JP2004246294A - Camera moving device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転台の旋廻により監視するためのカメラを任意の方向に向けることができる監視カメラ装置に関するもので、特に回転台駆動モータのマイクロステップ駆動時の回転振動の低減に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来技術として、励磁位置や相の励磁バランスを変える技術、すなわち、マイクロステップそのものの技術として以下の技術がある。
【0003】
励磁位置を変える技術として、従来のステッピングモータのミニステップ(マイクロステップと同意語)駆動装置においては、マイクロステップ駆動時の回転振動を低減するために、入力1パルス毎に所定数の付加パルス発生部を設け、該付加パルスにより入力パルス分の励磁信号を階段的に切換える(付加パルスによって階段状にモータ回転角度を切換える)構成にしている。(特許文献1参照)
【0004】
理想トルクに近づけること、すなわち、相の励磁バランスを変える技術として、ステップ角度をそのままとしてトルク変動の小さな円滑駆動を行うことのできるステッピングモータの駆動装置を提供することを目的とした以下の手段が公知となっている。磁気結合された複数の相コイルを有し相コイルを順次に切替えて励磁駆動する複数のドライバと、電流制御基準信号と各相コイル電流相当信号とを比較して各ドライバに定電流制御信号を出力する複数のコンパレータと、各ドライバに加える相切替信号を発生する制御回路とを備えたステッピングモータの駆動装置において、前記各コンパレータへ入力する各電流制御基準信号のレベルをそれぞれに複数段階に切替可能に形成されたレベル切替手段を設けるとともに、磁気結合されていない一方相コイルから他方相コイルに励磁切替えを行う場合に一方相コイルの相コイル電流を段階的に減少させかつ他方相コイルの相コイル電流を段階的に同期して増大させつつ両相コイル電流の電流値比率を変化させるように該レベル切替手段に所定手順でレベル切替動作をさせるための比率切替信号を発生する比率切替信号発生手段を設けたことを特徴とする。(特許文献2参照)
【0005】
【特許文献1】
特開平1−218395号公報(第3−7頁、第3図)
【特許文献2】
特開平6−98597号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来のミニステップ駆動装置は以上のように構成されているので、監視カメラ装置の回転振動を低減するためには、付加パルス発生部を設ける必要があり、回路規模が増え、基板が大きくなるため機器が大きくなってしまい、小型な装置が得られないという問題があった。また付加パルスによって励磁信号を切換えるため、付加パルスタイミングが高速になってしまい、制御用マイコン等によりパルスタイミングの制約を受け十分な効果が得られないという問題もある。さらにマイクロステップの分解能自体を付加パルスによってさらに細分化しており、マイクロステップの分解能が決まっている既存の標準的なモータドライバを使用して、さらに回転時の振動を低減する必要がある場合には採用できないという問題もある。
【0007】
本発明は、付加パルス発生部を設ける必要がないため小型な監視カメラ装置が得られるとともに、制御用マイコン等の制限を受けず、また既存の標準的なモータドライバを使用しても回転時の振動が小さい監視カメラ装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るカメラ移動装置は、カメラの向きを移動するステッピングモータと、
パルス信号と上記ステッピングモータに流す電流値を制御する電流制御信号とを入力し、入力されたパルス信号と電流制御信号とを用いて上記ステッピングモータを駆動するモータドライバと、
上記パルス信号と上記電流制御信号とを生成し、生成されたパルス信号と電流制御信号とを上記モータドライバに出力することで上記カメラの向きの移動を制御する制御部と
を備えたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による監視カメラ装置を示す構成図である。
図1において、監視カメラ装置1は監視映像を撮像するカメラ部2とカメラ部2を任意の方向に向ける回転台部3(カメラ移動装置の一例である)によって構成される。カメラ部2は命令信号4を入力するカメラ制御部5と映像を撮像するセンサ/レンズ部6で構成される。回転台部3は、カメラ制御部5から回転台動作命令10を受け取り駆動用ドライバ8a、8bに駆動パルス11a、11b(パルス信号の一例である)と電流制御信号12a、12bを出力する回転台制御部7(制御部の一例である)と駆動用ドライバ8a、8b(モータドライバの一例である)によって駆動されるモータ9a、9b(ステッピングモータの一例である)によって構成される。
