一种3D空间飞行表演轨迹的快速编绘装置及编绘方法与流程

本发明涉及舞台表演领域，尤其涉及一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘装置及编绘方法。

背景技术：

3d空间飞行表演在演艺领域中被越来越多的应用，其主流的吊挂设备是3d四轴数控飞行表演装置。3d四轴数控飞行表演装置的驱动设备四套数控卷扬机分别设在矩形表演区的四个角，在表演区的上空与卷扬机相对应的四个角分别设有四组水平自适应360度旋转滑轮，四套卷扬机卷绕的四根吊绳经过四组旋转滑轮在表演区空间结成一个吊点,可吊挂演员或舞美装置在表演区x—y—z三维空间内作任意轨迹飞行表演。

3d四轴数控飞行表演装置中最重要的应用是3d空间飞行轨迹的编绘。3d空间飞行表演的轨迹编绘通常采用几何函数编绘法和电脑手绘法等编绘方式，上述编绘方式均需由专业技术人员编绘，3d空间飞行表演轨迹的艺术创意必须经由专业技术人员实现编绘，因此，艺术创意的被理解程度尚有差距，也不能快速有效地表达艺术家的创意构思，尤其是双层3d空间飞行表演轨迹相互干涉的问题目前还没有很好的解决方案。

近年来，随着演艺事业的飞速发展，尤其是在旅游演艺大型秀场、杂技场等演出为3d四轴数控飞行系统的表演(也称3d威亚)创造了更多的发展空间。演艺人员在3d空间飞行表演轨迹的创意必须经由专业技术人员实现编绘，因此，相互沟通不便，也不能快速有效地表达艺术家的创意构思，演艺界的艺术大师们对3d飞行轨迹的创意也提出了更高的要求，更方便、快捷、准确、直观、随心所欲、效果立现、免培训是对3d飞行轨迹艺术创造手段的升华。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘装置及编绘方法，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘装置，包括呈长方体形镂空的支撑框架、拖拽拉球、拉线编码器、滑轮组和牵引绳索；所述支撑框架的下端设置有至少四个拉线编码器，所述支撑框架上端对应所述拉线编码器设置有至少四个滑轮组，各所述拉线编码器上连接有一牵引绳索，各所述牵引绳索的自由端分别穿过与其相连的拉线编码器对应的滑轮组相连在一起，所述拖拽拉球固定在所述牵引绳索的连接点上；所述牵引绳索在拖拽拉球被拖曳时始终处于张紧状态。

优选的，所述支撑框架的下端设置有八个拉线编码器，所述支撑框架上端对应所述拉线编码器设置有八个滑轮组，各所述拉线编码器上连接有一牵引绳索，各所述牵引绳索的自由端分别穿过与其相连的拉线编码器对应的滑轮组相连在一起，形成两个处于不同高度的连接点，各连接点上分别连接有一拖拽拉球。

优选的，所述快速编绘装置还包括可编程控制器和控制台，所述可编程控制器与各所述拉线编码器相连，所述控制台与所述可编程控制器相连；所述控制台与表演现场的3d四轴数控飞行表演装置相连。

优选的，所述快速编绘装置还包括报警装置，所述报警装置在两个拖拽拉球或牵引绳索相互之间发生干涉时发出警报。

优选的，所述控制台内设置有检测软件，当检测软件检测到快速编绘装置发生故障导致拖拽拉球超出支撑框架的限制范围时，所述检测软件将自动控制所述快速编绘装置停机，并控制所述报警装置发出警报。

优选的，所述控制台内设置有速度调节旋钮，所述速度调节旋钮可实时调节所述3d四轴数控飞行表演装置的运行轨迹速度。

本发明的另一目的在于提供一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘方法，所述快速编绘方法由上述任一所述的所述快速编绘装置实现，所述快速编绘方法包括如下步骤，

