一种便携式摄像机导轨的设计

刘劲松

（襄阳职业技术学院汽车工程学院，湖北襄阳441050）

0 引言

现在很多人购买有摄像机，可以拍摄视频短片，为了提高拍摄效果，片中有时需要运用移动镜头，但现有的摄像机三角架，只能定点拍摄，不能移动拍摄，必须再增加相应的辅助装置即能直线移动的导轨，使三角架装在导轨上进行长距离直线移动，从而达到更好的拍摄效果。而目前市场上很少有便携式导轨销售，只有一些价格较贵的两侧导轨连在一起的重量较大的、加工制做较难的短距离移动导轨，为了改进这些不足，设计制作了一种能够长距离移动的、两侧导轨独立的、加工制作简单的重量轻、携带方便、经济适用的导轨，且导轨根据需要加上相应配件，且可延长，移动时无噪声，整个装置重量轻，便于携带。

本文以常用的佳能5D2型号摄像机为例，进行了便携式摄像机导轨的设计。

首先对导轨工作情况进行分析，需要满足以下要求：

1）移动导轨要长，根据拍摄需要，长度在6m左右，且能组合和便于拆卸；

2）摄像机三角架要固定在移动导轨的动导轨上，移动时无噪音；

3）整个装置重量要轻，要便于携带。

图1 便携式摄像机导轨实物图

1 整体结构和主要部件设计及计算

1.1 整体方案设计

根据导轨工作要求，设计整体结构如实物图1和结构简图2所示，主要由支承导轨、滑架组成。

图2 摄像机导轨总体结构简图

图2所示，滑架中滚轮5是主要组件，为了减少噪声，采用定向胶轮。

与滚轮配合的支承柱面采用圆管料制作，两侧两个滚轮成一定角度90°在圆管4外圆面上滑动，运行平稳，无噪声。且管料采用不锈钢圆管料，重量轻，便于携带，也不用额外加工。支承导轨的每个支座采用3块不锈钢方管料焊接，将图2中2块支撑块1和1块方管2焊接而成。

1.2 主要部件设计

1）支承导轨设计。支承导轨主要由圆管、支座组成。考虑整个装置要轻，导轨两侧采用不锈钢圆管料，每侧由4节组合而成，1.5 m/节，支承导轨的支座采用不锈钢方管料焊接。导轨和两端的支承支座用螺栓固定连接。为便于拆卸和组装，导轨和里端的支承支座用固定在支座上的螺栓上端的外圆和导轨管料上加工相应销孔配合形成活动连接，如图3所示。

图3 支承导轨示意图

图4 滑架示意图

2）滑架设计。滑架主要由滚轮1、角钢 2、连接块 3、矩形框4组成，该部分如图4所示。

滑架中滚轮采用定向胶轮4组，共8个。根据需要在市场上购买标准件。

与滚轮相连的固定三角架的矩形框采用不锈钢方管料焊接，因不锈钢管料不容易焊接，采用氩弧焊焊接。

滚轮与矩形框的连接步骤为：（1）先将角铁与连接块焊接，即将连接块上的90°V形槽和角铁90°相配，进行焊接；（2）接着将滚轮与角铁通过螺栓连接，注意一组滚轮方向相对，成90°；（3）最后将矩形框与焊接后的连接块用螺栓连接，控制导轨一侧两连接块上V形槽距离和左、右两侧导轨中心距尺寸。

1.3 设计过程中主要零件尺寸计算

图5 滚轮尺寸示意图

主要通过控制导轨一侧两连接块V形槽距离，控制两滚轮距离，使两轮在圆管外圆柱面上，与外圆面相切，且相距一定距离。

此导轨圆管外圆为φ28，滚轮宽度为20 mm，滚轮宽度中心至V形槽交点距离为30 mm，滚轮其它各处尺寸如图5所示。

图6 主要尺寸计算示意图

1）两轮间距计算。

如图6所示，因：FO=管半径，FM=轮宽度的一半。

故两轮间距：2MN=2（HO-FQ）=2×（FOcos45°-FMcos45°）=2（14cos45°-10cos45°）=2 ×2.83=5.66。

2）两连接块上的V形槽距离：

DE=CO-AD=（68+3.5+14）×cos45°-30×cos45°=39.24。3）左、右侧导轨中心距尺寸。

左、右侧导轨中心距=矩形框长度-2×（两连接块V形槽距离）-2×（最左端V形槽距矩形框左边距）。

此左、右侧导轨中心距尺寸计算为547.52 mm。

2 具体操作

使用前进行如下操作：

1）导轨装配。一是把两端长圆管和两端的支承底座用M8螺栓相连接；二是把中间长圆管和中间的支承底座用连接套和带圆柱销的M8螺栓相连接，其连接过程：先把已连接好的两端的支承底座、长圆管、未联接的中间支承底座和中间的各个长圆管在地面上摆放好，用连接套靠其两端外圆和相联的长圆管的孔相配合方式把中间长圆管联接好，再将中间支承底座装在连接套正下方，联接时中间支承底座上装的M8螺栓上的圆柱销正好插入连接套孔中，调整连接套上孔的方向，使中间支承底座方向和两端支承底座方向一致，让联接后的各个长圆管中心线在一条直线上。

2）滑架装配。先把连接块和角钢通过V形槽相配焊接好，再把滚轮用M6螺栓在角钢上联接好，最后把它们装在矩形框下面，调整好两滚轮间距离，使它们和长圆管两侧相切，有一定接触面积。调整好左、右列导轨中心距，使其中心和矩形框中心重合。

3）调整左、右侧导轨中心距。将装好滚轮的矩形框放在两侧导轨上，使其中心和矩形框中心重合，矩形框下面两侧滑轮共8个在导轨上面滑动。

4）三角架装配。将三角架放在矩形框，按开口大小，在开口最大位置配钻一组（3个）安装孔，其它位置配钻3组（9个）安装孔，供拍摄时调整三角架用。

3 结论

实践证明，摄像机导轨制作后使用方便，摄像机三角架装在上面可随意滑动，无噪声，性能可靠，导轨长度可以调节，可以拆卸，重量轻，使用方便，一个人可以轻松提起，经济适用，效果好，适合网络视频、家庭摄像中移动镜头的拍摄。

［参考文献］

［1］徐鸿本.机床夹具设计手册［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2004：2-18

［2］上海市金属切削技术协会.金属切削手册：第3卷［M］.上海：上海科学技术出版社，2003：41-45.

［3］曲宝章.机械加工工艺基础［M］.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002：121-124.

［4］刘会霞.金属工艺学［M］.北京：机械工业出版社，2001：164-167.

［5］许镇宇.机械零件［M］.北京：高等教育出版社，1985：240-260.