DE10248023A1

DE10248023A1 - Schwenk/Kipp-Kamerasystem

Info

Publication number: DE10248023A1
Application number: DE10248023A
Authority: DE
Inventors: Tomokazu Ito
Original assignee: Elmo Co Ltd
Current assignee: Elmo Co Ltd
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2003-04-30
Also published as: US20030077082A1; JP2003131311A

Abstract

Ein Schwenk/Kipp-Kamerasystem mit einer Schwenk/Kipp-Kamera (2), die von einem Antriebsmechanismus mit einem Schrittmotor (12) angetrieben wird und einer Drehwelle (2a), einer Steuerschaltung (3) zum Steuern der Schwenk/Kipp-Kamera (2) und einem Monitor zum Wiedergeben eines Bildes, das von der Schwenk/Kipp-Kamera abgelichtet worden ist, mit einem Sensor (41), der von der Drehwelle (2a) der Schwenk/Kipp-Kamera (2) beabstandet ist, einem Detektionsstück (42), das mit der Drehwelle (2a) gedreht wird, so dass es dem Sensor entspricht, einer Nullpunkt-Setzeinrichtung, die die Drehwelle (2a) in einer ersten Richtung bei dem Einschalten der Spannung dreht, so dass das Detektionsstück (42) dem Sensor (41) entspricht und anschließend die Drehwelle (2a) in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, dreht, so dass der Sensor (41) ein rückwärtiges Ende des Detektionsstücks (42) bezüglich der Drehrichtung des Detektionsstücks (42) erkennt, wodurch ein Nullpunkt gesetzt wird, einem Impulszähler, der eine vorgegebene Anzahl von Impulsen auf den Motor (12) aufbringt, nachdem der Nullpunkt gesetzt ist, so dass die Drehwelle (2a) kontinuierlich in der zweiten Richtung gedreht wird und weiter, derart, dass die Drehwelle (2a) anschließend mit einer Geschwindigkeit, die der vorgegebenen Geschwindigkeit gleich ist, in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, wobei der Impulszähler die Impulse zählt, die auf den Motor (12) aufgebracht werden, bis ein vorderes Ende des ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Schwenk/Kipp-Kamerasystem und insbesondere eine Positionssteuerung für eine Schwenk/Kipp-Kamera, das in einem solchen System verwendet wird.
Üblicherweise werden Schrittmotoren zur Positionssteuerung einer Schwenk/Kipp- Kamera in der Schwenkrichtung und in der Kipprichtung verwendet. Da der Schrittmotor entsprechend der auf die aufgebrachten Pulsen gesteuert wird, kann eine genaue Positionssteuerung durchgeführt werden. Die Drehung des Schrittmotors wird über einen Antriebsmechanismus, etwa einem Transmissions- oder einem Reduktionsmechanismus auf jede der Drehwellen für die Schwenkrichtung und die Kipprichtung übertragen. Ein Betrag des Spiels eines jeden Antriebsmechanismus variiert in Abhängigkeit von externen Faktoren wie Temperatur oder Feuchtigkeit und abhängig von Alterungserscheinungen, aufgrund derer eine hochgenaue Positionierungssteuerung nicht ausgeführt werden kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schwenk/Kipp-Kamerasystem zu schaffen, bei dem der Betrag des Spiels auf den Antriebsmechanismus jedes Mal dann, wenn die Leistung eingeschaltet wird, berechnet wird und die Positionierungssteuerung der Schwenk/Kipp-Kamera auf der Grundlage des ermittelten Betrags des Spiels kompensiert wird, wodurch eine hochgenaue Positionierungssteuerung erreicht werden kann.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Schwenk/Kipp-Kamerasystem, das eine Schwenk/Kipp-Kamera aufweist, das durch einen Antriebsmechanismus angetrieben wird mit einem Schrittmotor und einer Rotationswelle, einer Steuerschaltung zum Steuern der Schwenk/Kipp-Kamera und einem Monitor zum Darstellen des Bildes, das von der Schwenk/Kipp-Kamera aufgenommen worden ist. Das System weist einen Sensor auf, der von der Drehwelle der Schwenk/Kipp-Kamera beabstandet ist und ein Detektionsstück, das mit der Drehwelle dreht, um so dem Sensor zu entsprechen. Eine Ursprungseinstelleinheit ist vorgesehen, um die Drehwelle bei dem Einschalten der Spannung in einer ersten Richtung zu drehen, so