KR101228339B1 - 이축 구동 시스템 및 이축 회전 기구의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

이축 구동 시스템은, 지지부와, 지지부에 회전 가능하게 결합하는 제1 회전부와, 제1 회전부에 회전 가능하게 결합하는 제2 회전부와, 제1 회전부를 구동하는 제1 구동부와, 제2 회전부를 구동하는 제2 구동부와, 제1 회전부나 지지부의 어느 하나에 배치되는 제1 표지부와, 제1 표지부를 감지하는 제1 센서부와, 제1 구동부와 제2 구동부에 제어 신호를 인가하여 제1 회전부를 적어도 180도 회전시키고 제2 회전부가 원위치를 향하도록 제2 회전부를 회전시키는 대칭 구동을 실행하며 제1 센서부의 신호로부터 제1 구동부의 탈조 상태를 검사하는 제어부를 구비한다.

Description

이축 구동 시스템 및 이축 회전 기구의 제어 방법{Two-axis driving system and method of controlling two-axis rotation mechanism}

실시예들은 이축 구동 시스템 및 이축 회전 기구의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감시 카메라나 이축 관절형 머니퓰레이터와 같이 두 개의 축을 중심으로 회전하는 회전체를 구동하는 구동부의 탈조를 감지하는 기능을 구비한 이축 구동 시스템 및 이축 회전 기구의 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 감시 카메라나 이축 관절형 머니퓰레이터는 두 개의 축을 중심을 중심으로 회전할 수 있도록 구성된다. 감시 카메라의 경우를 예를 들어 설명하면, 감시 카메라는 사용자가 원격으로 수동 조작할 수 있는 수동 모드로 작동하거나, 미리 설정된 복수 개의 지점들을 순차적으로 자동 촬영하는 자동 모드(프리셋 모드; preset mode)로 작동한다. 이러한 작동은 이축 관절형 머니퓰레이터에도 동일하게 적용된다.

수동 모드에서는 사용자의 조이스틱 조작에 의해 감시 카메라의 방향이 조정되기 때문에, 감시 카메라를 구동하는 모터는 자동 모드의 경우에 비교해 느린 속도와 강한 토크로 작동한다. 따라서 수동 모드에서는 모터의 탈조가 거의 발생하지 않는다.

감시 카메라가 자동 모드로 작동할 때에는 감시 카메라를 구동하는 모터가 고속으로 작동하기 때문에 모터에 탈조가 발생할 수 있다. 모터의 탈조가 발생한 경우에는 감시 카메라가 미리 설정한 지점과는 다른 지점을 촬영하므로 감시의 목적을 달성할 수 없다.

감시 카메라를 구동하는 모터에 탈조가 발생하는 현상에 대처하기 위해 감시 카메라를 제어하는 프로그램에서 정기적으로 감시 카메라의 위치를 초기화할 수 있지만, 초기화 작동이 이루어지기 전까지 위치가 틀어진 상태로 작동하고 있어야 하므로 감시 카메라의 탈조로 인한 오류를 신속하게 복구할 수 없는 문제점이 있다. 특별히 원거리를 감시하는 감시 카메라에서는 1~2도의 미세한 범위에서 위치가 틀어진 경우에도 감시 영역을 완전히 벗어날 수 있기 때문에 탈조가 발생한 것을 감지하여 신속하게 원점 위치 복구할 수 있는 기능이 매우 중요하다.

서보 모터 등을 이용한 고가의 폐루프 제어를 채택하면 구동 모터에 탈조가 발생하는 문제점에 효과적으로 대처할 수 있지만, 이러한 방법은 제품 가격을 상승시키는 문제가 있다.

자동 모드에서 작동할 때에도 감시 카메라의 패닝(panning) 동작과 틸팅(tilting) 동작 등의 작동 속도를 느리게 설정하는 방법이 모터의 탈조를 방지하는 한 방법이 될 수 있지만, 감시 카메라의 이동 속도가 너무 느려지면 감시 효율이 떨어지는 단점이 있다. 즉 카메라가 느리게 이동하는 중간에 비상 상황이 발생할 수 있다. 또한 카메라가 느리게 이동함으로 인해 전체 화면이 바뀌는 이동 화면의 양이 정적인 상태의 감시 화면의 양보다 많아지므로, 감시 녹화 장비의 비디오 압축 기술의 특성으로 인해 불필요한 상황에 의한 저장 메모리가 많이 소요되어 데이터 저장과 관리에 어려움이 있다.

