一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，包括上層平臺(tái)、中層支撐機(jī)構(gòu)與底層基板；上層平臺(tái)下表面采用以吊裝方式安裝環(huán)形導(dǎo)軌，即導(dǎo)軌在上，導(dǎo)軌滑塊在下；導(dǎo)軌滑塊通過(guò)中層支撐機(jī)構(gòu)與底層基板相連。中層支撐機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)實(shí)心支撐體，保證上層平臺(tái)的支撐剛度；另兩個(gè)支撐體采用關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)在上層平臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的自適應(yīng)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：容差能力增大，允許支撐體高度上±2mm的誤差，圓周位置上分布的誤差，允許較大的弧形導(dǎo)軌的制造誤差以及弧形導(dǎo)軌拼接安裝時(shí)的圓度誤差，保證旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)流暢，同時(shí)不影響使用精度。
【專利說(shuō)明】一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)容差能力增大，在具有安裝誤差時(shí)，仍可保證旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)流暢，同時(shí)不影響使用精度。

【背景技術(shù)】
[0002]電影行業(yè)一直伴隨著最新技術(shù)而發(fā)展。當(dāng)前，電影的存儲(chǔ)介質(zhì)、制作和管理手段都與數(shù)字化技術(shù)密切相關(guān)，數(shù)字技術(shù)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(zhì)的飛躍攝影機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，即與拍攝對(duì)象的運(yùn)動(dòng)匹配和路徑再現(xiàn)是數(shù)字特效關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003]由于軌跡數(shù)據(jù)的精確存儲(chǔ)，可以實(shí)現(xiàn)軌跡再現(xiàn)，即不同拍攝環(huán)境下進(jìn)行同一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏡頭的多次拍攝，結(jié)合數(shù)字圖像處理，可獲得多種拍攝特效。例如，在《指環(huán)王.雙塔》中的吐魯，演員賽基斯，每場(chǎng)戲他都要利用攝影機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)拍攝2次。第一次拍攝賽基斯與其他演員的表演，獲得吐魯?shù)亩ㄎ缓推渌輪T的表演，第2次拍攝為合成擦除畫(huà)面而用的背景。
[0004]上述攝影機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中均有一個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)以實(shí)現(xiàn)整體部分平行于底面的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上方加裝其他功能機(jī)構(gòu)模塊。對(duì)于現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，多為一平面上固定多節(jié)弧形導(dǎo)軌組成圓形軌道，弧形導(dǎo)軌滑塊安裝在圓形軌道之上，環(huán)形平臺(tái)固定在弧形導(dǎo)軌滑塊之上?；⌒螌?dǎo)軌在制造和安裝時(shí)難免產(chǎn)生幾何誤差(包括圓度誤差和高度誤差)。當(dāng)多個(gè)弧形導(dǎo)軌滑塊同時(shí)安裝在一個(gè)環(huán)形平臺(tái)上時(shí)，由于弧形導(dǎo)軌的幾何誤差，多個(gè)弧形導(dǎo)軌滑塊之間易發(fā)生相互作用，使某些旋轉(zhuǎn)角度位置產(chǎn)生阻力，嚴(yán)重時(shí)環(huán)形平臺(tái)無(wú)法完成360°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)的制造和調(diào)試周期較長(zhǎng)，調(diào)試過(guò)程困難。另外，環(huán)形平臺(tái)安裝在多個(gè)弧形導(dǎo)軌滑塊上，環(huán)形平臺(tái)自身的剛度完全由自身材料決定，沒(méi)有利用上弧形導(dǎo)軌的剛度，在對(duì)環(huán)形平臺(tái)有剛度要求時(shí)，有剛度材料浪費(fèi)的情況發(fā)生。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，采用弧形導(dǎo)軌吊裝方式，即弧形導(dǎo)軌在上，弧形導(dǎo)軌滑塊在下，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)增加關(guān)節(jié)軸模塊組。由于弧形導(dǎo)軌吊裝在環(huán)形平臺(tái)下面，所以環(huán)形平臺(tái)在材料質(zhì)量不變的情況下增大了結(jié)構(gòu)剛度。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的容差能力增大，允許多個(gè)平臺(tái)支撐模塊高度上(Z軸方向)±2mm的誤差，允許較大的弧形導(dǎo)軌的制造誤差以及弧形導(dǎo)軌拼接安裝時(shí)的圓度誤差，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)流暢，同時(shí)不影響使用精度。
