JP7414417B2 - Motor control device, motor control method, and imaging device - Google Patents
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Description
本発明は、モータ制御装置、モータ制御方法および撮像装置に関する。 The present invention relates to a motor control device, a motor control method, and an imaging device.
従来、機器の機械的構成要素を駆動するステッピングモータの制御方法として、特許文献1に記載の技術がある。この技術は、機器の外部温度に応じてステッピングモータの駆動方式(1-2相励磁方式/2相励磁方式)を切り替えることで、低温時のトルク不足によるメカ作動問題や、高温時の余剰トルクによるメカ騒音問題を解決する技術である。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a technique described in Patent Document 1 as a method for controlling a stepping motor that drives a mechanical component of a device. By switching the stepping motor drive method (1-2 phase excitation method/2 phase excitation method) according to the external temperature of the device, this technology eliminates mechanical operation problems due to insufficient torque at low temperatures and excess torque at high temperatures. This is a technology that solves the mechanical noise problem caused by
近年、監視カメラとして、ネットワークに接続されて撮像画像の配信等を行うネットワークカメラが普及している。このようなネットワークカメラは、パン機構およびチルト駆動を有し、指示されたパン位置およびチルト位置を保持するために、パンモータおよびチルトモータが、励磁処理により所定の保持トルクを出力し続けている。
そのため、上記特許文献1に記載の技術のように、モータ駆動開始時の温度に応じてメカ駆動時の駆動方式を変更するだけでは、メカ駆動停止後の位相保持状態におけるモータの消費電力を低減することはできない。
そこで、本発明は、モータの回転位置を保持する位相保持状態における消費電力を低減することを課題としている。
In recent years, network cameras that are connected to a network and distribute captured images have become popular as surveillance cameras. Such a network camera has a pan mechanism and a tilt drive, and in order to maintain the instructed pan and tilt positions, the pan motor and the tilt motor continue to output a predetermined holding torque through excitation processing.
Therefore, simply changing the drive method during mechanical drive according to the temperature at the start of motor drive, as in the technology described in Patent Document 1, cannot reduce the power consumption of the motor in the phase holding state after stopping mechanical drive. I can't.
Therefore, an object of the present invention is to reduce power consumption in a phase holding state in which the rotational position of the motor is held.
上記課題を解決するために、本発明に係るモータ制御装置の一態様は、モータに第一の励磁電流を供給して当該モータを回転させる第一の励磁手段と、前記モータに第二の励磁電流を供給して当該モータの回転位置を保持する第二の励磁手段と、前記モータの温度を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された前記モータの温度に基づいて、前記第二の励磁手段により前記モータに供給する前記第二の励磁電流を決定する決定手段と、を備え、前記決定手段は、前記取得手段により取得された前記モータの温度に基づいて、基準とする励磁電流を導出する第一の導出手段と、前記取得手段により取得された前記モータの温度の上昇率に基づいて、前記基準とする励磁電流の第一の調整値を導出する第二の導出手段と、所定の動作時間と前記モータの温度の上昇率に基づいて、前記基準とする励磁電流の第二の調整値を導出する第三の導出手段と、を備え、前記第一の導出手段により導出された前記基準とする励磁電流を、前記第一の調整値と前記第二の調整値とのうち大きい方の調整値によって調整し、前記第二の励磁電流として決定する。 In order to solve the above problems, one aspect of the motor control device according to the present invention includes a first excitation means for supplying a first excitation current to a motor to rotate the motor, and a second excitation means for supplying a first excitation current to the motor to rotate the motor. a second excitation unit that supplies current to maintain the rotational position of the motor; an acquisition unit that acquires the temperature of the motor; determining means for determining the second excitation current to be supplied to the motor by the excitation means , the determining means determining a reference excitation current based on the temperature of the motor acquired by the acquisition means. a first derivation means for deriving the value; a second derivation means for deriving the first adjustment value of the reference excitation current based on the rate of increase in the temperature of the motor acquired by the acquisition means; and a third derivation means for deriving a second adjustment value of the reference excitation current based on the operating time of the motor and the rate of increase in temperature of the motor, the second adjustment value being derived by the first derivation means. The reference excitation current is adjusted by the larger adjustment value of the first adjustment value and the second adjustment value, and is determined as the second excitation current .
本発明によれば、モータの回転位置を保持する位相保持状態における消費電力を低減することができる。 According to the present invention, power consumption in a phase holding state in which the rotational position of the motor is held can be reduced.
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
なお、以下に説明する実施の形態は、本発明の実現手段としての一例であり、本発明が適用される装置の構成や各種条件によって適宜修正又は変更されるべきものであり、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
The embodiment described below is an example of means for realizing the present invention, and should be modified or changed as appropriate depending on the configuration of the device to which the present invention is applied and various conditions. The invention is not limited to this embodiment.
