УСТРОЙСТВО ДЛЯ СЪЕМКИ С ПОДВИЖНЫХ ОБЪЕКТОВ

Настоящее техническое решение относится к кинофототехнике, в частности к устройствам для съемки с подвижных объектов.
Известен штатив [1], содержащий телескопическую стойку (опору) и площадку для закрепления прибора (съемочного аппарата).
Недостатками данного штатива являются:
- невозможность оперативного изменения положения съемочного аппарата (используемого вместо прибора) во время съемок;
- отсутствие амортизации колебаний съемочного аппарата (используемого вместо прибора) при съемках с подвижного объекта.
Известно устройство [2] для съемки с подвижных объектов, содержащее съемочную камеру, установленную посредством опорной площадки на штативе с регулируемой телескопической ногой (опорой) и платформу, на которой закреплен штатив.
Недостатками данного устройства для съемки с подвижных объектов являются:
- невозможность съемки при движении подвижных объектов по неровной (сложной по рельефу) поверхности, где стабилизатор изображения перестает работать;
- обязательное присутствие оператора в процессе съемки, что исключает возможность использования данного устройства, например, на роботах при дистанционной съемке в опасных местах.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому устройству для съемки с подвижных объектов является устройство [3] для съемки с подвижных объектов, содержащее управляемую цифровую съемочную камеру, установленную посредством опорной площадки на штативе с шарнирными ногами, имеющими на другом конце дополнительные шарниры, трехкомпонентный акселерометр, платформу, на которой установлен блок управления, состоящий из последовательно соединенных компьютера и концентратора, через который к компьютеру подключены съемочная камера и выходы трехкомпонентного акселерометра.
Недостатком данного устройства для съемки с подвижных объектов является ограниченная возможность регулировки положения опорной площадки вызванная ограниченным рабочим ходом линейных электродвигателей.
Отмеченные недостатки в данном устройстве для съемки с подвижных объектов устраняются за счет того, что в устройство для съемки с подвижных объектов, содержащее управляемую цифровую съемочную камеру, установленную посредством опорной площадки на штативе с шарнирными ногами, имеющими на другом конце дополнительные шарниры, трехкомпонентный акселерометр, платформу, на которой установлен блок управления, состоящий из последовательно соединенных компьютера и концентратора, через который к компьютеру подключены съемочная камера и выходы трехкомпонентного акселерометра, введены, шаговые поворотные серводвигатели, механически закрепленные на концах дополнительных шарниров, а рабочей поворотной шестерней соприкасающиеся с кольцевой шестерней, расположенной по краю платформы, сервопривод, установленный на платформе, через концентратор подключенный к компьютеру, а выходами к управляющим входам шаговых поворотных серводвигателей, телескопическая опора, через сферический подшипник поддерживающая опорную площадку, при этом трехкомпонентный акселерометр расположен на опорной площадке.
Сущность полезной модели поясняется на чертежах (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3), где на фиг. 1 и фиг. 2 приведены структурно-кинематические схемы устройства, а на фиг. 3 функциональная схема, поясняющая принцип его работы.
Цифровая управляемая съемочная камера 1 (фиг. 1), установленная на опорной площадке 2 (фиг. 1), при движении подвижного объекта 6 (фиг. 1) по неровной поверхности, поворачивается в направлении объекта съемки вместе с опорной площадкой 2 на шарнирах 3 (фиг. 1) за счет соответствующего изменения наклона шарнирных ног 4 (фиг. 1) относительно платформы 5 (фиг. 1), установленной на подвижном объекте 6. Изменение наклона (вертикальной составляющей длины) шарнирных ног 4 осуществляется шаговыми поворотными серводвигателями 7 (фиг. 1), механически закрепленными на концах дополнительных шарниров 8 (фиг. 1), путем их перемещения по кольцевой шестерне 9 (фиг. 2) по сигналам от блока управления 10 (фиг. 1) через сервопривод 11 (фиг. 1). Любые изменения положения опорной площадки 2 от горизонтального положения фиксируются трехкомпонентным акселерометром 12 (фиг. 1) и по кабелю 13 (фиг. 1) передаются в блок управления 10 для соответствующей корректировки. Угловые перемещения шарнирных ног 4 относительно платформы 5, в процессе изменения их наклона, компенсируются дополнительными шарнирами 8 (фиг. 1). Центрирование опорной площадки 2, с возможностью ее вертикального перемещения, обеспечивается телескопической опорой 14 (фиг. 1). При этом телескопическая опора 14 поддерживает опорную площадку 2 через шаровой подшипник 15 (на фиг. 1 показан в разрезе).
