[發明專利]一種實現大范圍延時攝影的自動化裝置和控制方法

有效

• 申請號: 201811136164.1
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN109061998B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 孫樹文;羅明睿;石朝陽;孫峻;高孟玄;洪澤匯
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G03B37/02
• 分類號: G03B37/02;G03B35/02;H04N5/232
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

1.一種實現大范圍延時攝影的自動化裝置，其特征是：包括輪間距調整機構、電機快拆切換機構、自適應三腳架固定機構、運動反饋控制系統、控制面板、相機或手機上位機、電池，其中運動反饋系統包含編碼器、脈沖調制器、加速度陀螺儀姿態傳感器、MCU、串口通訊模塊、電源管理模塊；

輪間距調整機構(1)的全向輪(20)固定于一對支撐架上，其同側兩輪間距取決于一對支撐架的夾角，因此輪間距的調節通過調節一對支撐架的夾角來實現；限位螺栓(5)起到限位固定作用，當其緊固時，支撐架將被鎖緊，輪間距固定不變，當其松開時在上底板限位凹槽(4)內前后移動，進而帶動限位連接件(6)以及滑塊(7)運動，一對支撐架的夾角改變，從而實現對輪間距的調整；滑塊(7)上連接有支撐柱(11)，支撐柱兩端裝有鋼珠滾輪(10)以減小運動時的摩擦；支撐柱(11)中間部位與限位連接桿(6)通過球軸承連接；上下部位的鋼珠滾輪(10)均在滾輪凹槽(12)內運動，起到限位的作用，避免滾輪移動錯位；中心轉軸(13)通過上球軸承(17)-止推軸承(16)-下球軸承(15)的結構上下連接一對支撐架，既能實現流暢的旋轉也能使兩塊支撐架上下交錯；一對支撐架包括上層支撐架(8)以及下層支撐架(9)；

電機快拆切換機構(2)將電機(19)和全向輪(20)與電機快拆板(21)組合成一個整體，再與一對支撐架通過快拆板連接件(23)進行連接；電機(19)、全向輪(20)與電機快拆板(21)以及快拆板連接件(23)與一對支撐架均通過手柄螺栓(22)緊固定位；快拆板連接件(23)有兩個互相垂直的榫頭(26)，分別與電機快拆板(21)的榫槽(25)配合；快拆板連接件(23)有兩種型號，分別對應上層支撐架(8)以及下層支撐架(9)。

2.根據權利要求1所述的自動化裝置，其特征是：

在有拍攝軌道鋪設的場景下，用戶通過電機快拆切換機構將電機安裝至垂直機位，并通過輪間距調整機構改變一對支撐架之間的夾角從而實現輪間距的調整，進而適應不同尺寸的軌道，或者是型材、欄桿；在多數無拍攝軌道鋪設的場景下，用戶通過電機快拆切換機構將電機安裝至水平機位，再通過運動反饋控制系統，規劃拍攝路徑與拍攝時長，并在終端即時查看裝置的運行情況。

3.根據權利要求1所述的自動化裝置，其特征是：

自適應三腳架固定機構(3)分為兩部分，固定部分(30)與上層底板(18)連接，并通過螺栓與活動部分(27)連接，固定部分(30)和活動部分(27)內側均有與三腳架匹配的傾斜弧面(29)；三腳架放置于固定部分(30)與活動部分(27)共同形成的凹槽內，旋轉貫穿于固定部分(30)與活動部分(27)兩側螺紋孔內的兩根緊固螺栓(28)，將三腳架支腳緊貼于傾斜弧面(29)完成夾緊定位。

4.一種實現大范圍延時攝影的自動控制方法，其特征是：

輸入延時攝影的路徑參數和拍攝參數，并通過串口通訊數據包發送給運動控制系統，運動控制系統將基于運動合成的方法將用戶輸入的運動路徑參數轉換為各個時刻的水平分速度與豎直分速度，并進入運動循環檢測環節，每次循環內系統會通過MCU內置定時器獲取運動持續時間，通過檢測編碼器的脈沖數獲取實際運動距離，通過對加速度陀螺儀傳感器的加速度、角加速度值積分獲得實際姿態角，運動持續時間用于獲取當前的裝置的原始分速度，再根據實際運動距離得到偏航距，根據實際姿態角得到偏航角，結合偏航矯正比例系數獲得偏航矯正后的分速度值，并通過運行速率與電機脈沖周期的轉換公式得到電機脈沖周期，通過電機驅動器完成對電機的控制；完成電機控制后，將觸發拍攝檢測，由視頻時長和視頻幀率可確定所需拍攝的照片總張數即總幀數，結合運動總時長劃分出拍攝觸發間隔，通過無線通訊模塊給相機發送拍攝命令，完成一幀的獲取。

5.根據權利要求4所述的自動控制方法，其特征是：

理論運動方位實際運動方位

偏航方位

編碼器獲得裝置運動的實際距離即L’，包括L_x′和L_y′，加速度陀螺儀傳感器獲得實際方位角即θ’。