실시예의 목적은 이축 회전 기구의 구동부의 탈조를 효과적으로 감지할 수 있는 이축 구동 시스템 및 이축 회전 기구의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

실시예의 다른 목적은 엔코더나 서보모터를 이용한 고가의 폐루프 제어 시스템을 이용하지 않고 개루프 제어 시스템만을 이용해 저렴한 비용으로 제작 가능한 탈조 방지 기능을 구비한 이축 구동 시스템 및 이축 회전 기구의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

일 실시예에 관한 이축 구동 시스템은, 지지부와, 지지부에 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합하는 제1 회전부와, 제1 회전축을 가로지르는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 제1 회전부에 결합하는 제2 회전부와, 제1 회전부를 회전시키는 제1 구동부와, 제2 회전부를 회전시키는 제2 구동부와, 제1 회전부나 지지부의 어느 하나에 배치되는 제1 표지부와, 제1 표지부에 대응하도록 제1 회전부나 지지부의 다른 하나에 배치되어 제1 회전부가 회전 운동하는 동안 제1 표지부를 감지하는 제1 센서부와, 제1 구동부와 제2 구동부에 제어 신호를 인가하고, 제1 센서부의 신호를 수신하며, 제2 회전부가 제1 위치를 향하는 상태에서 제1 회전부와 제2 회전부의 적어도 하나를 회전시킴으로써 제2 회전부가 제1 위치로 다시 향하게 하는 대칭 구동을 실행하며, 대칭 구동을 실행하는 동안 발생한 제1 센서부의 신호로부터 제1 구동부의 탈조 상태를 검사하는 제어부를 구비한다.

제어부는 제1 회전부 만을 적어도 360도 회전시킴으로써 대칭 구동을 실행할 수 있다.

제어부는 제1 회전부를 적어도 180도 회전시키고 제2 회전부가 제1 위치로 다시 향하도록 제2 회전부를 회전시킴으로써 대칭 구동을 실행할 수 있다.

이축 구동 시스템은, 제1 회전부나 제2 회전부의 어느 하나에 배치되는 제2 표지부와, 제2 표지부에 대응하도록 제1 회전부나 제2 회전부의 다른 하나에 배치되어 제2 회전부가 회전 운동하는 동안 제2 표지부를 감지하는 제2 센서부를 더 구비할 수 있고, 제어부는 대칭 구동을 실행하는 동안 발생한 제2 센서부의 신호로부터 제2 구동부의 탈조 상태를 검사할 수 있다.

이축 구동 시스템은, 제2 회전부에 장착되는 카메라를 더 구비할 수 있고, 제어부는 대칭 구동을 실행한 경우 카메라에 의해 촬영된 화상의 상하 방향을 반전시켜 출력할 수 있다.

제1 표지부는 제1 회전축을 중심으로 한 원주 방향으로 복수 개가 배치될 수 있다.

제2 표지부는 제2 회전축을 중심으로 한 원주 방향으로 복수 개가 배치될 수 있다.

제1 구동부나 제2 구동부의 적어도 하나에 탈조가 발생한 경우 제어부는 제1 구동부와 제2 구동부를 초기화할 수 있다.

일 실시예에 관한 이축 회전 기구의 제어 방법은, 제1 회전축을 중심으로 회전하는 제1 회전부와, 제2 회전축을 중심으로 회전하도록 제1 회전부에 결합한 제2 회전부를 구비한 이축 회전 기구의 제어 방법으로서, 제2 회전부가 제1 위치를 향하는 상태에서 제1 회전축을 구동하는 제1 구동부에 제어 신호를 인가하여 제1 회전부를 적어도 180도 회전시키는 제1 회전 단계와, 제1 회전부의 회전 운동 중 일부 영역을 통과하는 것을 감지하는 제1 센서부의 신호를 수신하는 제1 감지 단계와, 제2 회전부가 제1 위치를 다시 향하도록 제1 회전 단계를 실행하는 동안 제2 회전부를 회전시키는 제2 회전 단계와, 제1 센서부의 신호와 제1 구동부에 인가된 제어 신호를 비교하여 제1 구동부의 탈조를 판단하는 제1 판단 단계를 포함한다.

이축 회전 기구의 제어 방법은, 제2 회전부의 회전 운동 중 일부 영역을 통과하는 것을 감지하는 제2 센서부의 신호를 수신하는 제2 감지 단계와, 제2 센서부의 신호와 제2 구동부에 인가된 제어 신호를 비교하여 제2 구동부의 탈조를 판단하는 제2 판단 단계를 더 포함할 수 있다.

이축 회전 기구의 제어 방법은, 제1 구동부나 제2 구동부의 적어도 하나가 탈조된 경우 제1 구동부와 제2 구동부를 초기화시키는 초기화 단계를 더 포함할 수 있다.