[0006]一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，包括上層平臺(tái)、中層支撐機(jī)構(gòu)與底層基板。
[0007]所述上層平臺(tái)包括旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、環(huán)形導(dǎo)軌與導(dǎo)軌滑塊。其中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)下表面周向上同軸安裝有環(huán)形導(dǎo)軌，環(huán)形導(dǎo)軌上安裝有四個(gè)導(dǎo)軌滑塊。
[0008]所述底層基板與上層平臺(tái)間通過(guò)平臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)相連；平臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)由四個(gè)支撐體構(gòu)成。四個(gè)支撐體呈圓周均勻設(shè)置，且相對(duì)的兩個(gè)支撐體中，一個(gè)采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，底面固定安裝在底層基板上；另一個(gè)采用關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)，包括關(guān)節(jié)軸承、軸承座、關(guān)節(jié)軸與連接件；關(guān)節(jié)軸承安裝在軸承座內(nèi)，關(guān)節(jié)軸安裝在關(guān)節(jié)軸承內(nèi)；關(guān)節(jié)軸一端與連接件固連；軸承座底面固定安裝在底層基板上。
[0009]上述四個(gè)支撐體分別與上層平臺(tái)中四個(gè)導(dǎo)軌滑塊固定連接。其中，實(shí)心結(jié)構(gòu)支撐體頂面與導(dǎo)軌滑塊底面固連；關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)的支撐體中連接件與導(dǎo)軌滑塊底面固連；且在關(guān)節(jié)軸處水平時(shí)，關(guān)節(jié)軸軸線沿環(huán)形導(dǎo)軌徑向設(shè)置。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011]1、本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，在材料質(zhì)量不變的情況下增大了結(jié)構(gòu)剛度，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的容差能力增大，在組裝過(guò)程中，允許平臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)中的各支撐體高度上±2mm的誤差；允許弧形導(dǎo)軌的制造誤差以及弧形導(dǎo)軌安裝時(shí)的圓度誤差；還允許4個(gè)支撐體在圓周位置分布上的誤差；保證了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定流暢，同時(shí)不影響使用精度；且簡(jiǎn)化環(huán)形平臺(tái)的制造和安裝過(guò)程，降低時(shí)間成本；
[0012]2、本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，通過(guò)弧形軌道倒裝方式，增大上層平臺(tái)結(jié)構(gòu)剛度；同時(shí)，采用具有調(diào)心功能的其他軸承相比，承載能力更大；進(jìn)而使上層平臺(tái)可以承載較重載荷且不發(fā)生變形；且關(guān)節(jié)軸承調(diào)心角度范圍廣；
[0013]3、本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由環(huán)形導(dǎo)軌和平臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)決定，固環(huán)形旋轉(zhuǎn)平臺(tái)無(wú)論轉(zhuǎn)動(dòng)幾周，每周的運(yùn)動(dòng)軌跡都是一致的，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好；且可通過(guò)實(shí)際檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)出各個(gè)角度時(shí)環(huán)形平臺(tái)的圓度誤差和高度誤差，通過(guò)這個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)，可修正運(yùn)動(dòng)控制時(shí)的計(jì)算公式，得到高精度運(yùn)動(dòng)控制。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)環(huán)形導(dǎo)軌與導(dǎo)軌滑塊安裝位置示意圖；
[0016]圖3為本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)中工字鋼結(jié)構(gòu)的支撐體示意圖；
[0018]圖5為本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)中關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)的支撐體示意圖。
[0019]圖中:
[0020]1-上層平臺(tái) 2-中層支撐機(jī)構(gòu) 3-底層基板
[0021]101-旋轉(zhuǎn)平臺(tái) 102-環(huán)形齒條 103-環(huán)形導(dǎo)軌
[0022]104-導(dǎo)軌滑塊 201-支撐體201a_工字鋼
[0023]201b-加強(qiáng)筋 201c-關(guān)節(jié)軸承 201d_軸承座
[0024]201 e-關(guān)節(jié)軸 201 f-連接件

【具體實(shí)施方式】
