JP4013041B2

JP4013041B2 - Motor control device

Info

Publication number: JP4013041B2
Application number: JP2002079946A
Authority: JP
Inventors: 章浩鈴木
Original assignee: Fujinon Corp
Current assignee: Fujinon Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2003280742A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はモータ制御装置に係り、特にテレビカメラ及び雲台の駆動制御に用いられるモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の分野で、駆動系の機械的位置を制御するモータ制御装置としてのサーボ回路が用いられており、サーボ回路は、例えばテレビカメラを動かす雲台の駆動やレンズの駆動にも適用されている。即ち、テレビカメラを支持する雲台ではパン（左右方向）、チルト（上下方向）の動きがサーボ回路で行われ、テレビカメラ内のズームレンズ、フォーカスレンズがサーボ回路によって駆動される。
【０００３】
しかしながら、従来のサーボ回路では、モータから駆動対象物までの駆動系に配置されているギヤのバックラッシュによって、駆動対象物の動きが不自然となったり、操作した通りの動きとならないという問題があった。例えば、テレビカメラのパン動作において方向を転換させて位置Ｐ１から位置Ｐ２へ移動させる場合に、位置制御信号は位置Ｐ１から位置Ｐ２までの距離に比例した位置信号電圧となり、この位置信号電圧によってモータが駆動される。このときの駆動対象物であるテレビカメラの軌跡は、バックラッシュが存在することにより、制御開始からバックラッシュ分のモータの駆動時間が過ぎた後に急激に動き出すことになる。このため、テレビカメラの動きが不自然となり、しかも、駆動系に負担がかかるという問題があった。
【０００４】
また、テレビカメラをパン及びチルト動作させ、位置Ｐ３から位置Ｐ４に移動させる場合において、パンについてのみ方向転換して例えば右側へ移動させると、パンのバックラッシュ分を駆動させている間に、チルトでは例えば上側へ移動するので、テレビカメラは位置Ｐ３から位置Ｐ４へ真っ直ぐ進まず、屈折した軌跡をたどることになる。従って、カメラが被写体を正確に追うことができないという不都合があった。
【０００５】
そこで、本願出願人は、特開平７−２９５６４５号公報、特開平７−２９５６４６号公報、及び、特開平７−２９５６４８号公報において上記不具合等を解消するためのサーボ回路を提案している。特開平７−２９５６４５号公報に記載のサーボ回路では、バックラッシュ分を駆動させる時間を設定し、このバックラッシュ駆動時間ではモータを速度制御する。そして、その後、モータの制御を位置制御に切り替えて駆動系（駆動対象物）の実質的な駆動を開始するようにしている。これにより、駆動対象物の不自然な動きが低減される。また、ジョイスティック等の手動操作手段を用いる場合は、バックラッシュ分を駆動させる操作領域を設け、このバックラッシュ操作領域の操作時間にバックラッシュを除去するための速度制御を行うようにしている。これにより、実際の駆動と一致した操作感覚が得られる。また、複数の駆動系を同時に制御する場合は、バックラッシュ分の駆動後の各駆動系の実質的な駆動開始時間を一致させるようにしている。これにより、操作通りの正確な軌跡の駆動が可能となる。
【０００６】
特開平７−２９５６４６号公報に記載のサーボ回路では、バックラッシュ分を駆動させる時間を設定し、このバックラッシュ駆動時間では実質的駆動の速度よりも遅い速度となるようにモータを駆動制御するようにしている。これにより、実質的な駆動を安定したモータ回転数で開始でき、駆動対象物の不自然な動きが軽減される。また、ジョイスティック等の手動操作手段を用いる場合は、バックラッシュ分を駆動させる操作領域を設け、このバックラッシュ操作領域の操作時間に遅い速度のモータ駆動を実行するようにしている。これにより実際の駆動と一致した操作感覚が得られる。また、複数の駆動系を同時に制御する場合は、上記公報と同様の処理により操作通りの正確な軌跡の駆動が可能となる。
【０００７】
特開平７−２９５６４８号公報に記載のサーボ回路では、バックラッシュ分を駆動させる時間を設定し、このバックラッシュ駆動時間では位置制御信号でバックラッシュ分を駆動し、このバックラッシュ駆動時間が経過した時点で、位置制御信号を被駆動系の駆動開始位置である元の状態に戻して新たに位置制御を開始するようにしている。これにより、モータの回転数の急激な増加が防止され、駆動対象物の不自然な動きが軽減される。また、ジョイスティック等の手動操作手段を用いる場合は、バックラッシュ分を駆動させる操作領域を設け、このバックラッシュ操作領域の操作時間経過時に位置信号を元の状態に戻して新たに位置制御を開始する。これにより、実際の駆動と一致した操作感覚が得られる。また、複数の駆動系を同時に制御する場合は、上記公報と同様の処理により操作通りの正確な軌跡の駆動が可能となる。
【０００８】
以上の公報に記載のサーボ回路はいずれもバックラッシュを除去するためのモータの駆動制御を、駆動対象物を実質的に駆動する前に別制御で行うことによって、バックラッシュによる悪影響を除去するようにしたものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載のサーボ回路では、バックラッシュ駆動時間におけるモータの駆動速度は、駆動対象物を実質的に駆動する際の駆動速度に対応した速度に設定されるため、実質的駆動時における駆動速度が遅いときには駆動対象物が動き出すまでの時間が長くなるという欠点があった。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、反転駆動時におけるギヤのバックラッシュを除去するためのバックラッシュ駆動時間をできるだけ短くし、駆動対象物が動き出すまでの時間の短縮を図るモータ制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータを駆動制御し、該モータに連結された駆動系における駆動対象物の位置を制御するモータ制御装置であって、前記駆動対象物を反転駆動する場合に前記駆動系に配置されたギヤにより生じるバックラッシュを除去するための前記モータの駆動制御を行った後、前記駆動対象物を所定の目標位置に設定するための前記モータの位置制御を行うモータ制御装置において、前記バックラッシュを除去するための前記モータの駆動制御を行うモータ制御手段は、前記バックラッシュ分だけ前記モータを駆動する時間が終了する時点の所定時間前の時点まで前記モータを最高速度で駆動するように前記駆動対象物の目標位置を設定して位置制御し、前記所定時間前の時点において、前記駆動対象物の目標位置を、前記モータの最高速度での駆動を開始した時点での目標位置に戻して前記モータの速度を減速させることを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、モータを反転駆動する際にバックラッシュ分のモータの駆動が終了する所定時間前までモータの駆動を最高速度で行うようにしたため、駆動対象物が実際に動き出すまでの間の時間を短縮することができる。また、バックラッシュ分の駆動が終了する前にモータを最高速度で駆動する制御を終了するため、駆動対象物が実際に動き出す前にモータの速度が減速され、駆動対象物の動き出しを好適に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るモータ制御装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１には、本発明に係るモータ制御装置の第１乃至第３の実施の形態におけるサーボ回路の構成が示されており、この実施の形態はテレビカメラ及び雲台に適用した場合の例である。図１において、雲台の操作部には図示の操作スイッチ１０及びその表示灯１１が複数（図では１個のみ表示）配置されており、この操作スイッチ１０としては、予め設定された場所に自動的にカメラを移動させるためのショットスイッチ等が設けられる。また、手動操作により任意の位置へカメラを駆動させるジョイスティック１２が設けられている。上記の操作スイッチ１０の操作信号は、直接、入出力（Ｉ／Ｏ）部１４へ供給され、ジョイスティック１２の操作信号は、Ａ／Ｄ変換器１５を介して入出力（Ｉ／Ｏ）部１４へ供給される。そして、これらの操作信号はＣＰＵ２２に読み取られ、操作信号に基づいてＣＰＵ２２から出力された制御信号が、Ｉ／Ｏ部１４及びＤ／Ａ変換器１６を介してサーボアンプ１７へ供給される。
【００１９】
このサーボアンプ１７には、テレビカメラのパン（左右方向）動作、チルト（上下方向）動作、カメラ部内レンズのフォーカス動作、ズーム動作をするために、それぞれの駆動系に対応してモータ１８、位置検出器１９及び速度検出器２５が４組接続されており、これらのモータ１８と各駆動対象物との間は複数のギヤによって接続される。従って、それぞれの駆動系によって多少相違するバックラッシュが存在することになる。尚、上記位置検出器１９の出力は、Ａ／Ｄ変換器２０、Ｉ／Ｏ部１４を介して、後述するＣＰＵ２２へ供給される。
【００２０】
また、サーボアンプ１７は、ＣＰＵ２２から与えられる位置／速度制御切替信号によりモータ１８の制御を位置制御と速度制御とに切り替えられるようになっており、位置／速度制御切替信号によりサーボアンプ１７が位置制御に切り替えられた場合には、位置検出器１９（及び速度検出器２５）の出力がサーボアンプ１７にフィードバックされると共に、ＣＰＵ２２からサーボアンプ１７に与えられる制御信号が位置制御信号として認識される。そして、位置制御信号の電圧が示す目標位置と位置検出器１９の出力電圧が示す現在位置（検出位置）との比較により、検出位置が目標位置となるようにモータ１８が駆動される。尚、位置検出器１９は、モータ１８によって駆動される駆動対象物の位置を検出しており、バックラッシュでのモータ１８の駆動時にはその出力電圧は変化しない。
【００２１】
一方、位置／速度制御切替信号によりサーボアンプ１７が速度制御に切り替えられた場合、位置検出器１９の出力はサーボアンプ１７にフォードバックされず、速度検出器２５の出力のみがサーボアンプ１７にフィードバックされると共に、ＣＰＵ２２からサーボアンプ１７に与えられる制御信号が速度制御信号として認識される。そして、速度制御信号の電圧が示す目標速度と速度検出器２５の出力電圧が示す現在速度（検出速度）との比較により、検出速度が目標速度となるようにモータ１８が駆動される。尚、速度検出器２５は、モータ１８の回転速度を検出しており、バックラッシュでのモータ１８の駆動時においてもモータ１８の回転速度に応じた出力電圧がサーボアンプ１７に与えられる。
【００２２】
ここで、本明細書において、サーボアンプ１７及び後述するＣＰＵ２２での処理を含めて何らかの目標位置をもち、その目標位置となるようにモータ１８を駆動する場合のモータ１８の制御を位置制御と定義し、サーボアンプ１７及びＣＰＵ２２での処理を含めて何らかの目標速度をもち、その目標速度となるようにモータ１８を駆動する場合のモータ１８の制御を速度制御と定義すると、本明細書中の実施の形態（第１〜第３の実施の形態）では、位置検出器１９の出力（検出位置）をサーボアンプ１７にフィードバックする場合をモータ１８の位置制御ということができ、位置検出器１９の出力をサーボアンプ１７にフォードバックしない場合をモータ１８の速度制御ということができる。
【００２３】
また、本サーボ回路には各種制御を統轄するＣＰＵ２２が配置され、ショット位置情報や現在の駆動方向を記憶するメモリ（ＲＡＭ）２３、制御プログラムが記憶されているメモリ（ＲＯＭ）２４が配置される。
【００２４】
ＣＰＵ２２は、上述のように雲台の操作部から与えられた操作信号に対応して対象の駆動系の目標位置又は目標速度を設定し、対象の駆動系をその目標位置又は目標速度に設定するための位置制御信号又は速度制御信号をＩ／Ｏ部１４及びＤ／Ａ変換器１６を介してサーボアンプ１７に出力する。尚、実際には、目標位置又は目標速度の設定と、その目標位置又は目標速度に対応する位置制御信号又は速度制御信号の電圧値の設定とがそれぞれ個別の処理で行われるのでなく、位置制御信号又は速度制御信号の電圧値を設定する処理自体が目標位置又は目標速度を設定する処理に該当する。また、ＣＰＵ２２は、Ｉ／Ｏ部１４を介してサーボアンプ１７に位置／速度制御切替信号を与えてサーボアンプ１７を位置制御又は速度制御に切り替えることにより、上述のように目標位置を設定して位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する場合には、サーボアンプ１７を位置制御の状態に設定し、目標速度を設定して速度制御信号をサーボアンプ１７に出力する場合には、サーボアンプ１７を速度制御の状態に設定する。
【００２５】
