[发明专利]一种几何约束自适应双推杆起降机构

说明书

背景技术

电影行业一直伴随着最新技术而发展。数字技术已经成为电影制作的必要手段。在数字电影中，占有重要位置的数字特技，使得电影特技产生了质的飞跃。摄影机的运动控制技术，即与拍摄对象的运动匹配和路径再现是数字特效关键技术之一。由于轨迹数据的精确存储，可以实现轨迹再现，即不同拍摄环境下进行同一个运动镜头的多次拍摄，结合数字图像处理，可获得多种拍摄特效。

当前已有的摄像机运动控制系统为美国General Lift.s Mk Genu Flex，英国的MRMC的MILO以及中国的奥视佳(OTHKA)。这三个公司的产品，美国General Lift.s Mk Genu Flex体积庞大，吊臂不能进行伸缩，对拍摄空间的适应性差。英国的MILO在匀速以及加减速过程中，摄像机运动平稳，随着3DIMAX影视发展，摄像机的重量在大幅提高，MILO的载重量(15kg)已经不能适应最先进的摄像机。另外，MILO的价格非常昂贵。

在摄像机运动控制系统中，均具有控制摄像机高度位置的起降机构，用来实现摄像机高度位置的调节。目前，起降机构的形式主要有单推杆方式，6自由度机械臂方式以及双推杆方式；其中，采用单推杆方式的起降机构，直线推杆运动机构和被推动的顶层平板不能产生干涉，即推杆有效行程必须小于推杆的最小尺寸。但摄像机运动控制系统中的起降机构，要求被推动的平板可以在与水平面成+70/-50°的范围内运动，因此这种方式的起降机构不能直接应用到摄像机运动控制系统中。

采用6自由度机械臂的起降机构，推举的范围足够大，但这种结构的承载力小，而在摄像机运动控制系统中的起降机构对载重力矩要求很高(30公斤)。因此，这种方式的起降机构不能直接应用到摄像机运动控制系统中。

采用双推杆方式的起降机构，通过同步带同步。顶层平板远端，与直线模组结合的部分是一固定轴，其两端各配合一个滚动轴承。这种双推杆方式的起降机构需要两直线运动模组的安装角度一致，且相互平行。由于实际中不能做到两直线运动模组安装角度绝对一致且相互平行，仅靠直线推杆机构自身的柔性和安装时的调整来保证推举起降功能所需的几何约束条件。这样很费时间和精力，且在有效行程中存在应力，使得运动不流畅。且每次安装调整都不是固定的，需要依靠工人的经验来调整。另外，顶层平板的姿态是由顶层近端滚动轴承决定的，不能保证顶层平板滚动轴轴线与直线单元底层安装板的绝对平行，即不能保证直线推杆运动单元的指向和顶层平板的指向一致。各种制造和安装误差使得几何约束相互耦合，强硬的安装会使得推杆在某些位置运动困难，严重时会影响推杆的直线运动范围。

发明内容

针对上述问题，本发明通过对机构的重新设计，提出一种几何约束自适应双推杆起降机构，克服工作范围小的缺点，同时具有大承载力，以适应IMAX摄像机的尺寸和重量。

本发明一种几何约束自适应双推杆起降机构，包括支撑架、顶层支撑板、立式旋转轴支撑机构以及两组推杆机构。

所述支撑架顶端固定焊接顶端安装板，顶端安装板用来安装顶层支撑板的近端。

两组推杆机构分别左右对称安装在支撑架底部设计的凸边上；每组推杆机构包括底层滚动轴承模块、连接架、驱动传动机构与直线运动单元。底层滚动轴承模块包括底层轴承座、底层连接板与底层转轴。其中，底层轴承座固定安装在底层环形底板外缘的凸边上，底层转轴两端分别通过轴承与底层轴承座相连；底层转轴上固定安装有底层连接板。连接架一端与底层连接板固定安装，另一端通过驱动传动机构连接直线运动单元，由驱动传动机构实现直线单元中滑块沿丝杠的运动。

上述结构的两组推杆机构中，直线运动单元上的滑块间安装有立式旋转轴支撑机构。所述立式旋转轴支撑机构包括顶层远端轴承座、顶层远端转轴、顶层远端滚动轴承、关节轴承、支撑台与立式旋转轴。其中，顶层远端轴承座为两个，分别安装在两组推杆机构中直线运动单元的滑块上，两个顶层远端轴承座内安装有关节轴承，顶层远端转轴两端分别安装一个顶层远端滚动轴承。两个顶层远端滚动轴承的内圈分别与转轴固定，外圈安装在套筒内,套筒外圈安装在两个关节轴承内。支撑台两端分别通过顶丝与顶层远端转轴两端固定；立式旋转轴为柱状结构，底面开孔，通过螺钉与支撑台间拧紧固定，使立式旋转轴位于支撑台中心位置；立式旋转轴底部周向上具有支撑台肩；通过支撑台肩支撑顶层支撑板远端。