図1は、本実施形態におけるネットワークカメラシステム1000の構成を示すネットワーク接続図である。
ネットワークカメラシステム1000は、ネットワークカメラ(以下、単に「カメラ」という。)100と、ネットワーク機器200と、クライアント装置300と、を備える。
カメラ100とネットワーク機器200とは、ネットワークケーブルによって接続されている。ネットワークケーブルは、例えばLANケーブルである。また、ネットワーク機器200とクライアント装置300とは、ネットワーク400によって接続されており、所定の通信プロトコルを利用して相互に通信を行うことができる。なお、ネットワーク400は、ネットワーク機器200とクライアント装置300との間で通信可能な構成であれば、その通信規格、規模および構成は問わない。また、ネットワーク400への物理的な接続形態は、有線であってもよいし、無線であってもよい。
FIG. 1 is a network connection diagram showing the configuration of a
The
カメラ100は、クライアント装置300から送信されるカメラ制御コマンドに従って被写体を撮像する撮像処理を行い、撮像画像を取得する撮像装置である。また、カメラ100は、取得された撮像画像を、ネットワーク機器200およびネットワーク400を介してクライアント装置300等へ配信する配信処理を行うことができる。本実施形態において、カメラ100は、連続して撮像処理を行い、連続して撮像された撮像画像(映像)をストリーミング配信する配信処理を行うことができる。
また、カメラ100は、撮像方向を変更可能なPTカメラ(Pan Tilt カメラ)である。カメラ100は、パン機構およびチルト機構といった駆動機構を有し、撮像方向を左右方向や上下方向に変更することができる。なお、カメラ100は、撮像方向および撮像画角を変更可能なPTZカメラ(Pan Tilt Zoom カメラ)であってもよい。
The
Further, the
クライアント装置300は、例えばパーソナルコンピュータ(PC)といったユーザが操作可能な装置とすることができる。クライアント装置300は、カメラ制御コマンドを入力したり、カメラ制御コマンドの実行結果やカメラ100によって撮像された撮像画像などを表示したりするためのユーザインタフェース(UI)をユーザに提供することができる。
The
以下、カメラ100の構成について具体的に説明する。
図1に示すように、カメラ100は、レンズ110と、システム制御部111と、撮像素子112と、信号処理回路113と、撮像制御回路114と、メモリ転送回路115と、メモリ121と、ネットワークI/F122と、を備える。また、カメラ100は、モータ制御部130と、電源制御回路140と、温度センサ制御部150と、を備える。
The configuration of the
As shown in FIG. 1, the
カメラ100のカメラ機能は、レンズ110と、システム制御部111と、撮像素子112と、信号処理回路113と、撮像制御回路114と、メモリ転送回路115と、によって実現される。
レンズ110は、ズームレンズ、フォーカスレンズ、防振レンズ、絞り羽根を含むレンズ群を備えるレンズ装置である。レンズ110は、CPUを搭載しており、カメラ100の本体部から入力される指示によって、レンズ群の各ブロックを制御する。具体的には、ズームレンズの制御、フォーカスレンズの制御、防振レンズの制御、絞り羽根の制御を行う。レンズ110は、カメラ100の本体に着脱可能とすることができる。なお、レンズ110は、カメラ100の本体に一体的に構成されていてもよい。
The camera function of the
The
撮像素子112は、レンズ110を通して結像した光を電荷に変換し撮像信号を生成する。
信号処理回路113は、撮像素子112により生成された撮像信号を入力してデジタル化し、撮像画像を生成する。
撮像制御回路114は、撮像画像の出力周期と同じ周期で撮像素子112を制御する。また、撮像素子112における蓄積時間が撮像画像の出力周期よりも長い場合は、撮像素子112から撮像信号を出力できない期間、信号処理回路113のフレームメモリの撮像画像を保持するように信号処理回路113を制御する。
メモリ転送回路115は、信号処理回路113によってデジタル化された撮像画像をメモリ121へ転送する。
The
The
The
The
カメラ100のネットワーク通信機能は、システム制御部111と、メモリ121と、ネットワークI/F122と、によって実現される。
システム制御部111は、メモリ転送回路115によってメモリ121に転送された撮像画像を、ネットワークI/F122を通じてネットワーク機器200に送信する。これにより、ネットワーク400を介してクライアント装置300に撮像装置が配信される。
また、ネットワークI/F122は、クライアント装置300からネットワーク400を介して送信されるカメラ制御コマンドを受信し、システム制御部111へ伝達する。この場合、システム制御部111は、カメラ制御コマンドに対するレスポンスを、ネットワークI/F122を通じて外部のネットワーク機器200に送信することで、ネットワーク400を介してクライアント装置300へ送信する。
The network communication function of
The
Further, the network I/
システム制御部111は、ネットワークI/F122を介して伝達されたカメラ制御コマンドを解析し、当該コマンドに従って処理を行う。例えば、信号処理回路113に対する画質の設定指示や、モータ制御部130に対するパン動作、チルト動作の動作指示を行う。この場合、信号処理回路113は、システム制御部111からの設定指示に基づいて画像処理を行う。また、モータ制御部130は、システム制御部111からの動作指示に基づいて、パン機構を実現するパン駆動部131と、チルト機構を実現するチルト駆動部132とを制御する。ここで、パン駆動部131とチルト駆動部132とは、それぞれモータと歯車とベルトとを含む。パン駆動部131およびチルト駆動部132の構成については後述する。
The
電源制御部140は、例えばDC-DCコンバータであり、通電する制御モジュールを切り替えるスイッチ回路等を備える。電源制御部140は、ネットワーク機器200もしくは外部電源500から、ネットワークケーブルもしくは電源ケーブルを介して電力を受電し、カメラ100の電源制御を行う。
つまり、ネットワーク機器200は、カメラ100からクライアント装置300への撮像画像の配信を受けるのみではなく、ネットワークケーブルを介したカメラ100への電力供給が可能である。ネットワーク機器200は、例えば、IEEE802.3af規格に準拠したPoE(Power over Ethernet(登録商標))による給電が可能なハブである。なお、ネットワーク機器200は、IEEE802.3at規格に準拠したPoE+(PoE Plus)による給電が可能であってもよい。また、ネットワーク機器200は、PoE+よりもさらに多くの電力が使用可能なUPoE(Universal Power over Ethernet)規格の給電機能を備えてもよい。さらに、ネットワーク機器200は、ハブ装置以外であってもよい。
The power
In other words, the
外部電源500は、商用電源や直流電源であり、電源ケーブルを介してカメラ100へ給電することが可能である。
温度センサ制御部150は、温度センサ151とデータ通信処理を行うことが可能であり、温度センサ151により計測された温度情報を取得する。温度センサ151は、パン駆動部131およびチルト駆動部132がそれぞれ有するパンモータおよびチルトモータの温度を計測する。