ここで例えば、ジョイスティック１２は、操作者が垂直位置からの傾斜角度及び傾斜方向（操作量）を操作することによってその傾斜角度及び傾斜方向に応じたパン方向及びチルト方向への駆動速度を指示できるようにしたものであり、この操作量に応じた電圧の操作信号がジョイスティック１２からＣＰＵ２２に与えられるようになっている。この操作信号に対してＣＰＵ２２は、目標位置を設定して位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する場合と、目標速度を設定して速度制御信号をサーボアンプ１７に出力する場合とがあり、前者の場合、ＣＰＵ２２は、ジョイスティック１２から与えられた操作信号に積分等の処理を施して、その操作信号が指示する速度での駆動と同等となるように目標位置を逐次更新しながら目標位置に対応した電圧の位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する。一方、後者の場合、ＣＰＵ２２は、ジョイスティック１２から与えられた操作信号が指示する速度を目標速度とし、その目標速度に対応した電圧の速度制御信号をサーボアンプ１７に出力する。尚、前者の場合には、後述のバックラッシュの制御について第１及び第２の実施の形態が適用され、後者の場合には後述の第３の実施の形態が適用される。
【００２６】
また例えば、操作部の所定の操作スイッチ１０が操作され（ショットスイッチが押され）、その操作信号がＣＰＵ２２に与えられると、ＣＰＵ２２は、上記ＲＡＭ２３に記憶されたショット位置情報を読み出し、そのショット位置情報に基づいて目標位置を設定し、その目標位置に対応した電圧の位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する。
【００２７】
尚、雲台の操作部にはパン動作やチルト動作を操作するジョイスティック１２だけでなく、カメラ部内レンズのフォーカス動作やズーム動作を操作するための操作部材と、その操作を操作信号としてＣＰＵ２２に与える検出器も設置されているが、本実施の形態では、ジョイスティック１２とショット位置情報に基づいて駆動系を駆動する場合についてのみ説明する。
【００２８】
一方、ＣＰＵ２２は、ジョイスティック１２からの操作信号、又は、ショット位置情報に基づいて新たな目標位置又は目標速度を設定する際に、新たな駆動方向が現在の駆動方向と反転することになる駆動系が存在するときには、駆動系の実質的な駆動のための制御処理とは別のバックラッシュを除去するための特別の制御処理を実行する。
【００２９】
ジョイスティック１２の操作信号に基づいて各駆動系の実質的な駆動を制御する場合には、その操作信号からジョイスティック１２の操作方向を知ることにより、各駆動系の新たな駆動方向を認識することができる。一方、ショット位置情報に基づいて各駆動系の実質的な駆動を制御する場合には、ショット位置情報に基づいて設定する目標位置の変化や、目標位置と位置検出器１９により取得される現在位置との関係により各駆動系の新たな駆動方向を認識することができる。これに対して、ＣＰＵ２２は、上述のようにして各駆動系の駆動方向を検出すると共に、その駆動方向の情報を逐次更新しながらＲＡＭ２３に記憶させるようにしており、上記現在の駆動方向は、ＲＡＭ２３に記憶されている駆動方向の情報から読み取ることができる。これにより、新たな駆動方向が現在の駆動方向と反転（反転駆動）することになるか否かが判断される。尚、各駆動系の駆動時において位置検出器１９から取得される現在位置（検出位置）の変化から各駆動系の現在の駆動方向を検出することもできる。
【００３０】
また、反転駆動になると判断し、バックラッシュを除去するための制御処理を行う場合、ＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４に記憶されているバックラッシュ駆動時間ｔ１を読み出し、その駆動時間ｔ１においてバックラッシュを除去するための位置制御信号又は速度制御信号をサーボアンプ１７に出力する。これによってバックラッシュ分のモータ１８の駆動が行われる。ここで、詳細を後述するようにバックラッシュ分のモータ１８の駆動においては、モータ１８の回転速度が最大となるように制御され、バックラッシュ分の駆動時間の短縮が図られている。
【００３１】
バックラッシュ分のモータ１８の駆動が終了すると、ＣＰＵ２２は、各駆動系の実質的な駆動のための制御処理を開始する。尚、上記ＲＯＭ２４には、各駆動系のバックラッシュ駆動時間ｔ１が記憶されており、この駆動時間ｔ１は複数の値から選択できるように構成される。また、上記バックラッシュ駆動時間ｔ１は、実際の駆動時において検出されたモータ電流値等の変化に基づき、上記ＣＰＵ２２で演算することにより、自動的に設定することもできる。
【００３２】
更に、ＣＰＵ２２は４つの駆動系のバックラッシュを考慮して、各駆動系の実質的な駆動を同時に行うように制御している。即ち、パン、チルト、フォーカス、ズームの各駆動系ではバックラッシュ量が多少相違し、これらが同時に反転駆動されると、相互間に動きのずれが生じる。また、一方が正転駆動で、他方が反転駆動される場合もあり、この場合も相互間に動きのずれが生じる。そこで、本実施の形態では反転駆動する駆動系、又はこの駆動系の中で最もバックラッシュ駆動時間ｔ１が長い駆動系のバックラッシュ分の駆動が終了した後に、全ての駆動系の実質的な駆動を同時に開始制御するようにしている。これにより、操作通りの軌跡で駆動が実行可能となる。
【００３３】
更に、ＣＰＵ２２は、上記ジョイスティック１２からの操作信号に基づいて各駆動系（パン、チルトの駆動系）の実質的な駆動を制御する場合、ジョイスティック１２から操作信号を次のように処理する。図２には、ジョイスティック１２の操作領域が示されており、図に示されるように、棒状の操作レバー２６は全方位方向で垂直位置から位置Ｑ１又は位置Ｑ２まで倒せるようになっている。そして、Ｄが不感帯領域、Ｅがバックラッシュ操作領域、Ｆが実際の操作領域として設定されている。ＣＰＵ２２は、ジョイスティック１２からの操作信号により操作レバー２６が不感帯領域Ｄにあると判断したときには、駆動系の駆動を行わず、駆動系を静止状態にする。一方、ジョイスティック１２からの操作信号により操作レバー２６がバックラッシュ操作領域Ｅにあると判断したときには、不感帯領域Ｄと同様に駆動系の実質的な駆動を行わないが、上述のようにその操作方向に対応する駆動系の新たな駆動方向が現在の駆動方向と反転となる場合には、バックラッシュを除去するための制御処理を実行する。このように駆動系の実質的な駆動が行われないバックラッシュ操作領域Ｅにおいてバックラッシュを除去するための駆動系の駆動を行うことで、実際の操作領域Ｆにおけるジョイスティック１２の実質的な操作において、実際の駆動と一致した操作感覚が得られるという利点がある。
【００３４】
本実施の形態におけるサーボ回路は以上の構成からなり、以下、ＣＰＵ２２におけるバックラッシュを除去するための制御処理の内容についての第１乃至第３の実施の形態を順に説明する。
【００３５】
まず、第１の実施の形態を図３〜図５に基づいて説明する。第１の実施の形態は、駆動系の実質的な駆動の制御がショット位置情報又はジョイスティック１２からの操作信号に基づいて位置制御により行われる場合に適用され、バックラッシュを除去するための制御も位置制御により行われる場合である。駆動系の実質的な駆動の制御がショット位置情報に基づいて行われる場合、ＣＰＵ２２は、上述のように所定の操作スイッチ１０が操作されたことを検出すると、ＲＡＭ２３に記憶されたショット位置情報を読み出し、そのショット位置情報に基づいて目標位置を設定してその目標位置に対応した電圧の位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する。これによってサーボアンプ１７がモータ１８を位置制御し、駆動対象物が前記目標位置へ駆動される。一方、目標位置と現在位置との比較（及び現在の駆動方向との比較）において、反転することになる駆動系が存在する場合は、バックラッシュを除去するための制御処理が実行される。この制御処理においてＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４からバックラッシュ駆動時間ｔ１を読み出し、そのバックラッシュ駆動時間ｔ１の間、バックラッシュ分だけモータ１８の駆動するための位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する。尚、後述のように、このバックラッシュ駆動時間ｔ１は実際のバックラッシュ分を完全に駆動させる時間ｔ１´（図３）よりも短い時間に設定されており、これによりモータ回転数が大きくなり過ぎないように制御される。
【００３６】
バックラッシュ駆動時間ｔ１が経過すると、ＣＰＵ２２は位置制御信号をバックラッシュ駆動開始時の値に戻し、ショット位置情報に基づいて駆動系の実質的な駆動の制御を開始する。即ち、ショット位置情報に基づく位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する。
【００３７】
図３には、反転駆動する駆動系で位置Ｐ１から位置Ｐ２まで駆動対象物を移動させる場合の制御状態が示されており、図（Ａ）に示されるように、まずバックラッシュ駆動時間ｔ１の間において、位置信号電圧Ｖｐの位置制御信号がサーボアンプ１７へ与えられる。これにより、図（Ｃ）に示されるバックラッシュ分Ｂが駆動される。そして、図示のように、バックラッシュ分Ｂを完全に駆動させるためには、ｔ１´の時間が必要となるが、これよりも少し手前の時間ｔ１で、図（Ａ）に示されるように、時間ｔ２において位置信号電圧Ｖｐが元の値に戻された後、目標位置Ｐ２に向かって位置信号電圧Ｖｐが出力される。従って、この新たな位置信号電圧Ｖｐによって、駆動対象物は位置Ｐ１から位置Ｐ２まで駆動されることになる。
【００３８】
このときのモータ１８の回転数が図（Ｄ）に示されており、最初に回転数が最高速度まで上昇した後、時間ｔ１後に回転数が下がり、バックラッシュ分Ｂが駆動されて実際の駆動に入る時点（時間ｔ１´後）では、駆動対象物の動き出しと等しい安定した回転数となる。従って、パン、チルト、ズーム、フォーカス動作における駆動対象物の急激な動きは防止され、自然な動きの駆動が実現される。
【００３９】
また、上記バックラッシュ駆動時間ｔ１における位置信号電圧Ｖｐは、モータ１８の回転速度が最大（駆動源の最高速度）となるように変化しており、バックラッシュ分Ｂを駆動する時間の短縮化が図られている。ここで、反転駆動する駆動系で位置Ｐ１から位置Ｐ２まで駆動対象物を移動させる場合における従来の位置制御信号（位置信号電圧）の状態と本実施の形態における位置制御信号（位置信号電圧）の状態とをそれぞれ図４（Ａ）、図４（Ｂ）に比較して示す。図（Ａ）に示すように従来では、バックラッシュ駆動時間ｔ３における位置信号電圧が、駆動対象物を実際に駆動する時間ｔ４における位置信号電圧と同一の変化率により変化するようになっているため、駆動対象物を実際に駆動する際の動作スピードが遅いと、バックラッシュ駆動時間ｔ３も長くなる。これに対して、本実施の形態では、バックラッシュ駆動時間ｔ１における位置信号電圧が、駆動対象物を実際に駆動する時間ｔ２における位置信号電圧とは無関係に、上述のようにモータ１８の回転速度が最大となるように変化するため、駆動対象物を実際に駆動する際の動作スピードが遅くても、バックラッシュ駆動時間ｔ１は短く、ｔ１＜ｔ３となる。尚、バックラッシュ駆動時間ｔ１はモータ１８を最高速度で駆動した場合を考慮して設定され上記ＲＯＭ２４に記憶される。また、バックラッシュ駆動時間ｔ１において位置制御信号をバックラッシュ量Ｂ（図３（Ｃ）参照）に相当する電圧だけ上昇させるようにすると好適である。ただし、これに限定されない。また、バックラッシュ駆動時間ｔ１において図３（Ａ）に示したように位置制御信号の電圧を徐々に変化させるのではなく、位置制御信号の電圧を現在位置から大きく離れた目標位置に対応する電圧に瞬時に切り替えることにより、モータ１８の回転速度を最大にするようにしてもよい。
【００４０】
次に、駆動系の実質的な駆動の制御がジョイスティック１２からの操作信号に基づいて行われる場合について図５のフローチャートを用いて説明する。尚、ＣＰＵ２２は、上述のようにジョイスティック１２からの操作信号に基づいて目標位置を設定して位置制御信号をサーボアンプ１７に出力するものとする。また、この場合における制御も図３に示した制御状態と同様に行われるため詳細な説明を省略する。まず、ステップ１０１で操作レバー２６の操作量がＣＰＵ２２へ入力されると、ステップ１０２にてその操作量が不感帯領域Ｄにあるか否かの判定を行う。そして、Ｙ（Ｙｅｓ）のときはステップ１０３でバックラッシュフラグ（ＢＦ）を０にリセットし、Ｎ（Ｎｏ）のときはステップ１０４へ移行して、上記操作レバー２６の操作量がバックラッシュ操作領域Ｅにあるか否かの判定を行う。このステップ１０４で、Ｙのとき、即ちバックラッシュ操作領域Ｅに操作レバー２６が操作されているときは、ステップ１０５に移行して現在の操作方向が前回の駆動方向と一致するか否かの判定を行う。即ち、ここでモータ１８が反転することになるか正転することになるかの判定が行われる。
【００４１】
そして、このステップ１０５で操作方向が前回の駆動方向と一致していると判定すれば（Ｙのとき）、今回の制御動作を終了するが、操作方向が前回の駆動方向と一致せず、反転動作となる場合（Ｎのとき）は、ステップ１０６にて、ＢＦが１であるか否かの判定を行う。即ち、バックラッシュ分が既に駆動されている場合は、このＢＦが１となるので、今回の操作でバックラッシュ分が駆動されているか否かを判定することになる。そして、このステップ１０６でバックラッシュフラグが１でないと判定したとき（Ｎのとき）は、次のステップ１０７で、図３（Ａ）のようにモータ１８の回転速度が最大となるような位置信号電圧Ｖｐの位置制御信号がサーボアンプ１７へ出力され、上記駆動時間ｔ１の間のバックラッシュ分の駆動がモータ１８により実行され、次のステップ１０８へ移行する。
