KR101211990B1 - 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 또는 틸트 기능 중 하나 이상의 기능을 가지는 감시 카메라 장치에 있어서, 팬 또는 틸트 구동을 위해 스텝모터에 의해 회전되는 하나 이상의 스위블과 상기 스위블들의 팬 또는 틸트 위치 확인을 위해 원주 둘레를 따라 배치되는 탭들을 포함하는 탭부;와, 엔코더 값을 생성하기 위해 상기 탭들의 에지를 검출한 후 에지 검출신호를 출력하는 2개 이상의 탭센서를 구비한 탭센서부;와, 탭센서부에서 출력되는 에지 검출 신호를 카운팅하여 엔코더 값을 생성하고, 엔코더 값에 대응하는 스텝각도와 스위블들의 회전을 위해 스텝모터로 입력된 스텝각도를 비교하여 불일치하는 경우 위치 보정을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치 및 그 제어 방법{PAN/TILT SURVEILLANCE CAMERA APPARATUS HAVING A FUNCTION OF CORRECTING POSITION USING PAN/TILT ENCODER AND CONTROL METHOD THEREFOR}
본 발명은 팬(PAN) 또는 틸트(TILT) 기능을 가지는 감시 카메라 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 2개의 센서와, 기구의 탭, 센서로부터 나오는 시그널을 이용한 코드변환기(ENCODER)를 구비하여 탭 수의 4배수의 해상도로 팬 또는 틸트 위치를 검출함으로써 정밀한 팬 또는 틸트 위치제어를 가능하게 하고, 진동 및 바람 등에 의한 감시 카메라의 팬 또는 틸트 모터의 탈조 시 신속하고 정확한 위치 보정을 수행할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.
상하 좌우로 구동하는 스텝모터를 사용한 스피드 돔 카메라는, 외부의 충격에 의해서 모터의 위치가 제어부가 제어하고자 하는 위치와는 다른 위치로 탈조되었을 경우, 이를 제어부가 인지할 수 없어 초기 설정된 위치가 아닌 충격 등에 의해 카메라가 틀어진 위치를 감시하는 경우가 빈번히 발생하였다.
종래기술에서는 이러한 팬 및 틸트 기능을 가지는 감시 카메라의 탈조 시의 위치보정을 위해, 위치제어신호를 피드백(feedback) 받아 기 설정된 위치로 보정하는 DC모터, BLDC모터 또는 SERVO모터 등을 구비한 고가의 엔코더를 사용하여 위치를 확인한 후 위치보정을 수행하였다. 그러나 이러한 종래기술은 정확한 위치 제어는 가능하지만 가격이 비싸고, 기존 스텝모터를 사용한 시스템에 장착이 용이 하지 않은 단점이 있다.
또한, 스텝모터를 사용하는 팬 또는 틸트 구동이 가능한 감시 카메라의 경우, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서 센서와 탭을 사용하여 위치를 보정하는 제품이 있으나, 이러한 제품의 경우 탭에 해당하는 절대 위치 값을 알 수 없으므로 일정한 패턴으로 위치가 벗어났을 경우 이를 감지할 수 없는 문제점이 있다.
아울러, 위치가 벗어난 후 초기 기준이 되는 원점을 다시 찾아서 구동해야 하므로 원래 위치로 위치를 보정하는 많은 시간이 소요된다는 단점도 있다.
이러한 종래기술의 문제점들은 감시가 생명인 시스템에 있어서 정해진 위치에서 벗어난 시간이 길어지기 때문에 효과적인 감시를 수행하지 못하게 되는 치명적 결함을 발생시킬 수 있는 실정이다.