The
The temperature
図2(a)~図2(c)は、パン駆動部131およびチルト駆動部132の構成を説明する図である。ここで、図2(a)は、カメラ100を上面から見た図、図2(b)は、カメラ100を側面から見た図、図2(c)は、カメラ100を正面から見たスケルトン図でありモータと歯車とを示すための簡易図である。
図2(a)~図2(c)に示すように、カメラ100は、ボトムケース161と、ターンテーブル162と、カメラヘッド支柱163と、カメラヘッド164と、を備える。さらに、図2(c)に示すように、カメラ100は、パンモータ171と、チルトモータ172と、モータ歯車173、174と、ベルト175、176と、駆動メカ歯車177、178とを備える。
FIGS. 2(a) to 2(c) are diagrams illustrating the configurations of the
As shown in FIGS. 2(a) to 2(c), the
パン駆動部131は、ボトムケース161と、ターンテーブル162と、パンモータ171と、モータ歯車173と、ベルト175と、駆動メカ歯車177と、を備える。パンモータ171は、モータ歯車173を回転させ、ベルト175により駆動メカ歯車177へ動力を伝達して、ターンテーブル162を水平方向に回転させることができる。ターンテーブル162が水平方向に回転することで、カメラヘッド164は、左右方向に-175度から+175度まで回転することができる。
チルト駆動部132は、ターンテーブル162の上に設けられたカメラヘッド支柱163と、カメラヘッド164と、チルトモータ172と、モータ歯車174と、ベルト176と、駆動メカ歯車178と、を備える。チルトモータ172は、モータ歯車174を回転させ、ベルト176により駆動メカ歯車178へ動力を伝達して、カメラヘッド164を垂直方向に回転させることができる。カメラヘッド164は、水平方向を0度として斜め下方向-45°から真上方向90度まで回転することができる。
このように、本実施形態のカメラ100は、カメラヘッド164を水平方向および垂直方向に回転することで、撮像方向を左右方向および上下方向に変えて撮像することができる。
The
The
In this way, the
図3は、カメラ100のハードウェア構成例である。
カメラ100は、CPU101、ROM102、RAM103、撮像部104、2次記憶装置105および通信I/F106を備える。CPU101、ROM102、RAM103、撮像部104、2次記憶装置105および通信I/F106は、内部バス107に接続されている。
CPU101は、カメラ100における動作を統括的に制御する。ROM102は、CPU101が処理を実行するために必要なプログラムやデータを記憶する不揮発性メモリである。RAM103は、CPU101の主メモリ、ワークエリア等として機能する。CPU101は、処理の実行に際してROM102から必要なプログラム等をRAM103にロードし、当該プログラム等を実行することで各種の機能動作を実現する。
FIG. 3 is an example of the hardware configuration of the
The
撮像部104は、図1に示すレンズ110や撮像素子112などを備えることができる。2次記憶装置105は、HDD(ハードディスクドライブ)やフラッシュメモリ、SDカード等に代表される不揮発性の記憶装置であり、着脱可能な構成であってもよい。2次記憶装置105は、図1に示すメモリ121を備えることができる。通信I/F106は、図1に示すネットワークI/F122を備えることができる。
The
本実施形態のカメラ100は、撮像動作中に、パン駆動部131のパンモータ171あるいはチルト駆動部132のチルトモータ172に励磁電流を供給することで各モータを回転させ、各駆動部131、132を駆動するPT動作を行う。また、カメラ100は、各モータの回転を停止させて各駆動部131、132を目標位置で停止させた後、各モータに保持励磁電流を供給することでモータの回転位置を保持する位相保持動作を行う。このとき、カメラ100は、各モータの温度に基づいて保持励磁電流を決定する。
このように、本実施形態では、カメラ100が、モータの駆動制御を行うモータ制御装置として動作する場合について説明する。
The
As described above, in this embodiment, a case will be described in which the
次に、本実施形態におけるカメラ100の動作について説明する。
図4は、カメラ100が実行するモータ制御処理の手順を示すフローチャートである。この図4の処理は、例えばカメラ100が撮像動作を開始したタイミングで開始される。ただし、図4の処理の開始タイミングは、上記のタイミングに限らない。カメラ100は、CPU101が必要なプログラムを読み出して実行することにより、図4に示す各処理を実現することができる。以降、アルファベットSはフローチャートにおけるステップを意味するものとする。
Next, the operation of the
FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of motor control processing executed by the
まずS1において、カメラ100は、撮像動作を行いながら、モータ温度を所定の周期ごとに取得する。具体的には、温度センサ制御部150が温度センサ151とデータ通信処理を行い、温度センサ151が計測したパンモータ171およびチルトモータ172の温度データを所定の周期で取得する。システム制御部111は、温度センサ制御部150と所定の周期でデータ通信処理を行い、温度データを取得して一時的にRAMなどに記憶する。
次にS2において、システム制御部111は、モータの温度上昇率ΔTを算出する。温度上昇率は、例えば周期的に取得されるモータ温度のうち、最新のモータ温度とその一回前に取得されたモータ温度とから算出することができる。
First, in S1, the
Next, in S2, the
S3では、システム制御部111は、パン駆動あるいはチルト駆動の動作要求(PT駆動要求)があるか否かを判定する。例えば、システム制御部111は、ネットワーク400を介してクライアント装置300から送信されるカメラ制御コマンドにPT駆動要求が含まれるか否かを判定する。そして、システム制御部111は、PT駆動要求がないと判定した場合にはS1に戻り、PT駆動要求があると判定した場合にはS4に移行する。
S4では、モータ制御部130は、パン駆動部131あるいはチルト駆動部132を駆動開始する。つまり、システム制御部111は、モータ制御部130に対して駆動要求を送信し、モータ制御部130は、当該駆動要求を受けてパン駆動部131あるいはチルト駆動部132に搭載されたモータを駆動する。
In S3, the
In S4, the
ここで、モータの駆動方法について説明する。
カメラ100は、パン機構とチルト機構の作動のために、パンモータ171とチルトモータ172とを備えている。ここで、パンモータ171およびチルトモータ172は、マイクロステップ駆動が可能なステッピングモータである。
ここで、マイクロステップ駆動とは、ステッピングモータの基本ステップ角度を、減速機構などの機械的要素なしに細かく分割できる機能である。1パルスを入力したときのステップ角度が細かくなるため、モータがスムーズに回転し、モータの振動を大幅に小さくすることが可能である。
Here, a method for driving the motor will be explained.