【００４２】
このステップ１０８では、再び操作レバー２６がバックラッシュ操作領域Ｅにあるか否かの判定を行い、Ｎのとき、即ちバックラッシュの駆動がほぼ終了するときは、ステップ１０９にて上記位置信号電圧Ｖｐを元に戻し、新たな位置信号電圧Ｖｐの位置制御信号をサーボアンプ１７へ出力し、その後に上記ＢＦを１にセットする。従ってこの時点で、上記バックラッシュ操作領域Ｅの操作時間によって設定されたバックラッシュ駆動時間のモータ駆動が終了することになる。
【００４３】
また、上記ステップ１０４にて、Ｎのとき、即ち操作レバー２６が実質的な操作領域Ｆにあるときは、ステップ１１０にて、位置信号電圧Ｖｐをサーボアンプ１７へ出力して位置制御を行い、ステップ１１１では、モータ１８の駆動方向をＲＡＭ２３へ記憶して、動作を終了する。従って、ここでは図３の時間ｔ２における安定した駆動が実行され、これによってパン、チルト、ズーム、フォーカスの各駆動系が操作レバー２６の操作量に応じて駆動される。
【００４４】
次に、上述のようにいずれかの駆動系においてバックラッシュを除去するための駆動を行った場合において、各駆動系の実質的な駆動を同時に開始する場合の開始時の動作について図６で説明する。同図において、パンをＡ駆動系、チルトをＢ駆動系とし、例えばＡ駆動系では図６（Ａ）に示されるバックラッシュ駆動時間ｔ１Ａが設定され、Ｂ駆動系では図６（Ｂ）に示されるバックラッシュ駆動時間ｔ１Ｂが設定されており、両者を反転駆動するものとする。この場合は、Ｂ駆動系のバックラッシュ駆動時間ｔ１Ｂの駆動が終了しても、直に次の新たな位置制御は行われず、Ａ駆動系のバックラッシュ駆動時間ｔ１Ａが終了したときを開始時点Ｔｐとして、Ａ，Ｂの両駆動系で新たな位置制御が開始される。従って、この場合はパン、チルトのいずれかの動作が遅れるということはなく、例えば、テレビカメラが意図しない曲がった軌跡を経ることなく、移動開始位置から移動終了位置へ真っ直ぐ移動し、操作通りの動きが達成できることになる。
【００４５】
また、図６（Ｃ）はＢ駆動系が正転駆動される場合を示しており、この場合はバックラッシュ駆動時間ｔ１Ｂが０となる。この場合も、Ａ駆動系のバックラッシュ分の駆動が終わるまで、Ｂ駆動系の動作を保留し、開始時点ＴｐからＡ，Ｂの両駆動系の次の新たな位置制御が開始される。この同時開始制御は、４つの駆動系の相互間で実行されるが、特にパンとチルトの関係、パン、チルト、フォーカスとズームの関係において重要となる。
【００４６】
以上、上記第１の実施の形態は、ショット位置情報やジョイスティック１２からの操作信号に基づく場合に限らず、駆動系の実質的な駆動を位置制御により行う場合に適用できる。
【００４７】
また、上記第１の実施の形態では、駆動系の実質的な駆動の制御をバックラッシュ分のモータ１８の駆動が完全に行われる前（バックラッシュ駆動時間ｔ１の経過時）に開始するようにしているが、バックラッシュ分の駆動が完全に行われたとき（時間ｔ１´経過時）に開始するようにしてもよい。
【００４８】
また、上記第１の実施の形態では、テレビカメラ及び雲台の制御について説明したが、これらの制御に限らず、本発明は各種の装置を位置制御するサーボ回路に適用することができる。また、手動操作手段として、ジョイスティックを用いた例を示したが、これに限らず、手動操作手段にはトラックボールのような他の操作手段を用いることができる。
【００４９】
次に、第２の実施の形態を図７〜図９に基づいて説明する。第２の実施の形態は、駆動系の実質的な駆動の制御が第１の実施の形態と同様にショット位置情報又はジョイスティック１２からの操作信号に基づいて位置制御により行われる場合に適用され、バックラッシュを除去するための制御が速度制御により行われる場合である。駆動系の実質的な駆動の制御がショット位置情報に基づいて行われる場合、ＣＰＵ２２は、上述のように所定の操作スイッチ１０が操作されたことを検出すると、ＲＡＭ２３に記憶されたショット位置情報を読み出し、そのショット位置情報に基づいて目標位置を設定し、その目標位置に対応した電圧の位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する。これによってサーボアンプ１７がモータ１８を位置制御し、駆動対象物が前記目標位置へ駆動される。一方、目標位置と現在位置との比較（及び現在の駆動方向との比較）において、反転することになる駆動系が存在する場合は、バックラッシュを除去するための制御処理が実行される。この制御処理においてＣＰＵ２２は、位置／速度制御切替信号によりサーボアンプ１７を速度制御に切り替えると共に、ＲＯＭ２４からバックラッシュ駆動時間ｔ１を読み出し、そのバックラッシュ駆動時間ｔ１の間、バックラッシュ分だけモータ１８の駆動するための速度制御信号をサーボアンプ１７に出力する。
【００５０】
バックラッシュ駆動時間ｔ１が経過すると、ＣＰＵ２２は、位置／速度制御切替信号によりサーボアンプ１７を位置制御に切り替えると共に、ショット位置情報に基づいて駆動系の実質的な駆動の制御を開始する。即ち、ショット位置情報に基づく位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する。
【００５１】
図７には、反転駆動する駆動系で位置Ｐ１から位置Ｐ２まで駆動対象物を移動させる場合の制御状態が示されており、図（Ａ）に示されるように、バックラッシュ駆動時間ｔ１の間では、速度制御電圧Ｖ１の速度制御信号がモータ１８へ与えられ、図（Ｂ）の位置制御信号は与えられない。これにより、図（Ｄ）に示されるバックラッシュ分Ｂが駆動され、モータ回転数は図（Ｅ）に示されるようなる。そして、バックラッシュ駆動時間ｔ１の後に、時間ｔ２の間で図（Ｂ）の位置信号電圧Ｖｐの位置制御信号が与えられ、これによって駆動対象物は位置Ｐ１から位置Ｐ２まで駆動される。このようにして、図（Ｅ）に示されるように、駆動対象物の実質的な駆動が開始されたときにはモータ１８では常に安定した回転数を維持することになる。従って、パン、チルト、ズーム、フォーカス動作における駆動対象物の急激な動きが防止され、自然な動きの駆動が達成される。
【００５２】
また、上記バックラッシュ駆動時間ｔ１における速度制御電圧Ｖ１は、バックラッシュ駆動時間ｔ１が経過する所定時間前まで（時間ｔ１´が経過するまで）モータ１８の回転速度が最大（駆動源の最高速度）となる電圧に設定されており、バックラッシュ分Ｂを駆動する時間の短縮化が図られている。ここで、反転駆動する駆動系で位置Ｐ１から位置Ｐ２まで駆動対象物を移動させる場合における従来の速度制御信号及び位置制御信号の状態と本実施の形態における速度制御信号及び位置制御信号の状態とをそれぞれ図８（Ａ）、図８（Ｂ）に比較して示すと、従来では、バックラッシュ駆動時間ｔ３における速度制御電圧が、駆動対象物を実際に駆動する時間ｔ４における位置制御信号による動作スピードと同一になるように設定されるため、駆動対象物を実際に駆動する際の動作スピードが遅いと、バックラッシュ駆動時間ｔ３も長くなる。これに対して、本実施の形態では、バックラッシュ駆動時間ｔ１における速度制御信号が、駆動対象物を実際に駆動する時間ｔ２における位置制御信号による動作スピードとは無関係に、モータ１８の回転速度が最大となるような電圧に設定されるため、駆動対象物を実際に駆動する際の動作スピードが遅くても、バックラッシュ駆動時間ｔ１は短く、ｔ１＜ｔ３となる。尚、バックラッシュ駆動時間ｔ１はモータ１８を最高速度で駆動した場合における値として設定されている。
【００５３】
次に、駆動系の実質的な駆動の制御がジョイスティック１２からの操作信号に基づいて行われる場合について図９のフローチャートを用いて説明する。尚、ＣＰＵ２２は、上述のようにジョイスティック１２からの操作信号に基づいて目標位置を設定して位置制御信号をサーボアンプ１７に出力するものとする。また、この場合における制御も図７に示した制御状態と同様に行われるため詳細な説明を省略する。まず、ステップ２０１で操作レバー２６の操作量がＣＰＵ２２へ入力されると、ステップ２０２にてその操作量が不感帯領域Ｄにあるか否かの判定を行う。そして、Ｙ（Ｙｅｓ）のときはステップ２０３でバックラッシュフラグ（ＢＦ）を０にリセットし、Ｎ（Ｎｏ）のときはステップ２０４へ移行して、上記操作レバー２６の操作量がバックラッシュ操作領域Ｅにあるか否かの判定を行う。このステップ２０４で、Ｙのとき、即ちバックラッシュ操作領域Ｅに操作レバー２６が操作されているときは、ステップ２０５に移行して現在の操作方向が前回の駆動方向と一致するか否かの判定を行う。即ち、ここでモータ１８が反転することになるか同方向回転となるかの判定が行われる。
【００５４】
そして、このステップ２０５で操作方向が前回の駆動方向と一致していると判定すれば（Ｙのとき）、今回の制御動作を終了するが、操作方向が前回の駆動方向と一致せず、反転動作となる場合（Ｎのとき）は、ステップ２０６にて、ＢＦが１であるか否かの判定を行う。即ち、バックラッシュ分が既に駆動されている場合は、このＢＦが１となるので、今回の操作でバックラッシュ分が駆動されているか否かを判定することになる。そして、このステップ２０６でバックラッシュフラグが１でないと判定したとき（Ｎのとき）は、次のステップ２０７で、図７（Ａ）のようにモータ１８の回転速度が最大となるような速度制御電圧Ｖ１の速度制御信号がサーボアンプ１７へ出力される。ここで、上述した図７の時間ｔ１に相当する操作時間でバックラッシュ分の駆動が、所定回転数のモータ１８により実行される。このバックラッシュ分の駆動が終了すると、次のステップ２０８へ移行し、上記ＢＦを１にセットして制御動作を終了する。
【００５５】
また、上記ステップ２０４にて、Ｎのとき、即ち操作レバー２６が実質的な操作領域Ｆにあるときは、ステップ２０９にて、位置信号電圧Ｖｐの位置制御信号をサーボアンプ１７へ出力して通常の位置制御を行い、ステップ２１０では、モータ１８の駆動方向をＲＡＭ２３へ記憶して、動作を終了する。従って、ここでは図７の時間ｔ２における安定した駆動が実行され、これによってパン、チルト、ズーム、フォーカスの各駆動系が操作レバー２６の操作量に応じて駆動される。
【００５６】
以上、上記第２の実施の形態は、ショット位置情報やジョイスティック１２からの操作信号に基づく場合に限らず、駆動系の実質的な駆動を位置制御により行う場合に適用できる。
【００５７】
また、上記第２の実施の形態では、テレビカメラ及び雲台の制御について説明したが、これらの制御に限らず、本発明は各種の装置を位置制御するサーボ回路に適用することができる。また、手動操作手段として、ジョイスティックを用いた例を示したが、これに限らず、手動操作手段にはトラックボールのような他の操作手段を用いることができる。
【００５８】
また、上述のようにいずれかの駆動系においてバックラッシュを除去するための駆動を行った場合において、各駆動系の実質的な駆動を同時に開始する場合の開始時の動作は、第１の実施の形態において図６で説明したのと同様に行うことができる。
【００５９】
次に、第３の実施の形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。第３の実施の形態は、駆動系の実質的な駆動の制御がジョイスティック１２からの操作信号に基づいて速度制御により行われる場合に適用され、バックラッシュを除去するための制御も速度制御により行われる場合である。駆動系の実質的な駆動の制御がジョイスティック１２からの操作信号に基づいて速度制御により行われる場合、ＣＰＵ２２は、上述のようにジョイスティック１２から与えられた操作信号が指示する速度を目標速度とし、その目標速度に対応した電圧の速度制御信号をサーボアンプ１７に出力する。これによってサーボアンプ１７がモータ１８を速度制御し、駆動対象物が前記目標速度で駆動される。一方、ジョイスティック１２の操作方向と現在の駆動方向との比較において、反転することになる駆動系が存在する場合は、バックラッシュを除去するための制御処理が実行される。この制御処理においてＣＰＵ２２は、ＲＯＭ２４からバックラッシュ駆動時間ｔ１を読み出し、そのバックラッシュ駆動時間ｔ１の間、バックラッシュ分だけモータ１８の駆動するための速度制御信号をサーボアンプ１７に出力する。
【００６０】
バックラッシュ駆動時間ｔ１が経過すると、ＣＰＵ２２はジョイスティック１２からの操作信号に基づいて駆動系の実質的な駆動の制御を開始する。即ち、ジョイスティック１２からの操作信号に基づく位置制御信号をサーボアンプ１７に出力する。
【００６１】
図１０には、反転駆動する駆動系で位置Ｐ１から位置Ｐ２まで所定速度で駆動対象物を移動させる場合の制御状態が示されている。図（Ａ）に示されるように、バックラッシュ駆動時間ｔ１の間では、Ｖ_CBの速度制御電圧の速度制御信号がサーボアンプ１７へ与えられ、その後、時間ｔ２の間で駆動対象物を位置Ｐ１から位置Ｐ２まで所定の速度で駆動するための速度制御電圧Ｖｃの速度制御信号が与えられる。即ち、上記速度制御電圧Ｖ_CBは、バックラッシュ駆動時間ｔ１が経過する所定時間前まで（時間ｔ１´の間で）モータ１８の回転速度が最大（駆動源の最高速度）となる電圧に設定されており、バックラッシュ分Ｂを駆動する時間の短縮化が図られている。また、所定時間ｔ１´の経過後、バックラッシュ駆動時間ｔ１が経過するまでの間で、モータ１８の回転速度を、駆動対象物の実際の駆動時よりも低い速度となるように切り替えているため、駆動対象物は、同図（Ｂ）に示すように緩やかな立上がり部４００の速度で動くことになる。従って、パン、チルト、ズーム、フォーカス動作における駆動対象物の急激な動きが防止され、自然な動きの駆動が達成される。