이축 회전 기구의 제어 방법은, 제2 회전부에 설치된 카메라로부터 촬영된 화상의 상하 방향을 반전시켜 출력하는 화상 처리 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 실시예들에 관한 이축 구동 시스템 및 이축 회전 기구의 제어 방법은, 제1 회전부와 제2 회전부를 구동하여 동일한 방향을 향하도록 대칭 구동을 실행함으로써 탈조 발생을 효과적으로 검사할 수 있다. 또한 제1 회전부의 회전 운동의 일부 영역을 감지하거나 제2 회전부의 회전 운동의 일부 영역을 감지하는 센서부를 설치하는 개루프 제어 시스템을 이용함으로써 엔코더나 서보모터를 이용한 고가의 폐루프 제어 시스템을 이용하지 않고도 탈조 방지 기능을 구현할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 관한 이축 구동 시스템의 사시도이다.
도 2는 도 1의 이축 구동 시스템의 구성 요소들의 연결 관계를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3 은 도 1의 이축 구동 시스템의 제1 회전축을 중심으로 한 회전 운동을 설명한 개념도이다.
도 4는 도 1의 이축 구동 시스템의 제2 회전축을 중심으로 한 회전 운동을 설명한 개념도이다.
도 5는 도 1의 이축 구동 시스템의 동작을 개략적으로 설명한 개념도이다.
도 6은 도 5의 이축 구동 시스템의 대칭 구동의 동작을 개략적으로 설명한 개념도이다.
도 7은 도 3의 제1 회전축을 중심으로 한 회전 운동과 관련된 센서 신호의 출력의 예를 나타낸 개념도이다.
도 8은 도 4의 제1 회전축을 중심으로 한 회전 운동과 관련된 센서 신호의 출력의 예를 나타낸 개념도이다.
도 9는 일 실시예에 관한 이축 회전 기구의 제어 방법의 순서도이다.
도 10은 도 9의 대칭 구동 단계를 나타낸 순서도이다.
도 11은 다른 실시예에 관한 이축 구동 시스템의 제1 회전축을 중심으로 한 회전 운동을 설명한 개념도이다.

이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 이축 구동 시스템 및 이축 회전 기구의 제어 방법의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 관한 이축 구동 시스템의 사시도이고, 도 2는 도 1의 이축 구동 시스템의 구성 요소들의 연결 관계를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1은 이축 구동 시스템이 적용된 팬틸트줌 카메라의 예를 나타낸다. 팬틸트줌(pan tilt zoom) 카메라(이하, PTZ 카메라)는 패닝과 틸팅 및 줌 기능을 실행하며 감시 영역을 촬영하는 카메라로서, 사용자가 원하는 배율로 원하는 지역을 감시할 수 있게 한다.

PTZ 카메라는 사용자가 원격 조정 장치로 조정할 수 있는 수동 모드로 작동할 수 있으며, 프로그램을 이용해 감시할 영역을 미리 설정하고 카메라가 설정된 영역을 자동으로 이동하면서 미리 정해진 시간을 촬영하는 기능을 수행하는 자동 모드로 작동할 수 있다.

도 1 및 도 2에 나타난 실시예에 관한 이축 구동 시스템은, 지지부(10)와, 지지부(10)에 대해 제1 회전축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 결합된 제1 회전부(20)와, 제1 회전부(20)에 대해 제2 회전축(C2)을 중심으로 회전 가능하게 결합된 제2 회전부(30)와, 제1 회전부(20)를 회전시키는 제1 구동부(25)와, 제2 회전부(30)를 회전시키는 제2 구동부(35)와, 제1 회전부(20)나 지지부(10)의 어느 하나에 배치된 제1 표지부(27)와, 제1 표지부(27)에 대응하도록 제1 회전부(20)나 지지부(10)의 다른 하나에 배치된 제1 센서부(40)와, 제1 구동부(25)와 제2 구동부(35)를 제어하며 제1 센서부(40)의 신호를 수신하며 대칭 구동을 실행하여 제1 구동부(25)의 탈조 상태를 검사하는 제어부(70)를 구비한다.

도 3 은 도 1의 이축 구동 시스템의 제1 회전축을 중심으로 한 회전 운동을 설명한 개념도이다.

제1 회전부(20)는 지지부(10)에 대해 회전 가능하게 배치되며, 제1 구동부(25)에 의해 구동되어 제1 회전축(C1)을 중심으로 회전할 수 있다. 제1 회전축(C1)을 중심으로 한 제1 회전부(20)의 회전 운동을 패닝(panning)이라 부른다.

지지부(10)는 예를 들어 건물의 천정이나 벽면에 설치되어 제1 회전부(20)를 지지하는 기능을 한다. 제1 구동부(25)는 예를 들어 제어부(70)로부터 인가되는 제어 신호에 의해 작동하는 스텝핑 모터에 의해 구현될 수 있다.