ステッピングモータの一例であるモータ9a、9bは、カメラ(ここでは、センサ/レンズ部6)の向きを移動する。
モータドライバの一例である駆動用ドライバ8a、8bは、パルス信号と上記モータ9a、9bに流す電流値を制御する電流制御信号とを入力し、入力されたパルス信号と電流制御信号とを用いて上記モータ9a、9bを駆動する。
制御部の一例である回転台制御部7は、上記パルス信号と上記電流制御信号とを生成し、生成されたパルス信号と電流制御信号とを上記駆動用ドライバ8a、8bに出力することで上記カメラの向きの移動を制御する。
【0010】
また、図2は実施の形態1における駆動パルス11a、11bと電流制御信号12a、12bを具体的に示した図である。
図2において、線図13a、13bは、マイクロステップ駆動時の駆動パルス11a或いは、駆動パルス11bの信号内容を示す線図である。線図14aは、例えば、駆動パルス11aの信号内容状態が図2における線図13aの場合に、線図13aの状態(すなわち、例えば、ここでは駆動パルス11a)に対応して階段状になっている電流制御信号12a(例えば、駆動パルス11bの場合は、電流制御信号12b)の信号内容状態を示す線図である。線図15aは、電流制御信号(ここでは、電流制御信号12a、すなわち線図14a)によって制御された場合のモータ電流波形を示す線図である。線図16aは、電流制御信号(ここでは、電流制御信号12a、すなわち線図14a)によって制御された場合のモータ挙動を示す線図である。線図14bは、例えば、電流制御信号を階段状に制御しない場合の電流制御信号12a(例えば、駆動パルス11bの場合は、電流制御信号12b)の信号内容状態を示す線図である。線図15bと線図16bはそれぞれ電流制御信号(ここでは、電流制御信号12a、すなわち線図14b)によって制御された場合のモータ電流波形とモータ挙動とを示している。
【0011】
上記電流制御信号12a、12bは、所定の値を有している。所定の値は、ここでは、線図14aの各点の値が該当する。
上記制御部の一例である回転台制御部7は、上記所定の値が階段状に大きくなるように上記電流制御信号12a、12bを生成する。
そして、上記制御部の一例である回転台制御部7は、上記パルス信号の一例である駆動パルス11aと同期して上記電流制御信号12aが階段状に大きくなり始めるように上記パルス信号と上記電流制御信号とを生成する。
言いかえれば、ステッピングモータで駆動される回転台と前記ステッピングモータを駆動するためのモータドライバと前記モータドライバへ入力する電流制御信号を制御する機構を備えた監視カメラ装置1において、監視カメラ装置1は、前記モータドライバのマイクロステップ駆動時に、マイクロステップ駆動パルス間内で前記電流制御信号を階段状に変化させる。すなわち、監視カメラ装置1は、ステッピングモータで駆動される回転台と前記ステッピングモータを駆動するためのモータドライバと前記モータドライバへ入力する電流制御信号を制御する手段を備え、前記モータドライバのマイクロステップ駆動時に、マイクロステップ駆動パルス間内で前記電流制御信号を階段状に変化させる手段を備えた。
【0012】
次に動作全体についてさらに具体的に説明する。監視カメラ装置1は外部の制御機器より回転台動作命令4を受けてカメラ制御部5に入力し、カメラ制御部5は回転台制御部7に動作命令10を出力する。動作命令10を受けて回転台制御部7は駆動用ドライバ8a、8bを動作させるための駆動パルス11a、11b、電流制御信号12a、12b、回転方向制御信号(図示せず)、モード切換え信号(図示せず)を生成し、駆動用ドライバ8a、8bにそれぞれ出力する。それによりモータ9a、9bが駆動される。
【0013】
次に図2において階段状に生成された電流制御信号12a(線図14a)のモータ回転振動の低減動作について説明する。図1の駆動用ドライバ8a、8bに図2のマイクロステップ駆動時の駆動パルス11a(線図13a)が入力され、それに対応して階段状に制御された電流制御信号12a(線図14a)が入力されると、マイクロステップ駆動時の駆動パルス11a(線図13b)が入力され、階段状に制御されない電流制御信号12a(線図14b)が入力された場合よりも駆動パルスによってモータ角度が切り替わる際の電流波形の立ち上りがモータ電流波形が線図15aのように緩やかになり、それによってモータの挙動が線図16aのようになり線図16bと比べて振動が低減される。