s1、计算拖拽拉球的当前坐标；

s2、判断各个牵引绳索是否存在松弛现象，若是，则执行步骤s3；若否，则执行步骤s4；

s3、调整牵引绳索的松紧，并执行步骤s4；

s4、对拖拽拉球的位置进行修正，并对其进行边界保护处理；

s5、再次计算拖拽拉球的当前坐标；

s6、开启可编程控制器；

s7、徒手拉动拖拽拉球，并计算拖拽拉球的x、y、z方向的分量速度和加速度；

s8、根据步骤s7获取的分量速度和加速度，计算当前周期拖拽拉球的实时坐标；

s9、对计算得到的当前周期拖拽拉球的实时坐标进行滤波处理，记录拖拽拉球的轨迹数据，以获取运行轨迹数据文件。

优选的，在拉动拖拽拉球的过程中，所述控制台实时显示拖拽拉球的3d运行轨迹。

本发明的有益效果是：1、快速编绘装置是3d四轴数控飞行表演装置的等比例缩小产物，其具有能够随意拖拽的拖拽拉球，拖拽拉球能够在有效空间内随意拖拽，超出限制区域会自动报警。2、拖拽拉球在被徒手拉动时，其运行轨迹会被实时记录，并自动编绘成运行轨迹数据文件，将该文件输入3d四轴数控飞行表演装置中，3d四轴数控飞行表演装置将会按照运行轨迹数据文件运行，实现不同的飞行表演。4、拖拽过程中，操作人员能够通过控制操作台实时改变现场表演运行中的运行速度。5、该快速编绘装置能够设置两个不同高度位置的拖拽拉球，实现更复杂的飞行效果，并能够避免两个拖拽拉球及牵引绳索之间的相互干涉。

附图说明

图1是本发明实施例中所述快速编绘装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中所述快速编绘装置设置两个拖拽拉球的结构示意图；

图3是本发明实施例中所述编绘装置的控制部分示意图；

图4是本发明实施例中3d四轴数控飞行表演装置的结构示意图；

图5是本发明实施例中双层3d四轴数控飞行表演装置的结构示意图；

图6是本发明实施例中采用快速编绘方法的流程示意图。

图中：1、支撑框架；2、拖拽拉球；3、拉线编码器；4、滑轮组；5、牵引绳索；6、卷扬机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

如图1至图5所示，本实施例中提供了一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘装置，包括呈长方体形镂空的支撑框架1、拖拽拉球2、拉线编码器3、滑轮组4和牵引绳索5；所述支撑框架1的下端设置有至少四个拉线编码器3，所述支撑框架1上端对应所述拉线编码器3设置有至少四个滑轮组4，各所述拉线编码器3上连接有一牵引绳索5，各所述牵引绳索5的自由端分别穿过与其相连的拉线编码器3对应的滑轮组4相连在一起，所述拖拽拉球2固定在所述牵引绳索5的连接点上；所述牵引绳索5在拖拽拉球2被拖曳时始终处于张紧状态。

本实施例中，所述快速编绘装置是表演现场中3d四轴数控飞行表演装置有效空间相对应的缩比n倍的模拟仿真装置。演出现场中的3d四轴数控飞行表演装置与快速编绘装置不同的地方是，支撑框架1上放置拉线编码器3的位置上放置的是卷扬机6，卷扬机6上连接牵引绳索5，牵引绳索5穿过对应的滑轮组4连接在一起，表演者7或物美道具则悬挂在连接点处。

本实施例中，所述牵引绳索5在拉线编码器3卷簧的作用下具有自动回卷力矩(类似钢卷尺)，拖拽拉球2被拖拽时，牵引绳索5始终是拉紧状态。

本实施例中，所述支撑框架1的下端设置有八个拉线编码器3，所述支撑框架1上端对应所述拉线编码器3设置有八个滑轮组4，各所述拉线编码器3上连接有一牵引绳索5，各所述牵引绳索5的自由端分别穿过与其相连的拉线编码器3对应的滑轮组4相连在一起，形成两个处于不同高度的连接点，各连接点上分别连接有一拖拽拉球2。

本实施例中，可以设置双层的拖拽拉球2，也就是说在演出现场中，为了丰富表演内容，展现表演的多样性，会根据实际需要在表演区域内由多个表演者7或舞美道具进行飞行表演，则在快速编绘装置中则体现为设置多个拖拽拉球2，相应的根据拖拽拉球2的数量增加拉线编码器3和滑轮组4。

本实施例中，所述快速编绘装置还包括可编程控制器和控制台，所述可编程控制器与各所述拉线编码器3相连，所述控制台与所述可编程控制器相连；所述控制台与所述表演现场的3d四轴数控飞行表演装置相连。

本实施例中，各所述拉线编码器3采集拖拽拉球2的实时坐标，并将其传输给可编程控制器，可编程控制器将获取的坐标进行实时编绘，并传输到控制台存储，形成运行轨迹数据文件。之后可将控制台中的运行轨迹数据文件取出，并将其导入表演现场的3d四轴数控飞行表演装置中，则卷扬机6根据运行轨迹数据文件，通过牵引绳索5拉动表演者7按照运行轨迹数据文件完成表演。