제1 회전부(20)에는 제1 표지부(27)가 배치되므로, 제1 회전부(20)가 제1 회전축(C1)을 중심으로 회전함에 따라 제1 표지부(27)도 함께 회전한다. 도 3에 도시된 예에서 제1 표지부(27)는 제1 회전축(C1)을 중심으로 180도 방향으로 대칭되게 두 개가 배치된다. 그러므로 제1 회전부(20)가 회전하는 동안 제1 표지부(27)가 제1 센서부(40)의 영역을 통과하는 것을 제1 센서부(40)가 감지할 수 있다.

실시예는 이러한 제1 표지부(27)의 배치와 형상과 개수에 의해 한정되는 것은 아니며, 제1 표지부(27)는 다양한 개수와 다른 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어 제1 회전축(C1)을 중심으로 한 원주 방향으로 제1 표지부(27)를 복수 개 배치할 수 있다.

지지부(10)에는 제1 표지부(27)에 대응하도록 제1 센서부(40)가 배치된다. 제1 센서부(40)는 제1 회전부(20)가 회전 운동하는 동안 제1 표지부(27)를 감지한다. 도 3에 도시된 것과 같이 제1 회전부(20)가 회전하는 중에 제1 표지부(27)가 제1 센서부(40)가 위치하는 일부 영역을 통과하면 제1 센서부(40)가 제1 표지부(27)를 감지하여 신호를 출력한다.

제1 센서부(40)는 예를 들어 광을 검출하여 신호를 발생하는 광센서나, 자성을 검출하는 자기 센서나, 접촉에 의해 검출하는 접촉식 센서 등을 이용하여 구현할 수 있다.

도 3에 도시된 예에서는 제1 표지부(27)가 제1 회전부(20)에 배치되고 제1 센서부(40)가 지지부(10)에 배치되는 것으로 설명되었지만, 실시예는 이러한 구성에 의해 한정되는 것은 아니므로 이를 변형하여 제1 표지부(27)가 지지부(10)에 배치되고 제1 센서부(40)가 제1 회전부(20)에 배치될 수 있다.

도 1을 참조하면, 제2 회전부(30)는 제1 회전부(20)에 대해 회전 가능하게 배치된다. 제2 회전부(30)는 제2 구동부(35)에 의해 구동되어 제1 회전축(C1)을 가로지르는 방향의 제2 회전축(C2)을 중심으로 회전할 수 있다. 제2 구동부(35)도 예를 들어 제어부(70)로부터 인가되는 제어 신호에 의해 작동하는 스텝핑 모터에 의해 구현될 수 있다.

제2 회전부(30)에는 카메라(90)가 장착된다. 제1 회전부(20)와 제2 회전부(30)가 회전함에 따라 카메라(90)가 향하는 촬영 영역인 제1 위치(P)가 변경될 수 있다.

도 2를 참조하면, 제어부(70)는 카메라(90), 제1 구동부(25), 제2 구동부(35), 제1 센서부(40), 제2 센서부(50), 표시부(81), 조작부(82) 등의 여러 가지 구성 요소들과 전기적으로 연결되며, 각각의 구성 요소의 작동을 제어하기 위하여 이들 구성 요소와 제어 신호를 주고받거나, 데이터를 처리하는 등의 기능을 수행한다.

제어부(70)는 화상 처리부(71)와, 구동 제어부(72)와, 신호 수신부(73)와, 표시 제어부(74)와, 탈조 판단부(75)와, 입력 수신부(76) 등을 구비한다.

카메라(90)는 피사체의 영상광을 받아들여 전기적 신호인 화상 신호를 생성한다. 제어부(70)의 화상 처리부(71)는 카메라(90)로부터 입력되는 화상 신호를 화상을 나타내는 화상 데이터로 변환한다.

제어부(70)는 마이크로 칩이나, 마이크로 칩을 구비하는 회로보드로 구현될 수 있으며, 제어부(70)에 포함되는 각 구성 요소들은 제어부(70)에 내장되는 소프트웨어나 회로들에 의해 구현될 수 있다.

표시부(81)는, 예를 들어 액정 표시 장치(LCD; liquid crystal display)나 유기전계 발광장치(OLED) 등의 표시 장치를 이용하여 영상을 출력할 수 있다. 표시부(81)는 제어부(74)의 표시 제어부(74)를 통해 전달되는 신호에 의해 제어되며 영상을 출력할 수 있다.

조작부(82)는 카메라(90)의 촬영 방향을 조작하기 위해 사용자가 조작하는 조이스틱이나 키보드와 같은 입력 장치에 해당한다. 조작부(82)를 통해 입력된 신호는 제어부(70)의 입력 수신부(76)로 입력된다.

구동 제어부(72)는 제1 구동부(25)와 제2 구동부(35)를 제어하는 제어 신호를 발생시킴으로써, 제1 회전부(20)를 회전시키거나 제2 회전부(30)를 회전시킨다.