【００６２】
反転駆動する駆動系で位置Ｐ１から位置Ｐ２まで所定の速度で駆動対象物を移動させる場合における従来の速度制御信号（速度制御電圧）の状態と本実施の形態における速度制御信号の状態とをそれぞれ図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に比較して示すと、従来では、バックラッシュ駆動時間ｔ３における速度制御電圧が、駆動対象物を実際に駆動する時間ｔ４における速度制御信号による動作スピードよりも小さくなるような電圧に設定されるため、駆動対象物を実際に駆動する際の動作スピードが遅いと、バックラッシュ駆動時間ｔ３も長くなる。これに対して、本実施の形態では、バックラッシュ駆動時間ｔ１における速度制御電圧が、駆動対象物を実際に駆動する時間ｔ２における速度制御信号とは無関係に、上述のようにモータ１８の回転速度が最大となるような電圧に設定されるため、駆動対象物を実際に駆動する際の動作スピードが遅くても、バックラッシュ駆動時間ｔ１は短く、ｔ１＜ｔ３となる。尚、バックラッシュ駆動時間ｔ１はモータ１８を最高速度で駆動した場合における値として設定されている。
【００６３】
図１２には、この場合におけるＣＰＵ２２の処理手順を示すフローチャートが示されている。まず、ステップ３０１で操作レバー２６の操作量がＣＰＵ２２へ入力されると、ステップ３０２にてその操作量が不感帯領域Ｄにあるか否かの判定を行う。そして、Ｙ（Ｙｅｓ）のときはステップ３０３でバックラッシュフラグ（ＢＦ）を０にリセットし、Ｎ（Ｎｏ）のときはステップ３０４へ移行して、上記操作レバー２６の操作量がバックラッシュ操作領域Ｅにあるか否かの判定を行う。このステップ３０４で、Ｙのとき、即ちバックラッシュ操作領域Ｅに操作レバー２６が操作されているときは、ステップ３０５に移行して現在の操作方向が前回の駆動方向と一致するか否かの判定を行う。即ち、ここでモータ１８が反転することになるか正転することになるかの判定が行われる。
【００６４】
そして、このステップ３０５で操作方向が前回の駆動方向と一致していると判定すれば（Ｙのとき）、今回の制御動作を終了するが、操作方向が前回の駆動方向と一致せず、反転動作となる場合（Ｎのとき）は、ステップ３０６にて、ＢＦが１であるか否かの判定を行う。即ち、バックラッシュ分が既に駆動されている場合は、このＢＦが１となるので、今回の操作でバックラッシュ分が駆動されているか否かを判定することになる。そして、このステップ３０６でバックラッシュフラグが１でないと判定したとき（Ｎのとき）は、次のステップ３０７で、図１０（Ａ）のようにモータ１８の回転速度が最大となるような速度制御電圧Ｖ_CBの速度制御信号がサーボアンプ１７へ出力される。これによって、上述した図１０の時間ｔ１に相当する操作時間で最大速度によるバックラッシュ分の駆動がモータ１８により実行される。このバックラッシュ分の駆動が終了すると、次のステップ３０８へ移行し、上記ＢＦを１にセットして制御動作を終了する。
【００６５】
また、上記ステップ３０４にて、Ｎのとき、即ち操作レバー２６が実質的な操作領域Ｆにあるときは、ステップ３０９にて、速度制御電圧Ｖｃをサーボアンプ１７へ出力して通常の速度制御を行い、ステップ３１０では、モータ１８の駆動方向をＲＡＭ２３へ記憶して、動作を終了する。従って、バックラッシュ駆動後でも滑らかな駆動系の動作が行われ、その後は図１０の時間ｔ２における安定した駆動が実行される。このようにして、パン、チルト、ズーム、フォーカスの各駆動系が操作レバー２６の操作量に応じて駆動される。
【００６６】
以上、上記第３の実施の形態は、ジョイスティック１２からの操作信号に基づく場合に限らず、駆動系の実質的な駆動を速度制御により行う場合に適用できる。
【００６７】
また、上記第３の実施の形態のように駆動系の実質的な駆動の制御を速度制御により行う場合であっても、第１の実施の形態のようにバックラッシュを除去するための制御を位置制御により行うことも可能である。
【００６８】
また、上記第３の実施の形態では、テレビカメラ及び雲台の制御について説明したが、これらの制御に限らず、本発明は各種の装置を速度制御するサーボ回路に適用することができる。また、手動操作手段として、ジョイスティックを用いた例を示したが、これに限らず、手動操作手段にはトラックボールのような他の操作手段を用いることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るモータ制御装置によれば、モータを反転駆動する際にバックラッシュ分のモータの駆動を最高速度により行うようにしたため、駆動対象物が実際に動き出すまでの時間を短縮することができる。また、バックラッシュ分の駆動が終了する前にモータの速度を低速に切り替えることによって、駆動対象物の動き出しを好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係るモータ制御装置の実施の形態におけるサーボ回路の構成を示した図である。
【図２】図２は、ジョイスティックの操作領域の説明に使用した図である。
【図３】図３は、第1 の実施の形態において反転駆動する駆動系で位置Ｐ1 から位置Ｐ2 まで駆動対象物を移動させる場合の制御状態を示した図である。
【図４】図４は、従来と第１の実施の形態との比較に使用した図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態においてジョイスティックによる制御動作を示したフローチャートである。
【図６】図６は、各駆動系が同時に駆動される場合の開始時の動作を示した図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態において反転駆動する駆動系で位置Ｐ1 から位置Ｐ2 まで駆動対象物を移動させる場合の制御状態を示した図である。
【図８】図８は、従来と第２の実施の形態との比較に使用した図である。
【図９】図９は、第２の実施の形態においてジョイスティックによる制御動作を示したフローチャートである。
【図１０】図１０は、第３の実施の形態において反転駆動する駆動系で位置Ｐ１から位置Ｐ２まで駆動対象物を移動させる場合の制御状態を示した図である。
【図１１】図１１は、従来と第３の実施の形態との比較に使用した図である。
【図１２】図１２は、第３の実施の形態においてジョイスティックによる制御動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…操作スイッチ、１２…ジョイスティック、１７…サーボアンプ、１８…モータ、１９…位置検出器、２２…ＣＰＵ、２３…ＲＡＭ、２４…ＲＯＭ、２５…速度検出器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor control device, and more particularly to a motor control device used for driving control of a television camera and a pan head.
[0002]
[Prior art]
In various fields, a servo circuit is used as a motor control device that controls the mechanical position of a drive system, and the servo circuit is also applied to, for example, a pan head for moving a television camera and a lens drive. . That is, in the pan / tilt head that supports the TV camera, pan (horizontal direction) and tilt (vertical direction) movements are performed by the servo circuit, and the zoom lens and focus lens in the TV camera are driven by the servo circuit.
[0003]
However, in the conventional servo circuit, there is a problem that the movement of the driving object becomes unnatural or does not move as operated due to the backlash of the gear arranged in the driving system from the motor to the driving object. there were. For example, when changing the direction in the panning operation of a television camera to move from the position P1 to the position P2, the position control signal becomes a position signal voltage proportional to the distance from the position P1 to the position P2. Is driven. The trajectory of the TV camera that is the object to be driven at this time starts to move rapidly after the drive time of the motor corresponding to the backlash has passed since the start of control due to the presence of backlash. For this reason, there has been a problem that the movement of the TV camera becomes unnatural and the driving system is burdened.
[0004]
Further, when the TV camera is panned and tilted and moved from the position P3 to the position P4, if only the pan is changed in direction and moved to the right side, for example, the tilting is performed while driving the backlash of the pan. Then, for example, since it moves upward, the television camera does not go straight from the position P3 to the position P4, but follows a refracted locus. Therefore, there is a disadvantage that the camera cannot accurately follow the subject.
[0005]
Therefore, the applicant of the present application has proposed a servo circuit for solving the above-mentioned problems and the like in JP-A-7-295645, JP-A-7-295646, and JP-A-7-295648. In the servo circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-295645, a time for driving the backlash is set, and the speed of the motor is controlled during the backlash driving time. Then, after that, the motor control is switched to the position control, and the substantial drive of the drive system (drive object) is started. Thereby, the unnatural movement of a drive target object is reduced. When manual operation means such as a joystick is used, an operation area for driving the backlash is provided, and speed control for removing the backlash is performed during the operation time of the backlash operation area. As a result, a sense of operation consistent with actual driving can be obtained. When a plurality of drive systems are controlled simultaneously, the substantial drive start times of the respective drive systems after driving for backlash are made to coincide. As a result, it is possible to drive an accurate trajectory as operated.