The
Here, the microstep drive is a function that allows the basic step angle of the stepping motor to be divided into small parts without mechanical elements such as a speed reduction mechanism. Since the step angle when one pulse is input becomes fine, the motor rotates smoothly and vibrations of the motor can be significantly reduced.
図5に示すように、ステッピングモータは、例えば8分割のマイクロステップ停止分解能を持ち、1-2相励磁方式により駆動される。また、図6に示すように、ステッピングモータは、電源投入(電源ON)後、励磁電流ImでPWM制御されることにより駆動開始し、加速状態から等速状態、さらには減速状態へと遷移し、目標のマイクロステップ位置で停止する。
また、ステッピングモータは、電流制御方式によりA相B相の電流量(励磁電流)を制御することで、指示されたマイクロステップ位置でモータ位相を保持することが可能である。位相保持中においては、保持励磁電流Isを継続して供給することにより、モータに所定の保持トルクを発生させモータの回転位置を保持することができる。本実施形態では、モータ温度に応じて保持励磁電流Isを決定する。ここで、保持励磁電流Isは、励磁電流Imよりも小さい値とする。
図4のS4におけるモータの駆動開始処理は、モータを励磁電流ImでPWM制御することにより、モータを上記の加速状態から等速状態へと遷移させる処理である。
As shown in FIG. 5, the stepping motor has a microstep stop resolution of, for example, eight divisions, and is driven by a 1-2 phase excitation method. Furthermore, as shown in FIG. 6, after the power is turned on, the stepping motor starts to be driven by PWM control using the excitation current Im, and transitions from an acceleration state to a constant velocity state and then to a deceleration state. , stop at the target microstep position.
Furthermore, the stepping motor can maintain the motor phase at a designated microstep position by controlling the amount of current (excitation current) of the A phase and B phase using a current control method. During phase holding, by continuously supplying the holding excitation current Is, a predetermined holding torque can be generated in the motor and the rotational position of the motor can be held. In this embodiment, the holding excitation current Is is determined according to the motor temperature. Here, the holding excitation current Is is set to a smaller value than the excitation current Im.
The motor drive start process in S4 in FIG. 4 is a process for transitioning the motor from the acceleration state to the constant velocity state by PWM controlling the motor using the excitation current Im.
S5では、システム制御部111は、S1において取得された最新のモータ温度に基づいて、基準となる保持励磁電流(基準保持励磁電流)Iaを決定する。基準保持励磁電流Iaは、図7の実線に示すように、モータ温度が飽和温度に達するまでは、モータ温度に比例して小さくなる値である。なお、基準保持励磁電流Iaは、図7の破線で示す最小励磁電流Iminに対して、所定量大きい電流値となるように設計する。ここで、最小励磁電流Iminは、モータ位相を保持するための最小トルクとなる励磁電流である。
S6では、システム制御部111は、S2において算出された温度上昇率ΔTの値に基づいて、モータの温度上昇率が高いか低いかを判定する。具体的には、システム制御部111は、温度上昇率ΔTと所定値TH1とを比較する。そして、システム制御部111は、温度上昇率ΔTが所定値TH1以下であると判定した場合は、モータの温度上昇率が低いと判断してS7に移行する。一方、システム制御部111は、温度上昇率ΔTが所定値TH1よりも大きいと判定した場合は、モータの温度上昇率が高いと判断してS8に移行する。
In S5, the
In S6, the
ここで、モータの温度特性について述べる。
まずは、モータの温度上昇率について、図8を用いて説明する。モータ温度は、モータへの通電を継続すると、図8に示すように飽和温度に達するまで上昇を続ける。このとき、モータ温度の上昇率は、モータの設置環境温度やモータの形状(直径Φなど)により異なる。例えば図8に示すように、モータの直径Φが小さいほど、モータの温度上昇率は高い。
本実施形態において、パンモータ171とチルトモータ172とは、それぞれカメラ100の異なる位置に搭載されているため、放熱特性の違いが大きく、温度上昇率は異なる。具体的には、パンモータ171とチルトモータ172においてモータ温度が飽和温度になるまでの時間には、10分~60分程度の差が発生すると考えられる。
Here, the temperature characteristics of the motor will be described.
