用于与机器人控制的物体映射的3D投影的系统和方法技术方案

提出了一种用于运动控制的系统，在一个实施例中，运动控制3D投影系统包括投影仪；和联接至机器人臂的投影表面，其中，机器人臂使投影表面移动通过一组空间坐标，且来自投影仪的3D投影被投影到投影表面的一组空间坐标上，且在投影表面移动通过该组空间坐标时，将3D投影匹配至投影表面的该组空间坐标。在附加实施例中，主控制系统可集成附加的机器人臂和其他装置，以建立随主时间线的运动控制场景。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于与机器人控制的物体映射的3D投影的系统和方法
本专利技术的实施例涉及自动化系统和控制在视听演示的创建中的使用。更具体地，本专利技术的实施例涉及通过机器人运动控制使用投影映射的系统和方法。
技术介绍
3D投影映射是创建物理上不存在的物体和环境的幻象的技术。通过将光投射在从具体视角得到的表面上，观察者感知实际上物理上不存在的环境。 运动控制是一种自动化技术，其中一个或多个物体的位置使用一些类型的装置控制，所述装置诸如机器人臂。在视频、影片商业片、电影、以及其他这样的视听作品的制造中，摄像机和物体在被摄像机捕获的场景中的布置和运动是主要考虑的内容，以及成本和时间的源。已知在电影工业中使用运动控制，其中，摄像机作为视频场景的创建和记录的一部分被安装和控制。该技术通常称为运动控制摄影。
技术实现思路
示出了运动控制系统的各实施例。在一个可行实施例中，3D投影表面与投影仪匹配。一个或两个物体可被安装在机器人臂上，所述机器人臂用作用于场景的装置作用器(device actor)，所述场景被设定为随时间和空间改变，其中装置作用器移动投影表面，且投影仪将被投影图像呈现在投影表面上。在一个实施例中，这实现场景作用器的运动控制，该运动控制使用装置作用器被部分地机械地制作动画，和使用来自投影仪的投影实现部分地计算机制作动画。 【附图说明】 图1示出了根据此处本创新的一个实施例的运动控制摄影系统的块图，该系统包括主场景控制器。 图2示出了机器人的透视图，其用于与根据此处本创新的一个实施例的运动控制摄影系统一起使用。 图3a示出根据此处本创新的一个实施例的具有7个自由度的机器人的视图。 图3b示出根据此处本创新的一个实施例的具有附连的摄像机的机器人的视图。 图3c示出根据此处本创新的一个实施例的具有灯光单元的机器人的视图。 图4a示出了肘节安装件的视图，其用于与根据此处本创新的一个实施例的机器人臂一起使用。 图4b示出根据此处本创新的一个实施例的具有肘节安装件的机器人的视图。 图5a示出了主输入器的一个可行实施例，其用于与根据此处本创新的一个实施例的运动控制系统一起使用。 图5b示出根据此处本创新的一个实施例的整合通过主控制器的装置作用器位置的时间线。 图6a示出了根据此处本创新的一个实施例的运动控制摄影系统的块图，该系统包括主场景控制器。 图6b示出根据此处本创新的一个实施例的控制方法。 图7示出根据本创新的各实施例的计算机或电子装置的一个可行实施例。 图8示出此处本创新的一个实施例的用于软件控制器的可行用户接口。 图9示出此处本创新的一个实施例的用于软件控制器的可行用户接口。 图10示出了根据此处本创新的一个实施例的运动控制摄影系统的块图，该系统包括主场景控制器。 图11示出包括3D投影映射的系统的一个可行实施方式。 图12示出包括3D投影映射的系统中的投影仪的一个可行实施方式。 图13示出包括3D投影映射的系统的一个可行实施方式。 图14示出包括3D投影映射的系统的一个可行实施方式。 图15示出包括3D投影映射的系统的一个可行实施方式。 图16示出包括3D投影映射的系统的一个可行实施方式。 图17示出包括3D投影映射的系统的一个可行实施方式。 图18示出包括3D投影映射的系统的一个可行实施方式。 图19示出包括3D投影映射的系统的一个可行实施方式。 