dass das Detektionsstück dem Sensor entspricht. Daraufhin dreht sich die Ursprungseinstellungseinheit die Drehwelle in einer zweiten Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, so dass der Sensor ein rückwärtiges Ende des Detektionsstücks bezüglich der Drehrichtung des Detektionsstücks erkennt, wodurch ein Ursprung eingestellt wird. Ein Impulszähler zum Aufbringen einer vorgegebenen Anzahl von Impulsen auf den Motor nachdem der Ursprung eingestellt worden ist, ist vorgesehen, so dass die Drehwelle kontinuierlich in der zweiten Richtung gedreht wird und darüber hinaus, so dass die Drehwelle nachfolgend mit einer Geschwindigkeit, die der vorgegebenen Geschwindigkeit gleich ist, umgekehrt wird. Der Impulszähler zählt die Impulse, die auf den Motor aufgebracht wird, bis ein vorderer Abschnitt des Detektionsstücks bezüglich der Rotationsrichtung des Detektionsstück erkannt wird. Eine Spielberechnungseinheit ist vorgesehen zum Vergleichen eines Zählwertes des Impulszählers mit der vorgegebenen Anzahl von Impulsen, die auf den Motor aufgebracht worden sind, um so einen Betrag des Spiels des Antriebsmechanismus zu berechnen. Bei diesem Aufbau wird die Positionierungssteuerung der Schwenk/Kipp-Kamera auf der Basis des Spiels kompensiert, der durch die Spiel-Berechnungseinheit berechnet worden ist.
In dem obigen System wird die Drehwelle bei dem Einschalten der Spannung gedreht, so dass das Detektionsstück dem Sensor entspricht. Danach wird die Welle in der entgegengesetzten Richtung gedreht, so dass der Sensor den rückwärtigen Abschnitt des Detektionsstücks bezüglich der Drehrichtung erkennt, wodurch der Ursprung bestimmt wird. Die vorgegebene Anzahl von Impulsen wird auf den Motor aufgebracht, so dass die Welle kontinuierlich mit der vorgegebenen Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung gedreht wird. Danach wird die Welle mit derselben Geschwindigkeit wie der vorgegebenen Geschwindigkeit gedreht, die Impulse werden gezählt, bis der vordere Abschnitt des Detektionsstücks bezüglich der Drehrichtung von dem Sensor erkannt wird. Die Anzahl des Pulszählers wird mit der vorgegebenen Anzahl, die auf den Motor aufgebracht worden ist, verglichen, so dass der Betrag des Spiels auf dem Antriebsmechanismus berechnet wird. Die Positionierungssteuerung der Schwenk/Kipp-Kamera wird auf der Grundlage des kalkulierten Betrages des Spiels kompensiert. Auf diese Weise wird ein Betrag des Spiels des Antriebsmechanismus jedes Mal, wenn die Spannung eingeschaltet wird, berechnet. Die Positionierungssteuerung der Schwenk/Kipp-Kamera wird auf der Grundlage des ermittelten Betrags des Spiels kompensiert. Auch wenn der Betrag des Spiels des Antriebsmechanismus aufgrund externer Einflüsse wie Reparatur oder Feuchtigkeit oder in Abhängigkeit von einer Alterung variiert, kann eine hochgenaue Positionierungssteuerung daher regelmäßig ausgeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Antriebsmechanismus ein Schneckengetriebe, das eine Antriebskraft überträgt, die von dem Schrittmotor aufgebracht wird, zwei synchrone Scheiben, die auf eine Ausgangswelle aufgesetzt sind bzw. eine Schneckenwelle des Schrittmotors, und einen entsprechend gezahnten Riemen, der sich zwischen den synchronen Scheiben erstreckt, auf. Infolgedessen können der Transmissions- und der Reduktionsmechanismus sanft betrieben werden. Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Sensor einen Fotosensor auf. Infolgedessen kann das Detektionsstück mit einer hohen Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit erkannt werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden eingehenden Beschreibung der Erfindung, in der auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Dabei zeigt:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel des Schwenk/Kipp-Kamerasystems in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wiedergibt,
