CN106527540B - 提高监控系统的可靠性的方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种提高监控系统的可靠性的方法。本发明涉及用于控制包括电机设备(25、27)的电动相机引导装置(10)中的加热设备(32)的装置和方法。该方法包括测量电机设备(25、27)上的电压，测量传导至至少电机设备(25、27)的电流，测量与电动相机引导装置(10)相关的温度，基于测量的温度和测量的电流控制分配至加热设备(32)的电力，并且如果电机设备上电压的测量指示电压电平高于预定阈值，则独立于测量的温度和测量的电流而将电力馈送至加热设备(32)。

Description

提高监控系统的可靠性的方法
技术领域
本发明涉及用于控制相机组件中的温度的方法。此外，本发明涉及温度被控制的电动相机安装设备。
背景技术
电动相机引导装置，例如具有平移功能、倾斜功能、或者平移和倾斜功能两者的安装支架，被用于改变从相机捕获的图像视场。用于围绕一个或不同的轴调节图像视场的这种类型的电动相机引导装置有时被构建为相机组件，在这种情况下，相机组件可以被称为平移相机、倾斜相机、或平移-倾斜相机。为了转动，电动相机引导装置包括一个或多个电机、齿轮、枢轴、和电机控制器。如日本专利申请JP2007206479(A)中所描述的，在低温下存在这些设备中的一个由于低温而发生故障的风险，并且可以在电动安装设备或相机组件中设置加热器以避免这种问题。
为了经历降低的由于低温发生故障的风险而加被热的这些类型的电动安装设备或相机组件的问题涉及功耗。涉及加热器和电机的问题为：它们需要许多电力。为了限制JP2007206479(A)的加热器和电机的功耗，CPU被设置为控制加热器，以使加热器的功耗很低或在电机运行时加热器根本不启动。在通过选择性地运行大电力消耗者而限制功耗时，可以保持较低的电力电器的成本，因为电力电器要处理的电力越多，它们就越贵。
发明内容
本发明的一个目的是提供改进的电动相机引导装置。另一个目的是实现有成本效益的电动相机引导装置。
根据第一方面，这些和其他目的由用于控制包括电机设备的电动相机引导装置中的加热设备的方法全部或至少部分地实现，所述方法包括测量电机设备上的电压，测量传导至至少电机设备的电流，测量与电动相机引导装置相关的温度，基于测量的温度和测量的电流控制分配至加热设备的电力，以及如果在电机设备上的电压的测量指示电压电平高于预定阈值，则独立于测量的温度和测量的电流而将电力馈送至加热设备。除了在寒冷时加热电动相机引导装置之外，在电机上的电压电平高于预定阈值时使加热器控制器支配加热设备的一个优点是：由于加热器被用作燃烧掉由正电制动的电机产生的电力盈余的制动电阻器，因此可以使用较少的部件来制造电动相机引导装置。通过测量电机上的电压而启动用于燃烧制动能量的加热器的另外的优点是：加热器控制器和电机控制器可以保持简单，这是因为加热器控制器可以独立于电机控制器的操作而操作，即，由于加热器控制器被设置为响应于电机制动时在电动相机引导装置的电气系统中产生的效应而工作，因此不需要通信。因此，相机组件可以被有成本效益地制造，并且其可以需要不同控制器之间的较少的交互，这简化了设计。
电流的测量可以被设置为使至电机和加热设备的组合电流被测量。通过这种方式，易于获得电动相机引导装置的组合的加热和驱动操作所使用的总电力的指示，该指示然后可以用于确定为提高加热电力所要使用的电力。
此外，在一些实施例中，对分配至加热设备的电力的控制还基于测量的电压。同时测量电压的优点为：功耗可以被更精确地确定，特别是在电压变化的系统中。此外，测量的电压还可以被用于识别电压中的波动，例如AC电平之上的叠加波形，该信息可以被用于使加热器通过在电压峰值时汲取电力并且避免在电力下降时汲取电力而更有效地使用电力馈送。与不考虑电压波动的系统相比，这种设备可以进一步导致较低成本的电容器可以被用于系统中。