제어부(70)의 신호 수신부(73)에는 제1 센서부(40)와 제2 센서부(50)의 출력 신호가 인가된다. 제어부(70)의 탈조 판단부(75)에서는 제1 센서부(40)와 제2 센서부(50)의 출력 신호를 기초로 제1 구동부(25)나 제2 구동부(35)의 탈조 상태를 검사할 수 있다.

도 4는 도 1의 이축 구동 시스템의 제2 회전축을 중심으로 한 회전 운동을 설명한 개념도이다.

제2 회전축(C2)을 중심으로 한 제2 회전부(30)의 회전 운동을 틸팅(tilting)이라 부른다.

제2 회전부(30)에는 제2 표지부(37)가 배치되고, 제1 회전부(20)에는 제2 표지부(37)에 대응하도록 제2 센서부(50)가 배치된다. 제2 센서부(50)는 제2 회전부(30)가 회전 운동하는 동안 제2 표지부(37)를 감지한다. 도 4에 도시된 것과 같이 제2 회전부(30)가 회전하는 중에 제2 표지부(37)가 제2 센서부(50)가 위치하는 일부 영역을 통과하면 제2 센서부(50)가 제2 표지부(37)를 감지하여 신호를 출력한다.

제2 센서부(50)는 예를 들어 광을 검출하여 신호를 발생하는 광센서나, 자성을 검출하는 자기 센서나, 접촉에 의해 검출하는 접촉식 센서 등을 이용하여 구현할 수 있다.

도 4에 도시된 예에서는 제2 표지부(37)가 제2 회전부(30)에 배치되고 제2 센서부(50)가 제1 회전부(20)에 배치되는 것으로 설명되었지만, 실시예는 이러한 구성에 의해 한정되는 것은 아니므로 이를 변형하여 제2 표지부(37)가 제1 회전부(20)에 배치되고 제2 센서부(50)가 제2 회전부(30)에 배치될 수 있다.

제2 표지부(37)는 도 4의 기준선(L2)과 제2 회전축(C2)에 대해 상측으로 대략 90도 방향에 한 개가 배치된다. 그러므로 제2 회전부(30)가 회전하는 동안 제2 표지부(37)가 제2 센서부(50)의 영역을 통과하는 것을 제2 센서부(50)가 감지할 수 있다. 실시예는 제2 표지부(37)의 배치와 개수에 의해 한정되는 것은 아니며, 이를 변형하여 제2 회전축(C2)을 중심으로 한 원주 방향으로 제2 표지부(37)를 복수 개 배치할 수 있다.

도 5는 도 1의 이축 구동 시스템의 동작을 개략적으로 설명한 개념도이고, 도 6은 도 5의 이축 구동 시스템의 대칭 구동의 동작을 개략적으로 설명한 개념도이다.

도 5 및 도 6에서 동그라미로 표시된 위치 P는 도 1의 카메라(90)가 향하는 촬영 영역을 나타낸다. 예를 들어 도 5에서와 같이 카메라가 제1 위치(P)를 향하며 촬영하면, 카메라가 촬영한 영상이 도시된 것과 같이 표시부(81)에 표시된다.

실시예에 관한 이축 구동 시스템이 적용된 PTZ 카메라는 이와 같이 미리 설정된 감시 영역들의 사이를 자동으로 이동하면서 촬영을 실행할 수 있다. 실시예에 관한 이축 구동 시스템은 도 1의 제1 구동부(25)와 제2 구동부(35)에 탈조가 발생한 상태를 검사하는 기능을 구비하는데, 탈조 검사 기능이 PTZ 카메라가 프리셋 모드를 실행하는 동안 미리 설정된 주기로 실행되게 할 수 있다.

스텝핑 모터의 탈조는, 스텝핑 모터의 고장이나 급격한 부하 변동 또는 모터가 구동할 수 있는 한계 영역의 이상으로 구동된 경우 모터의 동기가 깨지는 현상을 말한다. 스텝핑 모터에 탈조가 발생한 경우에는 모터의 위치가 시스템에서 인식하는 위치와 다른 위치에 놓이므로 제어에 문제가 발생한다.

도 6은 도 5에서와 같이 카메라가 제1 위치(P)를 향하는 상태에서 탈조 검사 기능이 실행된 모습을 나타낸다.

도 2의 제어부(70)는 PTZ 카메라의 프리셋 모드 실행 중에 주기적으로 탈조 검사 기능을 실행할 수 있다. 이를 위해 제어부(70)는 제2 회전부(30)가 제1 위치(P)를 향하는 상태에서 제1 구동부(25)에 제어 신호를 인가함으로써 제1 회전부(20)를 적어도 180도 회전시키고, 제2 회전부(30)가 다시 제1 위치(P)를 향하도록 제2 구동부(35)에 제어 신호를 인가함으로써 제2 회전부(30)를 회전시킨다. 제어부(70)가 탈조 검사 기능을 위해 이와 같이 제1 회전부(20)와 제2 회전부(30)를 회전시키는 동작을 대칭 구동이라 부른다.