본 발명의 목적은, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안한 것으로, 스텝모터를 사용하고 피드백 시스템이 없는 팬 또는 틸트 장치를 구비한 감시카메라에 있어서, 효과적인 엔코더를 구현하는 방법과 이를 활용하여 내외부적인 요인으로 인해 스텝모터가 탈조되어 스텝 각도가 현재의 팬 또는 틸트 위치와 다른 스텝각도를 가지는 경우, 이를 신속하게 감지하고 신속하게 위치보정을 수행할 수 있도록 하는 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치 및 그 제어 방법을 구현함에 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치는, 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 또는 틸트 기능 중 하나 이상의 기능을 가지는 감시 카메라 장치에 있어서, 팬 또는 틸트 구동을 위해 스텝모터에 의해 회전되는 하나 이상의 스위블과 상기 스위블들의 팬 또는 틸트 위치 확인을 위해 원주 둘레를 따라 배치되는 탭들을 포함하는 탭부;와, 엔코더 값을 생성하기 위해 상기 탭들의 에지를 검출한 후 에지 검출신호를 출력하는 2개 이상의 탭센서를 구비한 탭센서부;와, 탭센서부에서 출력되는 에지 검출 신호를 카운팅하여 엔코더 값을 생성하고, 엔코더 값에 대응하는 스텝각도와 스위블들의 회전을 위해 스텝모터로 입력된 스텝각도를 비교하여 불일치하는 경우 위치 보정을 수행하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 엔코더 값에 대응하는 스텝각도는 스위블을 회전시켜 탭의 에지를 검출하는 스캔 과정을 통해 엔코더 값 각각에 대응하는 값을 가지도록 저장될 수 있다.
상기 탭부는, 팬 기능을 위한 제1스위블과 제1스위블의 원주 둘레에 배치되는 제1탭들과, 원점좌표를 표시하도록 상기 제1탭과 구별되는 제2탭을 포함하는 팬탭부로 구성되고, 상기 탭센서부는 상기 제1탭들과 제2탭의 에지를 서로 다른 시간에 검출하는 간격으로 배치되는 제1팬탭센서와 제2팬탭센서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 탭부는 틸트 기능을 위한 제2스위블과 제2스위블의 원주 둘레에 배치되는 제3탭들과, 원점좌표를 표시하도록 상기 제3탭과 구별되는 크기의 제4탭을 포함하는 틸트탭부로 구성되고, 상기 탭센서부는 상기 제3탭들과 제4탭의 에지를 서로 다른 시간에 검출하는 간격으로 배치되는 제1틸트탭센서와 제2틸트탭센서를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어부는, 상기 두 개 이상의 탭센서들이 탭들의 에지를 검출하여 출력하는 에지 검출 신호의 출력파형의 상대적인 위상변화에 따라 상기 스위블의 회전 방향을 검출하는 기능을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
또한, 상기 제어부는, 탈조 시 상기 탭센서부가 인접되는 탭의 에지를 검출하도록 스텝모터를 제어하여 하나 이상의 스위블들을 회전시켜 엔코더 값을 보정하고, 보정된 엔코더 값에 대응하는 스텝각도를 가지도록 상기 스텝모터 제어를 위한 스텝각도를 보정한 후, 카메라가 탈조 시의 감시 영역을 향하도록 하나 이상의 상기 스위블들을 회전시켜 탈조된 위치를 보정하는 기능을 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 제어방법은, 탭들의 에지를 검출하는 두 개 이상의 탭센서를 구비한 탭센서부, 스텝모터에 의해 회전되는 하나 이상의 스위블과 스위블들의 원주둘레에 배치되는 복수의 탭들로 이루어지는 탭부와, 탭센서들의 탭 에지 검출 신호를 카운팅하여 엔코더 값을 생성한 후 위치보정을 수행하는 제어부를 구비한 감시 카메라 제어 방법에 있어서, (b) 팬 또는 틸트 위치 판단을 위해 탭센서부가 하나 이상의 스위블들의 원주둘레에 배치되는 탭들의 에지를 검출하여 탭의 에지 검출 신호를 출력하는 단계; (c) 제어부가 탭센서부로부터 출력된 에지 검출 신호를 카운팅하여 에지들 별로 엔코더 값을 생성하는 단계; (d) 상기 제어부가 생성된 엔코더 값에 대응하는 스텝 각도와 스텝모터 제어를 위한 스텝각도가 오차 범위 내에서 일치하는 지를 비교하여 탈조 여부를 판단하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계의 판단결과, 탈조된 경우 상기 제어부가 탭센서부가 인접된 탭의 에지를 검출하도록 하나 이상의 스위블들을 회전시켜 엔코더 값을 보정하고, 보정된 엔코더 값에 대응하는 스텝각도를 가지도록 스텝모터 제어를 위해 입력되는 스텝각도를 보정하는 위치 보정을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 감시 카메라 제어 방법은, 상기 (b) 단계 이전에, (a) 상기 탭부의 탭들의 에지들을 스캔하여 상기 에지별로 생성되는 엔코더 값과 해당 시점의 스텝모터 제어를 위해 입력된 스텝각도를 서로 대응시켜 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상술한 구성의 본원 발명은 고가의 엔코더를 사용하지 않고도 