[0025]本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)包括上層平臺(tái)1、中層支撐機(jī)構(gòu)2與底層基板3，如圖1、圖2、圖3所示。
[0026]所述上層平臺(tái)I包括旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101、環(huán)形齒條102、環(huán)形導(dǎo)軌103與導(dǎo)軌滑塊104。其中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101為環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101上表面，位于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101內(nèi)圓周周向上設(shè)計(jì)有臺(tái)階安裝面；環(huán)形齒條102與臺(tái)階安裝面配合固定，使環(huán)形齒條102的齒朝向旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101內(nèi)側(cè)，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒輪與環(huán)形齒條102配合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101的轉(zhuǎn)動(dòng)；且將環(huán)形齒條102頂面低于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101上表面，避免旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上的功能機(jī)構(gòu)模塊安裝后阻礙環(huán)形齒條的轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101下表面周向上同軸安裝有環(huán)形導(dǎo)軌103，環(huán)形導(dǎo)軌103上安裝有四個(gè)導(dǎo)軌滑塊104，環(huán)形導(dǎo)軌103采用滾珠導(dǎo)軌，通過(guò)滾動(dòng)導(dǎo)引實(shí)現(xiàn)四個(gè)導(dǎo)軌滑塊104在環(huán)形導(dǎo)軌103上自由滑動(dòng)。上述環(huán)形軌道103由采用η根弧形導(dǎo)軌拼接而成，η >4，便于加工安裝；本發(fā)明中采用六根弧形導(dǎo)軌進(jìn)行拼接，每根弧形導(dǎo)軌的圓心角為60° ;同時(shí)還在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101底面上設(shè)計(jì)有一周環(huán)形凸臺(tái)，通過(guò)將弧形導(dǎo)軌與環(huán)形凸臺(tái)配合，通過(guò)環(huán)形凸臺(tái)實(shí)現(xiàn)六根弧形導(dǎo)軌拼接后形成的環(huán)形導(dǎo)軌103與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101的同心度。
[0027]所述底層基板3同樣采用環(huán)形板狀結(jié)構(gòu)；底層基板3與上層平臺(tái)101間通過(guò)平臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)2相連。具體方式為:平臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)2由四個(gè)支撐體201構(gòu)成；四個(gè)支撐體201呈圓周均勻設(shè)置，即相鄰兩支撐體201間隔90° ;且相對(duì)的兩個(gè)支撐體201中，一個(gè)采用實(shí)心支撐體，用來(lái)保證上層平臺(tái)I的支撐強(qiáng)度和剛度。實(shí)心支撐體可選用工字鋼201a，底面固定安裝在底層基板3上；且位于工字鋼20Ia兩側(cè)，頂面與底面之間具有加強(qiáng)筋201b，如圖4所示，通過(guò)加強(qiáng)筋201b加強(qiáng)工字鋼201a整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。另一個(gè)采用關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)上層平臺(tái)I運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的安裝和制造誤差的自動(dòng)調(diào)節(jié)，包括關(guān)節(jié)軸承201c、軸承座201d、關(guān)節(jié)軸201e與連接件201f，如圖5所示；其中，關(guān)節(jié)軸承201c安裝在軸承座201d內(nèi)，軸承座201底面固定安裝在底層基板3上；關(guān)節(jié)軸201e安裝在關(guān)節(jié)軸承201c內(nèi)，通過(guò)關(guān)節(jié)軸承201c實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)軸201e沿自身軸向的移動(dòng)以及徑向上的擺動(dòng)。關(guān)節(jié)軸201e—端通過(guò)過(guò)盈配合與L型連接件201f的豎直側(cè)面固定，L型連接件201f的水平側(cè)面位于軸承座201d上方。
[0028]上述4個(gè)支撐體201分別與上層平臺(tái)I中四個(gè)導(dǎo)軌滑塊104固定連接，具體為:工字鋼結(jié)構(gòu)的支撐體201中工字鋼201a頂面與導(dǎo)軌滑塊104底面固連。關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)的支撐體201中L型連接件201f的水平側(cè)面與導(dǎo)軌滑塊104底面固連，且在關(guān)節(jié)軸處水平時(shí)，關(guān)節(jié)軸201e軸線沿環(huán)形導(dǎo)軌徑向設(shè)置。