Fig. 2 eine Frontansicht der Schwenk/Kipp-Kamera des Systems,
Fig. 3 eine Seitenansicht der Schwenk/Kipp-Kamera, und
Fig. 4 ein Flussdiagramm, das den Spielberechnungsprozeß, der durch einen Antriebsmechanismus ausgeführt wird, wiedergibt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Anordnung eines Schwenk/Kipp-Kamerasystems 1. Das Schwenk/Kipp-Kamerasystem 1 weist eine Schwenk/Kipp-Kamera 2, eine Steuerschaltung 3 zum Steuern der Schwenk/Kipp-Kamera 2 und einen Monitor 4 zum Darstellen eines Bildes, das von der Schwenk/Kipp-Kamera 2 aufgenommen worden ist, auf. Der Steuerkreis 3 liefert Antriebsimpulse auf der Grundlage der Steuersoftware, die in dieser installiert ist, um den Betrieb der Schwenk/Kipp-Kamera 2 zu steuern. Die Schwenk/Kipp-Kamera 2 weist eine Drehbewegung 2a für eine Schwenkbewegung und eine Drehbewegung 2b für eine Kippbewegung auf. Jede der Wellen 2a und 2b wird durch einen Antriebsmechanismus angetrieben, der einen Schrittmotor aufweist, um um einen vorgegebenen Winkel gedreht zu werden, wie dies in seinen Einzelheiten unten beschrieben werden wird.
Die Schwenk/Kipp-Kamera 2 weist weiter eine Basis B, auf der ein Motorträger 11 montiert ist, auf. Der Schrittmotor 12 ist auf dem Motorträger 11 montiert. Der Motor 12 hat eine Ausgangswelle 13, auf der eine Synchronisationsscheibe 14 aufgepasst ist. Die Schwenkwelle 2a ist drehbar auf dem Motorträger 11 befestigt. Ein Schneckenrad 15 ist auf die Welle 2a aufgepasst, eine Schneckenwelle 16 ist drehbar auf dem Motorträger 11 montiert. Die Schneckenwelle 16 hat eine Schnecke 17, die in kämmendem Eingriff mit dem Schneckenrad 15 ist. Eine Synchronisationsscheibe 18, deren Durchmesser größer ist als der der Synchronisationsscheibe 14, ist auf die Schneckenwelle 16 aufgepasst. Ein gezahnter Synchronisationsgurt 19 erstreckt sich zwischen den Synchronisationsscheiben 14 und 18. Es ist so ein Antriebsmechanismus 20 für die Kipprichtung aufgebaut, um die Antriebskraft, die von dem Motor 12 erzeugt wird, zu übertragen.
Das obere Ende der Antriebswelle 2a ist an einem Träger 21 montiert. Der Motor hat eine Ausgangswelle 23, auf die ein Synchronisationsrad 24 aufgepasst ist. Eine Kippwelle 2a ist drehbar auf dem Träger 21 montiert. Ein Schneckenrad 25 ist auf die Welle 2b aufgesetzt, eine Schneckenwelle 26 ist drehbar auf dem Träger 21 montiert. Die Schneckenwelle 26 hat eine Schnecke 27, die im kämmenden Eingriff mit dem Schneckenrad 25 ist. Eine Synchronisationsscheibe 28, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der Synchronisationsscheibe 24 ist, ist auf die Schneckenwelle 26 aufgesetzt. Ein gezahnter Synchronisationsgurt 29 erstreckt sich zwischen den Synchronisationsscheiben 24 und 28. An dem distalen Ende der Welle 2b ist ein Kamerahalter 30 befestigt. Ein Kamerakörper 31 der Schwenk/Kipp-Kamera 2 ist auf dem Kamerahalter 30 montiert. Ein Antriebsmechanismus 30 für die Kippbewegung ist so aufgebaut, dass er die Antriebskraft des Motors 22 in der Geschwindigkeit reduziert und diese überträgt.
Ein Fotosensor 41 ist auf einer oberen Fläche des Motorträgers 11 montiert mit Abstand von der Welle 2a oder so, dass er an dem linksseitigen Ende der Unterseite des Trägers 21 gegenüberliegt, wie in Fig. 2 gezeigt. Ein Detektionsstück 20 ist auf der Unterseite des Trägers 21 derart montiert, dass er dem Fotosensor 41 entspricht. Ein weiterer Fotorsensor 43 ist auf einer inneren Fläche des Trägers 21 so montiert, dass er einen linksseitigen Abschnitt der Unterseite des Kamerahalters 30 gegenüberliegt, wie in Fig. 2 gezeigt. Ein Detektionsstück 44 ist auf der Unterseite des Trägers 21 so montiert, dass er dem Fotosensor 43 entspricht. Ein Ein/Aus-Signal, das von jedem der Fotosensoren 41 und 43 erzeugt wird, wird der Steuerschaltung 3 zugeführt.