图20示出用于包括3D投影映射的系统的用户接口的一个可行实施方式。 图21示出用于包括3D投影映射的系统的用户接口的一个可行实施方式。 【具体实施方式】 这里公开的创新的实施例包括用于提供具有三维(3D)投影映射的增强运动控制的系统和方法。特别地，所述系统和方法描述了一种系统，所述系统具有附连至可控机器人臂的三维投影表面、用于将动画投影透射到3D投影表面上的投影仪、和用于将3D投影的运动与从投影仪到3D投影表面上的投影同步的附连系统。 一个可行实施例用在动画电子的领域中，或用于建立表现类似的动画机器人(animated robot)。在这样的实施例中,投影表面被定形为被演示的生物的形式，诸如恐龙、猴子、或一些其他生物。生物的一些部分难以使用物理机械装置建立。诸如眼睛和嘴唇的面部特征在历史上难以机械地重新建立。一个或多个投影仪被定位有从投影仪至所有或部分投影表面的光学路径，且眼睛和嘴的动画投影被透射到投影表面上。投影表面随后被移动，以模拟被模仿的生物的走路、头部运动、或其他特征运动。当投影表面的该运动发生时，眼睛和嘴的投影匹配投影表面的运动，因此，眼睛和嘴的位置在投影表面上保持相对静止，同时眨眼和嘴瞬间的幻象发生。如果这样的系统包括足够强大的计算机动画软件，则被投影特征的运动可被实时控制，以例如将嘴的运动与正被建立的声音匹配，这实现与动画电子机器人的无脚本对话。 进一步地，这样的投影系统的一些实施例包括多个投影表面、多个投影仪、和附加的系统装置，诸如声音、环境灯光、和集成到主控制系统中的其他这样的效果，以通过一系列脚本(scripted)和同步组件实现前进和后退运动以及可控速率。附加的实施例还包括集成的安全特征结构，用于防止在装置移动的区域内正在操作的人或装置之间的碰撞。 图1描述了运动控制系统100。运动控制系统100是用于使用运动控制摄影术拍摄场景的运动受控组件的一部分。运动控制系统包括主控制器10、输入和反馈系统20、装置作用器40和安全系统90。从最基础的视角来看，当输入系统20将指令经由主控制器10提供给装置作用器40时，运动控制系统100工作。 为了本专利技术的目的，场景包括由装置作用器40在连续时间段上进行的一组运动和动作，从而摄像机前方的一组表演者在视频、声音、或在这两方面被记录。表演者是人、静止的物体、或被装置作用器40的一个或多个装置控制或移动的物体。在一个实施例中，摄像机安装至装置作用器40的机器人臂。在场景开始时，摄像机和多个表演者在第一位置开始。装置作用器40的运动控制器使摄像机和表演者通过一系列运动移动至场景的结束处，其中来自被记录场景的声音和表演者使用摄像机以及可能地其他音频和视频记录组件来捕获运动。 在作为运动控制系统100的一部分的一个可能实施例中，输入和反馈系统20包括数据库22、主输入器24、软件控制器26、和独立手动控制器28。作为输入和反馈系统20的一部分，数据库22操作为提供一组计时和位置数据以指导所有或一部分装置作用器40。替换地，数据库22存储通过手动或单个移动创建的数据，或与装置作用器40的操作和功能相关的被输入的数据。数据库22还存储独立于装置作用器40创建的数据，诸如使用软件控制器26的软件建模特征而建立的数据。 主输入器24是用于操作与特定场景相关联的所有装置作用器40的任何装置，所述特定场景通过运动控制系统100建立。主输入器24通过将输入控制信号发送至主控制器10而工作。主控制器10则改编来自主输入器24的信号，以将单独的控制信号发送至作为用于特定场景的装置作用器40操作的多个作用器。在一个可行实施例中，当从主输入器24接收到信号时，来自主控制器10的控制信号被提供至装置作用器40的每个单独的装置，所述信号包括至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有运动控制的用于3D投影的系统，包括：投影仪；和联接至第一装置作用器的投影表面，其中，第一装置作用器使投影表面移动通过一组空间坐标，且来自投影仪的3D投影被投影到投影表面的一组空间坐标上，且在投影表面移动通过该组空间坐标时，将3D投影匹配至投影表面的该组空间坐标。