【0014】
以上のように、階段状に制御された電流制御信号により、励磁位置や相の励磁バランスを変える技術、すなわち、マイクロステップそのものを変更するのではなく、モータ起動時の突入電流を抑えて振動を低減させることができる。
【0015】
また、上記制御部の一例である回転台制御部7は、上記カメラの向きを移動させるための移動速度に応じて、生成する上記電流制御信号12a,12bの所定の値について、階段状にするタイミングと上記所定の値のレベルとの内少なくとも1つを変更する。すなわち、回転台の各動作速度に応じて電流制御信号の階段形状のタイミング又はレベルを変更する。階段状にするタイミングを変更することについては、例えば、カメラの移動速度が遅い場合すなわち入力パルスタイミングが遅い場合には、より遅いタイミングで切り換えれば最終電流値に到達する時間を長くすることで、より振動が抑制され映像的に振動が見えにくくなる。所定の値のレベルを変更することについては、例えば、1回のタイミングで小さく電流値を変更するように制御信号を生成すれば最終電流値に到達する階段状に変化させるタイミング回数を増やすことで最終電流値に到達する時間を長くすることができ、上記内容と同様の効果が得られる。
さらに、上記制御部の一例である回転台制御部7は、上記カメラの向きを移動させるための移動速度に応じて、生成する上記電流制御信号12a,12bの所定の値を階段状に生成する場合と階段状に生成しない場合とを切り換える。言いかえれば、回転台の各動作速度に応じて電流制御信号の階段状制御の有無を切換える。階段状制御を無しにすることについては、例えば、カメラ移動速度がある速度以上に速い場合には、階段状制御を用いなくても映像的に振動が見えにくい状態になる。
【0016】
ここで、従来例で示した特許文献1(特開平1−218395号の第3図)において、ミニステップ(マイクロステップ)駆動の入力パルスにより階段状の付加パルスを入力する事例があるが、これは付加パルスによりモータの分解能自体を細分化して振動を低減しているものであり、モータ各相の安定位置自体をさらに細かく変化させるいわゆるマイクロステップをさらに細分化したものである。例えば、従来例では階段状の付加パルスの第一ステップでのモータの静的角度はマイクロステップ入力パルスの第一ステップでの角度と異なる。本実施の形態では電流制御信号のみを階段状に変化させているため、モータ各相の安定位置は階段状の有無に関わらず同一となる。例えば、図2における階段状に生成された電流制御波形の第一ステップ17aでの静的モータ角度はステップ17bと同一になる。
【0017】
【発明の効果】
以上のように、本発明の監視カメラ装置では、モータ駆動ドライバのマイクロステップ駆動時に、マイクロステップ駆動パルス間内で前記電流制御信号を階段状に変化させるように構成したので、簡単で安価な回路構成で且つ小型な監視カメラ装置が得られるとともに、制御用マイコン等の制限を受けず、また既存の標準的なモータドライバを使用しても回転時の振動が十分に小さい監視カメラ装置を得る効果がある。また連続して回転させた場合の振動を低減するだけではなく、整定時の振動も低減されるため回転停止時の振動が小さい監視カメラ装置を得られる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態1による監視カメラ装置を示す構成図である。
【図2】図2は実施の形態1における駆動パルス11a、11bと電流制御信号12a、12bを具体的に示した図である。
【符号の説明】
1 監視カメラ装置、2 カメラ部、3 回転台部、4 命令信号、5 カメラ制御部、6 センサ/レンズ部、7 回転台制御部、8a,8b 駆動用ドライバ、9a,9b モータ、10 動作命令、11a,11b 駆動パルス、12a,12b 電流制御信号。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a surveillance camera device capable of turning a camera for monitoring by turning a turntable in an arbitrary direction, and more particularly to reduction of rotational vibration during microstep driving of a turntable drive motor.