First, the temperature increase rate of the motor will be explained using FIG. 8. As the motor continues to be energized, the motor temperature continues to rise until it reaches the saturation temperature, as shown in FIG. At this time, the rate of increase in motor temperature varies depending on the environmental temperature in which the motor is installed and the shape of the motor (diameter Φ, etc.). For example, as shown in FIG. 8, the smaller the diameter Φ of the motor, the higher the rate of temperature rise of the motor.
In this embodiment, the
次に、モータ温度による励磁トルク特性の違いについて説明する。図5に示すように、ステッピングモータは、ステータ181と、ローター182と、コイル183と、を備える。モータ停止時の位相を保持するための励磁トルクである保持励磁トルクは、コイル183の磁力とステータ181の磁力とにより決まる。ここで、コイル183は、電流を流すことにより磁力を発生させ、流す電流量により磁力の大きさを制御することができる。また、ステータ181は、永久磁力をもち、高温になるほど磁力は増加する。
つまり、ステッピングモータは、モータ温度が高温であるほど、位相保持のための励磁電流を少なくしても同じ保持励磁トルクを実現できるという特性をもつ。
Next, differences in excitation torque characteristics depending on motor temperature will be explained. As shown in FIG. 5, the stepping motor includes a
In other words, the stepping motor has a characteristic that the higher the motor temperature, the more the same holding excitation torque can be achieved even if the excitation current for phase holding is reduced.
S7では、システム制御部111は、モータ温度が飽和温度に達したか、もしくは飽和温度直前かどうかを判定する。具体的には、システム制御部111は、温度上昇値ΔTと所定値TH2とを比較する。そして、システム制御部111は、温度上昇率ΔTが所定値TH2よりも大きいと判定した場合は、モータ温度は上昇中であり飽和温度に達していないか飽和温度直前ではないと判断してS9に移行する。一方、システム制御部111は、温度上昇率ΔTが所定値TH2以下であると判定した場合は、モータ温度は飽和温度に達したか飽和温度直前であると判断し、S10に移行する。
In S7, the
S8では、システム制御部111は、保持励磁電流の調整値ΔIを決定し、S11に移行する。調整値ΔIは、温度上昇率ΔTに基づいて決定される値であり、このS8では、温度上昇率ΔTが高い場合の調整値ΔI=Ixとする。
S9では、システム制御部111は、保持励磁電流の調整値ΔIを、温度上昇率ΔTが低い場合の調整値ΔI=Iyとし、S11に移行する。
S10では、システム制御部111は、保持励磁電流の調整値ΔIを、モータ温度が飽和温度である場合の調整値ΔI=0とし、S11に移行する。
In S8, the
In S9, the
In S10, the
S11では、システム制御部111は、モータ温度に基づいて導出された基準保持励磁電流Iaを、温度上昇率ΔTに基づいて導出された調整値ΔIによって調整し、保持励磁電流Isを決定する。具体的には、システム制御部111は、基準保持励磁電流Iaから調整値ΔIを減算することで、保持励磁電流Isを算出する。
ここで、保持励磁電流の調整値ΔIについて説明する。S8において決定される調整値Ixと、S9において決定される調整値Iyとは、図9に示すようにIx>Iyの関係を有する。つまり、モータ温度の温度上昇率ΔTが所定値よりも大きい場合には、温度上昇率ΔTが当該所定値以下である場合よりも基準保持励磁電流Iaを減少させるための調整値ΔIを大きく導出することで保持励磁電流Isを小さくしてモータの位相保持を行う。これにより、モータ温度の過渡状態における省電効果をより向上することができる。なお、保持励磁電流Isは、上述した最小保持励磁電流Iminに対して大きい値となるように調整値ΔIを設定するものとする。
In S11, the
Here, the adjustment value ΔI of the holding excitation current will be explained. The adjustment value Ix determined in S8 and the adjustment value Iy determined in S9 have a relationship of Ix>Iy as shown in FIG. That is, when the temperature increase rate ΔT of the motor temperature is larger than a predetermined value, the adjustment value ΔI for reducing the reference holding excitation current Ia is derived larger than when the temperature increase rate ΔT is less than the predetermined value. This reduces the holding excitation current Is to maintain the phase of the motor. Thereby, the power saving effect in a transient state of motor temperature can be further improved. Note that the adjustment value ΔI is set so that the holding excitation current Is has a larger value than the above-mentioned minimum holding excitation current Imin.
図9の二点鎖線a、bで示すように、モータ温度が飽和温度まで比例的に上昇する場合、モータ温度の温度上昇率ΔTは点線c、dで示すようになる。ここで、モータの直径Φが小さく、モータ温度が二点鎖線aで示すように変化する場合、温度上昇中の温度上昇率ΔTは点線cで示すように高くなる。このときの温度上昇率ΔTが所定値よりも大きい場合、調整値ΔIはIxに設定される。一方、モータの直径Φが大きく、モータ温度が二点鎖線bで示すように緩やかに変化する場合、温度上昇中の温度上昇率ΔTは点線dで示すように低くなる。このときの温度上昇率ΔTが所定値以下である場合、調整値ΔIはIyに設定される。 As shown by two-dot chain lines a and b in FIG. 9, when the motor temperature increases proportionally to the saturation temperature, the temperature increase rate ΔT of the motor temperature becomes as shown by dotted lines c and d. Here, when the diameter Φ of the motor is small and the motor temperature changes as shown by the two-dot chain line a, the temperature increase rate ΔT during temperature rise increases as shown by the dotted line c. If the temperature increase rate ΔT at this time is larger than the predetermined value, the adjustment value ΔI is set to Ix. On the other hand, when the diameter Φ of the motor is large and the motor temperature changes slowly as shown by the two-dot chain line b, the temperature increase rate ΔT during temperature rise becomes low as shown by the dotted line d. If the temperature increase rate ΔT at this time is less than or equal to the predetermined value, the adjustment value ΔI is set to Iy.
