專利名稱：一種攝影機的一維運動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及攝影機的運動控制技術，具體涉及一種攝影機的一維運動系統(tǒng)。
背景技術：
在生產生活中，運動控制技術被廣泛采用，在其解決方案中，負載往往較低，不能承受重量較大的攝影機。在用于攝影機的運動控制中，手動控制攝影機軌道的方式較為笨重，且不能實現攝影機運動的自動控制；而現有電動搖臂設備并不能實現攝影機的精確定位，仍需人工參與運動控制。因而，如何根據攝影機的常見運動，優(yōu)化其運動控制技術，實現攝影機一維運動的自動化、參數化控制，而滿足一般電影攝影中運動鏡頭，以及延時攝影、 逐格動畫等拍攝要求，成為亟待解決的技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種攝影機的一維運動系統(tǒng)，其可以實現攝影機一維運動的自動化、參數化控制。本發(fā)明的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其包括步進電機，帶動一滑塊在軌道上運動， 攝影機固定在所述滑塊上；單片機，控制所述步進電機和攝影機的快門。其中，所述單片機通過一繼電器控制攝影機的快門。所述繼電器與攝影機快門之間的連接是有線連接或者無線連接。根據本發(fā)明的一個實施方式，所述單片機采用單段延時攝影模式進行控制，該模式包括如下步驟用戶操作滑塊到運動終點位置；用戶設置運動參數，包括總幀數N、濃縮時間T、間停時間Te，其中，參數的合法性要求為N> = I，Tv < Te < Tl，式中Tv為快門保持時間，Tl = T/(N-I)；單片機計算LI和Tl，其中LI = L/(N-I)，式中L為軌道總長；設置計數器為1，即i = I ;驅動步進電機帶動滑塊返回運動起點，等待用戶指令啟動；得到指令啟動，進行如下步驟使攝影機快門開啟，此時起算時間；在等待快門保持時間Tv之后使攝影機快門關閉；在等待間停時間Te之后使步進電機帶動滑塊按預定速度前進長度LI ；在等待時間Tl之后使計數器進一，即i = i+Ι ;重復上面四個步驟，直到計數器滿足條件i >= N，停止計時，過程結束。根據本發(fā)明的一個實施方式，所述單片機采用多段延時攝影模式進行控制，該模式包括如下步驟用戶操作滑塊到一段運動的終點位置；用戶設置該段運動的參數，包括總幀數N(j)、濃縮時間T(j)、間停時間Te(j)，其中，參數的合法性要求為N (j) >= I, Tv < Te(J) < Tl (j)，式中Tv為快門保持時間，Tl (j) =T(j)/ (N(j)-l)；重復上兩個步驟，直到所有的運動區(qū)段都設置完成；單片機驅動步進電機帶動滑塊返回運動起點，等待用戶指令啟動；得到指令啟動，依次根據每一段對應的參數執(zhí)行以下步驟單片機計算LI (j)和Tl (j)，其中LI (j) = L(j)/(N(j)_l)，式中L(j)為該段長度；設置計數器為1，即i = I ;使攝影機快門開啟，此時起算時間；在等待快門保持時間Tv之后使攝影機快門關閉；在等待間停時間Te (j)之后使步進電機帶動滑塊按預定速度前進長度LI (j)；在等待時間Tl (j)之后使計數器進一，即i = i+Ι ;重復上面四個步驟，直到計數器滿足條件i >= N(j)，停止計時；所有段都執(zhí)行完畢后過程結束。根據本發(fā)明的一個實施方式，所述單片機采用單段平滑運動模式進行控制，該模式包括如下步驟用戶操作滑塊到運動的終點位置；用戶設置運動速度V ；單片機驅動步進電機帶動滑塊返回運動起點；用戶選擇手動或是自動運動；如果是手動運動，則用戶手動操作滑塊運動，其運動速度固定為運動速度V，攝影機快門在運動過程中一直開啟；如果是自動運動，則步進電機按照運動速度V與預先設定的加速度曲線運動，攝影機快門在運動過程中一直開啟。根據本發(fā)明的一個實施方式，所述單片機采用多段平滑運動模式進行控制，該模式包括如下步驟用戶操作滑塊到一段運動的終點位置；用戶設置該段的運動速度V (j)；重復上兩個步驟，直到所有的運動區(qū)段都設置完成；單片機驅動步進電機帶動滑塊返回運動起點；依次對每段運動執(zhí)行以下步驟步進電機按照該段的運動速度v(j)與預先設定的加速度曲線運動，攝影機快門在運動過程中一直開啟；所有段都執(zhí)行完畢后過程結束。根據本發(fā)明的實施方式，上述各個模式中，所有步驟開始前滑塊位于預定的起點。在多段延時攝影模式和多段平滑運動模式中，用戶對運動區(qū)段的設置是逐段進行的，上一段的終點即為下一段的起點。