Das Verfahren zum Berechnen des Spiels für den Kipp-Antriebsmechanismus 20 ist in Fig. 4 schematisch wiedergegeben. Der Spielberechnungsvorgang wird von der Steuerschaltung 3 ausgeführt. Wenn in einem Schritt S10 festgestellt wird, dass die Spannung eingeschaltet ist, schreitet die Steuerschaltung zu Schritt 15 weiter, um den Motor 12 im Uhrzeigersinn zu drehen. Infolge der Drehung des Motors 12 im Uhrzeigersinn unterbricht das Detektionsstück 12 das Licht, das von dem Fotosensor 41 ausgesandt wird. Wenn in dem Schritt S20 erkannt wird, dass der Fotosensor 41 unterbrochen ist, schreitet die Steuerschaltung 3 zu dem Schritt S25 vor, um den Motor 12 zu stoppen und diesen sodann gegen den Uhrzeigersinn zu drehen. Infolge der umgekehrten Drehung der Welle 2a passiert der rückwärtige Abschnitt des Detektionsstücks 42 bezüglich der Drehrichtung den Fotosensor 41, woraufhin der Fotosensor unterbrochen wird. Wenn in dem Schritt S30 erkannt wird, dass der Fotosensor 41 unterbrochen ist, schreitet die Steuerschaltung zu dem Schritt S35 voran, um einen Ursprung zu bestimmen basiert auf dem Einschaltsignal des Fotosensors. Infolgedessen wird eine vorgegebene Anzahl von Impulsen, beispielsweise 40 Impulse, auf den Motor 12 aufgebracht, so das der Motor annimmt, dass der Ursprung gegen den Uhrzeigersinn gedreht worden ist, mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit, um einen Betrag, der der Anzahl der aufgebrachten Impulse entspricht. Sodann schreitet die Steuerschaltung 3 zu dem Schritt S40 voran. Wenn in dem Schritt S40 erkannt wird, dass der Motor 12 gestoppt ist, schreitet die Steuerschaltung zu dem Schritt S45 vor, um den Motor 12 mit einer Geschwindigkeit im Uhrzeigersinn zu drehen, der derjenigen der gegen den Uhrzeigersinn gerichteten Drehung gleich ist, woraufhin die Welle 2a zurückgedreht wird. Die Steuerschaltung 3 startet das Zählen der Impulse, die auf den Motor 12 aufgebracht worden sind.
In Folge der Umkehrung des Motors 12 unterbricht der vordere Abschnitt des Detektionsstücks 42 nicht, das von dem Fotosensor 41 ausgesendet wird. Wenn in dem Schritt S50 bestimmt wird, dass der Fotosensor 41 ausgeschaltet ist, schreitet die Steuerschaltung zu dem Schritt S55 vor, um den Motor 12 zu stoppen und sodann die Impulse aufzuzählen, die auf den Motor aufgebracht werden, bis dieser gestoppt wird. Die Steuerschaltung 3 schreitet zu dem Schritt S35 voran, um die Differenz zwischen der Anzahl der aufgezählten Impulse und der Anzahl der aufgebrachten Impulse (40 Impulse) zu gewinnen, woraus der Betrag des Spiels berechnet wird.
Der Antriebsmechanismus 32 für die Kipprichtung hat im wesentlichen denselben Aufbau wie der oben beschriebene Antriebsmechanismus für die Schwenkrichtung. Der Spielberechnungsvorgang wird von dem Antriebsmechanismus in entsprechender Weise, wie es oben beschrieben worden ist, ausgeführt, auf eine eingehende Beschreibung des Spielberechnungsvorgangs, wie er durch den Antriebsmechanismus 32 ausgeführt wird, wird daher verzichtet.
In dem oben beschriebenen Schwenk/Kipp-Kamerasystem wird ein Betrag des Spiels jedes der Antriebsmechanismen 20 und 32 jedes Mal, wenn die Spannung eingeschaltet wird, berechnet. Die Positionierungssteuerung der Schwenk/Kipp-Kamera in den Schwenk- und Kipprichtungen wird auf der Grundlage der gewonnenen Beträge des Spiels kompensiert. Infolgedessen variiert auch dann, wenn der Betrag des Spiels jedes der Antriebsmechanismen in Abhängigkeit von externen Faktoren wie Temperatur oder Feuchtigkeit oder aufgrund von Alterung variiert, eine hochgenaue Positionierungssteuerung; regelmäßig ausgeführt werden.
Die vorangehende Beschreibung und die Zeichnungen dienen lediglich zur Erläuterung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung und dienen nicht zu einer Einschränkung. Verschiedene Änderungen und Abwandlungen ergeben sich für den Fachmann. Alle solche Änderungen und Motivationen liegen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung, wie er durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist.