도 5에서 제2 회전부(30)가 제1 위치(P)를 향할 때 제1 회전축(C1)을 중심으로 한 각도가 α이고, 제2 회전축(C2)을 중심으로 한 각도가 β이면, 대칭 구동이 실행되면 도 6에 도시된 것과 같이 제2 회전부(30)가 향하는 방향은 α', β' 로 변경된다.

대칭 구동이 실행되는 동안 제1 회전부(20)가 적어도 180도 회전한다. 도 3을 참조하면 제1 위치(P)를 향하는 제2 회전부(30)의 방향이 A 이고, 대칭 구동에 의해 새로 향하게 될 방향이 B라고 하면, 제2 회전부(30)가 방향 B를 향할 때의 새로운 각도 α'는 α + 180 가 된다.

또한 대칭 구동에 의해 제2 회전부(30)는 다시 제1 위치(P)를 향하도록 회전한다. 도 4를 참조하면 제1 위치(P)를 향하는 제2 회전부(30)의 방향이 C이고, 대칭 구동에 의해 새로 향하게 될 방향이 D라고 한다면, 제2 회전부(30)가 방향 D를 향할 때의 각도 β' 는 180 - β가 된다.

결국, 제2 회전부(30)가 향하는 방향, 즉 카메라(90)가 향하는 촬영 방향은 다시 제1 위치(P)를 향하게 된다. 그러나 카메라(90)의 Z축 방향에서의 상하 방향이 바뀌기 때문에 카메라(90)에 의해 촬영된 영상은 도 6의 표시부(81)에 표시된 것과 같이 상하 방향으로 반전된 영상이 된다. 그러므로 대칭 구동이 실행된 이후에는 제어부(70)에서 표시부(81)에 출력되는 영상을 상하 방향으로 반전시킨다.

도 7은 도 3의 제1 회전축을 중심으로 한 회전 운동과 관련된 센서 신호의 출력의 예를 나타낸 개념도이다.

대칭 구동이 실행됨으로써 도 1의 제1 회전부(20)가 지지부(10)에 대하여 회전하는 동안 제1 센서부(40)가 대략 180도 간격으로 배치된 제1 표지부(27)를 감지함으로써, 도 7에 도시된 것과 같은 신호를 출력한다. 도 2의 제어부(70)는 이러한 제1 센서부(40)의 신호를 기초로 제1 회전부(20)를 구동하는 제1 구동부(25)에 탈조가 발생하였는지를 검사할 수 있다.

도 8은 도 4의 제1 회전축을 중심으로 한 회전 운동과 관련된 센서 신호의 출력의 예를 나타낸 개념도이다.

대칭 구동이 실행됨으로써 도 1의 제2 회전부(30)가 제1 회전부(20)에 대하여 회전하는 동안 제2 센서부(50)가 제2 표지부(37)를 감지함으로써, 도 8에 도시된 것과 같은 신호를 출력한다. 도 2의 제어부(70)는 이러한 제2 센서부(50)의 신호를 기초로 제2 회전부(30)를 구동하는 제2 구동부(35)에 탈조가 발생하였는지를 검사할 수 있다.

도 9는 일 실시예에 관한 이축 회전 기구의 제어 방법의 순서도이고, 도 10은 도 9의 대칭 구동 단계를 나타낸 순서도이다.

도 9에 도시된 이축 회전 기구의 제어 방법은 PTZ 카메라가 프리셋 모드로 작동할 때 실행되는 단계들을 나타낸다.

먼저 PTZ 카메라의 구동부에 탈조가 발생하였는지를 검사하기 위한 대칭 구동을 실행하는 주기를 설정하는 단계(S100)가 실행된다. 그리고 미리 설정된 감시 영역을 촬영하기 위해 PTZ 카메라를 제어할 위치를 설정하고, 대칭 구동을 위한 주기를 계수(카운트)한다(S110).

현재의 시점이 대칭 구동 시점인지를 판단하여(S120), 대칭 구동 시점이 아닌 경우에는 자동 모드의 위치, 즉 촬영하기 위해 미리 설정된 위치로 PTZ 카메라를 이동시킨다(S160). 그리고 PTZ 카메라를 일정 시간 정지 상태로 두어 감시 영역을 촬영한 후(S170), 자동 모드의 카운트를 증가시켜(S180) 미리 설정된 다음 감시 영역에 대한 감시를 실행하도록 단계 S110부터 반복한다.

