连接，用于带动转盘做旋转运动。

作为一种优选方案，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均采用闭环步进电机，所述电机驱动器采用闭环步进电机驱动器，所述第一电机通过同步皮带或丝杆与第一滑块连接，所述第二电机通过同步皮带或丝杆与第二滑块连接，所述第三电机通过同步皮带或丝杆与第四滑块连接。

作为一种优选方案，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均采用伺服电机，所述电机驱动器采用伺服电机驱动器，所述第一电机通过同步皮带或丝杆与第一滑块连接，所述第二电机通过同步皮带或丝杆与第二滑块连接，所述第三电机通过同步皮带或丝杆与第四滑块连接。

作为一种优选方案，所述计算机通过数据线或无线信号与拍摄装置连接，且通过数据线与六轴运动控制器连接。

作为一种优选方案，所述第一直线导轨、第二直线导轨和第三直线导轨形成的直角三角形结构以及转盘设置在一工作台上。

作为一种优选方案，所述转动结构为轴承或万向关节。

作为一种优选方案，所述拍摄装置为相机或摄像头。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型采用三条直线导轨形成一个直角三角形结构，以直角三角形结构布局的三条直线导轨作为三轴(X轴、Y轴、A轴)控制拍摄装置在以被拍摄物体为中心的圆弧上运动，同时转盘作为一轴(B轴)带动被拍摄物体进行旋转运动，被拍摄物体做旋转运动和拍摄装置做圆弧运动这两组动作相配合，实现拍摄装置的拍摄角度在以转盘的圆心为中心的上半球的半球形表面上做任意角度的相对运动，并实现自动拍摄和图像自动处理。

2、本实用新型的直角三角形结构中，将横向直线导轨平行于经过拍摄装置圆弧运动轨迹上方顶点的切线，将纵向直线导轨平行于经过拍摄装置圆弧运动轨迹左边顶点的切线，当横向直线导轨的滑块和纵向直线导轨的滑块移动时，斜向直线导线的角度在0～90度之间变化，从而带动拍摄装置做1/4圆弧运动，使得拍摄装置能够更全面地拍摄转盘

上的被拍摄物体。

3、本实用新型的加工和安装工艺简单，节省成本，只需采用一台拍摄装置(相机或摄像头)即可实现半球面多角度智能拍摄，减少了用户的成本投入，同时可以通过增加或减少直线轨道长度的方式改变半球面的运动半径，满足拍摄不同产品需要的半径尺寸，以适应不同拍摄场景的需求。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统的整体结构示意图。

图2为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统中直角三角形结构和转盘设置在工作台上的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统中直角三角形结构和转盘设置在工作台上的正视图。

图4为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统中直角三角形结构和转盘设置在工作台上的俯视图。

图5为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统中直角三角形结构和转盘设置在工作台上的左侧视图。

图6为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统中直角三角形结构和转盘设置在工作台上的右侧视图。

图7为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统在第三直线导轨角度为0度时的状态示意图。

图8为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统在第三直线导轨角度为45度时的状态示意图。

图9为本实用新型实施例1的半球面多角度智能拍摄系统在第三直线导轨角度为90度时的状态示意图。

其中，1-第一直线导轨，2-第二直线导轨，3-第三直线导轨，4-转盘，5-相机，6-第一滑块，7-第二滑块，8-第三滑块，9-第四滑块，10-计算机，11-六轴运动控制器，12-电机驱动器，13-第一电机，14-第二电机，15-第三电机，16-工作台。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

本实施例的拍摄装置为相机。

如图1～图6所示，本实施例提供了一种半球面多角度智能拍摄系统，该系统包括第一直线导轨1、第二直线导轨2、第三直线导轨3、转盘4、相机5和控制装置。

所述第一直线导轨1、第二直线导轨2和第三直线导轨3形成直角三角形结构；其中，第一直线导轨1作为直角三角形结构的横向直角边，其所在坐标轴设为X轴，第二直线导轨2作为直角三角形结构的纵向直角边，其所在坐标轴设为Y轴，第三直线导轨3作为直角三角形结构的斜边，其所在坐标轴设为A轴。

所述第一直线导轨1上设有第一滑块6，所述第二直线导轨2上设有第二滑块7，所述第三直线导轨3上设有第三滑块8和第四滑块9，所述第一滑块6通过转动结构与第三滑块8连接，第一滑块6移动时可以带动第三滑块8在第三直线导轨3上做直线运动，所述第二滑块7通过转动结构与第三直线导轨3下方的一端连接，转动结构优选采用轴承或万向关节，第二滑块7移动时可以带动第三直线导轨3下方的一端在第二直线导轨2上做直线运动，所述第四滑块9位于第三滑块8与第三直线导轨3下方的一端之间，所述相机5固定在第四滑块9上，第四滑块9可以带动相机5在第三直线导轨3上做直线运动；第三滑块8和第三直线导轨3下方的一端在做直线运动时转动结构会发生转动，使第三直线导轨3的角度发生变化，同时第四滑块9在第三直线导轨3上做直线运动，调整第三直线导轨3在直角三角形结构中的有效长度，从而带动相机5做圆弧运动。