Claims

1. Ein Schwenk/Kipp-Kamerasystem mit einer Schwenk/Kipp-Kamera (2), die von einem Antriebsmechanismus mit einem Schrittmotor (12) angetrieben wird und eine Drehwelle (2a), eine Steuerschaltung (3) zum Steuern der Schwenk/Kipp-Kamera (2) und einen Monitor zum Wiedergeben eines Bildes, das von der Schwenk/Kipp- Kamera abgelichtet worden ist, aufweist gekennzeichnet durch:
einen Sensor (41), der von der Drehwelle (2a) der Schwenk/Kipp-Kamera (2) beabstandet ist,
ein Detektionsstück (42), das mit der Drehwelle (2a) gedreht wird, so dass es dem Sensor entspricht,
einer Nullpunkt-Setzeinrichtung, die die Drehwelle (2a) in einer ersten Richtung bei dem Einschalten der Spannung dreht, so dass das Detektionsstück 42 dem Sensor (41) entspricht und anschließend die Drehwelle (2a) in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, dreht, so dass der Sensor (41) ein rückwärtiges Ende des Detektionsstücks (42) bezüglich der Drehrichtung des Detektionsstücks (42) erkennt, wodurch ein Nullpunkt gesetzt wird,
ein Impulszähler, der eine vorgegebene Anzahl von Impulsen auf den Motor (12) aufbringt, nachdem der Nullpunkt gesetzt ist, so dass die Drehwelle (2a) kontinuierlich in der zweiten Richtung gedreht wird und weiter derart, dass die Drehwelle (2a) anschließend mit einer Geschwindigkeit, die der vorgegebenen Geschwindigkeit gleich ist, in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, wobei der Impulszähler die Impulse zählt, die auf den Motor (12) aufgebracht werden, bis ein vorderes Ende des Detektionsstücks (42) in Bezug auf die Drehrichtung des erkannten Stücks (42) erkannt wird,
eine Spielberechnungseinheit, die den Wert des Impulszählers mit einer vorgegebenen Anzahl von Impulsen, die auf den Motor (12) aufgebracht wird, vergleichen, um so den Betrag des Spiels des Antriebsmechanismus zu berechnen, wobei die Positionierungssteuerung der Schwenk/Kipp-Kamera (2) auf der Grundlage des Betrags des Spiels, der der Spielberechnungseinheit berechnet worden ist, kompensiert.

2. Ein Schwenk/Kipp-Kamerasystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmechanismus ein Schneckengetriebe (15, 16) aufweist, das eine Antriebskraft, die von dem Schrittmotor (12) ausgeübt wird, zwei Synchronisierungsscheiben (14, 18), die auf eine Ausgangswelle (13) bzw. eine Schneckenwelle (16) des Schrittmotors (12) aufgebracht sind, und einen gezahnten Synchronisierungsgurt (19), der sich zwischen den Synchronisierungsscheiben (18) erstreckt, aufweist.

3. Ein Schwenk/Kipp-Kamerasystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Sensor (41) einen Fotosensor aufweist.