本發(fā)明的有益效果主要體現在用單片機控制攝像機運動和快門啟閉，簡單可靠地實現了攝影機一維運動的自動化、參數化，使得用戶能夠通過設定一組參數的方式實現攝影機在空間中一個線段上的運動拍攝，從而滿足一般電影攝影中運動鏡頭，以及延時攝 影、逐格動畫等拍攝要求，為攝影師提供更多創(chuàng)新空間。此外，本發(fā)明的攝影機的一維運動系統(tǒng)中，軌道配合大扭矩步進電機，滿足了對較 重的攝影機負載進行精確定位與運動控制的要求。由于采用單片機，所有運動均可參數化控制，并且可重現，操作簡便，動作可靠，定 位與運動準確。本發(fā)明還提供了四種實用的攝影機的運動拍攝模式，為攝影師提供了更多創(chuàng)新拍 攝的空間，激發(fā)了創(chuàng)作靈感。


圖1顯示了本發(fā)明的攝影機的一維運動系統(tǒng)的機械結構部分；圖2是本發(fā)明的攝影機的一維運動系統(tǒng)的電氣原理圖；圖3是本發(fā)明的攝影機的一維運動系統(tǒng)在單段延時攝影模式下的運動控制流程 圖；圖4是本發(fā)明的攝影機的一維運動系統(tǒng)在多段延時攝影模式下的運動控制流程 圖；圖5是本發(fā)明的攝影機的一維運動系統(tǒng)在單段平滑運動模式下的運動控制流程 圖；圖6是本發(fā)明的攝影機的一維運動系統(tǒng)在多段平滑運動模式下的運動控制流程 圖。元件列表軌道0步進電機1滑塊2同步帶輪3同步帶輪具體實施例方式下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。如圖1、圖2所示，其顯示了本發(fā)明的一個實施例，其中本發(fā)明的攝影機的一維運 動系統(tǒng)采用步進電機1帶動一滑塊2在軌道0上運動，攝影機固定在滑塊2上，隨之一起運 動，而所述步進電機1由一單片機通過步進電機驅動模塊進行控制。其中，所述步進電機1為大扭矩步進電機，可驅動攝影機負載，同時由于步進電機 1本身具有開環(huán)控制、保持扭矩、定位精度高且不累積的特點，因而保證了定位精度。所述單片機還控制攝影機的快門。優(yōu)選的，其通過快門繼電器控制攝影機的快門， 所述繼電器與攝影機快門之間的連接可以是有線的，也可以是無線的。由此直接同步遙控 攝影機快門，實現無人值守延時攝影?？梢栽O置一控制器，其內置快門繼電器與快門線。所述繼電器由單片機控制，其常 開觸點連接到相機的快門線上，通過其閉合或斷開，在延時攝影模式同步遙控攝影機快門開啟或關閉。當然，也可以無線方式控制快門，此時將無需快門線，而可選無線通信裝置連接所述繼電器的常開觸點和攝影機快門，實現無線遙控快門，減少連線。該實施例中，直接采用深圳市科易威電子設備有限公司生產的B0HM50型線性模組，其中包括了軌道O、步進電機I和滑塊2。優(yōu)選的，可在步進電機I上額外加裝散熱片。步進電機I與控制器間可使用銅質電線連接，接口可采用RS232接口，每兩個引腳
接在一起。步進電機I可以采用57型步進電機，可改造為86型?；瑝K2與相機的連接可使用標準螺紋UNC1/4-20。如圖2所示，電路部分包括電池直流24V，可充電電池(實際可采用磷酸鐵鋰充電電池)；保險絲防止電池過載；總開關SI;熱繼電器RJl :防止步進電機I過熱失靈；快門繼電器Jl :用于在延時攝影模式遙控同步攝影機的快門，常開觸點接到相機的快門；單片機提供用戶操作界面與控制電路，其輸入5v控制電壓；輸出STEP/DIR :用于控制步進電機驅動模塊；GATE :控制快門繼電器J1，高電平時快門繼電器Jl閉合，低電平時快門繼電器Jl 斷開；步進電機驅動模塊采用標準2相步進電機驅動模塊，輸入5v控制電壓、24v負載電壓、STEP/DIR控制信號，輸出直接連接步進電機I?？梢詥为氃O置一控制器箱體，除步進電機I和熱繼電器RJl設置在軌道上以外，將所有其他的電氣電子元件，包括單片機、步進電機驅動模塊、快門繼電器J1、快門線、總開關 SI、保險絲、可充電電池，都設置在該控制器箱體中?？刂破飨潴w外部設有充電接口、快門線接口(加裝無線通信裝置則可省略)、電源開關、步進電機連接接口等。所述單片機對所述步進電機I進行一維開環(huán)運動控制，控制模式有四種單段延時攝影，多段延時攝影，單段平滑運動，多段平滑運動。如圖3所示，單段延時攝影按照如下步驟進行首先，用戶通過按鈕操作滑塊2到運動終點位置以確定運動終點，該步驟開始前滑塊2位于預定的起點，該步驟確定了單段延時攝影的運動區(qū)段。