一種幾何約束自適應雙推桿起降機構的制作方法
【專利說明】
【背景技術】
[0001]電影行業(yè)一直伴隨著最新技術而發(fā)展。數(shù)字技術已經(jīng)成為電影制作的必要手段。在數(shù)字電影中，占有重要位置的數(shù)字特技，使得電影特技產(chǎn)生了質的飛躍。攝影機的運動控制技術，即與拍攝對象的運動匹配和路徑再現(xiàn)是數(shù)字特效關鍵技術之一。由于軌跡數(shù)據(jù)的精確存儲，可以實現(xiàn)軌跡再現(xiàn)，即不同拍攝環(huán)境下進行同一個運動鏡頭的多次拍攝，結合數(shù)字圖像處理，可獲得多種拍攝特效。
[0002]當前已有的攝像機運動控制系統(tǒng)為美國General Lift, s Mk Genu Flex，英國的MRMC的MILO以及中國的奧視佳(OTHKA)。這三個公司的產(chǎn)品，美國General Lift, s MkGenu Flex體積龐大，吊臂不能進行伸縮，對拍攝空間的適應性差。英國的MILO在勻速以及加減速過程中，攝像機運動平穩(wěn)，隨著3DIMAX影視發(fā)展，攝像機的重量在大幅提高，MILO的載重量(15kg)已經(jīng)不能適應最先進的攝像機。另外，MILO的價格非常昂貴。
[0003]在攝像機運動控制系統(tǒng)中，均具有控制攝像機高度位置的起降機構，用來實現(xiàn)攝像機高度位置的調節(jié)。目前，起降機構的形式主要有單推桿方式，6自由度機械臂方式以及雙推桿方式；其中，采用單推桿方式的起降機構，直線推桿運動機構和被推動的頂層平板不能產(chǎn)生干涉，即推桿有效行程必須小于推桿的最小尺寸。但攝像機運動控制系統(tǒng)中的起降機構，要求被推動的平板可以在與水平面成+70/-50°的范圍內(nèi)運動，因此這種方式的起降機構不能直接應用到攝像機運動控制系統(tǒng)中。
[0004]采用6自由度機械臂的起降機構，推舉的范圍足夠大，但這種結構的承載力小，而在攝像機運動控制系統(tǒng)中的起降機構對載重力矩要求很高(30公斤)。因此，這種方式的起降機構不能直接應用到攝像機運動控制系統(tǒng)中。
[0005]采用雙推桿方式的起降機構，通過同步帶同步。頂層平板遠端，與直線模組結合的部分是一固定軸，其兩端各配合一個滾動軸承。這種雙推桿方式的起降機構需要兩直線運動模組的安裝角度一致，且相互平行。由于實際中不能做到兩直線運動模組安裝角度絕對一致且相互平行，僅靠直線推桿機構自身的柔性和安裝時的調整來保證推舉起降功能所需的幾何約束條件。這樣很費時間和精力，且在有效行程中存在應力，使得運動不流暢。且每次安裝調整都不是固定的，需要依靠工人的經(jīng)驗來調整。另外，頂層平板的姿態(tài)是由頂層近端滾動軸承決定的，不能保證頂層平板滾動軸軸線與直線單元底層安裝板的絕對平行，即不能保證直線推桿運動單元的指向和頂層平板的指向一致。各種制造和安裝誤差使得幾何約束相互耦合，強硬的安裝會使得推桿在某些位置運動困難，嚴重時會影響推桿的直線運動范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對上述問題，本發(fā)明通過對機構的重新設計，提出一種幾何約束自適應雙推桿起降機構，克服工作范圍小的缺點，同時具有大承載力，以適應IMAX攝像機的尺寸和重量。
[0007]本發(fā)明一種幾何約束自適應雙推桿起降機構，包括支撐架、頂層支撐板、立式旋轉軸支撐機構以及兩組推桿機構。
[0008]所述支撐架頂端固定焊接頂端安裝板，頂端安裝板用來安裝頂層支撐板的近端。
[0009]兩組推桿機構分別左右對稱安裝在支撐架底部設計的凸邊上；每組推桿機構包括底層滾動軸承模塊、連接架、驅動傳動機構與直線運動單元。底層滾動軸承模塊包括底層軸承座、底層連接板與底層轉軸。其中，底層軸承座固定安裝在底層環(huán)形底板外緣的凸邊上，底層轉軸兩端分別通過軸承與底層軸承座相連；底層轉軸上固定安裝有底層連接板。連接架一端與底層連接板固定安裝，另一端通過驅動傳動機構連接直線運動單元，由驅動傳動機構實現(xiàn)直線單元中滑塊沿絲杠的運動。
[0010]上述結構的兩組推桿機構中，直線運動單元上的滑塊間安裝有立式旋轉軸支撐機構。所述立式旋轉軸支撐機構包括頂層遠端軸承座、頂層遠端轉軸、頂層遠端滾動軸承、關節(jié)軸承、支撐臺與立式旋轉軸。其中，頂層遠端軸承座為兩個，分別安裝在兩組推桿機構中直線運動單元的滑塊上，兩個頂層遠端軸承座內(nèi)安裝有關節(jié)軸承，頂層遠端轉軸兩端分別安裝一個頂層遠端滾動軸承。兩個頂層遠端滾動軸承的內(nèi)圈分別與轉軸固定，外圈安裝在套筒內(nèi)，套筒外圈安裝在兩個關節(jié)軸承內(nèi)。支撐臺兩端分別通過頂絲與頂層遠端轉軸兩端固定；立式旋轉軸為柱狀結構，底面開孔，通過螺釘與支撐臺間擰緊固定，使立式旋轉軸位于支撐臺中心位置；立式旋轉軸底部周向上具有支撐臺肩；通過支撐臺肩支撐頂層支撐板遠端。