[0006]
In the servo circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-295646, a time for driving the backlash is set, and the motor is driven and controlled so that the backlash driving time is a speed slower than the actual driving speed. I have to. Thereby, substantial driving can be started at a stable motor rotation speed, and unnatural movement of the driven object is reduced. When manual operation means such as a joystick is used, an operation area for driving the backlash is provided, and motor driving at a low speed is executed during the operation time of the backlash operation area. As a result, a sense of operation consistent with actual driving can be obtained. In the case of simultaneously controlling a plurality of drive systems, it is possible to drive a precise trajectory as operated by the same processing as in the above publication.
[0007]
In the servo circuit described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-295648, a time for driving the backlash is set, and the backlash driving time is driven by the position control signal in this backlash driving time, and this backlash driving time has elapsed. At the time, the position control signal is returned to the original state that is the driving start position of the driven system, and position control is newly started. As a result, a rapid increase in the number of rotations of the motor is prevented, and unnatural movement of the driven object is reduced. When manual operation means such as a joystick is used, an operation area for driving the backlash is provided, and when the operation time of the backlash operation area elapses, the position signal is returned to the original state and a new position control is started. . As a result, a sense of operation consistent with actual driving can be obtained. Further, when simultaneously controlling a plurality of drive systems, it is possible to drive an accurate trajectory as operated by the same processing as in the above publication.
[0008]
All of the servo circuits described in the above publications eliminate the adverse effects of backlash by performing drive control of the motor for removing backlash by separate control before substantially driving the driven object. It is a thing.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the servo circuit described in the above publication, the driving speed of the motor in the backlash driving time is set to a speed corresponding to the driving speed when the driving object is substantially driven. When the driving speed is slow, there is a drawback that the time until the driving object starts moving becomes long.
[0010]
The present invention has been made in view of such circumstances, and a motor that shortens the backlash drive time for removing the gear backlash during reverse drive as much as possible and shortens the time until the driven object starts to move. An object is to provide a control device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 controls the drive of a motor, and the drive object in a drive system connected to the motor. position A motor control device for controlling the motor, wherein the motor to be driven is controlled to remove backlash caused by gears arranged in the drive system when the drive target is driven in reverse. A given goal position In Setting Of the motor to position In the motor control device that performs control, the motor control means that performs drive control of the motor for removing the backlash ends the time for driving the motor by the amount of the backlash. Of time A predetermined time ago Time of To drive the motor at maximum speed Set the target position of the driving object Position control, At the time before the predetermined time, the target position of the driving object is returned to the target position at the time when driving at the maximum speed of the motor is started to reduce the speed of the motor. It is characterized by that.
[0013]
According to the present invention, when the motor is driven in reverse, the amount of backlash is increased. Until a predetermined time before motor drive ends Since the motor is driven at the maximum speed, the time until the driven object actually starts moving can be shortened. Also, before the backlash drive is finished, In order to finish the control to drive at the maximum speed, the speed of the motor is reduced before the drive target actually starts moving. Thus, it is possible to suitably start the movement of the driven object.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a motor control device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0018]
FIG. 1 shows the configuration of the servo circuit in the first to third embodiments of the motor control device according to the present invention, and this embodiment is an example when applied to a television camera and a pan head. is there. In FIG. 1, a plurality of operation switches 10 and their indicator lamps 11 shown in the figure are arranged on the operation unit of the pan head (only one is shown in the figure). For example, a shot switch for moving the camera is provided. A joystick 12 that drives the camera to an arbitrary position by manual operation is provided. The operation signal of the operation switch 10 is directly supplied to the input / output (I / O) unit 14, and the operation signal of the joystick 12 is input to the input / output (I / O) unit 14 via the A / D converter 15. Supplied to. These operation signals are read by the CPU 22, and control signals output from the CPU 22 based on the operation signals are supplied to the servo amplifier 17 via the I / O unit 14 and the D / A converter 16.
