360度万向节系统技术方案

一种360度万向节装置，包括：竖直支架；随该竖直支架上的中空的柄轴转动的偏航电机；安装在所述中空的柄轴内的滑环；具有近端的第一臂，所述第一臂的近端附装至偏航电机使得第一臂绕偏航轴360度自由转动；所述第一臂的远端连接翻滚电机；具有近端的第二臂，所述第二臂的近端附装至所述翻滚电机使得所述第二臂绕翻滚轴实现270度的转动；连接至所述第二臂的远端的俯仰电机；附装至所述俯仰电机的支撑座，所述支撑座绕俯仰轴实现±60度的转动。所述万向节装置与移动装置无线通信连接，所述移动装置包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年3月31日提交的申请号为62/141,245的美国临时专利申请的优先权，其公开内容通过引用全文并入到本文中。
本申请主要涉及一种万向节(gimbal)系统，尤其涉及一种能基于不同定制轨迹实现不同拍摄模式的无线自动万向节装置，该装置可绕偏航轴(pan axis)实现360°自由旋转。
技术介绍
I.现有装置1.许多相机架可提供双轴(偏航轴与俯仰(tilt)轴)旋转运动(angularmotion)。在没有以电机或自动控制器为例的电子单元的情况下，这些设备可以手动操作运行。2.一些无线网络相机(Wireless IP Camera)可提供包括偏航轴与俯仰轴在内的双轴旋转运动。这种相机通过两个电机在有限的操作角度内工作。这种相机安装在建筑物的墙上，利用室内直流电运行。II.现有装置的控制方式1.除自动稳定(auto-stabilizing)外，一些现有的装置可采用其自身安装的数/模控制器来实现控制调整。III.现有的拍摄方法1.安卓移动应用程序“谷歌相机”中的“球景模式”(“Spherical mode”)a.现有应用程序示例1).用户根据相机应用程序的指示(hints)手动移动相机。这些指示覆盖了生成球景图像的所有视角(angle)。球景图像覆盖垂直视角，而不包含固定的水平全景图。b.使用“谷歌相机”应用程序拍摄“球景图像”的步骤1).用户启动“谷歌相机”并切换至“球景模式”；2).用户处于拍摄环境的中心位置处；3).用户手动调整相机的位置使得像圈(circle)与应用程序所示的“线框(dots)”相对应；4).用户可在任意时刻点击“停止”键利用现有的所摄图像生成“球景图像”，否则相机将在所有的“线框”完成时停止(并生成球景图像)；5).“球景图像”是采用拼接(stitching)与图像变形(image warping)算法将单个的图像拼接而成，并在特殊的“球景显示器(spherical imageviewer)”中显示，用户通过对该球景图像的拖拽(drag)或倾转(tilt)可以实现“环视”。2.安卓移动应用程序“谷歌相机”中的“全景模式”a.现有应用程序示例1).用户水平转动相机获取水平偏航拍摄(horizontal pan shot)，进而获得较宽视角的图像。该图像通过将大量的图像拼接形成。b.使用“谷歌相机”应用程序拍摄“全景图像”的步骤1).用户启动“谷歌相机”并切换至“全景模式”；2).用户处于拍摄环境的前方处；3).用户缓慢平移(pan)相机直至相机提示“完成”。3.“嗨拍”(Hyperlapse)应用程序a.什么是“嗨拍”1)“嗨拍”是指在规律的间隔内拍摄的图像所构成的视频。例如，在24小时内拍摄240张图像，并在10秒钟内播放。因此这种视频看起来类似“快速播放”的视频。2)“嗨拍”的拍摄视角与方向不固定。用户可以在各个镜头一点一点地上下倾转及水平移动相机架，进而获得“全景”录像。b.拍摄嗨拍录像的示例1).用户在相机内设置定时器以进行规律的时间间隔的拍摄；2).用户在相机内的定时器设定的规律的时间间隔内手动一点一点地移动相机架；3).用户手动将所有的图像输入到软件内并在软件内生成视频。IV.陀螺漂移(Gyro-shift)问题1.一些智能手机并不具备数字罗盘(digital compass)或者在球景拍摄模式中并不使用数字罗盘数据。由此，地球自转引起的磁场变化对陀螺仪将造成影响。这一偏差将实时累积并将造成偏航轴陀螺仪数据不准，进而造成明显的拼接伪影(stitching artifacts)。a.现有的相机应用程序要求用户能在2-3分钟内获取图像，以最小化陀螺漂移问题。以上所述
技术介绍
旨在解释360度万向节装置，并不用于描述或构造360度万向节装置的相关现有技术，也不应将所列文件用于评价本申请的权利要求的创造性。
技术实现思路
本申请针对以上
技术介绍
