JP3255970B2 - 小型雲台の駆動制御装置 - Google Patents

小型雲台の駆動制御装置

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は小型雲台の駆動制御装
置、特に遠隔操作により撮影カメラ等を任意の方向に指
向させる雲台での駆動制御の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】ITV(Industrial Television)、C
CTV(Closed-Circuit Television)、テレビ放送等
でのテレビカメラの撮影においては、対象となる被写体
を良好に映し出すため、或いは所定領域の映像を捉える
ために、撮影カメラを遠隔操作することが行われてお
り、この撮影カメラの向きを変換するものとして雲台が
用いられている。
【0003】図6には、従来のITVで使用される雲台
装置の構成が示されており、雲台1には、内部で直交す
る二つの駆動軸に接続された支持円板2,3が設けられ
ている。例えば、支持円板2を支持壁(台)側に取り付
け、支持円板3に撮影カメラを専用ブラケットにより図
面の前面へ向けて取り付けると、撮影カメラは支持円板
2の駆動軸の回転によりチルト(上下方向)に、支持円
板3の駆動軸の回転によりパン(左右方向)に移動され
ることになる。
【0004】また、上記雲台1には、ケーブル4を介し
て制御部5が設けられており、この制御部5には所望の
方向へカメラを指向操作するジョイスティック6等が配
置されると共に、駆動速度を設定する速度ツマミ7が配
置される。従って、この例の雲台1では速度ツマミ7を
操作することによって、雲台1の駆動速度が変えられる
ことになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記雲台1
は比較的大きく(縦横が十数cm程度)、重量も大きい
ものとなっているが、近年の撮影カメラにおいては小型
化、軽量化、簡易化が進んでいるため、本出願人は小型
化された雲台装置を提案している。従って、雲台1を小
さくしたことに伴ってモータ自体も小型化されることに
なる。
【0006】しかしながら、雲台1及びモータを小型化
したことにより、取り付けた撮影カメラの重量変化、経
時的な要素或いは温度又は気候の変化等により雲台1の
負荷が変化すると、駆動速度が変ってしまうことがある
という問題がある。従って、上記図6の場合は速度ツマ
ミ7で設定した速度で良好に駆動することができず、ま
た速度ツマミ7がなく定速度で駆動する場合では、極端
に速度が遅くなることも起こり得る。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、負荷が変化する場合でも、常に駆
動指令どおりの速度で雲台を正確に動かすことができる
小型雲台の駆動制御装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1請求項に係る発明は、直交する二つの駆動軸を
駆動するモータと、この駆動軸の回転位置を検出する位
置検出器とを有する小型雲台内に、上記位置検出器の検
出値に基づいて上記駆動軸が駆動指令信号にて設定され
る回転速度で駆動しているか否かを判定し、指令どおり
でないと判定されたときは駆動指令信号に対応してモー
タ駆動パワーを変更するマイコンを設けたことを特徴と
する。また、第2請求項に係る発明は、上記の変更した
駆動パワーの情報を更新記憶するようにしたことを特徴
とする。
【0009】
【作用】上記の構成によれば、位置検出器の出力に基づ
いて駆動軸の単位時間当りの回転変位量が求められ、こ
の変位量から駆動指令どおりの速度で駆動軸が回転して
いるかが判定される。そして、駆動指令の速度でない場
合には、モータへの供給電力、即ち駆動パワーが駆動指
令どおりの速度となるように変換され、この駆動パワー
によりモータが回転駆動される。従って、何らかの原因
により負荷が変化した場合であっても、雲台の駆動速度
を安定させることができる。
【0010】
【実施例】図1には、実施例に係る小型雲台の駆動制御
装置の回路構成が示され、図2には小型雲台の内部構成
が示されている。まず、図2において、雲台10はアル
ミ押出し材を用いたパイプ状のメインシャシ11に壁片
部であるサブシャシ12を接続して構成され、縦、横、
厚さがそれぞれ3cm〜5cm程度の大きさとされる。
従って、実施例の雲台10は、図6に示した従来の装置
に比べると1/5程度まで小さくなっている。そして、
上記メインシャシ11内に第1収納部100が形成さ
れ、このメインシャシ11の突出片とサブシャシ12と
で第2収納部200が形成される。この第1収納部10
0には、駆動軸13,14、ギヤ列15,16、モータ