현재의 시점이 대칭 구동 시점인지를 판단하고(S120), 대칭 구동 시점이면 대칭 구동 단계(S130)를 실행한 후, 센서부의 신호를 통해 탈조가 발생하였는지를 검사한다(S140).

도 10을 참조하면, 대칭 구동은, 제1 회전부를 회전시키는 단계(S131)와, 제2 회전부를 회전시키는 단계(S132)와, 제1 회전부가 회전하는 중에 제1 센서부의 신호를 수신하는 단계(S133)와, 제2 회전부가 회전하는 중에 제2 센서부의 신호를 수신하는 단계(S134)와, 화상을 처리함으로써 화면을 반전시키는 단계(S135)를 포함한다.

대칭 구동을 실행하였는데도 탈조가 발생하지 않은 경우에는 일정시간 정지하여 감시 영역을 촬영한 후(S170), 자동 모드의 카운트를 증가시켜(S180) 미리 설정된 다음 감시 영역에 대한 감시를 실행하도록 단계 S110부터 반복한다.

대칭 구동을 실행한 후(S130), 센서부의 신호로부터 탈조가 발생한 것으로 판단된 경우(S140)에는 초기화 단계(S150)를 실행한다. 초기화 단계는 스테핑 모터와 같은 구동부를 초기화시키는 단계로서, 탈조가 발생한 구동부를 원상 복귀시켜 이축 구동 기구를 정확하게 제어하도록 하는 단계이다.

초기화 단계(S150)의 이후에는 단계 S100으로 돌아가 자동 모드를 위한 단계들을 다시 실행한다.

도 11은 다른 실시예에 관한 이축 구동 시스템의 제1 회전축을 중심으로 한 회전 운동을 설명한 개념도이다.

도 11에 나타난 실시예에 관한 이축 구동 시스템은, 도 1 내지 도 8에 나타난 실시예의 이축 구동 시스템의 구성과 전체적으로 유사하여, 지지부(10)와, 지지부(10)에 제1 회전축(C1)을 중심으로 회전 가능하게 결합한 제1 회전부(20)와, 제1 회전부(20)에 제2 회전축(미도시)을 중심으로 회전 가능하게 결합한 제2 회전부(미도시)와, 제1 회전부(20)와 제2 회전부의 각각을 구동하는 제1 구동부(미도시) 및 제2 구동부(미도시)와, 제1 회전부(20)에 배치된 제1 표지부(127)와, 제1 표지부(127)를 감지하도록 지지부(10)에 배치된 제1 센서부(40)와, 제어부(미도시)를 구비한다.

도 11의 실시예의 이축 구동 시스템도 카메라(90)를 회전시키는 PTZ 카메라 시스템에 사용된 예이며, 제1 표지부(127)의 구성이 변형되었다. 제1 회전축(C1)을 중심으로 한 원주 방향으로 이격되며 배치되는 복수 개의 제1 표지부(127)가 배치되므로, 제1 회전부(20)가 회전하는 동안 제1 표지부(127)가 제1 센서부(40)를 통과할 때에 각각의 제1 표지부(127)의 길이나 간격에 대응하는 신호를 발생할 수 있다.

상술한 실시예들에서는 제1 회전부와 제2 회전부를 모두 회전시킴으로써 제1 구동부나 제2 구동부의 탈조를 검사하였으나, 실시예는 이러한 작동 방법에 의해 한정되는 것은 아니다. 이를 변형하여 제1 회전부 만을 적어도 360도 회전시킴으로서 제1 구동부나 제2 구동부에 탈조가 발생하였는지를 검사할 수 있다. 이를 위해 제1 회전부의 회전 영역 중 일부 영역을 감지하는 제1 센서부에 의해 감지되는 제1 표지부를 360도의 회전 범위 중의 일부의 영역에 하나 만을 설치할 수도 있다.

상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

P: 제1 위치 70: 제어부
C1: 제1 회전축 71: 화상 처리부
C2: 제2 회전축 72: 구동 제어부
10: 지지부 73: 신호 수신부
20: 제1 회전부 74: 표시 제어부
25: 제1 구동부 75: 탈조 판단부
30: 제2 회전부 76: 입력 수신부
35: 제2 구동부 81: 표시부
37: 제2 표지부 82: 조작부
40: 제1 센서부 90: 카메라
50: 제2 센서부 27, 127: 제1 표지부

Claims (12)