用戶設置運動參數，包括總幀數N、濃縮時間T、間停時間Te，其中，參數的合法性要求為N> = I，Tv < Te < Tl，式中Tl = T/(N-I)。濃縮時間T為延時攝影中的實際拍攝時間跨度。間停時間Te是在觸發(fā)攝影機快門后攝影機保持靜止的時間，在此期間攝影機快門可以打開而在固定位置進行曝光?？扉T保持時間Tv是攝影機快門觸發(fā)后保持開啟的時間，快門繼電器閉合時快門開啟，快門繼電器斷開時快門關閉。Tv是一個全局參數，通常不需要用戶單獨設置?？値瑪礜是攝影中一共觸發(fā)攝影機快門的次數。Tl即為每一幀的時間。單片機計算LI和Tl，其中LI = L/ (N-I)，式中L為軌道O總長。LI即為前后兩幀攝影機位置之間的間隔長度。攝影機在每一幀中保持在軌道O上的一個位置，一幀拍攝完成后前進所述間隔長度LI。設置計數器為1，即i = I。
驅動步進電機I帶動滑塊2返回運動起點。由于用戶設置運動終點后，滑塊2位于終點位置，而運動需要從起點開始，因而就需要本步驟使滑塊2返回起點，亦即預定的起V、O
此時，準備就緒，等待用戶指令啟動。
在得到指令啟動后進行如下步驟
使快門繼電器閉合，此時起算時間。
在等待快門保持時間Tv之后使快門繼電器斷開。
在等待間停時間Te之后使步進電機I帶動滑塊2按預定速度前進長度LI。
在等待時間Tl之后使計數器進一，即i = i+1。
上面四個步驟完成了一幀的拍攝，其中快門繼電器通斷了一次，使攝影機快門開閉了一次，攝影機在步進電機I的帶動下在軌道O上前進了長度LI。
重復上面四個步驟，直到計數器滿足條件i > = N，此時即完成了 N幀的攝影，停止計時，單段延時攝影過程結束。
如圖4所示，多段延時攝影按照如下步驟進行
首先，用戶通過按鈕操作滑塊2到一段運動的終點位置，以確定該運動區(qū)段，該段長度為LU)；
用戶設置該段運動的參數，包括總幀數N(j)、濃縮時間T(j)、間停時間Te(j)，其
中，參數的合法性要求為N (j) >= I, Tv < Te(J) < Tl (j)，式中Tv為快門保持時間，Tl (j) =T(j)/ (N(j)-l)；重復上兩個步驟，直到所有的運動區(qū)段都設置完成；其中，上述步驟開始前滑塊2位于預定的起點，上述步驟是從預定的起點開始，逐段設置，上一段的終點即為下一段的起點。單片機驅動步進電機I帶動滑塊2返回運動起點，亦即預定的起點；此時，準備就緒，等待用戶指令啟動；得到指令啟動，依次根據每一段對應的參數調用單段延時攝影的步驟。如圖5所示，單段平滑運動按照如下步驟進行首先，用戶通過按鈕操作滑塊2到運動的終點位置，該步驟開始前滑塊2也位于預定的起點；用戶設置運動速度V;單片機驅動步進電機I帶動滑塊2返回運動起點，亦即預定的起點；用戶選擇手動或是自動運動；如果是手動運動，則用戶通過按鈕手動操作滑塊2運動，其運動速度固定為運動速度V，攝影機快門在運動過程中一直開啟；如果是自動運動，則步進電機I按照運動速度V與預先設定的加速度曲線運動，攝影機快門在運動過程中一直開啟。如圖6所示，多段平滑運動按照如下步驟進行
首先，用戶通過按鈕操作滑塊2到一段運動的終點位置，以確定該運動區(qū)段；用戶設置該段的運動速度V (j)；重復上兩個步驟，直到所有的運動區(qū)段都設置完成；其中，上述步驟開始前滑塊2位于預定的起點，上述步驟是從預定的起點開始，逐段設置，上一段的終點即為下一段的起點。單片機驅動步進電機I帶動滑塊2返回運動起點，亦即預定的起點；依次對每段運動調用單段平滑運動自動運動情況的步驟。以上僅是本發(fā)明的具體應用范例，對本發(fā)明的保護范圍不構成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術方案，均落在本發(fā)明權利保護范圍之內。
權利要求
1.一種攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，包括步進電機，帶動一滑塊在軌道上運動，攝影機固定在所述滑塊上；單片機，控制所述步進電機和攝影機的快門。
2.根據權利要求I所述的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機通過一繼電器控制攝影機的快門。
3.根據權利要求2所述的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器與攝影機快門之間的連接是有線連接或者無線連接。
