KR20140050256A - 원격 영상기기 회전 장치용 모터제어 장치 및 구동 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원격 영상 촬영기기의 회전 장치용 모터제어장치에 관한 것으로서, 원격 영상기기 회전장치를 회전시 직류 모터를 사용한 펄스폭변조 방식으로 구동하여 제어하는 방법을 사용하고, 펄스폭변조방식의 펄스폭 값을 변경함에 있어, 사용자로부터 입력받은 희망하는 펄스폭의 값과 현재 펄스폭변조 파형 생성에 셋팅 된 펄스폭 변조값을 비교하여, 상기 비교결과에 따라 일정 단위의 변화 폭 만큼을 현재 펄스폭변조 파형 생성에 셋팅 된 펄스폭 변조값에 적용하는 방법으로 최대 가속도 및 감속도 값을 제한하여 부드러운 영상화면을 촬영할 수 있는 모터의 회전을 제어하는 방법에 관한 것이다.

Description

원격 영상기기 회전 장치용 모터제어 장치{Motor control for Pan/Tilt Camera System}

본 발명은 원격 영상 촬영기기의 회전 장치용 모터제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원격지에서 영상 촬영기기를 회전 시 최대 가속도 및 감속도 값을 제한함으로서 부드러운 영상화면을 촬영할 수 있는 모터의 회전을 제어하는 방법에 관한 것이다.

폐쇄회로 TV(CCTV) 나 크레인 카메라(Crane Camera, Jimmy Jib)와 같이 카메라와 촬영기사가 일정한 거리를 두고 영상촬영을 함에 있어, 원격으로 카메라의 촬영 방향을 상,하,좌,우 로 회전시켜 원하는 영상을 촬영할 수 있도록 보조하는 장치를 말한다.

원격 영상기기 회전 장치에서 원하는 영상을 촬영하기 위한 필요조건으로, 희망하는 촬영 방향과 희망하는 방향 이동속도에 맞게 모터가 제어되어야 한다. 방향 이동 중에 있어서 급가속, 급감속, 흔들림이 없어야 한다.

펄스폭변조 제어는 직류모터의 속도를 제어하는 하는 방법으로서, 펄스가 출력되는 시간과 출력되지 않는 시간의 비율을 조정하여, 이러한 펄스열을 연속적으로 출력할 때 평균에 해당하는 전압의 수치만큼 직류 모터의 속도에 적용하는 기술이다.

펄스폭변조 제어는 직류모터의 속도를 제어하는 하는 방법으로서, 펄스가 출력되는 시간과 출력되지 않는 시간의 비율을 조정하여, 이러한 펄스열을 연속적으로 출력할 때 평균에 해당하는 전압의 수치만큼 직류 모터의 속도에 적용하는 기술이다.

종래의 모터 제어 장치로는 대한민국 특허청에 출원된 특허등록 제1020120095272호의 “모터 제어 장치 및 모터 제어 방법”이 있는데, 이는 모터에 부착된 엔코더 센서로부터 엔코더 신호를 피드백 받아 희망하는 궤적에서 모터를 동작시키는 수단을 구비하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 모터 제어 장치는 엔코더 센서를 항시 필요로 하며, 피드백 받은 엔코더 신호를 실시간으로 처리하는 데에 민첩하고 복잡한 구조를 필요로 한다.

또한, 대한민국 특허청에 출원된 특허등록 제1020120061148호의 “모터 속도 제어 장치 및 그 방법”은 제어하고자 하는 모터의 동작 실험 및 실측으로 작성된 속도 프로파일을 사용하여 모터를 제어하는 방법에 있어서; 모터를 구동하는 속도 프로파일을 실시간으로 보상함으로써 모터의 구동속도를 최대속도로 늘리면서 성능을 안정적으로 유지한다.

그러나, 이러한 종래의 모터 제어 장치는 제어하고자 하는 모터의 속도 프로파일 작성을 위한 실험 및 실측을 필요로 하고 제어 장치에서 사용가능한 프로파일 데이터로 정리가 필요 하므로 다양한 종류의 모터를 제어하는 수단으로는 적합하지 않다는 문제점을 가지고 있다.