팬 또는 틸트 기능을 감시 카메라의 팬 또는 틸트 시의 정밀한 위치제어 및 위치보정을 수행할 수 있도록 함으로써 정밀한 위치 제어 및 위치 보정기능을 가지는 팬 또는 틸트 기능을 가지는 감시카메라의 제작비용을 현저히 절감시키는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 팬 또는 틸트 시의 탭의 에지 검출에 의해 생성된 엔코더 값에 스텝각도 값을 대응시켜 저장하는 것에 의해 스텝모터의 탈조 여부를 신속하게 파악할 수 있도록 하고, 스텝모터의 탈조 시 이전 탭으로 위치 이동하는 것에 의해 오차없는 또는 오차가 최소가 되는 엔코더 값을 확인한 후 위치보정을 수행할 수 있도록 함으로써 신속하고 정확한 위치보정을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 본원 발명은 팬탭 또는 틸트탭의 검출을 위해 각각 두 개의 탭센서를 사용함으로써, 탭 수의 4배의 해상도로 위치를 정밀하게 검출하고, 두 개의 탭센서의 에지 검출 시의 상대적인 위상 변화를 검출하는 것에 의해 회전 방향을 용이하게 판단할 수 있도록 함으로써 팬 또는 틸트 기능을 가지는 감시카메라에서 팬 또는 틸트 시 더욱 정밀하고 신속한 위치제어 및 위치보정을 수행할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치를 입체화한 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치의 팬탭부에 대한 세부구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치의 도 2의 제2스위블을 180˚ 회전시킨 상태에서의 틸트탭부에 대한 세부구성을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치의 2개의 팬탭센서 또는 2개의 틸트탭센서로부터 검출되는 파형을 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치의 엔코더 로직의 카운트 조건을 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 제어 방법을 도시한 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 제어 방법의 제S20 단계의 세부과정을 도시한 순서도.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
또한 본원 발명의 실시예의 팬탭부(120)와 틸트탭부(150) 중 하나 이상이 본원 발명의 탭부의 실시예이며, 탭부 중 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)이 본원 발명의 스위블의 실시예가 되고, 팬탭센서(130)와 틸트탭센서(160) 중 하나 이상이 본원 발명의 탭센서부의 실시예가 된다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치(100)는, 카메라(110), 팬탭부(120), 팬탭센서(130), 팬구동 모터부(140), 틸트탭부(150), 틸트탭센서(160), 틸트구동 모터부(170) 및 제어부(180)를 포함하여 구성된다.
카메라(110)는 기 설정된 위치 좌표값에 대응하여 실시간으로 영상을 촬영하여 감시영상을 생성한다.
팬탭부(120)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원판형의 제1스위블(121)로 형성되되, 중심점으로부터 일정각도(3.6°)의 간격으로 제1스위블(121)의 외측면에 배치되는 복수개의 제1탭(122)과, 중심점으로부터 일정각도(3.6°)의 간격으로 배치되는 제1탭들 사이의 공간(123)을 구성하고, 중심점으로부터 제1탭(122)과 상이한 각도(4.6°)의 간격으로 제1스위블(121)의 외측면에 배치되어 원점좌표로 설정되는 제2탭(124)과, 중심점으로부터 제1탭(122)들 사이의 각도와 구별되는 각도(2.6°)의 간격으로 배치되는 제2탭 사이의 공간(125)을 포함하여 구성되어, 팬구동 모터부(140)에 의해 구동되는 모터의 회전과 동기화되어 제1스위블(121)의 회전에 따라 제1스위블(121)의 중심점을 기준으로 회전이송된다.
여기서, 제1탭(122)들은 제2탭(124) 보다 작은 각도 폭을 가지도록 설정되거나, 제1탭(122)들 사이의 공간(123)이 제1탭(122)과 제2탭(124) 사이의 공간보다 크게 형성되는 등 다양하게 실시될 수 있다.
아울러, 제1탭(122)들의 개수는 원하는 해상도에 따라 변경될 수 있다.
또한, 팬탭센서(130)는 팬탭부(120)의 제1탭(122)들 및 제2탭(124)과 소정거리 이격된 위치에 구성되는 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132)를 포함하며, 각각의 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132)는 제1탭(122)들과 제2탭(124)의 에지로부터 탭 상에서는 하이(high)(또는 로우(low)) 신호를 탭 사이의 공간에서는 로우(low)(또는 하이(high)) 신호를 출력하도록 구성되는 것에 의해 각각의 탭들의 에지(edge)를 검출할 수 있도록 한다.