1. 지지부;
   상기 지지부에 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 결합하는 제1 회전부;
   상기 제1 회전축을 가로지르는 제2 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 상기 제1 회전부에 결합하는 제2 회전부;
   상기 제1 회전부를 회전시키는 제1 구동부;
   상기 제2 회전부를 회전시키는 제2 구동부;
   상기 제1 회전부나 상기 지지부의 어느 하나에 배치되는 제1 표지부;
   상기 제1 표지부에 대응하도록 상기 제1 회전부나 상기 지지부의 다른 하나에 배치되어 상기 제1 회전부가 회전 운동하는 동안 상기 제1 표지부를 감지하는 제1 센서부; 및
   상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부에 제어 신호를 인가하고, 상기 제1 센서부의 신호를 수신하며, 상기 제2 회전부가 제1 위치를 향하는 상태에서 상기 제1 회전부와 상기 제2 회전부의 적어도 하나를 회전시킴으로써 상기 제2 회전부가 상기 제1 위치로 다시 향하게 하는 대칭 구동을 실행하며, 상기 대칭 구동을 실행하는 동안 발생한 상기 제1 센서부의 신호로부터 상기 제1 구동부의 탈조 상태를 검사하는 제어부;를 구비하는, 이축 구동 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 회전부 만을 적어도 360도 회전시킴으로써 상기 대칭 구동을 실행하는, 이축 구동 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 제1 회전부를 적어도 180도 회전시키고 상기 제2 회전부가 상기 제1 위치로 다시 향하도록 상기 제2 회전부를 회전시킴으로써 상기 대칭 구동을 실행하는, 이축 구동 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 회전부나 상기 제2 회전부의 어느 하나에 배치되는 제2 표지부; 및
   상기 제2 표지부에 대응하도록 상기 제1 회전부나 상기 제2 회전부의 다른 하나에 배치되어 상기 제2 회전부가 회전 운동하는 동안 상기 제2 표지부를 감지하는 제2 센서부;를 더 구비하고,
   상기 제어부는 상기 대칭 구동을 실행하는 동안 발생한 상기 제2 센서부의 신호로부터 상기 제2 구동부의 탈조 상태를 검사하는, 이축 구동 시스템.
5. 청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제2 회전부에 장착되는 카메라를 더 구비하고,
   상기 제어부는 상기 대칭 구동을 실행한 경우 상기 카메라에 의해 촬영된 화상의 상하 방향을 반전시켜 출력하는, 이축 구동 시스템.
6. 청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제3항 또는 제4항에 있어서,
   상기 제1 표지부는 상기 제1 회전축을 중심으로 한 원주 방향으로 복수 개가 배치되는, 이축 구동 시스템.
7. 청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제4항에 있어서,
   상기 제2 표지부는 상기 제2 회전축을 중심으로 한 원주 방향으로 복수 개가 배치되는, 이축 구동 시스템.
8. 청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

   제4항에 있어서,
   상기 제1 구동부나 상기 제2 구동부의 적어도 하나에 탈조가 발생한 경우 상기 제어부는 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부를 초기화하는, 이축 구동 시스템.
9. 제1 회전축을 중심으로 회전하는 제1 회전부와, 제2 회전축을 중심으로 회전하도록 상기 제1 회전부에 결합한 제2 회전부를 구비한 이축 회전 기구의 제어 방법으로서:
   상기 제2 회전부가 제1 위치를 향하는 상태에서, 상기 제1 회전축을 구동하는 제1 구동부에 제어 신호를 인가하여 상기 제1 회전부를 적어도 180도 회전시키는 제1 회전 단계;
   상기 제1 회전부의 회전 운동 중 일부 영역을 통과하는 것을 감지하는 제1 센서부의 신호를 수신하는 제1 감지 단계;
   상기 제2 회전부가 상기 제1 위치를 다시 향하도록 상기 제1 회전 단계를 실행하는 동안 상기 제2 회전부를 회전시키는 제2 회전 단계; 및
   상기 제1 센서부의 신호와 상기 제1 구동부에 인가된 제어 신호를 비교하여 상기 제1 구동부의 탈조를 판단하는 제1 판단 단계;를 포함하는, 이축 회전 기구의 제어 방법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 회전부의 회전 운동 중 일부 영역을 통과하는 것을 감지하는 제2 센서부의 신호를 수신하는 제2 감지 단계; 및
    상기 제2 센서부의 신호와 상기 제2 구동부에 인가된 제어 신호를 비교하여 상기 제2 구동부의 탈조를 판단하는 제2 판단 단계;를 더 포함하는, 이축 회전 기구의 제어 방법.
11. 청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제10항에 있어서,
    상기 제1 구동부나 상기 제2 구동부의 적어도 하나가 탈조된 경우 상기 제1 구동부와 상기 제2 구동부를 초기화시키는 초기화 단계를 더 포함하는, 이축 회전 기구의 제어 방법.
12. 청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.

    제10항에 있어서,
    상기 제2 회전부에 설치된 카메라로부터 촬영된 화상의 상하 방향을 반전시켜 출력하는 화상 처리 단계를 더 포함하는, 이축 회전 기구의 제어 방법.

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