(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 105700565 A (43)申请公布日 2016.06.22 |
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(21)申请号 CN201610157852.0
(22)申请日 2016.03.18
(71)申请人 山东科技大学
地址 266590 山东省青岛市经济技术开发区前湾港路579号山东科技大学
(72)发明人 樊炳辉 贾朝川 王传江 柏山清 韩云飞 曲彩梅 王昌
(74)专利代理机构 济南金迪知识产权代理有限公司
代理人 段毅凡
(51)Int.CI
G05D3/12
H05B37/02
(54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种演员灯光实时自动跟踪系统和方法，所述的自动跟踪系统包含云台运动模块、舞台灯光设备、移动目标定位模块、电机驱动模块、遥控器模块、控制器模块和无线通讯模块。借助移动目标定位模块对佩戴微标签的多个演员进行实时定位，在实现对多目标定位的基础上，通过遥控器模块对各个微标签所对应云台运动模块编号的切换选择，既可以实现单个云台运动模块对不同演员进行舞台灯光设备的光束自动跟踪切换；还可以同时控制多个云台运动模块，实现对一个或多个目标演员的实时舞台灯光设备的光束自动跟踪。不仅可以大大降低人的劳动强度，而且可以实现更多的舞台灯光设备的灯光变换模式。 | |
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法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
2018-08-07 | 授权 | 授权 |
2016-07-20 | 实质审查的生效 | 实质审查的生效 |
2016-06-22 | 公开 | 公开 |
2022-02-25 | 未缴年费专利权终止IPC(主分类):G05D 3/12专利号:ZL2016101578520申请日:20160318授权公告日:20180807 | 专利权的终止 |
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权 利 要 求 说 明 书
1.一种演员灯光实时自动跟踪系统，其特征在于，它包含云台运动模块、 舞台灯光设备、移动目标定位模块、电机驱动模块、遥控器模块、控制器模块 和无线通讯模块；其中：
所述的云台运动模块可设有多套，每套云台运动模块结构是：在其云台基 座上安装有俯仰旋转驱动电机，俯仰旋转云台架，水平旋转驱动电机，水平旋 转云台架，通过俯仰旋转驱动电机和水平旋转驱动电机的驱动，可分别实现俯 仰旋转云台架和水平旋转云台架的转动；
所述的舞台灯光设备安装在各自云台运动模块的俯仰旋转云台架上，通过 驱动云台运动模块中的俯仰旋转驱动电机和水平旋转驱动电机的转动，分别带 动俯仰旋转云台架和水平旋转云台架转动，从而调整舞台灯光设备的灯光指向；
所述的移动目标定位模块，采用无线定位系统来实现，通过定位系统可实 现对多目标3D或2D定位的需求，通过为不同的移动目标佩戴不同的微标签， 可实现对各个目标的实时定位，从而获得舞台上任意多个演员的三维坐标定位 信息；
所述的电机驱动模块，分别安装在各自对应的云台运动模块上，通过输出 电机的控制信号实现对各自云台运动模块中俯仰旋转驱动电机和水平旋转驱动 电机的转动控制；
所述的遥控器模块，一方面，可以任意选择一套或多套云台运动模块编号, 使其受控，同时，对所有受控云台运动模块设置对应的跟踪目标演员的微标签 编号，设置时，，既可以不同云台运动模块对应不同的微标签编号，也可以多 套云台运动模块对应同一微标签编号；另一方面遥控器模块可以对任意的云台 运动模块上的舞台灯光设备发送一些关于启停、运动速度、灯光强弱和彩选 项的辅助控制指令；
所述的控制器模块，一方面接受遥控器模块发送的云台运动模块编号及其 对应跟踪的目标演员微标签编号或相应的辅助控制指令；另一方面，依据从移 动目标定位模块传来的所有演员的定位信息，以及目标演员微标签编号与云台 运动模块编号的对应关系，获得目标演员微标签编号所对应的定位信息，控制 器模块利用这些定位信息，通过微处理器对所有需要跟踪的目标演员对应的云 台运动模块关节空间进行逆解计算，
并将所得出的每个云台运动模块中俯仰旋 转驱动电机和水平旋转驱动电机应转动的角度信息，经各自的电机驱动模块向 各自的俯仰旋转驱动电机和水平旋转驱动电机发送相应的运动指令，以实现每 个云台运动模块上舞台灯设备对自己对应跟踪的目标演员进行自动跟踪；
所述的无线通讯模块，采用无线通讯技术建立控制器模块和遥控器模块之 间的联系，对两者起到桥梁作用。
2.一种利用权利要求1所述的舞台灯光自动跟踪系统对舞台演员进行实时 跟踪的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一、通过移动目标定位模块，对舞台上各个佩戴微标签的演员进行实 时定位，并实时将各个佩戴微标签的演员的定位信息发送给控制器模块；
步骤二、通过遥控器模块设置受控的所有云台运动模块编号及其对应的跟 踪演员微标签编号和相关的辅助控制指令，并将其发送至控制器模块；
步骤三、控制器模块对接受到的遥控器模块发送的信息进行解析，获得目 标演员微标
签编号与云台运动模块编号的对应关系以及相关的辅助控制指令；
步骤四、控制器模块一方面依据从移动目标定位模块传来的所有演员的定 位信息，以及目标演员微标签编号与云台运动模块编号的对应关系，获得目标 演员微标签编号所对应的定位信息，利用这些定位信息，通过微处理器对所有 需要跟踪的目标演员对应的云台运动模块关节空间进行逆解计算，并将所得出 的每个云台运动模块中俯仰旋转驱动电机和水平旋转驱动电机应转动的角度信 息，经各自的电机驱动模块向各自的俯仰旋转驱动电机和水平旋转驱动电机发 送相应的运动指令，以实现每个云台运动模块上舞台灯设备对自己对应跟踪的 目标演员进行自动跟踪；另一方面执行遥控器模块发送的辅助控制指令；
上述单个云台运动模块关节空间的逆解的计算方法包含如下步骤:
步骤4.1、在舞台平面正中前方某处建立O<sub>0</sub>-X<sub>0</sub>Y<sub>0</sub>Z<sub>0</sub>坐标系，简称O<sub>0</sub>坐标系； O<sub>0</sub>坐标系的X<sub>0</sub>轴正直指向舞台方向，Z<sub>0</sub>轴正直指向天花板方向，Y<sub>0</sub>轴由通常的 右手系法则来确定，即为舞台演员位置定
位信息的基础坐标系。佩戴微标签的 各个演员相对于O<sub>0</sub>坐标系的定位信息可通过移动目标定位模块来获得，设定微 标签某一编号的演员相对于O<sub>0</sub>坐标系的三维定位信息可用矢量表示为 <sup>0</sup>P<sub>i</sub>＝[<sup>0</sup>x<sub>i</sub><sup>0</sup>y<sub>i</sub><sup>0</sup>z<sub>i</sub>1]<sup>T</sup>，其中i表示目标演员的微标签编号，i＝1,n；
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