상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 센서장치나 모터의 프로파일 데이터가 없이도 모터의 가속도와 감속도를 제어하는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

촬영기사가 원격 영상기기 회전 장치를 제어하고자 함에 있어서, 통상적으로 기울임 각도를 감지하는 조이스틱을 사용한다. 기울임 각도를 감지하는 조이스틱을 사용함에 있어서, 모터의 회전 속도를 기울임 각도에 적용한 기존 장치의 경우, 안정감 있고 부드러운 방향 회전 영상의 장면을 촬영을 위해서는 회전 속도를 등가속도 와 등감속도 하도록 조작하여야 하는데, 조이스틱의 조작만으로는 미세한 조종에 어려움이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 당성하기 위해, 본발명의 일 측면에 따르면, 펄스 폭 변조 장치에 있어서, 펄스폭의 길이를 지정하는 설정값에 희망 목표 값을 바로 대입 하지 않고, 일정 시간동안 정해진 값 만큼만 가산하거나 감산하도록 적용하여 모터의 속도가 서서히 증가하거나 서서히 감소하도록 할 수 있다.

상기 일정 시간동안 정해진 값 만큼만 가산하거나 감산하는 장치에 있어서, 정해진 시간마다 펄스폭의 길이를 지정하는 설정값을 적용하되 가산하거나 감산하는 값의 크기를 달리 하여 모터의 가속도와 감속도의 정도를 조정할 수 있다.

상기 일정 시간동안 정해진 값 만큼만 가산하거나 감산하는 장치에 있어서, 정해진 크기만큼을 펄스폭의 길이를 지정하는 설정값에 적용하되, 매번 적용되는 시점의 시간을 달리하여 모터의 가속도와 감속도의 정도를 조정할 수 있다.

상기 일정 시간동안 정해진 값 만큼만 가산하거나 감산하는 장치에 있어서, 매번 적용 되는 시점의 시간과 매번 적용시의 최대 가변 값을 달리하는 방법을 혼합하여 가속도와 감속도의 정도를 조정할 수 있다.

원격 영상기기 회전장치를 사용하여 영상촬영에 있어서, 회전장치 모터의 최대 가속도와 최대 감속도 조정하여 숙련자가 아니더라도 부드러운 회전 영상을 종래의 방식보다 쉽게 촬영할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 모터 제어 장치의 하드웨어 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 펄스폭변조카운터(100)와, 모터속도레지스터(200)와, 펄스폭변조비교기(300)와, 가산기(400), 감산기(500)와, 모터속도피드백(600)과, 다중화기(700), 모터속도 변경 타이머(800)를 포함할 수 있다.
펄스폭변조카운터(100)는 펄스폭변조클럭의 1클럭마다 1씩 증가하는 카운터에 있어서, 표시가능한 최대값에서 1클럭이 더 입력되면 0으로 초기화된다.
모터속도 레지스터(200)는 펄스폭변조 파형을 만드는 펄스폭 변조 비교기에 입력되는 값이다. 이 값을 기준으로 펄스폭의 길이가 정해진다.
펄스폭변조비교기(300)는 펄스폭변조카운터와 모터속도 레지스터의 값을 비교하여 펄스폭변조파형을 출력한다. 펄스폭변조카운터의 값이 모터속도 레지스터보다 큰 값일 경우 0을 출력하고, 반대의 경우에는 1을 출력한다.
가산기(400)는 모터속도레지스터(200)의 값과 가속단위 값을 더하는 기능을 한다.
감산기(500)는 모터속도레지스터(200)의 값에서 감속단위 값을 빼는 기능을 한다.
모터속도피드백비교기(600)은 모터속도레지스터(200)의 값과 희망모터속도의 값을 비교하여 희망모터속도가 모터속도레지스터보다 큰 값일 경우 0을 출력하고 반대의 경우에는 1을 출력한다.
다중화기(700)는 모터속도피드백비교기(600)으로부터 입력되는 출력선택 값에 따라 0을 입력 받을때는 가산기(400)로부터 입력되는 값을 모터속도 레지스터로 출력하고, 1을 입력 받을 때는 감산기(500)으로부터 입력되는 값을 모터속도 레지스터로 출력하는 기능을 한다.
모터속도 변경 타이머(800)는 모터속도 레지스터의 값이 다중화기로부터 입력되는 값으로 변경되는 주기를 제어하는 장치이며 타이머주기 입력값에 따라 주기의 시간이 변경된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 영상기기 회전장치의 모터제어 장치의 실시 예를 도시한 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 펄스폭변조카운터(100)와, 모터속도레지스터(200)와, 펄스폭변조비교기(300)와, 가산기(400), 감산기(500)와, 모터속도피드백(600)과, 다중화기(700), 모터속도 변경 타이머(800)를 포함할 수 있다.

