本文選題：柔索牽引攝像機(jī) + 控制系統(tǒng)�。� 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：空中拍攝是演唱會或大型體育賽事電視轉(zhuǎn)播的重要組成部分,提高空中拍攝的質(zhì)量可以呈現(xiàn)給觀眾更好地視覺效果。傳統(tǒng)的拍攝技術(shù)不能很好的完成此任務(wù),柔索牽引攝像機(jī)器人的出現(xiàn)為此提供了解決方案。目前國外已有成熟的產(chǎn)品應(yīng)用于實(shí)際使用,而國內(nèi)雖然在柔索并聯(lián)機(jī)構(gòu)方面有許多應(yīng)用,但是在柔索牽引攝像機(jī)器人方面還僅僅停留在理論階段,因此本文將通過搭建一個(gè)索牽引攝像機(jī)5米模型,設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)和控制軟件,并測試其性能指標(biāo)來判斷控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的可行性。首先,設(shè)計(jì)并搭建系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型,根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)計(jì)算,確定系統(tǒng)運(yùn)行速度和加速度,確定系統(tǒng)運(yùn)動空間。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)架構(gòu),并根據(jù)控制架構(gòu)以及系統(tǒng)參數(shù)選擇控制系統(tǒng)模塊。設(shè)計(jì)手柄控制臺,選擇其硬件并設(shè)計(jì)電源電路,實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能。其次,通過Beckhoff的TwinCAT組態(tài)軟件進(jìn)行控制系統(tǒng)配置,設(shè)置控制系統(tǒng)參數(shù),并根據(jù)控制方案設(shè)計(jì)控制流程,基于此流程進(jìn)行運(yùn)動控制器PLC編程,最后建立PLC變量與運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)物模塊或端口的映射,完成下位機(jī)編程。使用WPF作為上位機(jī)軟件編程環(huán)境,設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件界面框架,在此框架內(nèi)使用3D MAX以及Expression Blend與WPF聯(lián)合完成上位機(jī)軟件三維模型的建立,并實(shí)現(xiàn)兩種視圖方式以及多個(gè)視角的視圖切換。建立上位機(jī)與運(yùn)動控制器的連接,實(shí)現(xiàn)定時(shí)刷新系統(tǒng)狀態(tài)和下發(fā)部分控制命令的功能,并將系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示到界面中。最后搭建5米模型實(shí)物以及運(yùn)動控制系統(tǒng)實(shí)物,并在模型實(shí)物上進(jìn)行系統(tǒng)功能以及性能測試,分別測試了系統(tǒng)在手柄控制和點(diǎn)動情況下的運(yùn)動加速度、速度以及繩長變化量的關(guān)系,測試系統(tǒng)運(yùn)動速度與手柄信號的關(guān)系,以及系統(tǒng)運(yùn)動的速度范圍,判斷系統(tǒng)性能指標(biāo)是否符合要求,判斷控制系統(tǒng)的合理性。
[Abstract]:Aerial shooting is an important part of TV broadcast of concert or large sports events. Improving the quality of aerial shooting can provide the audience with better visual effects. Traditional shooting technology can not accomplish this task well, so the emergence of flexible cable traction camera robot provides a solution to this problem. At present, mature products have been used in practical use abroad. Although there are many applications in the field of cable parallel mechanism in China, but in the field of cable traction camera robot, it is still only in the theoretical stage. In this paper, a 5 meter model of cable traction camera is built, the control system and control software are designed, and its performance index is tested to judge the feasibility of the control system design. Firstly, the system structure model is designed and built, the kinematics and dynamics are calculated according to the system structure parameters, the system speed and acceleration are determined, and the motion space of the system is determined. On this basis, the control system architecture is designed, and the control system module is selected according to the control architecture and system parameters. Design the handle console, select the hardware and design the power circuit to achieve the scheduled function. Secondly, the control system is configured by the TwinCAT configuration software of Beckhoff, the parameters of the control system are set up, and the control flow is designed according to the control scheme. Based on this process, the motion controller PLC is programmed. Finally, the mapping between PLC variable and physical module or port of motion control system is established, and the programming of lower computer is completed. The upper computer software interface frame is designed by using WPF as the upper computer software programming environment. In this framework, 3D MAX and Expression Blend and WPF are used to build the three dimensional model of the upper computer software. And realize the view switch of two kinds of view mode and multiple visual angle. The connection between the upper computer and the motion controller is established to realize the function of refreshing the system state and sending down part of the control command, and displaying the system state to the interface in real time. Finally, the 5 meter model object and the motion control system are built, and the system function and performance are tested on the model object. The acceleration of the system under the control of the handle and the point motion is tested respectively. The relationship between speed and rope length, the relationship between system speed and handle signal, the range of system speed, whether the performance of the system meets the requirements, and the rationality of the control system are judged.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP242;TN948.41

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本文編號：1949149