本發明涉及企業機器人控制領域，特別是一種應用于電視臺或公司節目錄播的攝影機器人時間軸控制方法。

背景技術：

近幾來，影視節目錄制發展越來普遍化由以前的電視臺、節目組專用到現在深入到公司、學校甚至尋常百姓家，錄制的節目也越來越多、越來越精彩。而錄制一場精彩的節目也要花費攝影師的大量精力與體力，為了節目的完美性考慮到錄制現場突發的各種狀況，導致一場鏡頭可能會重復拍攝很多遍。

現有的攝影機器人多采用軌跡控制方法進行控制，該方法的原理為控制各驅動軸運行動作進行拍攝，于此同時控制器會完整的記錄該動作下各驅動軸的運行狀況并保存為軌跡動作，此保存的軌跡動作可以原樣復原該動作。此種方法只能復原原來運行的動作，并且需要預先控制各驅動軸運行才能記錄該動作的運行狀況，使用起來較為復雜。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種攝影機器人時間軸控制方法，能夠有效的提高錄制節目的工作效率，減輕攝影師工作的壓力與失誤，從而提高錄制的節目效果。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種攝影機器人時間軸控制方法，該方法基于時間軸控制系統，系統包括控制器、控制終端、攝影機器人和攝像機，控制方法包括如下步驟：

步驟1，在控制終端存儲時間軸的名字以及各驅動軸變量數據生成的時間軸同步表，寫入儲存卡中并生成所需要的時間軸控件；

步驟2，讀取所需要時間軸的各驅動軸變量數據并將數據寫入各驅動軸；

步驟3，將時間軸的各驅動軸復位到初始位置，即當前時間軸初始點；

步驟4，運行時間軸進行所需要的攝影動作。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：

(1)本發明的攝影機器人時間軸控制方法通過在控制終端輸入所需要的動作數據，來實現一系列的時間軸動作，不需要預先進行控制動作，使拍攝過程更加便捷；(2)本發明采用5次曲線算法計算出各驅動軸的時間點對應的位移，提高了時間軸動作的精度與平滑，使拍攝過程更加精確與穩定，從而提高了影片質量與工作人員的工作效率。

附圖說明

圖1為時間軸控制系統示意圖。

圖2為本發明的時間軸儲存控制流程圖。

圖3為本發明的時間軸同步表位移算法流程圖。

圖4為攝影師控制流程圖。

具體實施方式

本發明的一種攝影機器人時間軸控制方法，該方法基于時間軸控制系統，如圖1所示，系統包括控制器、控制終端、攝影機器人和攝像機，控制方法包括如下步驟：

步驟1，在控制終端存儲時間軸的名字以及各驅動軸變量數據生成的時間軸同步表，寫入儲存卡中并生成所需要的時間軸控件；

步驟2，讀取所需要時間軸的各驅動軸變量數據并將數據寫入各驅動軸；

步驟3，將時間軸的各驅動軸復位到初始位置，即當前時間軸初始點；

步驟4，運行時間軸進行所需要的攝影動作。

進一步的，如圖2所示，步驟1具體包括以下步驟：

步驟1-1、控制終端由組態監控軟件編寫，通過監控界面時間軸儲存對話框內輸入一個時間軸名字以及該時間軸內x個節點各驅動軸的信息，即運行時間與距離，并生成一個時間軸控件進行儲存；

步驟1-2、當控制器接收到控制終端發送數據，首先對存儲的數據進行解析，確定時間軸節點總數以及節點之間的運行時間與距離，然后從第一個節點開始儲存，把第一個點當做時間軸的初始點，依次把時間軸的其它節點寫入；

步驟1-3、將整個時間軸的各驅動軸從運動起始位置到終點位置的位移按5次曲線算法分別生成時間軸同步表。

進一步的，如圖3所示，步驟1-3所述5次曲線法是通過給定節點的運行時間與距離生成一條平滑時間和距離關系的平滑時間軸同步曲線，具體包括以下步驟：

步驟1-3-1、由x個節點為界將整個時間軸同步分割成x-1份并將第一個節點為初始點；計算出每段內相位點對應的距離；假設第n段時間軸同步曲線上任意一點時間點為距離為d_n，則其初始與終點的時間與距離分別為d₀，d_N；N為時間軸每段節點內的總相位點數，令d＝d_N-d₀，步驟1-3-2、計算時間軸每段節點內所占據的相位點數N：

當是整數時，

當不是整數時，

其中，p為時間軸同步表各節點之間劃分的精度；

步驟1-3-3、由多項式類型運動規律的從動件位移方程的通式

我們得到5次曲線的方程式

其系數方程式為

根據5次曲線方程式可得時間軸同步的計算位移公式為

由系數方程我們可知

當n＝0時，s＝d₀，

當n＝N時，s＝d_N，

則求得其系數如下：

公式中d₀，d_N為輸入的節點相位與距離，v，a為節點類速度與類加速度，可以通過控制器內部初始給定。由此算法我們可以算的每個相位點對應的距離。由于5次項運動規律的類加速度曲線無突變現象，且其幅值較小。因此，我們可以分別得到各驅動軸的平滑運動時間軸同步表，通過時間軸同步表同步驅動各驅動軸動作使時間軸動作連續而不會出現跳動而造成拍攝畫面恍閃。

結合圖4所示攝影師控制流程圖，攝影師在使用時間時，首先判斷時間軸是否存儲，當時間軸沒有存儲后首先對需要的時間軸動作進行存儲，時間軸存儲之后進行步驟2。

進一步的，步驟2具體包括以下步驟：

步驟2-1、在控制終端輸入所需時間軸名稱；

步驟2-2、當控制器接收到控制終端發送的時間軸名稱與內部存儲器做比較，然后讀出所需時間軸各驅動軸的時間軸同步表；

步驟2-3、各驅動軸的時間軸同步表依次寫入各驅動軸。

進一步的，步驟3具體包括以下步驟：

步驟3-1、控制終端向控制器發送時間軸復位信號；

步驟3-2、當控制器接收到控制終端發送的時間軸復位信號后將該時間軸的初始點寫入各驅動軸，將攝影機器人與攝影機復位到初始位置，等待攝影的開始。

進一步的，步驟4具體包括以下步驟：

步驟4-1、控制終端向控制器發送時間軸開始信號；

步驟4-2、當控制器接收到控制終端發送的時間軸開始信號后，先檢測時間軸保存、讀取以及復位是否完成；若完成則執行步驟4-3，否則返回步驟3重新復位；

步驟4-3、打開各驅動軸狀態開關，各驅動軸按照已經生成的時間軸同步表開始動作；

當時間軸運行時間完成后，給各驅動軸停止命令并將各驅動軸狀態關斷，并反饋給控制終端。

本發明的攝影機器人通過各個驅動軸來控制實現攝影機的前進、后退、上升、下降、旋轉、以及攝影機的俯仰等動作，攝影機通過控制變焦、聚焦來實現攝影的需求，控制終端控制機器人與攝影機實現所需要的時間軸動作完成攝影任務；攝影時間軸是用來控制機器人與攝影機自動完成攝影師設定拍攝過程的控制系統。

本發明以時間軸的方式，把拍攝過程分解為動作存儲、需求讀取、復位準備及運行拍攝四部分，將錄影簡便化，流程化減輕了攝影師的工作壓力，提高了攝影師工作效率，而且流暢的拍攝動作也提高了錄影質量。