4.根據權利要求I所述的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機采用單段延時攝影模式進行控制，該模式包括如下步驟用戶操作滑塊到運動終點位置；用戶設置運動參數，包括總幀數N、濃縮時間T、間停時間Te，其中，參數的合法性要求為N> = 1，Tv < Te < Tl，式中Tv為快門保持時間，Tl = T/(N-I)；單片機計算LI和Tl，其中LI = L/(N-I)，式中L為軌道總長；設置計數器為1，即i = I ;驅動步進電機帶動滑塊返回運動起點，等待用戶指令啟動；得到指令啟動，進行如下步驟使攝影機快門開啟，此時起算時間；在等待快門保持時間Tv之后使攝影機快門關閉；在等待間停時間Te之后使步進電機帶動滑塊按預定速度前進長度LI ；在等待時間Tl之后使計數器進一，即i = i+1 ;重復上面四個步驟，直到計數器滿足條件i >= N，停止計時，過程結束。
5.根據權利要求I所述的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機采用多段延時攝影模式進行控制，該模式包括如下步驟用戶操作滑塊到一段運動的終點位置；用戶設置該段運動的參數，包括總幀數N(j)、濃縮時間T (j)、間停時間Te (j)，其中，參數的合法性要求為N(j) >= I, Tv < Te (j) < Tl(j)，式中Tv為快門保持時間，Tl (j)= T(j)/(N(j)-l)；重復上兩個步驟，直到所有的運動區(qū)段都設置完成；單片機驅動步進電機帶動滑塊返回運動起點，等待用戶指令啟動；得到指令啟動，依次根據每一段對應的參數執(zhí)行以下步驟單片機計算LI (j)和Tl (j)，其中LI (j) = L (j) / (N(j) -I)，式中L (j)為該段長度； 設置計數器為1，即i = I ;使攝影機快門開啟，此時起算時間；在等待快門保持時間Tv之后使攝影機快門關閉；在等待間停時間Te(j)之后使步進電機帶動滑塊按預定速度前進長度LI (j)；在等待時間Tl (j)之后使計數器進一，即i = i+1 ;重復上面四個步驟，直到計數器滿足條件i >= N(j)，停止計時；所有段都執(zhí)行完畢后過程結束。
6.根據權利要求I所述的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機采用單段平滑運動模式進行控制，該模式包括如下步驟用戶操作滑塊到運動的終點位置；用戶設置運動速度V;單片機驅動步進電機帶動滑塊返回運動起點；用戶選擇手動或是自動運動；如果是手動運動，則用戶手動操作滑塊運動，其運動速度固定為運動速度V，攝影機快門在運動過程中一直開啟；如果是自動運動，則步進電機按照運動速度V與預先設定的加速度曲線運動，攝影機快門在運動過程中一直開啟。
7.根據權利要求I所述的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機采用多段平滑運動模式進行控制，該模式包括如下步驟用戶操作滑塊到一段運動的終點位置；用戶設置該段的運動速度V (j);重復上兩個步驟，直到所有的運動區(qū)段都設置完成；單片機驅動步進電機帶動滑塊返回運動起點；依次對每段運動執(zhí)行以下步驟步進電機按照該段的運動速度V(j)與預先設定的加速度曲線運動，攝影機快門在運動過程中一直開啟；所有段都執(zhí)行完畢后過程結束。
8.根據權利要求I至7中任意一個權利要求所述的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，所有步驟開始前滑塊位于預定的起點。
9.根據權利要求5或權利要求7所述的攝影機的一維運動系統(tǒng)，其特征在于，用戶對運動區(qū)段的設置是逐段進行的，上一段的終點即為下一段的起點。
全文摘要
本發(fā)明提供一種攝影機的一維運動系統(tǒng)，其包括步進電機，帶動一滑塊在軌道上運動，攝影機固定在所述滑塊上；單片機，控制所述步進電機并通過一繼電器控制攝影機的快門。所述單片機的控制模式有四種單段延時攝影，多段延時攝影，單段平滑運動，多段平滑運動。本發(fā)明用單片機控制攝像機運動和快門啟閉，簡單可靠地實現了攝影機一維運動的自動化、參數化，使得用戶能夠通過設定一組參數的方式實現攝影機在空間中一個線段上的運動拍攝，從而滿足一般電影攝影中運動鏡頭，以及延時攝影、逐格動畫等拍攝要求，為攝影師提供更多創(chuàng)新空間。
文檔編號H04N5/232GK102611841SQ20111014855
公開日2012年7月25日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權日2011年6月3日
發(fā)明者王笑恒 申請人:王笑恒