구체적으로, 팬탭센서(130)는 팬탭부(120)의 회전 시 팬탭센서(130)의 위치를 지나치는 상기 제1탭(122)들의 에지 개수를 검출하는데, 이를 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
팬구동모터부(140)에 의해 제1스위블(121)이 시계방향으로 회전하는 경우 도 3과 같이 제1팬탭센서(131)가 선행하는 제1탭(122a)의 전면 에지(front edge: fe)를 지나면서 도 5 및 도 6과 같이 로우(low)에서 하이(high)로 파형이 변화되는 것에 의해 에지를 검출한다. 이러한 상태에서 제2팬탭센서(132)는 제1탭(122a)과 후행하는 제1탭(122b) 사이의 공간에 위치되어 로우(low) 파형을 유지하다가 제1스위블(121)의 회전이 계속되는 경우 후행하는 제1탭(122b)의 전면 에지(front edge: fe)를 지나면서 제1탭(122b) 상에 위치되어 로우(low)에서 하이(high)로 파형이 변화되는 것에 의해 제1탭(122b)의 전면 에지(fe)를 검출한다.
팬구동모터부(140)에 의해 제1스위블(121)이 반시계방향으로 회전하는 경우에는 도 5 및 도 6과 같이 제1팬탭센서(131)의 출력 파형이 하이(high)인 상태에서 제2팬탭센서(132)가 후면 에지(back edge: be)를 지나면서 출력파형이 하이(high)에서 로우(low)로 변화되며 에지가 검출된다.
따라서 제어부(180)는 제1팬탭센서(131)의 출력 파형이 하이(high)인 상태에서 제2팬탭센서(132)의 출력파형이 로우(low)에서 하이(high)로 변화되는 경우 시계방향으로 회전하는 것임을 판단할 수 있고, 제1팬탭센서(131)의 출력 파형이 하이(high)인 상태에서 제2팬탭센서(132)의 출력파형이 하이(high)에서 로우(low)로 변화되는 경우 반시계방향으로 회전하는 것임을 판단할 수 있다.
즉, 제어부(180)는 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132)의 출력파형의 상대적인 위상 변화를 이용하여 제1스위블(121)의 회전 방향을 검출할 수 있다.
상술한 바와 같은 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132)의 제1탭(122)들의 에지 검출 과정에서 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132)는 제1탭(122)들의 에지를 동시에 검출하지 않는 간격으로 배치되는 것에 의해 각각의 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132)가 서로 다른 시간에 제1탭(122) 별로 2개의 에지를 검출하게 되고 이에 의해 탭 수의 4배의 해상도로 제1스위블(121)의 회전 위치를 검출할 수 있게 된다.
한편, 틸트탭부(150)는 도 4에 도시된 바와 같이, 원판형의 제2스위블(151)과, 원판형의 제2스위블(151)의 외 측면에 제2스위블(151)의 중심점으로부터 일정각도(4°) 폭을 가지며 일정각도(4°)의 간격을 가지는 사이공간(125)을 가지도록 배치되는 복수개의 제3탭(152)과, 중심점으로부터 제3탭(152)의 각도 간격보다 큰 각도(15°) 폭을 가지며 최 외측의 제3탭(152)의 외측에 배치되어 원점좌표로 설정되는 제4탭(154)을 포함하여 구성되어 틸트구동 모터부(170)의 스텝모터에 의해 회전이송된다.
여기서, 상기 제3탭(152)들과 제3탭(152)들 사이의 각도는 이에 국한되지 않고, 제3탭(152)이 제4탭(154)보다 작은 폭의 각도 간격을 가지는 등 다양하게 실시될 수 있다.
아울러, 제3탭(152)들의 개수는 원하는 해상도를 가지도록 변경될 수 있다.