Блок управления 10 (фиг. 3) построен на базе компьютера 16 (фиг. 3) и, последовательно соединенного с ним, концентратора 17 (фиг. 3) (распределителя сигналов, построенного на принципах, приведенных в учебнике [4]), через который на вход компьютера 16 поступают сигналы с трехкомпонентного акселерометра 12 и съемочной камеры 1, а с выхода компьютера 16 подаются управляющие сигналы на съемочную камеру 1 и, через сервопривод 11, на шаговые поворотные серводвигатели 7-1, 7-2, 7-3 (фиг. 2, фиг. 3).
Перед практическим применением устройства проводят его «знакомство» с объектом съемки. Для этого оператор подключает к компьютеру 16 блока управления 10 внешний компьютер с дисплеем (например, ноутбук) и с помощью клавиатуры внешнего компьютера выводит на экран дисплея объект съемки, фиксируемый съемочной камерой 1 (например, типа PTZ-камеры). Полученное изображение, а также исходные угловые положения энкодеров шаговых поворотных серводвигателей 7-1, 7-2, 7-3 (например, типа SGMAN-A5A), поступающие на компьютер 16 через сервопривод 11 (например, типа SGDH-A5AE-OY), запоминаются в памяти компьютера 16 и в дальнейшем используются для сравнения с изображением, поступающим на него со съемочной камеры 1 в процессе съемки уже без оператора на подвижном объекте, например, в виде управляемого робота.
При движении подвижного объекта любые неровности поверхности и вибрации опорной площадки 2 устройства фиксируются трехкомпонентным акселерометром 12, сигналы которого, через концентратор 17 блока управления 10, поступают на компьютер 16, где сравниваются с сигналами энкодеров шаговых поворотных серводвигателей. По разности сигналов трехкомпонентного акселерометра 12 и энкодеров шаговых поворотных серводвигателей 7-1, 7-2, 7-3 компьютер 16 формирует сигналы управления на сервопривод 11, который пропорционально этим сигналам вырабатывает необходимую последовательность импульсов на управляющий вход каждого серводвигателя для его перемещения по кольцевой шестерне 9, тем самым выравнивая опорную площадку 2 со съемочной камерой 1 и компенсируя их вибрацию.
В случае отклонения подвижного объекта (управляемого робота) от заданного направления движения (например, при огибании препятствия) видеоизображение, поступающее со съемочной камеры 1 на компьютер 16, будет отличаться от исходного, хранящегося в памяти компьютера 16. Компьютер 16, в этом случае, посылает по кабелю 13 сигнал управления съемочной камерой 1, поворачивая ее оптическую ось вновь на объект съемки.
Литература
1. Авторское свидетельство SU 1272359 A1, (аналог). Штатив. Опубликовано в БИ №43 от 23.11.1986.
2. Патент RU 2071103 C1, (аналог). Устройство для съемки с подвижных объектов. Опубликовано в БИ №36 от 27.12.1996.
3. Патент RU 126854 U1 на полезную модель, (прототип). Устройство для съемки с подвижных объектов. Регистрация в Госреестре полезных моделей от 10.04.2013.
4. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы. В.Г. Олифер, Н.А. Олифер. - СПб: Издательство «Питер», 2000.