S12では、モータ制御部130は、パン駆動部131あるいはチルト駆動部132を停止する。つまり、システム制御部111は、モータ制御部130へ停止要求を送信し、モータ制御部130は、当該停止要求を受けてパン駆動部131あるいはチルト駆動部132に搭載されたモータの回転を停止する。このS12におけるモータの駆動停止処理は、モータを励磁電流ImでPWM制御することにより、モータを図6における等速状態から減速状態へと遷移させる処理である。
In S12, the
次にS13では、モータ制御部130は、パン駆動部131あるいはチルト駆動部132のメカ位相を保持する処理を行う。具体的には、モータ制御部130は、パンモータあるいはチルトモータが指定されたマイクロステップ位置で位相保持するように、システム制御部111がS11において決定した保持励磁電流IsでパンモータあるいはチルトモータをPWM制御する。
ここで、モータの位相保持処理について説明する。位相保持処理では、モータへ保持励磁電流Isを出力し続けることにより、所定の保持トルクを発生させてモータ位相の保持を実現する。つまり、位相保持処理中は、保持励磁電流Isを変更しない。
位相保持処理中に保持励磁電流Isを変更すると、ステッピングモータの位相が不安定状態になる。そして、この影響を受けて、パンおよびチルトの位置が変化して撮像方向が変化してしまい、常時撮像を行っているネットワークカメラにおいては撮像画像の品質低下となるため、望ましくない。以上のような理由から、本実施形態におけるカメラ100では、モータの作動停止後、位相保持中の保持励磁電流は切り替えずに一定とする。
Next, in S13, the
Here, the motor phase holding process will be explained. In the phase holding process, by continuing to output a holding excitation current Is to the motor, a predetermined holding torque is generated and the motor phase is maintained. In other words, the holding excitation current Is is not changed during the phase holding process.
If the holding excitation current Is is changed during the phase holding process, the phase of the stepping motor becomes unstable. Under this influence, the panning and tilting positions change and the imaging direction changes, which is undesirable because the quality of the captured image deteriorates in a network camera that constantly captures images. For the above reasons, in the
以上説明したように、本実施形態におけるカメラ100は、撮像方向を変更するためのモータ(パンモータ171、チルトモータ172)を備える。カメラ100は、モータに励磁電流Imを供給して当該モータを回転させ、PT動作を実現する。また、カメラ100は、PT動作が完了した後、モータに保持励磁電流Isを供給して当該モータの回転位置を保持する位相保持動作を行う。このとき、カメラ100は、モータの温度を取得し、取得されたモータ温度に基づいて、保持励磁電流Isを決定する。
具体的には、カメラ100は、モータ温度に基づいて、基準保持励磁電流Iaを導出し、モータの温度上昇率ΔTに基づいて、基準保持励磁電流Iaの調整値ΔIを導出する。そして、カメラ100は、基準保持励磁電流Iaから調整値ΔIを減算することで、基準保持励磁電流Iaを調整値ΔIによって調整し、その結果を保持励磁電流Isとして決定する。
As described above, the
Specifically, the
このように、カメラ100は、モータの温度特性を考慮して適切な保持励磁電流Isを決定することが可能である。これにより、カメラ100が備えるパン機構およびチルト機構の駆動停止後におけるパンモータ171およびチルトモータ172の位相保持中の消費電力を適切に低減することができる。また、モータの温度上昇率ΔTに応じて保持励磁電流Isを調整することができるので、モータ温度の過渡状態においても、適切な消費電力でモータの位相保持を行うことができる。さらに、モータの形状や搭載位置、カメラ100の設置環境に応じてモータの温度上昇率ΔTが異なる場合であっても、それぞれ適切な消費電力でモータの位相保持を行うことができる。また、モータ温度に基づいて導出される基準保持励磁電流Iaを、温度上昇率ΔTに基づいて導出される調整値ΔIによって調整し、保持励磁電流Isを決定することができるので、モータごとに保持励磁電流Isを決定するためのテーブルを持つ必要がない。
In this way, the
また、保持励磁電流Isの決定に際し、カメラ100は、モータ温度が高いほど、基準保持励磁電流Iaを小さく導出することができる。このように、高温になるほど位相保持のための励磁電流を小さくしても同じ保持トルクを実現できるという励磁トルク特性を考慮し、適切な基準保持励磁電流Iaを導出することができる。
さらに、カメラ100は、モータの温度上昇率ΔTが所定値よりも大きい場合、温度上昇率ΔTが当該所定値以下である場合よりも基準保持励磁電流Iaを減少させるための調整値ΔIを大きく導出することができる。したがって、モータ温度の過渡状態において適切に基準保持励磁電流Iaを調整し、適切な保持励磁電流Isを導出することができる。
また、カメラ100は、保持励磁電流Isを、励磁電流Imよりも小さい値として決定することができる。したがって、適切にモータの位相保持状態における消費電力を低減させることができる。
Further, when determining the holding excitation current Is, the
Furthermore, when the temperature increase rate ΔT of the motor is larger than a predetermined value, the
Further, the
さらに、カメラ100は、被写体を連続して撮像しており、位相保持状態においては、保持励磁電流Isの切り替えは行わない。つまり、位相保持状態において、保持励磁電流Isを一定としてモータに供給することができる。これにより、モータの位相を保持すべき状態でモータの位相が不安定になることを防止し、パン、チルト位置が変化してしまうことを防止することができる。
したがって、撮像方向を適切に固定することができ、連続して撮像された撮像画像(映像)をストリーミング配信する場合、配信映像の品質確保が図れる。
Furthermore, the
Therefore, the imaging direction can be appropriately fixed, and when consecutively captured images (videos) are streamed and distributed, the quality of the distributed video can be ensured.