[0002]
[Prior art]
As a conventional technique, there is the following technique as a technique for changing an excitation position or an excitation balance of a phase, that is, a technique of a micro step itself.
[0003]
As a technique for changing the excitation position, in a conventional mini-step (synonymous with micro-step) driving device of a stepping motor, a predetermined number of additional pulses are generated for each input pulse in order to reduce rotational vibration during micro-step driving. The excitation signal for the input pulse is switched stepwise by the additional pulse (the motor rotation angle is switched stepwise by the additional pulse). (See Patent Document 1)
[0004]
As a technique for approaching the ideal torque, that is, as a technique for changing the phase excitation balance, the following means aimed at providing a driving device for a stepping motor capable of performing a smooth drive with a small torque fluctuation while keeping the step angle unchanged. It is known. A plurality of drivers that have a plurality of magnetically coupled phase coils and sequentially drive the phase coils to excite them, compare a current control reference signal with a signal corresponding to each phase coil current, and send a constant current control signal to each driver. In a stepping motor driving device including a plurality of comparators for outputting and a control circuit for generating a phase switching signal to be applied to each driver, a level of each current control reference signal input to each of the comparators is switched in a plurality of steps. In addition to providing a level switching means formed so as to be able to perform excitation switching from the one-phase coil not magnetically coupled to the other phase coil, the phase coil current of the one-phase coil is reduced stepwise and the phase of the other phase coil is reduced. A predetermined procedure is provided to the level switching means so as to change the current value ratio of the two-phase coil current while increasing the coil current in a stepwise manner. Characterized in that a ratio switching signal generating means for generating a ratio switching signal to the level switching operation. (See Patent Document 2)
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-1-218395 (page 3-7, FIG. 3)
[Patent Document 2]
JP-A-6-98597 [0006]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional mini-step drive device is configured as described above, it is necessary to provide an additional pulse generation unit in order to reduce the rotational vibration of the monitoring camera device, so that the circuit scale increases and the substrate becomes large. There is a problem that the equipment becomes large and a small device cannot be obtained. In addition, since the excitation signal is switched by the additional pulse, the timing of the additional pulse is increased, and there is also a problem that the pulse timing is restricted by the control microcomputer or the like, and a sufficient effect cannot be obtained. If the microstep resolution itself is further subdivided by additional pulses, and if it is necessary to further reduce the vibration during rotation using an existing standard motor driver with a fixed microstep resolution, There is also a problem that it cannot be adopted.
[0007]
The present invention can provide a small surveillance camera device because there is no need to provide an additional pulse generation unit, and is not restricted by a control microcomputer or the like. An object is to obtain a surveillance camera device with small vibration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A camera moving device according to the present invention includes a stepping motor that moves the direction of a camera,
A motor driver that inputs a pulse signal and a current control signal for controlling a current value flowing to the stepping motor, and drives the stepping motor using the input pulse signal and the current control signal;
A control unit that generates the pulse signal and the current control signal, and outputs the generated pulse signal and the current control signal to the motor driver to control movement of the camera. And
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram showing a surveillance camera device according to the first embodiment.
In FIG. 1, a
Motors 9a and 9b, which are examples of the stepping motor, move in the direction of the camera (here, the sensor / lens unit 6).