此外，对分配至加热设备的电力的控制进一步可以包括基于测量的电流动态地设定加热设备的电力限制，以及动态地控制至加热设备的电力分配，以便不超过电力限制。以这种方式，只要电机未使用指派给电动相机引导装置的全部电力，电动相机引导装置就可以借助于加热设备来加热。
如果电机设备上的电压的测量指示电压电平高于预定阈值，则对加热设备的电力的馈送可替代地包括：将测量的电机设备上的电压与离散地表示渐增的电压的多个预定阈值相比较，并根据被测量的电压超过的阈值将不同量的电力馈送至加热设备。在这种实施方式中，加热器还可以在电机的不同功耗水平上启动。
在一些实施例中，电机设备上的电压在与电机设备并联设置的电容器上测量。
此外，电机可以是电动相机引导装置的第一电机，并且电动相机引导装置可以包括第二电机。此外，测量的电流可以是分配至电动相机引导装置的电机和加热设备的电流。
根据另一个方面，电动相机引导装置包括电机、电源、电流传感器、电压传感器、温度传感器、加热器控制器、电机控制器、和加热器，并且其中电动相机引导装置被配置为执行用于控制电动相机引导装置中的加热设备的方法。该方法包括测量电机上的电压，测量传导至电机的电流，测量与电动相机引导装置相关的温度，基于测量的温度和测量的电流控制分配至加热设备的电力，以及如果在电机上的电压的测量指示电压电平高于预定阈值，则独立于测量的温度和测量的电流而将电力馈送至加热设备。
电动相机引导装置可以进一步包括用于将相机附加到电动相机引导装置的安装支架。
根据又一个方面，相机可以包括如上所述的电动相机引导装置。
本发明进一步的应用范围将通过以下给出的具体实施方式变得显而易见。然而，应当理解的是，在指示发明的优选实施例时，具体实施方式和特定示例仅通过示例的方式给出，这是因为本发明的范围内的不同改变和修改对本领域技术人员将从该具体实施方式变得显而易见。因此，应当理解的是该发明并不限于描述的设备的特定部件部分或者描述的方法的步骤，这是因为这种设备和方法可以变化。还应当理解的是，这里使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制。必须指出的是，如说明书和所附权利要求中使用的冠词“一”、“该”、“所述”旨在意指存在一个或多个元件，除非文本另外清楚地指出。因此，例如，参考“传感器”或“所述传感器”可以包括几个传感器等。此外，词“包括”不排除其他元件或步骤。
附图说明
结合附图，本发明的其他特征和优点将从现在优选的实施例的以下具体描述变得显而易见，其中
图1是根据本发明实施例的相机组件的示意性框图，
图2是用于加热器、电机、和测量设备的电气连接的示意图，以及
图3是描述用于控制相机组件或电动安装设备中的加热器的过程的流程图。
此外，在附图中，相同的附图标记指示贯穿多个附图的相同或对应的部分。
具体实施方式
本发明涉及电动相机引导装置。图1示出了与相机组合的电动相机引导装置，这可以被描述为包括电动相机引导装置的相机。电动相机引导装置可以包括用于相机的安装支架，而不是相机本身与电动相机引导装置合并，即电动相机引导装置可以被视为设置为给由安装到此处的相机执行的图像捕获操作添加功能的相机附件。因此，电动相机引导装置可以是包括使能相机视场的受控制的移动的电机和枢轴的相机，或者电动相机引导装置可以是这样的设备：具有支撑相机的安装支架，并具有用于安装支架和(当安装了相机时的)相机的受控制的移动的电机。
图1示出了用于相机16的图像视场的平移和倾斜移动而设置的电动相机引导装置10。电动相机引导装置10包括基底12、中间设备14、和相机16。中间设备14借助于枢轴18可转动地连接至基底12，并且相机16借助于枢轴20a-b可转动地连接至中间设备14。将中间设备14连接至基底12的枢轴18被设置为使中间设备14能在绕第一轴22的第一方向上转动，将相机16连接至中间设备14的枢轴20a-b被设置为使相机能在绕第二轴24的第二方向上转动。枢轴18和20a-b被设置为使第二轴24正交于第一轴22。