또한, 틸트탭센서(160)는 틸트탭부(150)의 제3탭(152) 및 제4탭(154)로부터 일정 간격 이격된 위치에 배치되어 탭(152, 154)들의 에지를 검출하는 제1틸트탭센서(161) 및 제2틸트탭센서(162)를 포함하여 구성된다. 이를 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
틸트구동모터부(170)에 의해 제2스위블(151)이 시계방향으로 회전하는 경우 도 4와 같이 제1틸트탭센서(161)가 선행하는 제3탭(152a)의 전면에지(front edge)를 지나면서 도 5 및 도 6과 같이 로우(low)에서 하이(high)로 파형이 변하는 것에 의해 에지를 검출한다. 제2스위블(151)의 시계방향 회전이 계속되면 제1틸트탭센서(161)의 파형이 하이(high)인 상태에서 제2틸트탭센서(162)가 선행하는 제3탭(152a)와 후행하는 제3탭(152b)의 사이 공간에서 후행하는 제3탭(152b) 상에 위치되면서 파형이 로우(low)에서 하이(high)로 파형이 변화되며 제3탭(152b)의 전면 에지를 검출한다.
틸트구동모터부(170)에 의해 제2스위블(151)이 반시계방향으로 회전하는 경우에는 도 5 및 도 6과 같이 제1틸트탭센서(161)의 파형이 하이(high)인 상태에서 제2틸트탭센서(162)의 파형이 하이(high)에서 로우(low)로 변화면서 에지를 검출한다.
따라서 제어부(180)는 제1틸트탭센서(161)의 출력 파형이 하이(high)인 상태에서 제2틸트탭센서(162)의 출력파형이 로우(low)에서 하이(high)로 변화되는 경우 시계방향으로 회전하는 것임을 판단할 수 있고, 이와 달리 제1틸트탭센서(161)의 출력 파형이 하이(high)인 상태에서 제2틸트탭센서(162)의 출력파형이 하이(high)에서 로우(low)로 변화되는 경우 반시계 방향으로 회전하는 것임을 판단할 수 있다.
즉, 제어부(180)는 제1틸트탭센서(161)와 제2틸트탭센서(162)의 출력파형의 상대적인 위상변화에 의해 제2스위블(151)의 회전 방향을 검출할 수 있다.
상술한 바와 같은 제1틸트탭센서(161)와 제2틸트탭센서(162)의 제3탭(152)들의 에지 검출 과정에서 제1틸트탭센서(161)와 제2틸트탭센서(162)는 제3탭(152)들의 에지를 동시에 검출하지 않는 간격으로 배치되는 것에 의해 각각의 제1틸트탭센서(161)와 제2틸트탭센서(162)가 서로 다른 시간에 제3탭(152) 별로 2개의 에지를 검출하게 되고 이에 의해 탭 수의 4배의 해상도로 제2스위블(151)의 회전 위치를 검출할 수 있게 된다.
제어부(180)는 팬탭센서(130)로부터 제1탭(122)들에 대한 에지 검출 신호를 인가받아 카운팅(counting)하고, 틸트탭센서(160)로부터 제3탭(152)들에 대한 에지 검출 신호를 인가받아 카운팅하여 엔코더(encoder) 값을 생성한다.
또한, 제어부(180)는 제1탭(122) 또는 제3탭(152)의 에지 검출 신호를 카운팅하여 생성한 엔코더 값에 대응하는 스텝각도와 스텝제어를 위해 입력되는 스텝각도를 비교하여 불일치되는 경우 위치보정을 수행한다.
구체적으로, 외력에 의해 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)이 팬모터구동부(140) 또는 틸트모터구동부(170)에 대한 제어를 수행함이 없이 회전되는 경우, 제어부(180)는 현재 저장된 스텝각도를 엔코더 값에 대응하는 스텝각도가 오차범위(본 실시예의 경우 1.8°)를 벗어나는 불일치를 보이면 탈조된 것으로 판단한다. 이때, 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)의 회전 위치를 나태는 엔코더 값은 본 실시예에서 제1탭(122)들과 제2탭(124)의 개수가 50개이고, 제3탭(152)들과 제4탭(154)의 개수가 50개이므로, 각각 '50(탭의 개수) X 2(탭별 에지개수) X 2(탭센서의 개수)'에 의해 '0 부터 199 까지' 200개의 값을 가지며, 해상도는 '360°/200'에 의해 1.8°를 가지고, 이 1.8°가 엔코더 값의 오차범위가 된다. 상기 오차범위는 제1탭(122) 또는 제3탭(152)의 개수에 따라 가변될 수 있다.