펄스폭변조카운터(100)는 펄스폭변조클럭의 1클럭마다 1씩 증가하는 카운터에 있어서, 표시가능한 최대값에서 1클럭이 더 입력되면 0으로 초기화된다.

모터속도 레지스터(200)는 펄스폭변조 파형을 만드는 펄스폭 변조 비교기에 입력되는 값이다. 이 값을 기준으로 펄스폭의 길이가 정해진다.

펄스폭변조비교기(300)는 펄스폭변조카운터와 모터속도 레지스터의 값을 비교하여 펄스폭변조파형을 출력한다. 펄스폭변조카운터의 값이 모터속도 레지스터보다 큰 값일 경우 0을 출력하고, 반대의 경우에는 1을 출력한다. 상기한 기능으로 동작 할 경우 모터속도레지스터의 값이 큰 경우일수록 1을 출력하는 시간이 길어지게 되고 이에 따른 모터의 속도도 빨라지게 된다.

가산기(400)는 모터속도레지스터(200)의 값과 가속단위 값을 더하는 기능을 한다. 가속단위의 값이 큰 경우 모터의 가속도를 빠르게 설정할 수 있다.

감산기(500)는 모터속도레지스터(200)의 값에서 감속단위 값을 빼는 기능을 한다. 감속단위의 값이 큰 경우 모터의 감속도를 빠르게 설정할 수 있다.

모터속도피드백비교기(600)은 모터속도레지스터(200)의 값과 희망모터속도의 값을 비교하여 희망모터속도가 모터속도레지스터보다 큰 값일 경우 0을 출력하고 반대의 경우에는 1을 출력한다. 모터솔도피드백비교기(600)는 희막모터속도와 모터속도레지스터(200)의 값을 비교하여 모터속도를 빠르게하여야 하는지 느리게 하여야 하는지 판단하는 기능을한다.

다중화기(700)는 모터속도피드백비교기(600)으로부터 입력되는 출력선택 값에 따라 0을 입력 받을때는 가산기(400)로부터 입력되는 값을 모터속도 레지스터로 출력하고, 1을 입력 받을 때는 감산기(500)으로부터 입력되는 값을 모터속도 레지스터로 출력하는 기능을 한다.

모터속도 변경 타이머(800)는 모터속도 레지스터의 값이 다중화기로부터 입력되는 값으로 변경되는 주기를 제어하는 장치이며 타이머주기 입력값에 따라 주기의 시간이 변경된다.

100: 펄스폭변조카운터
200: 모터속도레지스터
300: 펄스폭변조비교기
400: 가산기
500: 감산기
600: 모터속도피드백
700: 다중화기
800: 모터속도 변경 타이머

Claims (4)

1. 원격 영상기기 회전장치를 직류 모터를 사용한 펄스폭변조 방식으로 구동하여 제어하는 방법에 있어서, 상기 펄스폭변조방식의 펄스폭 값을 변경함에 있어, 사용자로부터 입력받은 희망하는 펄스폭의 값과 현재 펄스폭변조 파형 생성에 셋팅 된 펄스폭 변조값을 비교하고, 상기 비교결과에 따라 일정 단위의 변화 폭 만큼을 현재 펄스폭변조 파형 생성에 셋팅 된 펄스폭 변조값에 적용하는 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   일정 단위의 변화 폭 만큼을 변경하는 방법에 있어서, 동일한 시간 마다 일정 단위의 변화폭을 변경 하는 방법에 있어서, 변화폭의 값을 가변하여 가속도를 제어하는 방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   일정 단위의 변화 폭 만큼을 변경하는 방법에 있어서, 고정된 변화폭의 값을 사용하는 방법에 있어서 변화값을 적용하는 시간을 가변하여 가속도를 제어하는 방법.
   
4. 제 1항과 제 2항과 제 3항에 있어서,
   변화폭의 값을 가변하는 방법에 있어서, 변화값을 정용하는 시간을 가변하는 방법에 있어서, 변화폭의 값과 시간을 동시에 조정하여 모터의 가속도 또는 감속도를 제어하는 방법.

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