17,18が配設され、この駆動軸13,14に、撮影
カメラ或いは支持壁等を接続する支持円板20,21が
取り付けられる。また、第2収納部200には上記駆動
軸13,14のそれぞれに対応して、回動型可変抵抗器
からなる位置センサ22及び制御回路23を有する制御
回路基板24、位置センサ25及び制御回路26を有す
る制御回路基板27が配設される。
【0011】図1において、上述した雲台10内には、
駆動制御を実行すると共に、駆動軸13,14の回転速
度を制御するマイクロコンピュータ(MPU)30が設
けられている。このMPU30には、上記モータ17を
駆動するドライバ31、モータ18を駆動するドライバ
32が設けられ、また各駆動軸13,14の回転位置を
検出する上記位置センサ22,25の出力が供給され
る。また、MPU30には制御のための各種情報が格納
されたEEPROM33が設けられ、実施例ではこのE
EPROM33にモータ17,18を駆動するためのP
WM(Pulse Width Modulation)電圧パターンと、後述
するが指令速度に対応する駆動軸13,14の予想変位
量が記憶されている。更に、MPU30には制御信号を
送受信するドライバ/レシーバ(D/R)34が接続さ
れる。
【0012】一方、上記雲台10にはケーブルを介して
制御部36が接続され、この制御部36内には操作スイ
ッチ37の操作信号を入力するマイコン(MPU)3
8、上記雲台10との間で制御信号を送受信するドライ
バ/レシーバ(D/R)39、制御部36だけでなく雲
台10へ電力を供給する電源40が設けられる。そし
て、実施例では制御部36と雲台10との間では制御信
号がシリアル伝送されており、この制御部36は操作ス
イッチ37の操作に基づいた制御信号を雲台10へ供給
することになる。
【0013】従って、二つの駆動軸13,14を駆動す
る直接の制御信号は、雲台10内のMPU30で形成さ
れることになり、またこのMPU30においては、位置
センサ22,25からの出力に基づいて駆動軸13,1
4の単位時間当りの変位量を求め、この変位量が制御部
36から伝送された駆動指令信号どおりの変位量の許容
限度内であるかを判定する。そして、この変位量が上記
許容範囲内でないと判定された場合は、新たなPWMパ
ターンを形成することになる。
【0014】図3〜図4には、上記雲台10のMPU3
0での制御動作が示されており、まず図3のメインルー
チンによれば、ステップ301にてシステムの初期化が
行われ、変数がクリアされ、モード設定等が実行され
る。次のステップ302では、全割込みルーチンの許可
がウェイトループで行われ、実施例では後述するタイマ
割込みルーチンBが所定時間毎に実行される。
【0015】図4には、モータを駆動する際に実行され
るタイマ割込みルーチンBが示されているが、このタイ
マ割込みルーチンBはモータ駆動時に実行されるタイマ
割込みルーチンA(不図示)の中で割込み実行されるも
のである。図4において、上記雲台10のMPU30に
は制御部36からランダムにかつ最優先的に動作指令が
割込んでくる(以下外部割込みという)ので、ステップ
401では、外部割込みによる駆動方向、駆動速度等の
指令が整理される。そして、ステップ402では、前記
チェック時からの駆動軸13,14の変位量が求められ
るが、実施例では上記駆動軸13,14の位置センサ2
2,25の検出値(電圧値、パルス値等)に基づき、現
在の検出値から前回チェック時の検出値を差引くことに
より、単位時間当りの変位量が演算される。同時に、今
回チェック時に検出した現在の検出値は前回の検出値に
代えてポジション値として更新記憶される。
【0016】次のステップ403では、モータ17,1
8が定常状態になるまでの時間設定カウンタであるウェ
イトカウンタが0であるか否かが判定されており、”N
(NO)”のときはステップ404へ移行してデクリメン
トが行われ、”Y(YES)”のときは、ステップ405
へ移行し、指令どおりの速度で駆動されているか否かが
判定される。即ち、上記のステップ402で求められた
前回チェック時からの変位量(Dとする)から動作(要
求)指令速度に対応する駆動軸13,14の予想変位量
(Tとする)を差引いた値が許容限度値(Sとする)
内、即ちD−T<Sであるか否かが判定され、許容限度
値Sを超えているとき(”N”)は、ステップ406へ
移行する。なお、上記予想変位量Tは駆動指令速度に対
応して上記EEPROM33内に記憶されている。
【0017】次のステップ406では、速度学習合せ込
みのための時間カウンタである学習カウンタがβ(速度
学習合せ込み許容限度値)よりも大きいか否かが判定さ
れ、”Y”のときは、所定時間が経過しても変位量が許
容限度値S外となり、制御不能な状態であるから、ステ
ップ407にてそのことを示す警告信号が出力される。