また、カメラ100は、ネットワークケーブルを介してネットワーク機器200から電力を受電可能なネットワークカメラとすることができる。監視カメラなどに使用されるネットワークカメラにおいては、近年、撮像センササイズの大型化や画像処理エンジンの高性能化などに伴い、消費電力の増加が著しい。その中でも、PTモータが消費する電力は特に大きい。本実施形態におけるカメラ100は、PTモータの位相保持状態における消費電力を適切に低減することができるネットワークカメラとすることができる。
Furthermore, the
ここで、ネットワーク機器200は、PoEに対応した電源とすることができる。PoEにおいては、給電装置となるネットワーク機器200が供給可能な電力は、最大で15.4Wである。このように、カメラ100がネットワーク機器200から受電可能な電力にPoE規格に準じた上限がある場合であっても、カメラ100を構成する主要なモジュールの消費電力の合計をPoE給電能力に収めることができる。例えば、PoE+においては、PoEよりも多くの電力を供給可能であるが、PoE+対応のハブが必要となりコストが嵩むが、本実施形態では、ネットワーク機器200をPoEに対応した電源とすることで、コストを削減することが可能である。
Here, the
(第二の実施形態)
次に、本発明における第二の実施形態について説明する。
上述した第一の実施形態では、モータの温度上昇率に基づいて保持励磁電流の調整値ΔIを決定する場合について説明した。この第二の実施形態では、さらに単位動作時間あたりのモータの温度上昇率を考慮して、保持励磁電流の調整値ΔIを決定する場合について説明する。
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment described above, a case has been described in which the adjustment value ΔI of the holding excitation current is determined based on the temperature increase rate of the motor. In this second embodiment, a case will be described in which the adjustment value ΔI of the holding excitation current is determined in further consideration of the temperature rise rate of the motor per unit operation time.
本実施形態におけるネットワークカメラシステムの構成は、図1に示すネットワークシステム1000と同様である。
ただし、本実施形態におけるカメラ100は、図4に示すモータ制御処理に替えて、図10に示すモータ制御処理を実行する点で第一の実施形態とは異なる。なお、この図10において、図4と同一処理を行うステップには図4と同一ステップ番号を付し、以下、処理の異なる部分を中心に説明する。
The configuration of the network camera system in this embodiment is similar to the
However, the
S21では、システム制御部111は、パンモータ171およびチルトモータ172の温度上昇率ΔTの積分値ΔTiを算出する。具体的には、温度上昇率ΔTと所定の動作時間tとを用いて、単位動作時間あたりの温度上昇率に相当する積分値ΔTiを算出する。ここで、動作時間tは任意の時間とし、本実施形態では60秒としている。
次にS22では、システム制御部111は、S21において算出された単位動作時間あたりの温度上昇率ΔTiと、所定の基準調整値Ibとに基づいて、保持励磁電流の調整値Iiを算出する。調整値Iiは、単位動作時間あたりの温度上昇率ΔTiが高いほど大きい値となる。
In S21, the
Next, in S22, the
次にS23では、システム制御部111は、S22において算出された調整値Iiと、S9において用いられる調整値Iyとを比較する。そして、システム制御部111は、Ii<Iyであると判定した場合は、S11に移行し、Ii≧Iyであると判定した場合は、S24に移行する。
S24では、システム制御部111は、S22において算出された調整値Iiを、調整値ΔIとして決定し、S11に移行する。このように、単位動作時間あたりの温度上昇率ΔTiが高く、単位動作時間あたりの温度上昇率ΔTiをもとに決定される調整値Iiが、温度上昇率ΔTをもとに決定される調整値Iy以上である場合、調整値Iiを調整値ΔIとして決定する。
Next, in S23, the
In S24, the
ここで、モータの温度上昇の特徴について述べる。
カメラ100では、起動直後において、パン駆動部131およびチルト駆動部132の初期化処理やレンズの初期化処理、光学フィルタの初期化処理など、通常の撮像動作時には行わない処理が行われる。このため、起動直後の消費電力は大きく、発熱量が多くなる。この影響により、起動直後のモータの温度上昇率は高くなる傾向となる。そして、ネカメラ100は、起動後しばらくすると、撮像処理やネットワークへの配信処理などの安定動作状態となり温度もほぼ安定する。このため、モータへ伝導する熱量は安定し、モータ温度は飽和温度になる直前では非常に低い温度上昇率で温度上昇を続ける。
Here, the characteristics of the temperature rise of the motor will be described.