中的现有装置进行改进，具体方案如下：提供一种360度万向节装置，包括：竖直支架；随中空的柄轴转动的偏航电机，所述柄轴安装在所述竖直支架的上开口处；安装在所述中空的柄轴内的滑环；具有近端的第一臂，所述第一臂的近端附装至所述偏航电机的侧部使得所述第一臂相对竖直支架绕偏航轴360度自由转动；与所述第一臂20的远端相连的翻滚电机；具有近端的第二臂，所述第二臂的近端附装至所述翻滚电机的转动部使得所述第二臂可相对所述第一臂绕垂直于偏航轴的翻滚轴实现270度的转动；连接至所述第二臂的远端的俯仰电机；附装至所述俯仰电机的转动部的支撑座，所述支撑座相对垂直于所述竖直支架的偏航面绕俯仰轴实现±60度的转动，俯仰轴z与偏航轴及翻滚轴正交；无线通信单元，用于在所述万向节装置与移动装置之间无线接收与发射信号,所述移动装置包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式；中央处理单元，用于将所述无线通信单元的指令信号转换为PWM脉冲调制信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并转换为角度信号；与所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机电连接的电机控制器，用于从所述中央处理单元接收所述PWM脉冲调制信号并提供相应的电压以驱动所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机，由此分别在偏航轴、翻滚轴及俯仰轴上生成旋转运动；以及惯性测量传感器，用于感应万向节装置在每个循环中各轴上的旋转运动。进一步地，本申请还提供一种万向节装置，包括：竖直支架；随中空的柄轴转动的偏航电机，柄轴安装在所述竖直支架的上开口处；安装在所述中空的柄轴内的滑环；具有近端的第一臂，所述第一臂的近端附装至偏航电机的侧部使得第一臂相对竖直支架绕偏航轴转动；与第一臂的远端相连翻滚电机；具有近端的第二臂，所述第二臂的近端附装至所述翻滚电机的转动
部使得所述第二臂可相对所述第一臂绕垂直于偏航轴的翻滚轴转动；连接至所述第二臂的远端的俯仰电机；以及附装至所述俯仰电机的转动部的支撑座，所述支撑座绕与偏航轴及翻滚轴正交的俯仰轴转动。本申请所述的万向节装置中，多条第一电线从所述滑环的下端伸出，所述第一电线电连接至所述竖直支架内的PCB板；多条第二电线从所述滑环的上端延伸出，所述第二电线与所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机电连接。本申请所述的万向节装置中，包括无线通信单元，用于在所述万向节装置与移动装置之间无线接收与发射信号。本申请所述的万向节装置中，所述移动装置包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式。本申请所述的万向节装置中，包括中央处理单元，用于将无线通信单元的指令信号转换为PWM脉冲调制信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并转换为角度信号。本申请所述的万向节装置中，包括与所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机电连接的电机控制器，用于从所述中央处理单元接收所述PWM脉冲调制信号并提供相应的电压以驱动所述偏航电机、翻滚电机及俯仰电机，由此分别在偏航轴、翻滚轴及俯仰轴上生成旋转运动。本申请所述的万向节装置中，包括惯性测量传感器，用于感应万向节装置在每个循环中的各轴上的旋转运动。本申请所述的万向节装置中，所述第一臂360度自由转动。本申请所述的万向节装置中，所述第二臂的转动角度范围为270度。本申请所述的万本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种360度万向节装置(10)，其特征在于，包括：(a)竖直支架(12)；(b)随中空的柄轴(16)转动的偏航电机(14)，所述柄轴(16)安装在所述竖直支架(12)的上开口处；(c)安装在所述中空的柄轴(16)内的滑环(18)；(d)具有近端的第一臂(20)，所述第一臂(20)的近端附装至偏航电机(14)的侧部使得所述第一臂(20)相对所述竖直支架(12)绕偏航轴(x)360度自由转动；(e)与所述第一臂(20)的远端相连的翻滚电机(24)；(f)具有近端的第二臂(26)，所述第二臂(26)的近端附装至所述翻滚电机(24)的转动部使得所述第二臂(26)相对所述第一臂(20)绕垂直于偏航轴(x)的翻滚轴(y)实现270度的转动；(g)连接至所述第二臂(26)的远端的俯仰电机(34)；(h)附装至所述俯仰电机(34)的转动部的图像获取装置支撑座(36)，所述支撑座(36)相对垂直于所述竖直支架(12)的水平面绕俯仰轴(z)实现±60度的转动，俯仰轴(z)与偏航轴(x)及翻滚轴(y)正交；(i)无线通信单元(62)，用于在所述万向节装置(10)与移动装置(64)之间无线接收与发射信号,所述移动装置(64)包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式；(j)中央处理单元(66)，用于将无线通信单元(62)的指令信号转换为PWM脉冲调制信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并转换为角度信号；(k)与所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)电连接的电机控制器(68)，用于从所述中央处理单元(66)接收所述PWM脉冲调制信号并提供相应的电压以驱动所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)，由此分别在偏航轴(x)、翻滚轴(y)及俯仰轴(z)上生成旋转运动；以及(l)惯性测量传感器(70)，用于感应万向节装置在每个循环中各轴上的旋转运动。...