Driving drivers 8a and 8b, which are examples of a motor driver, receive a pulse signal and a current control signal for controlling a current value flowing to the
The turntable control unit 7, which is an example of the control unit, generates the pulse signal and the current control signal, and outputs the generated pulse signal and the current control signal to the driving drivers 8a and 8b to generate the pulse signal and the current control signal. Controls camera orientation movement.
[0010]
FIG. 2 is a diagram specifically showing the drive pulses 11a and 11b and the
In FIG. 2, diagrams 13a and 13b are diagrams showing signal contents of the driving pulse 11a or the driving pulse 11b at the time of microstep driving. For example, when the signal content state of the drive pulse 11a is the diagram 13a in FIG. 2, the diagram 14a has a stepped shape corresponding to the state of the diagram 13a (that is, for example, the drive pulse 11a here). FIG. 9 is a diagram illustrating a signal content state of a
[0011]
The
The turntable control unit 7, which is an example of the control unit, generates the
The turntable control unit 7, which is an example of the control unit, controls the pulse signal and the current so that the
In other words, the
[0012]
Next, the entire operation will be described more specifically.
[0013]
Next, the operation of reducing the motor rotational vibration of the
[0014]
As described above, the technology for changing the excitation position and the excitation balance of the phase using the current control signal controlled in a stepwise manner, that is, instead of changing the microstep itself, suppresses the inrush current at the time of starting the motor and reduces the vibration. Can be reduced.
[0015]
The turntable control unit 7, which is an example of the control unit, sets the predetermined values of the generated
Further, the turntable control unit 7, which is an example of the control unit, generates predetermined values of the generated
[0016]
Here, in Patent Document 1 (FIG. 3 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-218395) shown as a conventional example, there is a case where a step-like additional pulse is input by a mini-step (micro-step) drive input pulse. Is a technique in which the resolution itself of the motor is subdivided by an additional pulse to reduce vibration, and a so-called microstep for changing the stable position itself of each phase of the motor more finely is further subdivided. For example, in the conventional example, the static angle of the motor in the first step of the step-like additional pulse is different from the angle in the first step of the micro-step input pulse. In this embodiment, only the current control signal is changed stepwise, so that the stable position of each phase of the motor is the same regardless of the presence or absence of the step. For example, the static motor angle in the
[0017]
【The invention's effect】
As described above, the surveillance camera device of the present invention is configured so that the current control signal is changed stepwise between the microstep driving pulses during the microstep driving of the motor driving driver. An effect that a surveillance camera device having a configuration and a small size can be obtained, and is not restricted by a control microcomputer or the like, and has sufficiently small vibration during rotation even when an existing standard motor driver is used. There is. Further, not only the vibration when continuously rotated, but also the vibration at the time of stabilization is reduced, so that there is an effect that a surveillance camera device having a small vibration when the rotation is stopped is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a surveillance camera device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram specifically showing drive pulses 11a and 11b and
[Explanation of symbols]
Claims (5)
パルス信号と上記ステッピングモータに流す電流値を制御する電流制御信号とを入力し、入力されたパルス信号と電流制御信号とを用いて上記ステッピングモータを駆動するモータドライバと、
上記パルス信号と上記電流制御信号とを生成し、生成されたパルス信号と電流制御信号とを上記モータドライバに出力することで上記カメラの向きの移動を制御する制御部と
を備えたことを特徴とするカメラ移動装置。A stepper motor that moves the camera,
A motor driver that inputs a pulse signal and a current control signal for controlling a current value flowing to the stepping motor, and drives the stepping motor using the input pulse signal and the current control signal;
A control unit that generates the pulse signal and the current control signal, and outputs the generated pulse signal and the current control signal to the motor driver to control movement of the camera. Camera moving device.
上記制御部は、上記所定の値が階段状に大きくなるように上記電流制御信号を生成することを特徴とする請求項1記載のカメラ移動装置。The current control signal has a predetermined value,
The camera moving device according to claim 1, wherein the control unit generates the current control signal so that the predetermined value increases in a stepwise manner.
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