中间设备14绕第一轴22的转动借助于被设置在中间设备中的以本领域技术人员熟知的任意方式与枢轴18、基底12、和中间设备交互的第一电机设备25来执行。相机16绕第二轴24的转动借助于第二电机设备27执行。电机设备25和27中的每个都可以包括电机26、28以及电机驱动器62、64。电机设备25和27由电机控制器30和31控制。电机控制器30、31可以借助于在处理单元37中执行的程序代码来实现。
在一些实施例中，电机26和28是无刷DC电机(BLDC电机)。对于这些实施例，电机设备25、27和电机控制器30、31的设计和实现可以如作者为Ward Brown，2002年发表的来自Microchip Technology Incorporated(微芯科技公司)的公开“Brushless DC MotorControl Made Easy(无刷DC电机一点通)”，DS00857A中所描述。其他示例可以在RenesasElectronics Corporation(瑞萨电子公司)于2009年二月发表的“Six Step TrapezoidalControl of a BLDC Motor Using Back-EMF(使用Back-EMF控制BLDC电机的六步梯形控制)”,REU05B0073-0101/Rev.1.01中给出，在Freescale Semiconductor Inc.(飞思卡尔半导体公司)于2005年发表的作者为Leonard N.Elevich的“3-Phase BLDC Motor Controlwith Hall Sensors Using56800/E Digital Signal Controllers(使用利用56800/E数字信号控制器的霍尔传感器控制三相BLDC电机)”,AN1916Rev.2.0,11/2005中给出，以及在由飞思卡尔半导体公司于2011年发表的作者为来自飞思卡尔捷克系统实验室的Ivan Lovas的“BLDC Motor Control with Hall Effect Sensors Using MQX on Kinetis(使用在动力学上利用MQX的霍尔效应传感器控制BLDC电机)”,AN4376Rev.0,10/2011中给出。根据可替代的实施例，电机设备是以由电机控制器以本领域技术人员熟知的任意方式控制的普通DC电机或步进式电机。
电动相机引导装置10进一步包括加热器32、加热器控制器34、和温度传感器36。加热器32可以是任意类型的电阻式加热装置，例如，被流经其的电流加热的线圈、刚性或柔性印刷电路板上的导电迹线等。加热器控制器34可以实施为在处理设备37中运行的程序代码。加热器控制器34被设置为，使用来自温度传感器36的输入以及对发送至加热器32或由加热器32请求的能量进行控制来控制电动相机引导装置10的温度，特别是确保电动相机引导装置10不太冷。以下将描述加热器控制器的一些实施例的操作。加热器控制器的功能可以可替代地使用逻辑电路、现场可编程阵列、ASIC等实现。
电源38包括于电动相机引导装置10中。电源被设置在基底12中并经由馈线40接收外部电力。根据经由馈线40在电源38处接收的电力的特性，电源可以是被设置为分配电机26、28和加热器32的实体电力线的连接设备。可替代地，电源可以包括电源模块，电源模块包括变压器、整流器、和/或其他用于将来自馈线的电力调整为系统所要求的电力的电气设备。电动相机引导装置10还包括电力电路39。电力电路39可以包括一些测量传感器，例如下文更详细地讨论的测量电压的传感器和测量电流的传感器，以及也在下文更详细地讨论的作为电流缓冲器的电容器。
现在参见图2，其中示出了可能实施例的示意性电路图。电机设备25和27借助于电机控制器30和31来控制，电机控制器30和31向分立的控制设备62、64发送控制信号，分立的控制设备中的一个用于电机设备25、27中的一个，并且因此用于电机26、28中的一个。每一个控制设备62、64控制从电源38馈送至电机26、28的电力的特性，以控制电机26、28的旋转。在电机是BLDC电机的情况下，控制设备基于从电机控制器30、31接收的信号产生至电机的三相驱动电力。电机控制器30、31可以被设置为在没有来自加热器控制器34的输入或对于加热器控制器34的输出的情况下控制电机26、28。因此，电机控制器30、31可以保持低成本和相对较低的复杂性，这还降低了电动相机引导装置10发生故障的风险。