[0019]
The servo amplifier 17 includes a motor 18 and a position corresponding to each drive system in order to perform pan (left / right) operation, tilt (up / down direction) operation of the TV camera, focus operation of the lens in the camera unit, and zoom operation. Four sets of detectors 19 and speed detectors 25 are connected, and the motor 18 and each driven object are connected by a plurality of gears. Therefore, there is a slightly different backlash depending on each drive system. The output of the position detector 19 is supplied to a CPU 22 to be described later via the A / D converter 20 and the I / O unit 14.
[0020]
The servo amplifier 17 can switch the control of the motor 18 between position control and speed control by a position / speed control switching signal given from the CPU 22, and the position of the servo amplifier 17 is changed by the position / speed control switching signal. When the control is switched, the output of the position detector 19 (and the speed detector 25) is fed back to the servo amplifier 17, and the control signal given from the CPU 22 to the servo amplifier 17 is recognized as the position control signal. . Then, the motor 18 is driven so that the detected position becomes the target position by comparing the target position indicated by the voltage of the position control signal with the current position (detected position) indicated by the output voltage of the position detector 19. The position detector 19 detects the position of the driven object driven by the motor 18, and the output voltage does not change when the motor 18 is driven by backlash.
[0021]
On the other hand, when the servo amplifier 17 is switched to speed control by the position / speed control switching signal, the output of the position detector 19 is not fordbacked to the servo amplifier 17 and only the output of the speed detector 25 is fed back to the servo amplifier 17. At the same time, a control signal given from the CPU 22 to the servo amplifier 17 is recognized as a speed control signal. Then, the motor 18 is driven so that the detected speed becomes the target speed by comparing the target speed indicated by the voltage of the speed control signal with the current speed (detected speed) indicated by the output voltage of the speed detector 25. The speed detector 25 detects the rotational speed of the motor 18, and an output voltage corresponding to the rotational speed of the motor 18 is given to the servo amplifier 17 even when the motor 18 is driven by backlash.
[0022]
Here, in this specification, the control of the motor 18 in the case where the motor 18 is driven so as to have a certain target position including processing by the servo amplifier 17 and the CPU 22 described later is defined as position control. If the control of the motor 18 in the case where the motor 18 is driven so as to have a certain target speed including the processing in the servo amplifier 17 and the CPU 22 and the target speed is reached is defined as speed control, the implementation in the present specification. In the first embodiment (first to third embodiments), the case where the output (detection position) of the position detector 19 is fed back to the servo amplifier 17 can be referred to as the position control of the motor 18. When the servo amplifier 17 is not ford-backed, it can be said that the speed control of the motor 18 is performed.
[0023]
The servo circuit is provided with a CPU 22 that controls various controls, and a memory (RAM) 23 that stores shot position information and the current driving direction, and a memory (ROM) 24 that stores a control program. .
[0024]
The CPU 22 sets the target position or target speed of the target drive system in response to the operation signal given from the pan head operation unit as described above, and sets the target drive system to the target position or target speed. A position control signal or a speed control signal is output to the servo amplifier 17 via the I / O unit 14 and the D / A converter 16. Actually, the setting of the target position or target speed and the setting of the voltage value of the position control signal or speed control signal corresponding to the target position or target speed are not performed by individual processing, but position control is performed. The process itself of setting the voltage value of the signal or speed control signal corresponds to the process of setting the target position or target speed. Further, the CPU 22 sets the target position as described above by giving a position / speed control switching signal to the servo amplifier 17 via the I / O unit 14 and switching the servo amplifier 17 to position control or speed control. When the position control signal is output to the servo amplifier 17, the servo amplifier 17 is set to the position control state, and when the target speed is set and the speed control signal is output to the servo amplifier 17, the servo amplifier 17 is set. Set the speed control status.
[0025]
Here, for example, the joystick 12 can instruct the driving speed in the pan direction and the tilt direction according to the tilt angle and the tilt direction by the operator operating the tilt angle and tilt direction (operation amount) from the vertical position. An operation signal having a voltage corresponding to the operation amount is supplied from the joystick 12 to the CPU 22. In response to this operation signal, the CPU 22 sets a target position and outputs a position control signal to the servo amplifier 17, or sets a target speed and outputs a speed control signal to the servo amplifier 17. In this case, the CPU 22 applies a process such as integration to the operation signal given from the joystick 12, and responds to the target position while sequentially updating the target position so that the operation signal is equivalent to driving at the speed indicated by the operation signal. The position control signal of the voltage thus output is output to the servo amplifier 17. On the other hand, in the latter case, the CPU 22 sets the speed indicated by the operation signal given from the joystick 12 as the target speed, and outputs a speed control signal having a voltage corresponding to the target speed to the servo amplifier 17. In the former case, the first and second embodiments are applied to backlash control described later, and in the latter case, the third embodiment described later is applied.
[0026]
Further, for example, when a predetermined operation switch 10 of the operation unit is operated (a shot switch is pressed) and an operation signal is given to the CPU 22, the CPU 22 reads the shot position information stored in the RAM 23, and the shot position A target position is set based on the information, and a position control signal having a voltage corresponding to the target position is output to the servo amplifier 17.
[0027]
It should be noted that not only the joystick 12 for operating the pan operation and the tilt operation but also the operation member for operating the focus operation and zoom operation of the lens in the camera unit and the operation are given to the CPU 22 as operation signals for the pan head operation unit. Although a detector is also installed, in the present embodiment, only the case where the drive system is driven based on the joystick 12 and shot position information will be described.
[0028]
On the other hand, when the CPU 22 sets a new target position or target speed based on the operation signal from the joystick 12 or the shot position information, the drive system in which the new drive direction is reversed from the current drive direction. Is present, a special control process for removing backlash, which is different from the control process for the substantial drive of the drive system, is executed.
[0029]
When the substantial drive of each drive system is controlled based on the operation signal of the joystick 12, the new drive direction of each drive system can be recognized by knowing the operation direction of the joystick 12 from the operation signal. it can. On the other hand, when the substantial drive of each drive system is controlled based on the shot position information, a change in the target position set based on the shot position information, or the current position acquired by the target position and the position detector 19 It is possible to recognize a new drive direction of each drive system by the relationship. On the other hand, the CPU 22 detects the drive direction of each drive system as described above, and stores the information in the drive direction in the RAM 23 while sequentially updating the drive direction. It can be read from the driving direction information stored in the RAM 23. Thereby, it is determined whether or not the new drive direction is reversed (reverse drive) from the current drive direction. It is also possible to detect the current drive direction of each drive system from the change in the current position (detection position) acquired from the position detector 19 when each drive system is driven.
[0030]
Further, when it is determined that the driving is reversed and the control process for removing the backlash is performed, the CPU 22 reads the backlash driving time t1 stored in the ROM 24 and removes the backlash at the driving time t1. The position control signal or speed control signal is output to the servo amplifier 17. As a result, the motor 18 is driven for backlash. Here, as will be described in detail later, in driving the motor 18 for backlash, the motor 18 is controlled so as to maximize the rotation speed, and the driving time for backlash is shortened.
[0031]
When the drive of the motor 18 for backlash is completed, the CPU 22 starts control processing for substantial driving of each drive system. The ROM 24 stores a backlash drive time t1 for each drive system, and the drive time t1 is configured to be selected from a plurality of values. The backlash drive time t1 can also be set automatically by calculating by the CPU 22 based on a change in motor current value detected during actual drive.
[0032]
Further, the CPU 22 takes into account the backlash of the four drive systems, and controls so that the respective drive systems are substantially driven simultaneously. That is, the backlash amounts are slightly different in each of the pan, tilt, focus, and zoom drive systems, and if these are driven in reverse at the same time, a movement shift occurs between them. Further, there is a case where one is driven in the normal direction and the other is driven in the reverse direction. Therefore, in the present embodiment, after driving for the backlash of the driving system that performs reverse driving or the driving system having the longest backlash driving time t1 in the driving system is completed, the substantial driving of all the driving systems is completed. Are controlled to start at the same time. As a result, driving can be executed with a trajectory as operated.
[0033]
Further, the CPU 22 processes the operation signal from the joystick 12 as follows when controlling the substantial drive of each drive system (pan and tilt drive system) based on the operation signal from the joystick 12. FIG. 2 shows an operation area of the joystick 12. As shown in the figure, the rod-like operation lever 26 can be tilted from the vertical position to the position Q1 or the position Q2 in all directions. D is a dead zone area, E is a backlash operation area, and F is an actual operation area. When the CPU 22 determines that the operation lever 26 is in the dead zone D based on an operation signal from the joystick 12, the CPU 22 does not drive the drive system, but puts the drive system in a stationary state. On the other hand, when it is determined from the operation signal from the joystick 12 that the operation lever 26 is in the backlash operation region E, the drive system is not substantially driven as in the dead zone D, but the operation direction is as described above. When the new drive direction of the drive system corresponding to is reversed from the current drive direction, control processing for removing backlash is executed. Thus, by driving the drive system for removing backlash in the backlash operation area E where the drive system is not substantially driven, in the actual operation of the joystick 12 in the actual operation area F. There is an advantage that an operation feeling that matches the actual driving can be obtained.
[0034]
The servo circuit in the present embodiment has the above-described configuration. Hereinafter, first to third embodiments regarding the contents of control processing for removing backlash in the CPU 22 will be described in order.
[0035]
First, a first embodiment will be described with reference to FIGS. The first embodiment is applied when the substantial drive control of the drive system is performed by the position control based on the shot position information or the operation signal from the joystick 12, and the control for removing the backlash is also performed. This is a case where the position control is performed. When the substantial drive control of the drive system is performed based on the shot position information, the CPU 22 detects the shot position information stored in the RAM 23 when detecting that the predetermined operation switch 10 is operated as described above. Reading, setting a target position based on the shot position information, and outputting a position control signal of a voltage corresponding to the target position to the servo amplifier 17. As a result, the servo amplifier 17 controls the position of the motor 18, and the driven object is driven to the target position. On the other hand, in the comparison between the target position and the current position (and the comparison with the current drive direction), if there is a drive system that is to be reversed, a control process for removing backlash is executed. In this control process, the CPU 22 reads the backlash drive time t1 from the ROM 24, and outputs a position control signal for driving the motor 18 to the servo amplifier 17 during the backlash drive time t1. As will be described later, the backlash drive time t1 is set to a time shorter than the time t1 ′ (FIG. 3) for completely driving the actual backlash, which causes the motor rotation speed to be too large. Not to be controlled.