在本实施例中，所述第一直线导轨1平行于经过相机5圆弧运动轨迹上方顶点的切线，所述第二直线导轨2平行于经过相机5圆弧运动轨迹左边顶点的切线；当第一滑块6和第二滑块7移动时，第三直线导轨3的角度在0～90度之间变化(如图7～图9所示，其中图7示出了第三直线导轨3角度为0时的状态，图8示出了第三直线导轨3角度为45度时的状态，图9示出了第三直线导轨3角度为90度时的状态)，同时第四滑块9在第三直线导轨3上做直线运动，从而带动相机5做1/4圆弧运动，使得相机5能够更全面地拍摄转盘4上的被拍摄物体。

所述转盘4所在坐标轴设为B轴，用于带动被拍摄物体做旋转运动，所述相机5做圆弧运动时，相机5的镜头始终对准转盘4的圆心，被拍摄物体做旋转运动和相机5做圆弧运动这两组动作相配合，实现相机5的拍摄角度在以转盘4的圆心为中心的上半球的半球形表面上做任意角度的相对运动。

所述控制装置包括计算机10、六轴运动控制器11、电机驱动器12、第一电机13、第二电机14、第三电机15和第四电机(图中未示出)，所述计算机10分别与相机5和六轴运动控制器11连接，所述六轴运动控制器11与电机驱动器12连接，所述电机驱动器12分别与第一电机13、第二电机14、第三电机15和第四电机连接。

在本实施例中，所述计算机10通过数据线(如USB数据线)或无线信号(如WIFI信号)与相机5连接，且通过数据线(如USB数据线)与六轴运动控制器11连接；所述第一电机13、第二电机14、第三电机15和第四电机均采用闭环步进电机，所述电机驱动器12采用6路闭环步进电机驱动器；所述第一电机13设置在第一直线导轨1上，并通过同步皮带与第一滑块6连接，用于带动第一滑块6在第一直线导轨1上做直线运动；所述第二电机14设置在第二直线导轨2，并通过同步皮带与第二滑块7连接，用于带动第二滑块7在第二直线导轨2上做直线运动；所述第三电机15设置在第三直线导轨3上，并通过同步皮带与第四滑块9连接，用于带动第四滑块9在第三直线导轨3上做直线运动；所述第四电机设置在转盘4内部，并与转盘4连接，用于带动转盘4做旋转运动；

所述第一直线导轨1、第二直线导轨2和第三直线导轨3形成的直角三角形结构以及转盘4可以设置在一工作台16上。

本实施例还提供了一种基于上述系统实现的半球面多角度智能拍摄方法，包括以下步骤：

S1、将所需的被拍摄物体放置在转盘4上，六轴运动控制器11控制电机驱动器12驱动第四电机转动，使第四电机控制转盘4带动被拍摄物体做旋转运动；

S2、六轴运动控制器11控制电机驱动器12驱动第一电机13转动，使第一电机13控制第一滑块6在第一直线导轨1上做直线运动，带动第三滑块8在第三直线导轨3上做直线运动，以及控制电机驱动器12驱动第一电机13转动，使第二电机14控制第二滑块7在第二直线导轨2上做直线运动，带动第三直线导轨3下方的一端在第二直线导轨2上做直线运动，第三滑块8和第三直线导轨3下方的一端在做直线运动时发生转动，使第三直线导轨3的角度在0～90度之间变化，同时六轴运动控制器11控制电机驱动器12驱动第三电机15转动，使第三电机15控制第四滑块9在第三直线导轨3上做直线运动，从而带动相机5做1/4圆弧运动；

S3、被拍摄物体做旋转运动和相机5做圆弧运动这两组动作相配合，实现相机5的拍摄角度在以转盘4的圆心为中心的上半球的半球形表面上做任意角度的相对运动；

S4、相机5在运动过程中对被拍摄物体进行拍摄，并将拍摄的图像传输给计算机10，由计算机10对图像进行处理。

实施例2：

本实施例的主要特点是：所述第一电机13、第二电机14、第三电机15和第四电机均采用伺服电机，所述电机驱动器12采用伺服电机驱动器，所述第一电机13通过丝杆与第一滑块6连接，所述第二电机14通过丝杆与第二滑块7连接，所述第三电机15通过丝杆与第四滑块9连接。其余同实施例1。

实施例3：

本实施例的主要特点是：所述拍摄装置还可以为摄像头。其余同实施例1或2。

综上所述，本实用新型采用三条直线导轨形成一个直角三角形结构，以直角三角形结构布局的三条直线导轨作为三轴(X轴、Y轴、A轴)控制拍摄装置在以被拍摄物体为中心的圆弧上运动，同时转盘作为一轴(B轴)带动被拍摄物体进行旋转运动，被拍摄物体做旋转运动和拍摄装置做圆弧运动这两组动作相配合，实现拍摄装置的拍摄角度在以转盘的圆心为中心的上半球的半球形表面上做任意角度的相对运动，并实现自动拍摄和图像自动处理。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。