탈조가 확인되면 제어부(180)는 팬구동 모터부(140) 또는 틸트구동 모터부(170)의 제어를 통해 팬탭부(120) 또는 틸트탭부(150)를 회전시켜 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132) 중 어느 하나, 또는 제1틸트탭센서(161)와 제2틸트탭센서(162) 중 어느 하나가 최인접 위치의 제1탭(122) 또는 제3탭(152)의 에지를 검출하는 위치로 이동시켜 오차없는 또는 오차가 최소로 되는 엔코더 값을 얻는다. 이 경우, 이전 제1탭(122) 또는 제3탭(152)의 선택을 위한 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)의 회전방향은 상술한 바와 같이 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132)의 상대적인 출력 파형 변화를 통해 파악할 수 있다. 이 후 생성된 엔코더 값에 대응하도록 저장된 스텝각도를 수정한다. 엔코더 값에 대응하는 스텝각도의 보정이 완료된 후에는 팬구동모터부(140) 또는 틸트구동모터부(170)를 제어하여 감시하고자 하는 영역에 해당되는 스텝각도를 가지도록 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)을 회전시키는 것에 의해 위치보정을 수행한다.
상술한 도 1내지 도 4의 설명 중 제2탭(124)과 제4탭(154)들의 에지들 또한 탭센서부에 의해 검출되는 경우 엔코더 값 생성을 위하여 카운팅되도록 설정될 수 있다.
또한 본원발명의 제1팬탭센서(131), 제2팬탭센서(132), 제1틸트탭센서(161), 제2틸트탭센서(162)들은 포토센서, 초음파센서, 적외선센서, 자기센서 등의 탭의 에지를 검출할 수 있는 모든 센서 중 선택하여 구성할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치의 팬탭센서 또는 틸트탭센서로부터 검출되는 파형이고, 도 6은 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치의 엔코더 로직의 카운트 조건을 도시한 도면이다.
세부적으로, 제어부(180)의 카운팅은 팬탭부(120)의 제1스위블(121) 또는 틸트탭부(150)의 제2스위블(151)이 오른쪽(시계방향(도면기준, 도 3 및 도 4 참조))으로 회전하는 경우 카운팅값을 '0'값으로부터 '199'값 까지 증가시키고, '199'값을 초과하여 카운팅되는 경우 인터럽트(interrupt)를 통해 '0'값을 갖도록 한다. 반면에, 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)이 왼쪽으로 회전하는 경우 제어부(180)의 카운팅값을 '199'값으로부터 '0'값 까지 감소시키고, '0'값 미만으로 감소하여 카운팅되는 경우 오버플로우(overflow)를 통해 '199'값을 갖도록 한다.
이때, 상기 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)의 회전방향의 검출은, 상술한 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132) 또는 제1틸트탭센서(161)와 제2틸트탭센서(162)의 출력파형의 상대적인 변화를 통해 확인할 수 있다.
상술한 제1탭(122) 또는 제3탭(152)들의 구성에서 제1탭(122) 또는 제3탭(152)의 개수가 50개로 배치구성되는 경우, 탭 한 개당 에지가 2개이고 이를 센싱하는 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132) 또는 제1틸트탭센서(161)와 제2틸트탭센서(162)가 2개로 구성되므로, 아래의 [수학식 1]에 의해 200개의 해상도를 가지는 엔코더 값을 도출할 수 있고, 스텝각의 개수는 아래의 [수학식 2]를 통해 도출된다.
[수학식 1]
엔코더 값의 개수 = 탭의 개수 X 에지개수 X 센서개수
[수학식 2]
스위블의 스탭개수 = 스텝모터의 스텝 개수 X 16분주 X 8(1:8기어비)
즉, 스텝모터의 스텝 개수가 '400'인 경우, 상기 [수학식 2]에 따라 스위블의 스텝 개수는 '51200'로 도출되고, 1°에 해당하는 스위블의 스탭개수는 '142.22'의 값을 가지며, 이 값을 스텝각도라 한다.
따라서 본 발명에 따른 엔코더 값이 '100'인 경우, 180°의 각도에 대한 스텝모터를 제어하기 위해 '25600'의 스위블의 스텝 개수를 가지게 된다. 그리고 엔코더 값은 360°/200에 의해 1.8°의 해상도를 갖는다. 따라서 제어부는 현재 엔코더 값에 대응하는 스텝각도와 스텝모터제어를 위해 입력된 스텝각도가 1.8°도에 대응하는 값의 범위를 벗어나는 불일치를 보이는 경우 탈조된 것으로 판단한다.
아울러, 제1탭(122) 또는 제3탭(152)의 개수를 확장할 경우, 상기 [수학식 1]에 따라 보다 정밀한 엔코더 값을 도출할 수 있으며, 이에 따라 정밀한 위치제어가 가능하다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 제어 방법에 대해 살피면 아래와 같다.