本实施例中，所述快速编绘装置还包括报警装置，所述报警装置在两个拖拽拉球2及牵引绳索5相互之间发生干涉时发出警报。当设置多个拖拽拉球2时，则拖拽拉球2之间会产生相互的干涉，报警装置则在拖拽拉球2发生干涉时报警，告知操作人员及时作出相应的措施，避免发生拖拽拉球2及牵引绳索5相互之间发生干涉，导致运行轨迹数据文件记录干涉过程，从而反映到表演现场的3d四轴数控飞行表演装置中，造成表演者7受伤或造成演出事故。

本实施例中，所述控制台内设置有检测软件，当检测软件检测到快速编绘装置发生故障导致拖拽拉球2超出支撑框架1的限制范围时，所述检测软件将自动控制所述快速编绘装置停机，并控制所述报警装置发出警报。检测软件的设置能够保证拖拽拉球2的运行轨迹不会超出支撑框架1限制的有效区域，从而避免表演现场中的3d四轴数控飞行表演装置在正常表演过程中，超出表演区域，造成表演事故。

本实施例中，所述控制台内设置有速度调节旋钮，可实时调节在表演现场的3d四轴数控飞行表演装置运行的数据轨迹的速度。

本实施例中，所述拉线编码器3将其采集到的数据传输给可编程控制器进行处理，数据的传输采用ethercat总线技术，数据的采集周期可根据需要设置，一般在几百微秒到几毫秒之间，采集周期越短，运行轨迹曲线就越精确，但数据量就越大，但采集周期受设备及网络传输速率的限制，不可过短，因此最佳取值为0.5毫秒到2毫秒之间为宜。

本实施例中，拖拽拉球2的运行曲线受人为拖拽的速度及流畅性的影响，因此可以对其运行曲线做平滑曲线的处理。

本实施例中，快速编绘装置能够检测牵引绳索5的松紧，当发现其中一个或多个牵引绳索5松弛，则将会自动调整牵引绳索5的松紧程度。

实施例二

如图6所示，本实施例提供一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘方法，所述快速编绘方法由上述所述快速编绘装置实现，所述快速编绘方法包括如下步骤，

s1、计算拖拽拉球2的当前坐标；

s2、判断各个牵引绳索5是否存在松弛现象，若是，则执行步骤s3；若否，则执行步骤s4；

s3、调整牵引绳索5的松紧，并执行步骤s4；

s4、对拖拽拉球2的位置进行修正，并对其进行边界保护处理；

s5、再次计算拖拽拉球2的当前坐标；

s6、开启可编程控制器；

s7、徒手拉动拖拽拉球2，并计算拖拽拉球2的x、y、z方向的分量速度和加速度；

s8、根据步骤s7获取的分量速度和加速度，计算当前周期拖拽拉球2的实时坐标；

s9、对计算得到的当前周期拖拽拉球2的实时坐标进行滤波处理，记录拖拽拉球2的轨迹数据，以获取运行轨迹数据文件。

本实施例中，在拉动拖拽拉球2的过程中，所述控制台实时显示拖拽拉球2的3d运行轨迹。

本实施例中，控制台将运行轨迹数据文件导入表演现场的3d四轴数控飞行表演装置中，则卷扬机6将会根据运行轨迹数据文件，自动规划卷扬机6的转动速度，以控制牵引绳索5的长度，进而控制表演者7或舞美道具的位置变化，从而实现表演者7或舞美道具的表演。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

本发明提供了一种3d空间飞行表演轨迹的快速编绘装置及编绘方法，快速编绘装置是3d四轴数控飞行表演装置的等比例缩小产物，其具有能够随意拖拽的拖拽拉球，拖拽拉球能够在有效空间内随意拖拽，超出限制区域会自动报警；拖拽拉球在被徒手拉动时，其运行汇集会被实时记录，并经编绘成运行轨迹数据文件，将该文件输入3d四轴数控飞行表演装置中，3d四轴数控飞行表演装置将会按照运行轨迹数据文件运行，实现不同的飞行表演；拖拽过程中，操作人员能够通过操作台实时改变可编程控制器的实时采集速度，能够获取更加精确的拖拽拉球的运行轨迹；该快速编绘装置能够设置两个不同高度位置的拖拽拉球，实现更复杂的飞行效果，并能够避免两个拖拽拉球及牵引绳索的相互干涉。

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。