[0011]所述頂層支撐板近端底面兩側設計有兩個頂層近端軸承座，頂層近端轉軸兩端分別通過一個頂層近端滾動軸承與兩個頂層近端軸承座相連；頂層近端轉軸上固定安裝有連接板，通過連接板將頂層支撐板近端安裝在支撐架的頂端安裝板上；頂層支撐板遠端開有安裝孔，通過安裝孔套在立式旋轉軸支撐機構中立式旋轉軸上，與立式旋轉軸上的支撐臺肩貼合。
[0012]通過上述結構，控制兩組推桿機構中的驅動傳動機構驅動直線運動單元中滑塊以近似相同的速度向下或向上同步運動，可實現(xiàn)頂層支撐板遠端的俯仰運動。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點為:
[0014]1、本發(fā)明雙推桿起降機構，雙電機增加推桿的輸出功率，提高端部承載能力；兩電機運動時會有微小的前后時間差，自適應的推桿起降機構不僅不會因此使得兩滑塊相互卡住，反而利用這個時間差，將推桿的直線運動轉變成兩個桿件繞立式旋轉軸的旋轉運動以及頂層平板的俯仰運動，從而再分了上升或下降的步距，提高起降機構的平穩(wěn)性；
[0015]2、本發(fā)明雙推桿起降機構，安裝簡單，在幾何約束上具有自適應性，無需安裝時繁復的調整工作；
[0016]3、本發(fā)明雙推桿起降機構，承載力大，可提供大轉動扭矩；
[0017]4、本發(fā)明雙推桿起降機構，每條推桿具有各自的驅動電機，配合自適應的機構設計，可以消除驅動電機運動不同步的影響，可允許兩直線運動單元±8mm的不同步距離。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明起降機構整體結構側視示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明起降機構整體結構立體示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明起降機構中底層滾動軸承模塊結構示意圖；
[0021]圖4為本發(fā)明起降機構中驅動傳動機構結構示意圖；
[0022]圖5為本發(fā)明起降機構中直線運動單元結構示意圖；
[0023]圖6為本發(fā)明起降機構中立式旋轉軸支撐機構結構示意圖；
[0024]圖7為本發(fā)明起降機構中立式旋轉軸支撐機構中頂層遠端滾動軸承與套筒間安裝方式示意圖；
[0025]圖8為本發(fā)明起降機構中頂層支撐板結構示意圖。
[0026]圖中:
[0027]1-支撐架2-頂層支撐板3-立式旋轉軸支撐機構
[0028]4-推桿機構101-底層安裝板102-中層圓柱支撐
[0029]103-上層圓錐支架104-頂端安裝板105-凸邊
[0030]103a-支桿103b_加固件201-頂層近端軸承座
[0031]202-頂層近端轉軸203-連接板204-安裝孔
[0032]301-頂層遠端軸承座 302-頂層遠端軸303-頂層遠端滾動軸承
[0033]304-關節(jié)軸承305-支撐臺306-立式旋轉軸
[0034]307-支撐臺肩308-套筒401-底層滾動軸承模塊
[0035]402-連接架403-驅動傳動機構404-直線運動單元
[0036]401a-底層軸承座401b_底層連接板401c_底層轉軸
[0037]403a-驅動電機403b_皮帶輪A403c_皮帶輪B
[0038]403d-傳動帶403e_驅動傳動支架403f-傳動軸
[0039]404a-外部框架404b_滑塊
【具體實施方式】
[0040]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0041]本發(fā)明一種幾何約束自適應雙推桿起降機構，包括支撐架1、頂層支撐板2、立式旋轉軸支撐機構3以及兩組推桿機構4，如圖1所示。
[0042]所述支撐架I采用圓柱圓錐結構架，包括底層安裝板101、中層圓柱支撐102與上層圓錐支架103，如圖2所示。其中，中層圓柱支撐102為空心結構，作為主支撐，內(nèi)部用來布線，頂面設計為可開合蓋板，實現(xiàn)對中層圓柱支撐102內(nèi)部線路的保護。下端周向上與底層環(huán)形底板101內(nèi)圓間通過臺肩配合定位，由螺釘夾緊固定。中層圓柱支撐102頂面上安裝上層圓錐支架103 ;上層圓錐支架103包括支桿103a與加固件103b ;支桿103a至少為4個，周向均布，底端與中層圓柱支撐102頂面外緣焊接固定；頂端均向內(nèi)傾斜，共同形成圓錐結構支架。4個支桿103a中部通過環(huán)形結構的加固件103b相連，增強圓錐支架103的抗扭性能。4個支桿103a頂端固定焊接頂端安裝板104，頂端安裝板104用來安裝頂層支撐板2的近端。
[0043]如圖2所示，兩組推桿機構4分別左右對稱安裝在底層環(huán)形底板101外緣設計的凸邊105上；每組推桿機構4包括底