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.16 US 61/560,7441.一种具有运动控制的用于3D投影的系统，包括: 投影仪；和 联接至第一装置作用器的投影表面，其中，第一装置作用器使投影表面移动通过一组空间坐标，且来自投影仪的3D投影被投影到投影表面的一组空间坐标上，且在投影表面移动通过该组空间坐标时，将3D投影匹配至投影表面的该组空间坐标。2.如权利要求1所述的系统，还包括: 联接至投影仪的动画计算机系统，其将3D投影映射到投影表面上且制作3D投影动画，同时在非平面投影表面移动通过该组空间坐标时，将3D投影匹配至投影表面的该组坐标。3.如权利要求2所述的系统，其中，动画计算机系统进一步联接至装置作用器，且动画计算机系统提供该组空间坐标给装置作用器，以指示装置作用器将非平面投影表面移动通过该组空间坐标。4.如权利要求3所述的系统，还包括: 主控制器，主控制器接收多个控制信号，所述多个控制信号包括控制数据，用于包括第一装置作用器的多个装置作用器，且主控制器将所述多个控制信号与全局时间线同步以建立多个同步信号，使得用于装置作用器中的每一个作用器的控制数据与全局时间线中的对应位置相关联；和 主输入器，其将主输入信号输送至主控制器，指示全局时间线中的位置和通过全局时间线的进展速率； 其中，主控制器通过将与全局时间线中的位置相关联的所述多个同步信号通信至所述多个装置作用器而响应于主输入信号，且用于装置作用器中的每一个作用器的控制数据被以通过全局时间线的进展速率发送至相应装置作用器。5.如权利要求4所述的系统，其中，主输入器包括模拟输入器、节点选择器和模拟输入动作控制器； 其中，当没有力施加至模拟输入器时，模拟输入动作控制器将模拟输入器返回至第一位置； 其中，对于主输入器的第一被选择模式，模拟输入器沿第一方向的调整将通过全局时间线的进展速率从预定标准前进速率增加； 其中，对于主输入器的第一被选择模式，模拟输入器沿不同于第一方向的第二方向的调整将通过全局时间线的进展速率从预定标准前进速率降低； 其中，对于主输入器的第二被选择模式，模拟输入器沿第一方向的调整建立了沿前进方向的从固定速率变化的进展速率；且 其中，对于主输入器的第二被选择模式，模拟输入器沿第二方向的调整建立了沿倒退方向的从固定速率变化的进展速率。6.如权利要求5所述的系统，其中，动画计算机系统包括实时输入，用于改动3D投影，同时在投影表面移动通过该组空间坐标时将3D投影保持在投影表面的该组坐标内。7.如权利要求4所述的系统，还包括:物体检测器，物体检测器观察接近所述多个装置作用器中的第一装置作用器的区域，并当物体检测器感测到物体时，将安全停止信号传输至第一装置作用器。8.如权利要求7所述的系统，还包括主安全控制器；其中，主安全控制器包括可编程逻辑电路；且 其中，安全停止信号经由可编程电路被传输至所述多个装置作用器的每一个。9.如权利要求7所述的系统，其中，第一装置作用器是机器人臂，物体检测器附连至机器人臂的安装点，且其中，接近第一装置作用器的区域包括从物体检测器延伸一固定距离的区域。10.如权利要求8所述的系统，其中，接近第一装置作用器的区域随时间以预定方式改变，所述预定方式与全局时间线中的位置和通过全局时间线的进展速率相关联地确定。11.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：J林内尔，
申请(专利权)人：欧特法斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US