먼저, 감시 카메라의 팬탭센서(130)가 원점좌표로 설정된 팬탭부(120)의 제2탭(124)에 대한 원점위치를 검출하고, 틸트탭센서(160)가 원점좌표로 설정된 틸트탭부(150)의 제4탭(154)에 대한 원점위치를 검출한다(S10).
이후 팬탭부(120)의 제1탭(122) 및 제2탭(124)의 에지들을 제1팬탭센서(131)와 제2팬탭센서(132)를 이용하여 스캔하고, 틸트탭부(150)의 제3탭(153) 및 제4탭(154)의 에지들을 제1틸트탭센서(161)과 제2틸트탭센서(162)를 통해 스캔하면서 각각의 에지에 대응하는 엔코더 값과 스텝각도를 대응시켜 메모리에 저장한다(S20).
이 후 감시카메라를 이용한 감시를 수행하며 감시의 수행 과정에서 제어부(180)는 탈조 여부를 판단하기 위하여 현재 엔코더 값에 대응하는 스텝각도와 스텝모터의 제어를 위하여 저장된 스텝각도가 오차범위 내에서 일치하는 지의 여부로 탈조 여부를 판단한다. 이때 제1탭(122) 또는 제3탭(152)들의 에지를 검출하여 생성된 엔코더 값에 대응하는 스텝(step) 각도와 현재 스텝모터의 제어를 위해 저장된 스텝각도가 오차 범위를 벗어나 일치하지 않는 경우 탈조된 것으로 판단한다(S30).
탈조가 확인되면 제어부(180)는 팬구동 모터부(140) 또는 틸트구동 모터부(170)를 제어하여 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)을 회전시켜 팬탭센서(130) 또는 틸트탭센서(160)가 인접된 제1탭(122) 또는 제3탭(152)의 에지를 검출하도록 하여 오차없는 또는 오차가 최소로 되는 엔코더 값을 생성하는 것에 의해 엔코더 값을 보정한다. 엔코더 값이 보정된 후에는 보정된 엔코더 값에 대응하는 스텝각도를 가지도록 스텝모터 제어를 위한 스텝각도를 보정한다. 이후 탈조 시 감시하고자 하는 영역에 대응하는 스텝각도를 가지도록 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)을 회전시키는 것에 의해 위치보정을 완료한다(S40).
한편, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 제어 방법의 제S20 단계의 세부과정을 살피면 아래와 같다.
제어부(180)가 팬탭부(120)의 제1스위블(121) 또는 틸트탭부(150)의 제2스위블(151)이 오른쪽으로 회전하는지 왼쪽으로 회전하는지 여부를 판단한다(S21).
제S11 단계의 판단결과, 팬탭부(120)의 제1스위블(121) 또는 틸트탭부(150)의 제2스위블(151)이 오른쪽으로 회전하는 경우, 카운팅값을 '0'값으로부터 '199'값 까지 증가시키고, '199'값을 초과하여 카운팅되는 경우 인터럽트를 통해 '0'값을 갖도록 하여 엔코더 값을 생성한다(S22).
한편, 제S11 단계의 판단결과, 제1스위블(121) 또는 제2스위블(151)이 왼쪽으로 회전하는 경우, 카운팅값을 '199'값으로부터 '0'값 까지 감소시키고, '0'값 미만으로 감소하여 카운팅되는 경우 오버플로우를 통해 '199'값을 갖도록 하여 엔코더 값을 생성한다(S23).