加热器控制器34被设置为接收指示分配至加热器32和电机26、28的总电流的信号。该信号借助于设置在将电流传导至加热器32、和电机26、28的线路上的电流传感器66提供。此外，加热器控制器34被设置为接收指示电机设备25、27上的电压电平的信号。在附图中，这通过设置测量电容器70上电压的电压传感器68来实现，电容器70与电机设备25、27并联连接。加热器控制器基于测量的电流、测量的电压、和测量的温度产生输出信号，温度传感器36被示出在图1中。该输出信号连接至控制提供至加热器32的电力的特性的控制设备72，以改变产生的加热电力或简单地将其关闭。
电容器70在电路中可以具有两个作用。它们中的一个是电容器70充当用于源自每秒被控制约20000次的电机设备25和27的高频纹波的低通滤波器。因此，这些高频干扰在它们影响电力馈送系统之前就被过滤。另一个作用是：在电机制动时，电容器70使用来自电机设备25、27的制动效应充电。这种由电容器捕获的能量导致电容器上电压的提高，这可以由电压表68测量。加热器控制器34被设置为通过启动加热器32并因此“燃烧”额外的能量以及使加热器充当制动电阻器而响应这种电压的提高来工作。
在图3中描述了根据一些实施例的由加热器控制器34执行的方法200。该方法包括测量电动相机引导装置10中的温度、传导至电机的电流和电机设备上的电压(步骤202)。如果测量的电压超过预定阈值，则加热器控制器34将确定要馈送至加热设备的电力以燃烧掉额外的能量(步骤208)。预定的电压阈值可以被设定为比针对电机传递的馈送电力稍高的值。在一些实施例中，标称操作电压可以是叠加有小于3V的电压波(即电压波动)的48V。在这种实施例中，预定的电压阈值可以被设定为51V。本领域技术人员意识到其他电压同样适用于本实施方式。系统没有必要被限制为48V的系统，而可以是实施任意电压的系统，例如，其可以是实施从3V至230V的任意电压的系统。叠加的电压波可以是系统电压的5％，然而，这也可以根据电源的性能如何而变化。
被设置为触发加热器控制器以启动加热的较高电压值可以是电机设备25，27的以下结果：施加产生电力的电制动而不是消耗电力，并且因此对电路中的电容器70充电，由于电机设备25、27和电容器70是并联连接的，因此导致在电机设备25、27和电容器70上测量的电压较高。该方法回到步骤202，以继续监控电动相机引导装置10。
如果测量的电压未超过阈值，则所需的加热电力基于测量的温度确定(步骤210)。对加热电力的控制可以是简单的，例如，如果温度降到某个温度阈值以下，则需要加热电力，如果没有，则不需要加热电力。在其他实施例中，在温度处于阈值温度以下时，加热电力可以与温度的降低成比例，或者加热电力可以根据多个阈值温度确定，每个阈值导致不同的加热电力的量，例如，在较低温度下的更多的加热电力。如果不需要加热电力，则加热器控制器34返回至用于测量的步骤202。然而，如果需要加热电力，则加热器控制器34还被设计为限制电动相机引导装置10使用的电力的总量。在根据图3的方法进行操作的实施例中，这通过基于测量的电流计算用于加热器的最大电力限制PHEATMAX，以及系统的电力限制PLIMIT而实现，测量的电流指示电机使用的电力PMOTORS(步骤212)。然后，在确定要馈送至加热器32的电力量时，例如通过允许加热器32使用高至PHEATMAX的值的电力而应用该电力限制。因此，如果步骤210中确定的所需加热电力低于或等于PHEATMAX，则允许加热器32使用所需的加热电力。另一方面，如果所需的加热电力超过值PHEATMAX，则确定的用于加热器32的电力等于PHEATMAX。在要被发送至加热器32的电力的量已经被确定时，加热器控制器34向加热器控制设备72发送信号以将确定的量馈送至加热器32(步骤216)。然后，过程返回并再次测量温度、电流、和电压(步骤202)。