【技术特征摘要】
2015.03.31 US 62/141,2451.一种360度万向节装置(10)，其特征在于，包括：(a)竖直支架(12)；(b)随中空的柄轴(16)转动的偏航电机(14)，所述柄轴(16)安装在所述竖直支架(12)的上开口处；(c)安装在所述中空的柄轴(16)内的滑环(18)；(d)具有近端的第一臂(20)，所述第一臂(20)的近端附装至偏航电机(14)的侧部使得所述第一臂(20)相对所述竖直支架(12)绕偏航轴(x)360度自由转动；(e)与所述第一臂(20)的远端相连的翻滚电机(24)；(f)具有近端的第二臂(26)，所述第二臂(26)的近端附装至所述翻滚电机(24)的转动部使得所述第二臂(26)相对所述第一臂(20)绕垂直于偏航轴(x)的翻滚轴(y)实现270度的转动；(g)连接至所述第二臂(26)的远端的俯仰电机(34)；(h)附装至所述俯仰电机(34)的转动部的图像获取装置支撑座(36)，所述支撑座(36)相对垂直于所述竖直支架(12)的水平面绕俯仰轴(z)实现±60度的转动，俯仰轴(z)与偏航轴(x)及翻滚轴(y)正交；(i)无线通信单元(62)，用于在所述万向节装置(10)与移动装置(64)之间无线接收与发射信号,所述移动装置(64)包括移动应用程序，该移动应用程序用于基于多个定制轨迹生成多个图像拍摄模式；(j)中央处理单元(66)，用于将无线通信单元(62)的指令信号转换为PWM脉冲调制信号，和对包括陀螺仪信号及加速信号在内的运动信号进行处理并转换为角度信号；(k)与所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)电连接的电机控制器(68)，用于从所述中央处理单元(66)接收所述PWM脉冲调制信号并提供相应的电压以驱动所述偏航电机(14)、翻滚电机(24)及俯仰电机(34)，由此分别在偏航轴(x)、翻滚轴(y)及俯仰轴(z)上生成旋转运动；
\t以及(l)惯性测量传感器(70)，用于感应万向节装置在每个循环中各轴上的旋转运动。2.一种万向节装置(10)，其特征在于，包括：(a)竖直支架(12)；(b)随中空的柄轴(16)转动的偏航电机(14)，所述柄轴(16)安装在所述竖直支架(12)的上开口处；(c)安装在所述中空的柄轴(16)内的滑环(18)；(d)具有近端的第一臂(20)，所述第一臂(20)的近端附装至所述偏航电机(14)的侧部使得所述第一臂(20)相对所述竖直支架(12)绕偏航轴(x)转动；(e)与所述第一臂(20)的远端相连的翻滚电机(24)；(f)具有近端的第二臂(26)，所述第二臂(26)的近端附装至所述翻滚电机(24)的转动部使得所述第二臂(26)可相对所述第一臂(20)绕垂直于偏航轴(x)的翻滚轴(y)转动；(g)连接至所述第二臂(26)的远端的俯仰电机(34)；以及(h)附装至所述俯仰电机(34)的转动部的支撑座(36)，所述支撑座(36)绕与偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡桦丰，张宗伟，张其龙，
申请(专利权)人：点硕科技集团有限公司，
类型：新型
国别省市：中国香港;81