[0036]
When the backlash drive time t1 elapses, the CPU 22 returns the position control signal to the value at the start of the backlash drive, and starts the substantial drive control of the drive system based on the shot position information. That is, a position control signal based on the shot position information is output to the servo amplifier 17.
[0037]
FIG. 3 shows a control state when the driving object is moved from the position P1 to the position P2 in the driving system that performs reverse driving. First, as shown in FIG. 3A, the backlash driving time t1 is shown. In the meantime, the position control signal of the position signal voltage Vp is given to the servo amplifier 17. As a result, the backlash B shown in FIG. And, as shown in the figure, in order to drive the backlash B completely, time t1 ′ is required, but at time t1 slightly before this, as shown in FIG. After the position signal voltage Vp is returned to the original value at time t2, the position signal voltage Vp is output toward the target position P2. Therefore, the drive object is driven from position P1 to position P2 by this new position signal voltage Vp.
[0038]
The rotation speed of the motor 18 at this time is shown in FIG. (D). After the rotation speed first increases to the maximum speed, the rotation speed decreases after time t1, and the backlash B is driven to actually drive. At the time of entering (after time t1 ′), the rotation speed is stable and equal to the start of movement of the driven object. Therefore, a sudden movement of the driving object in panning, tilting, zooming and focusing operations is prevented, and driving with natural movement is realized.
[0039]
Further, the position signal voltage Vp during the backlash drive time t1 changes so that the rotational speed of the motor 18 becomes maximum (the maximum speed of the drive source), and the time for driving the backlash B is shortened. It is illustrated. Here, the state of the conventional position control signal (position signal voltage) and the position control signal (position signal voltage) in the present embodiment in the case where the driving object is moved from the position P1 to the position P2 in the driving system that performs reverse driving. The state is shown in comparison with FIGS. 4 (A) and 4 (B), respectively. As shown in FIG. 2A, in the prior art, the position signal voltage at the backlash drive time t3 changes with the same rate of change as the position signal voltage at the time t4 when the drive target is actually driven. If the operation speed when actually driving the drive target is slow, the backlash drive time t3 also becomes long. On the other hand, in the present embodiment, the position signal voltage at the backlash drive time t1 is independent of the position signal voltage at the time t2 when the drive target is actually driven, as described above. Therefore, the backlash drive time t1 is short and t1 <t3 even if the operation speed when the drive target is actually driven is slow. The backlash drive time t1 is set in consideration of the case where the motor 18 is driven at the maximum speed, and is stored in the ROM 24. Further, it is preferable to increase the position control signal by a voltage corresponding to the backlash amount B (see FIG. 3C) during the backlash drive time t1. However, it is not limited to this. In addition, the voltage of the position control signal is not gradually changed as shown in FIG. 3A during the backlash drive time t1, but the voltage of the position control signal is a voltage corresponding to a target position far away from the current position. The rotational speed of the motor 18 may be maximized by instantaneously switching to.
[0040]
Next, a case where substantial drive control of the drive system is performed based on an operation signal from the joystick 12 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the CPU 22 sets a target position based on the operation signal from the joystick 12 as described above and outputs a position control signal to the servo amplifier 17. Further, since the control in this case is performed in the same manner as the control state shown in FIG. 3, detailed description thereof is omitted. First, when the operation amount of the operation lever 26 is input to the CPU 22 in step 101, it is determined whether or not the operation amount is in the dead zone D in step 102. If Y (Yes), the backlash flag (BF) is reset to 0 in Step 103, and if N (No), the process proceeds to Step 104, where the operation amount of the operation lever 26 is the backlash operation area. It is determined whether or not it is at E. When the answer is Y in Step 104, that is, when the operation lever 26 is operated in the backlash operation area E, the process proceeds to Step 105 to determine whether or not the current operation direction matches the previous drive direction. I do. That is, it is determined here whether the motor 18 will reverse or forward.
[0041]
If it is determined in step 105 that the operation direction matches the previous drive direction (when Y), the current control operation is terminated, but the operation direction does not match the previous drive direction and is reversed. If it is an operation (N), it is determined in step 106 whether or not BF is 1. That is, when the backlash is already driven, this BF becomes 1, so it is determined whether or not the backlash is driven by the current operation. When it is determined in step 106 that the backlash flag is not 1 (N), in the next step 107, a position signal that maximizes the rotational speed of the motor 18 as shown in FIG. The position control signal of the voltage Vp is output to the servo amplifier 17, the backlash driving for the driving time t1 is executed by the motor 18, and the process proceeds to the next step 108.
[0042]
In this step 108, it is determined again whether or not the operation lever 26 is in the backlash operation region E. When the control lever 26 is N, that is, when the backlash driving is almost finished, the position signal voltage Vp is determined in step 109. , The position control signal of the new position signal voltage Vp is output to the servo amplifier 17, and then the BF is set to 1. Therefore, at this time, the motor drive for the backlash drive time set by the operation time of the backlash operation area E is completed.
[0043]
In step 104, when N, that is, when the operation lever 26 is in the substantial operation region F, in step 110, the position signal voltage Vp is output to the servo amplifier 17 to perform position control. In step 111, the driving direction of the motor 18 is stored in the RAM 23, and the operation ends. Accordingly, here, stable driving at time t2 in FIG. 3 is executed, and accordingly, the pan, tilt, zoom, and focus drive systems are driven according to the operation amount of the operation lever 26.
[0044]
Next, with reference to FIG. 6, the operation at the time of starting substantial driving of each driving system at the same time when driving for removing backlash in any of the driving systems as described above will be described. To do. In the figure, pan is an A drive system and tilt is a B drive system. For example, in the A drive system, the backlash drive time t1A shown in FIG. 6A is set, and in the B drive system shown in FIG. 6B. The backlash drive time t1B to be set is set, and both are driven in reverse. In this case, even when the drive of the B drive system backlash drive time t1B is completed, the next new position control is not performed immediately, and the start time Tp when the backlash drive time t1A of the A drive system ends. As a result, new position control is started in both the A and B drive systems. Therefore, in this case, either panning or tilting operation is not delayed.For example, the TV camera moves straight from the movement start position to the movement end position without going through an unintentionally curved trajectory. The movement can be achieved.
[0045]
FIG. 6C shows a case where the B drive system is driven in the normal direction. In this case, the backlash drive time t1B becomes zero. Also in this case, the operation of the B drive system is suspended until the drive for the backlash of the A drive system is completed, and the next new position control of both the A and B drive systems is started from the start time Tp. This simultaneous start control is executed between the four drive systems, and is particularly important in the relationship between pan and tilt, pan and tilt, and the relationship between focus and zoom.
[0046]
As described above, the first embodiment is not limited to the case based on the shot position information and the operation signal from the joystick 12, but can be applied to the case where the drive system is substantially driven by the position control.
[0047]
In the first embodiment, the substantial drive control of the drive system is started before the backlash motor 18 is completely driven (when the backlash drive time t1 has elapsed). However, it may be started when the backlash is completely driven (time t1 ′ has elapsed).
[0048]
In the first embodiment, the control of the television camera and the camera platform has been described. However, the present invention is not limited to these controls, and the present invention can be applied to a servo circuit that controls the position of various devices. Moreover, although the example which used the joystick as a manual operation means was shown, not only this but another operation means like a trackball can be used for a manual operation means.
[0049]
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. The second embodiment is applied when substantial drive control of the drive system is performed by position control based on shot position information or an operation signal from the joystick 12 as in the first embodiment. This is a case where control for removing backlash is performed by speed control. When the substantial drive control of the drive system is performed based on the shot position information, the CPU 22 detects the shot position information stored in the RAM 23 when detecting that the predetermined operation switch 10 is operated as described above. Reading, setting a target position based on the shot position information, and outputting a position control signal of a voltage corresponding to the target position to the servo amplifier 17. As a result, the servo amplifier 17 controls the position of the motor 18, and the driven object is driven to the target position. On the other hand, in the comparison between the target position and the current position (and the comparison with the current drive direction), if there is a drive system that is to be reversed, a control process for removing backlash is executed. In this control process, the CPU 22 switches the servo amplifier 17 to speed control by a position / speed control switching signal, and reads the backlash drive time t1 from the ROM 24, and during the backlash drive time t1, the motor 18 is driven by the backlash. A speed control signal for driving is output to the servo amplifier 17.
[0050]
When the backlash drive time t1 has elapsed, the CPU 22 switches the servo amplifier 17 to position control by a position / speed control switching signal, and starts substantial drive control of the drive system based on the shot position information. That is, a position control signal based on the shot position information is output to the servo amplifier 17.
[0051]
FIG. 7 shows a control state in the case where the driving object is moved from the position P1 to the position P2 in the driving system that performs reverse driving, and as shown in FIG. 7A, during the backlash driving time t1. Then, the speed control signal of the speed control voltage V1 is given to the motor 18, and the position control signal of FIG. As a result, the backlash B shown in FIG. (D) is driven, and the motor rotation speed is as shown in FIG. (E). Then, after the backlash driving time t1, the position control signal of the position signal voltage Vp in FIG. (B) is given during the time t2, and thereby the driving object is driven from the position P1 to the position P2. Thus, as shown in FIG. (E), when the substantial drive of the driven object is started, the motor 18 always maintains a stable rotational speed. Accordingly, a sudden movement of the driving object in the pan, tilt, zoom, and focus operations is prevented, and natural movement driving is achieved.
[0052]
The speed control voltage V1 during the backlash drive time t1 is such that the rotation speed of the motor 18 is maximum (maximum speed of the drive source) until a predetermined time before the backlash drive time t1 elapses (until time t1 ′ elapses). Thus, the time for driving the backlash B is shortened. Here, the state of the conventional speed control signal and the position control signal in the case where the driving object is moved from the position P1 to the position P2 in the drive system that performs reverse driving, and the state of the speed control signal and the position control signal in the present embodiment, 8A and 8B, respectively, conventionally, the speed control voltage at the backlash drive time t3 is the operation by the position control signal at the time t4 at which the drive target is actually driven. Since the speed is set to be the same, the backlash drive time t3 becomes longer when the operation speed when actually driving the drive target is slow. On the other hand, in the present embodiment, the speed control signal at the backlash drive time t1 is the rotational speed of the motor 18 regardless of the operation speed by the position control signal at the time t2 when the drive target is actually driven. Since the maximum voltage is set, the backlash drive time t1 is short and t1 <t3 even if the operation speed when the drive target is actually driven is slow. The backlash drive time t1 is set as a value when the motor 18 is driven at the maximum speed.