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
100: 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 틸트 감시 카메라 장치
110: 카메라 120: 팬탭부
121: 제1스위블 122: 제1탭
123: 제1탭들 사이의 공간 124: 제2탭
125: 제2탭 사이의 공간 130: 팬탭센서
131: 제1팬탭센서 132: 제2팬탭센서
140: 팬구동 모터부 150: 틸트탭부
151: 제2스위블 152: 제3탭
153: 제3탭들 사이의 공간 154: 제4탭
160: 틸트 탭센서 161: 제1틸트탭센서
162: 제2틸트탭센서 170: 틸트구동 모터부
180: 제어부

Claims (8)

  1. 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 팬 또는 틸트 기능 중 하나 이상의 기능을 가지는 감시 카메라 장치에 있어서,
    팬 또는 틸트 구동을 위해 스텝모터에 의해 회전되는 하나 이상의 스위블과 상기 스위블들의 팬 또는 틸트 위치 확인을 위해 원주 둘레를 따라 배치되는 탭들을 포함하는 탭부;
    엔코더 값을 생성하기 위해 상기 탭들의 에지를 검출한 후 에지 검출신호를 출력하는 2개 이상의 탭센서를 구비한 탭센서부; 및
    탭센서부에서 출력되는 에지 검출 신호를 카운팅하여 엔코더 값을 생성하고, 엔코더 값에 대응하는 스텝각도와 스위블들의 회전을 위해 스텝모터로 입력된 스텝각도를 비교하여 불일치하는 경우 위치 보정을 수행하는 제어부;를 포함하되,
    상기 엔코더 값에 대응하는 스텝각도는, 스위블을 회전시켜 탭의 에지를 검출하는 스캔 과정을 통해 엔코더 값 각각에 대응하는 값을 가지도록 저장되는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탭부는,
    팬 기능을 위한 제1스위블과 제1스위블의 원주 둘레에 배치되는 제1탭들과, 원점좌표를 표시하도록 상기 제1탭과 구별되는 제2탭을 포함하는 팬탭부로 구성되고,
    상기 탭센서부는 상기 제1탭들과 제2탭의 에지를 서로 다른 시간에 검출하는 간격으로 배치되는 제1팬탭센서와 제2팬탭센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탭부는,
    틸트 기능을 위한 제2스위블과 제2스위블의 원주 둘레에 배치되는 제3탭들과 원점좌표를 표시하도록 상기 제3탭과 구별되는 크기의 제4탭을 포함하는 틸트탭부로 구성되고,
    상기 탭센서부는 상기 제3탭들과 제4탭의 에지를 서로 다른 시간에 검출하는 간격으로 배치되는 제1틸트탭센서와 제2틸트탭센서를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 두 개 이상의 탭센서들이 에지를 검출하여 출력하는 에지 검출 신호의 출력파형의 상대적인 위상변화에 따라 상기 스위블의 회전 방향을 검출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
    탈조 시 상기 탭센서부가 인접되는 탭의 에지를 검출하도록 스텝모터를 제어하여 하나 이상의 스위블들을 회전시켜 엔코더 값을 보정하고,
    보정된 엔코더 값에 대응하는 스텝각도를 가지도록 상기 스텝모터 제어를 위한 스텝각도를 보정한 후,
    카메라가 탈조 시의 감시 영역을 향하도록 하나 이상의 상기 스위블들을 회전시켜 탈조된 위치를 보정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 장치.
  7. 탭들의 에지를 검출하는 두 개 이상의 탭센서를 구비한 탭센서부, 스텝모터에 의해 회전되는 하나 이상의 스위블과 스위블들의 원주둘레에 배치되는 복수의 탭들로 이루어지는 탭부와, 탭센서들의 탭 에지 검출 신호를 카운팅하여 엔코더 값을 생성한 후 위치보정을 수행하는 제어부를 구비한 감시 카메라 제어 방법에 있어서,
    (a) 상기 탭부의 탭들의 에지들을 스캔하여 상기 에지별로 생성되는 엔코더 값과 해당 시점의 스텝모터 제어를 위해 입력된 스텝각도를 서로 대응시켜 저장하는 단계;
    (b) 팬 또는 틸트 위치 판단을 위해 탭센서부가 스위블들의 원주둘레에 배치되는 탭들의 에지를 검출하여 탭의 에지 검출 신호를 출력하는 단계;
    (c) 제어부가 탭센서부로부터 출력된 에지 검출 신호를 카운팅하여 에지들 별로 엔코더 값을 생성하는 단계;
    (d) 상기 제어부가 생성된 엔코더 값에 대응하는 스텝 각도와 스텝모터 제어를 위한 스텝각도가 오차 범위 내에서 일치하는 지를 비교하여 탈조 여부를 판단하는 단계; 및
    (e) 상기 (d) 단계의 판단결과, 탈조된 경우 상기 제어부가 탭센서부가 인접된 탭의 에지를 검출하도록 스위블을 회전시켜 엔코더 값을 보정하고, 보정된 엔코더 값에 대응하는 스텝각도를 가지도록 스텝모터 제어를 위해 입력되는 스텝각도를 보정하는 위치 보정을 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코더를 이용한 정밀 위치 보정 기능을 가지는 감시 카메라 제어 방법.
  8. 삭제
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