根据可替代的实施例，基于电机使用的电力的加热电力的限制被简单地设计为：在使用电机的同时，例如在只要电机中的任一个正在汲取电力时，不允许任何加热。
此外，如之前所提及的，电力馈送可以呈现为这样的电压：叠加有5％的100Hz正弦波形电压信号的48V电压。如上所呈现的，电压电平和频率当然可以具有其他值。在这种情况下，控制器中的任何控制器或者他们的全部可以被设置为使负载(例如加热器32)在叠加电压的峰值处或在包括该峰值的时间段期间汲取电流，以使系统汲取尽可能小的电流。

Claims (12)

1.用于控制包括电机设备的电动相机引导装置中的加热设备的方法，所述方法包括：
测量所述电机设备上的电压；
测量传导至至少所述电机设备的电流；
测量与所述电动相机引导装置相关的温度；
基于测量的温度和测量的电流控制分配至所述加热设备的电力；以及
如果所述电机设备上的电压的测量指示电压电平高于预定阈值，则独立于所述测量的温度和所述测量的电流而将电力馈送至所述加热设备。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述电流的测量被设置为使至所述电机设备和所述加热设备的组合电流被测量。
3.根据权利要求1所述的方法，其中对所述分配至所述加热设备的电力的控制还基于所述测量的电压。
4.根据权利要求1所述的方法，其中对所述分配至所述加热设备的电力的控制进一步包括：基于测量的电流动态地设定所述加热设备的电力限制，以及动态地控制对所述加热设备的电力分配，以便不超过所述电力限制。
5.根据权利要求1所述的方法，其中如果所述电机设备上的电压的测量指示电压电平高于预定阈值，则对所述加热设备的电力的所述馈送进一步包括：将所述电机设备上的测量的电压与离散地表示渐增的电压的多个预定阈值相比较，并根据被所述测量的电压超过的预定阈值将不同量的电力馈送至所述加热设备。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述电机设备上的电压在与所述电机设备并联设置的电容器上测量。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述电机设备是所述电动相机引导装置的第一电机设备，并且所述电动相机引导装置包括第二电机设备。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量的电流是分配至至少所述电动相机引导装置的所述电机设备和所述加热设备的电流。
9.一种电动相机引导装置，包括：
电机设备、电机控制器、电源、被配置为测量所述电机设备上的电压的电压传感器、被配置为测量传导至至少所述电机设备上的电流的电流传感器、被配置为测量与所述电动相机引导装置相关的温度的温度传感器、加热设备、和加热器控制器，所述加热器控制器被配置为基于测量的温度和测量的电流控制分配至所述加热设备的电力，并且如果所述电机设备上的电压的测量指示电压电平高于预定阈值，则独立于所述测量的温度和所述测量的电流而将电力馈送至所述加热设备。
10.根据权利要求9所述的电动相机引导装置，其中所述电机设备包括电机驱动器和电机。
11.根据权利要求9所述的电动相机引导装置，进一步包括用于将相机附加到所述电动相机引导装置的安装支架。
12.一种相机，包括：
电动相机引导装置，所述电动相机引导装置包括：电机设备、电机控制器、电源、被配置为测量所述电机设备上的电压的电压传感器、被配置为测量传导至至少所述电机设备上的电流的电流传感器、被配置为测量与所述电动相机引导装置相关的温度的温度传感器、加热设备、和加热器控制器，所述加热器控制器被配置为基于测量的温度和测量的电流控制分配至所述加热设备的电力，并且如果所述电机设备上的电压的测量指示电压电平高于预定阈值，则独立于所述测量的温度和所述测量的电流而将电力馈送至所述加热设备。
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