一方、”N”のときは、ステップ408で学習カウンタ
がインクリメントされ、次のステップ409にて上記前
回チェック時からの変位量Dと予想変位量Tとが比較さ
れる。そして、D>Tのときは、負荷が小さく駆動指令
速度よりも速くなった場合であるから、ステップ410
でデューティー比が小さいPWM電圧パターンがEEP
ROM33の情報に基づいて出力される。例えば、図5
に示されるように、図(B)のパルス幅の信号から図
(A)のパルス幅の信号へ変換されることになり、モー
タ17,18への駆動パワーが低下する。また、D<T
のときは、負荷が大きく駆動指令速度よりも遅くなった
場合であるから、ステップ411でデューティー比が大
きいPWM電圧パターンが出力され、例えば図5(B)
のパルス幅の信号から図(C)のパルス幅の信号へ変換
されるので、モータ17,18への駆動パワーが上昇す
る。
【0018】このようにして、実施例では駆動指令速度
と実際の変位速度との誤差が常にチェックされ、指令速
度どおりとなるPWM電圧パターンがMPU30から出
力され、モータ17,18への駆動パワーを変えること
によって、駆動軸13,14を安定した速度で回転させ
ることができる。この雲台10での駆動速度は、常に一
定としてもよく、また速度設定ツマミを設けて可変とし
てもよい。
【0019】また、上記ステップ405で前回チェック
時からの変位量Dが許容限度値Sを超えていないと
き(”Y”)は、ステップ412にてEEPROM33
内のPWMレートが現在のPWMレートに更新記憶され
る。従って、上記の動作によって前回と異なるPWM電
圧パターンが出力された場合は、この新たに設定された
PWMパターンのレートが記憶されており、駆動指令ど
おりに駆動する駆動パワー値は常に学習されることにな
る。
【0020】この雲台10を使用する環境においては、
気候又は温度等の条件によって、或いは経時変化によ
り、モータ17,18へかかる負荷が変化する場合があ
り、上述のように、速度誤差を修正すると共に、正確な
駆動パワー値を学習することによって、正確な駆動制御
が可能となる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、第1請求項の発明
によれば、マイコンにより、位置検出器の検出値に基づ
いて上記駆動軸が駆動指令信号にて設定される回転速度
で駆動しているか否かを判定し、指令どおりでないと判
定されたときは駆動指令信号に対応してモータ駆動パワ
ーを変更するようにしたので、常に駆動指令信号どおり
の速度で雲台を正確に駆動することができる。従って、
異なる撮影カメラを取り付けることになった場合、温度
又は気候の変化、経時的変化により負荷が変動する場合
でも、安定した速度で雲台を駆動することが可能とな
る。
【0022】また、第2請求項に係る発明は、上記の変
更した駆動パワーの情報を更新記憶するようにしたの
で、負荷が変った場合に必要な駆動パワーを学習により
新たに設定することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る小型雲台の駆動制御装置
の回路構成を示すブロック図である。
【図2】実施例の雲台の内部構成を示す図である。
【図3】実施例の雲台のマイコン動作でのメインルーチ
ンを示すフローチャートである。
【図4】実施例の雲台のマイコン動作においてモータ作
動時のタイマ割込みルーチンBを示すフローチャートで
ある。
【図5】実施例で使用されるPWM電圧パターンを説明
するための波形図である。
【図6】従来における雲台装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
1,10 … 雲台、 2,3,20,21 … 支持円板、 13,14 … 駆動軸、 17,18 … モータ、 22,25 … 位置センサ、 30 … MPU(マイコン)、 36 … 制御部。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直交する二つの駆動軸を駆動するモータ
    と、この駆動軸の回転位置を検出する位置検出器とを有
    する小型雲台内に、上記位置検出器の検出値に基づいて
    上記駆動軸が駆動指令信号にて設定される回転速度で駆
    動しているか否かを判定し、指令どおりでないと判定さ
    れたときは駆動指令信号に対応してモータ駆動パワーを
    変更するマイコンを設けた小型雲台の駆動制御装置。
  2. 【請求項2】 上記の変更した駆動パワーの情報を更新
    記憶するようにしたことを特徴とする上記第1請求項記
    載の小型雲台の駆動制御装置。
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