[0029]本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)在使用時(shí)，底層基板3固定不動(dòng)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)環(huán)形齒條102，帶動(dòng)上層平臺(tái)I整體進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；在攝像機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中，可將其他功能機(jī)構(gòu)模塊預(yù)先安裝在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)101上，再將功能機(jī)構(gòu)模塊與旋轉(zhuǎn)平臺(tái)作為一個(gè)整體組件安裝在直線運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上。
[0030]本發(fā)明自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)在組裝過(guò)程中若存在安裝誤差，如:各支撐體201高度上(空間坐標(biāo)系Z軸方向)±2mm的誤差；或環(huán)形導(dǎo)軌103的制造誤差、或環(huán)形導(dǎo)軌103安裝時(shí)的圓度誤差，或4個(gè)支撐體在圓周位置分布上的誤差；則在上層平臺(tái)I轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)兩個(gè)關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)支撐體201中關(guān)節(jié)軸201e的軸向移動(dòng)與調(diào)心運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)上層平臺(tái)I徑向位置以及傾斜度的自適應(yīng)調(diào)整，可保持上層平臺(tái)I的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定流暢，同時(shí)不影響使用精度。
【權(quán)利要求】
1.一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，其特征在于:包括上層平臺(tái)、中層支撐機(jī)構(gòu)與底層基板； 所述上層平臺(tái)包括旋轉(zhuǎn)平臺(tái)、環(huán)形導(dǎo)軌與導(dǎo)軌滑塊；其中，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)下表面周向上同軸安裝有環(huán)形導(dǎo)軌，環(huán)形導(dǎo)軌上安裝有四個(gè)導(dǎo)軌滑塊； 所述底層基板與上層平臺(tái)間通過(guò)平臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)相連；平臺(tái)支撐機(jī)構(gòu)由四個(gè)支撐體構(gòu)成；四個(gè)支撐體呈圓周均勻設(shè)置，且相對(duì)的兩個(gè)支撐體中，一個(gè)采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，底面固定安裝在底層基板上；另一個(gè)采用關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)，包括關(guān)節(jié)軸承、軸承座、關(guān)節(jié)軸與連接件；關(guān)節(jié)軸承安裝在軸承座內(nèi)，關(guān)節(jié)軸安裝在關(guān)節(jié)軸承內(nèi)；關(guān)節(jié)軸一端與連接件固連；軸承座底面固定安裝在底層基板上； 上述四個(gè)支撐體分別與上層平臺(tái)中四個(gè)導(dǎo)軌滑塊固定連接；其中，實(shí)心結(jié)構(gòu)支撐體頂面與導(dǎo)軌滑塊底面固連；關(guān)節(jié)軸承結(jié)構(gòu)的支撐體中連接件與導(dǎo)軌滑塊底面固連；且在關(guān)節(jié)軸處水平時(shí)，關(guān)節(jié)軸軸線沿環(huán)形導(dǎo)軌徑向設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上安裝有環(huán)形齒條，由驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)齒輪與環(huán)形齒條配合驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)平臺(tái)為環(huán)形結(jié)構(gòu)，內(nèi)圓周上設(shè)計(jì)有臺(tái)階安裝面；環(huán)形齒條與臺(tái)階安裝面配合固定，且使環(huán)形齒條頂面低于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上表面。
4.如權(quán)利要求1所述一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述環(huán)形軌道由η根弧形導(dǎo)軌拼接而成，η > 4。
5.如權(quán)利要求4所述一種自適應(yīng)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述弧形導(dǎo)軌通過(guò)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)底面上設(shè)計(jì)的環(huán)形凸臺(tái)配合定位。
【文檔編號(hào)】F16M11/04GK104180132SQ201410419445
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】汪蘇, 賀京杰, 苗新剛 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué), 北京建筑大學(xué)