[0053]
Next, a case where substantial drive control of the drive system is performed based on an operation signal from the joystick 12 will be described with reference to the flowchart of FIG. Note that the CPU 22 sets a target position based on the operation signal from the joystick 12 as described above and outputs a position control signal to the servo amplifier 17. Further, since the control in this case is performed in the same manner as the control state shown in FIG. 7, detailed description thereof is omitted. First, when the operation amount of the operation lever 26 is input to the CPU 22 in step 201, it is determined whether or not the operation amount is in the dead zone D in step 202. If Y (Yes), the backlash flag (BF) is reset to 0 in Step 203, and if N (No), the process proceeds to Step 204, where the operation amount of the operation lever 26 is the backlash operation area. It is determined whether or not it is at E. If this step 204 is Y, that is, if the operation lever 26 is operated in the backlash operation area E, the process proceeds to step 205 to determine whether or not the current operation direction matches the previous drive direction. I do. That is, it is determined whether the motor 18 is reversed or rotated in the same direction.
[0054]
If it is determined in step 205 that the operation direction matches the previous drive direction (when Y), the current control operation ends, but the operation direction does not match the previous drive direction and is reversed. If it is an operation (N), it is determined in step 206 whether or not BF is 1. That is, when the backlash is already driven, this BF becomes 1, so it is determined whether or not the backlash is driven by the current operation. When it is determined in step 206 that the backlash flag is not 1 (N), in the next step 207, the speed control is performed so that the rotational speed of the motor 18 becomes maximum as shown in FIG. A speed control signal of voltage V 1 is output to the servo amplifier 17. Here, the drive for backlash is performed by the motor 18 having a predetermined rotational speed in the operation time corresponding to the time t1 in FIG. When the drive for the backlash is completed, the routine proceeds to the next step 208, where the BF is set to 1 and the control operation is terminated.
[0055]
If N in step 204, that is, if the operation lever 26 is in the substantial operation region F, a position control signal of the position signal voltage Vp is output to the servo amplifier 17 in step 209, and normal operation is performed. In step 210, the driving direction of the motor 18 is stored in the RAM 23, and the operation is terminated. Accordingly, here, stable driving at time t2 in FIG. 7 is executed, and accordingly, the pan, tilt, zoom, and focus drive systems are driven in accordance with the operation amount of the operation lever 26.
[0056]
As described above, the second embodiment is not limited to the case based on the shot position information or the operation signal from the joystick 12, but can be applied to the case where the drive system is substantially driven by the position control.
[0057]
In the second embodiment, the control of the TV camera and the camera platform has been described. However, the present invention is not limited to these controls, and the present invention can be applied to a servo circuit that controls the position of various devices. Moreover, although the example which used the joystick as a manual operation means was shown, not only this but another operation means like a trackball can be used for a manual operation means.
[0058]
Further, when driving for removing backlash is performed in any of the drive systems as described above, the operation at the start when the substantial drive of each drive system is started simultaneously is the first implementation. This can be done in the same manner as described in FIG.
[0059]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. The third embodiment is applied when the substantial drive control of the drive system is performed by speed control based on the operation signal from the joystick 12, and the control for removing the backlash is also performed by the speed control. This is the case. When substantial drive control of the drive system is performed by speed control based on the operation signal from the joystick 12, the CPU 22 uses the speed indicated by the operation signal given from the joystick 12 as described above as the target speed. A speed control signal having a voltage corresponding to the target speed is output to the servo amplifier 17. As a result, the servo amplifier 17 controls the speed of the motor 18, and the driven object is driven at the target speed. On the other hand, if there is a drive system that is to be reversed in the comparison between the operation direction of the joystick 12 and the current drive direction, a control process for removing backlash is executed. In this control process, the CPU 22 reads the backlash drive time t1 from the ROM 24, and outputs a speed control signal for driving the motor 18 to the servo amplifier 17 during the backlash drive time t1.
[0060]
When the backlash drive time t1 elapses, the CPU 22 starts substantial drive control of the drive system based on the operation signal from the joystick 12. That is, a position control signal based on the operation signal from the joystick 12 is output to the servo amplifier 17.
[0061]
FIG. 10 shows a control state when the drive target is moved at a predetermined speed from the position P1 to the position P2 in the drive system that performs reverse driving. As shown in the figure (A), during the backlash drive time t1, V _CB A speed control signal of the speed control voltage Vc is supplied to the servo amplifier 17, and thereafter, the speed control signal of the speed control voltage Vc for driving the drive object at a predetermined speed from the position P1 to the position P2 during the time t2. Given. That is, the speed control voltage V _CB Is set to a voltage at which the rotation speed of the motor 18 is maximum (maximum speed of the drive source) until a predetermined time before the backlash drive time t1 elapses (during time t1 ′). The driving time is shortened. In addition, since the rotation speed of the motor 18 is switched to a speed lower than that during the actual driving of the driven object until the backlash driving time t1 elapses after the elapse of the predetermined time t1 ′. The driven object moves at a moderate speed of the rising portion 400 as shown in FIG. Accordingly, a sudden movement of the driving object in the pan, tilt, zoom, and focus operations is prevented, and natural movement driving is achieved.
[0062]
The state of the conventional speed control signal (speed control voltage) and the state of the speed control signal in the present embodiment when the drive target is moved at a predetermined speed from the position P1 to the position P2 in the reverse drive system Compared to FIGS. 11A and 11B, conventionally, the speed control voltage at the backlash drive time t3 is higher than the operation speed by the speed control signal at the time t4 when the drive target is actually driven. Therefore, if the operation speed when actually driving the drive target is slow, the backlash drive time t3 also becomes long. On the other hand, in the present embodiment, the speed control voltage at the backlash drive time t1 is independent of the speed control signal at the time t2 when the drive target is actually driven, as described above. Since the voltage is set to maximize the backlash drive time t1, the backlash drive time t1 is short and t1 <t3 even if the operation speed when the drive target is actually driven is slow. The backlash drive time t1 is set as a value when the motor 18 is driven at the maximum speed.
[0063]
FIG. 12 is a flowchart showing the processing procedure of the CPU 22 in this case. First, when the operation amount of the operation lever 26 is input to the CPU 22 in step 301, it is determined whether or not the operation amount is in the dead zone D in step 302. When Y (Yes), the backlash flag (BF) is reset to 0 at step 303, and when N (No), the routine proceeds to step 304 where the operation amount of the operation lever 26 is determined as the backlash operation area. It is determined whether or not it is at E. If the result of step 304 is Y, that is, if the operation lever 26 is operated in the backlash operation area E, the process proceeds to step 305 to determine whether or not the current operation direction matches the previous drive direction. I do. That is, it is determined here whether the motor 18 will reverse or forward.
[0064]
If it is determined in step 305 that the operation direction matches the previous drive direction (when Y), the current control operation is terminated, but the operation direction does not match the previous drive direction and is reversed. If it is an operation (when N), it is determined in step 306 whether BF is 1. That is, when the backlash is already driven, this BF becomes 1, so it is determined whether or not the backlash is driven by the current operation. When it is determined in step 306 that the backlash flag is not 1 (N), in the next step 307, the speed control is performed so that the rotational speed of the motor 18 becomes maximum as shown in FIG. Voltage V _CB The speed control signal is output to the servo amplifier 17. As a result, the motor 18 performs backlash driving at the maximum speed in the operation time corresponding to the time t1 of FIG. When the drive for the backlash is completed, the process proceeds to the next step 308, where BF is set to 1 and the control operation is terminated.
[0065]
If N in step 304, that is, if the operation lever 26 is in the substantial operation region F, in step 309, the speed control voltage Vc is output to the servo amplifier 17 to perform normal speed control. In step 310, the driving direction of the motor 18 is stored in the RAM 23, and the operation ends. Accordingly, a smooth drive system operation is performed even after backlash drive, and thereafter stable drive at time t2 in FIG. 10 is executed. In this way, the pan, tilt, zoom, and focus drive systems are driven according to the operation amount of the operation lever 26.
[0066]
As described above, the third embodiment is not limited to the case based on the operation signal from the joystick 12 but can be applied to the case where the substantial drive of the drive system is performed by speed control.
[0067]
Even when the substantial drive control of the drive system is performed by speed control as in the third embodiment, control for removing backlash is performed as in the first embodiment. It can also be performed by position control.
[0068]
In the third embodiment, the control of the TV camera and the camera platform has been described. However, the present invention is not limited to these controls, and the present invention can be applied to a servo circuit that controls the speed of various devices. Moreover, although the example which used the joystick as a manual operation means was shown, not only this but another operation means like a trackball can be used for a manual operation means.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the motor control device of the present invention, when the motor is driven in the reverse direction, the motor for backlash is driven at the maximum speed, so the time until the drive object actually starts moving is reduced. It can be shortened. Further, by switching the speed of the motor to a low speed before driving for the backlash is completed, the driven object can be suitably started to move.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a servo circuit in an embodiment of a motor control device according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram used for explaining an operation area of a joystick.
FIG. 3 is a diagram showing a control state when a driving object is moved from a position P1 to a position P2 in the driving system that performs reverse driving in the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram used for comparison between the prior art and the first embodiment.
FIG. 5 is a flowchart showing a control operation by a joystick in the first embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing an operation at the start when each drive system is driven simultaneously.
FIG. 7 is a diagram illustrating a control state in the case where a drive object is moved from position P1 to position P2 in a drive system that performs reverse driving in the second embodiment.
FIG. 8 is a diagram used for comparison between the prior art and the second embodiment.
FIG. 9 is a flowchart showing a control operation by a joystick in the second embodiment.
FIG. 10 is a diagram illustrating a control state in a case where a driving object is moved from a position P1 to a position P2 in a driving system that performs reverse driving in the third embodiment.
FIG. 11 is a diagram used for comparison between the prior art and the third embodiment.
FIG. 12 is a flowchart showing a control operation by a joystick in the third embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Operation switch, 12 ... Joystick, 17 ... Servo amplifier, 18 ... Motor, 19 ... Position detector, 22 ... CPU, 23 ... RAM, 24 ... ROM, 25 ... Speed detector

Claims

A motor control device that drives and controls a motor and controls the position of a driving object in a driving system connected to the motor, and is generated by a gear arranged in the driving system when the driving object is driven in reverse. In the motor control device that performs the position control of the motor for setting the driving object to a predetermined target position after performing the drive control of the motor for removing backlash,
The motor control means for controlling the driving of the motor for removing the backlash drives the motor at the maximum speed until a predetermined time before the time when the motor is driven by the amount of the backlash. In this way, the target position of the driving object is set and position controlled, and the target position of the driving object at the time before the predetermined time is set to the target position when the driving at the maximum speed of the motor is started. The motor control device is characterized in that the speed of the motor is reduced by returning to step S2.