In the
つまり、カメラ100を起動した後、モータ温度は、図11の二点差線で示すようなカーブで飽和温度まで上昇する。そのため、モータ温度上昇率の単位動作時間あたりの温度上昇率ΔTiは、点線で示すように起動直後は比較的大きく、時間経過とともに徐々に小さくなっていく。この場合、単位動作時間あたりの温度上昇率ΔTiに基づいて決定される調整値Iiは、実線で示すよう起動直後は比較的大きく、時間経過とともに徐々に小さく導出される。
That is, after starting the
このように、本実施形態におけるカメラ100は、単位動作時間あたりのモータの温度上昇率ΔTiに基づいて、基準保持励磁電流Iaの調整値Iiを導出する。そして、カメラ100は、モータの温度上昇率ΔT基づいて導出された調整値Iyと単位動作時間あたりの温度上昇率ΔTiに基づいて導出された調整値Iiとのうち大きい方を調整値ΔIとして基準保持励磁電流Iaを調整し、保持励磁電流Isとして決定する。
これにより、ネットワークカメラの起動直後の発熱要因の影響を考慮した保持励磁電流Isを決定することができる。したがって、PTモータの位相保持状態における消費電力を適切に低減することができる。
In this way, the
This makes it possible to determine the holding excitation current Is in consideration of the influence of heat generation factors immediately after the network camera is started. Therefore, power consumption in the phase holding state of the PT motor can be appropriately reduced.
このとき、カメラ100は、単位動作時間あたりのモータの温度上昇率ΔTiが高いほど、基準保持励磁電流Iaを減少させるための調整値Iiを大きく導出することができる。モータの温度上昇率に応じてリニアに保持励磁電流を決定できるため、より適切に省電力化を実現することができる。
At this time, the
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、モータ温度の上昇率に応じて適切な保持励磁電流を設定することが可能となる。また、ネットワークカメラの起動時の温度上昇の影響に応じて適切な保持励磁電流を設定することが可能となる。さらに、モータの飽和温度直前の温度上昇率が小さい場合において適切な保持励磁電流を設定することが可能となる。これにより、モータ温度の過渡状態および安定状態に関わらず、モータの位相保持中の省電力化が可能となる。 As described above, according to each embodiment of the present invention, it is possible to set an appropriate holding excitation current according to the rate of increase in motor temperature. Further, it is possible to set an appropriate holding excitation current depending on the influence of temperature rise at the time of starting the network camera. Furthermore, it is possible to set an appropriate holding excitation current when the rate of temperature increase just before the motor's saturation temperature is small. This makes it possible to save power while the motor phase is maintained, regardless of whether the motor temperature is in a transient state or in a stable state.
(変形例)
上記各実施形態においては、モータ制御装置が制御対象とするモータが、ネットワークカメラ100が備えるパンモータ171およびチルトモータ172である場合について説明したが、上記に限定されるものではない。制御対象のモータは、位相保持を行うことが可能なステッピングモータであればよく、例えば、フォーカスレンズやズームレンズ等のレンズを光軸方向に移動するレンズ駆動機構が備えるモータであってもよい。
また、上記各実施形態においては、ネットワークカメラ100がモータ制御装置として動作する場合について説明したが、上記に限定されるものではない。モータ制御装置が制御対象とするモータは、ネットワークカメラ以外の機器に搭載されたモータであってもよく、ネットワークカメラ以外の機器がモータ制御装置として動作することもできる。
(Modified example)
In each of the above embodiments, a case has been described in which the motors to be controlled by the motor control device are the
Further, in each of the above embodiments, a case has been described in which the
(その他の実施形態)
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
(Other embodiments)
The present invention provides a system or device with a program that implements one or more of the functions of the embodiments described above via a network or a storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. This can also be achieved by processing. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
100…ネットワークカメラ、110…レンズ、111…システム制御部、130…モータ制御部、131…パン駆動部、132…チルト駆動部、150…温度センサ制御部、151…温度センサ、171…パンモータ、172…チルトモータ、200…ネットワーク機器、300…クライアント装置、400…ネットワーク、500…外部電源、1000…ネットワークカメラシステム
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記モータに第二の励磁電流を供給して当該モータの回転位置を保持する第二の励磁手段と、
前記モータの温度を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された前記モータの温度に基づいて、前記第二の励磁手段により前記モータに供給する前記第二の励磁電流を決定する決定手段と、を備え、
前記決定手段は、
前記取得手段により取得された前記モータの温度に基づいて、基準とする励磁電流を導出する第一の導出手段と、
前記取得手段により取得された前記モータの温度の上昇率に基づいて、前記基準とする励磁電流の第一の調整値を導出する第二の導出手段と、
所定の動作時間と前記モータの温度の上昇率に基づいて、前記基準とする励磁電流の第二の調整値を導出する第三の導出手段と、を備え、
前記第一の導出手段により導出された前記基準とする励磁電流を、前記第一の調整値と前記第二の調整値とのうち大きい方の調整値によって調整し、前記第二の励磁電流として決定することを特徴とするモータ制御装置。 a first excitation means for supplying a first excitation current to a motor to rotate the motor;
second excitation means for supplying a second excitation current to the motor to maintain the rotational position of the motor;
acquisition means for acquiring the temperature of the motor;
determining means for determining the second excitation current to be supplied to the motor by the second excitation means, based on the temperature of the motor acquired by the acquisition means ;
The determining means is
first derivation means for deriving a reference excitation current based on the temperature of the motor acquired by the acquisition means;
a second derivation means for deriving a first adjustment value of the reference excitation current based on the rate of increase in temperature of the motor acquired by the acquisition means;
and third derivation means for deriving a second adjustment value of the reference excitation current based on a predetermined operating time and a rate of increase in temperature of the motor,
The reference excitation current derived by the first derivation means is adjusted by the larger adjustment value of the first adjustment value and the second adjustment value, and is set as the second excitation current. A motor control device characterized in that :
前記取得手段により取得された前記モータの温度が高いほど、前記基準とする励磁電流を小さく導出することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 The first derivation means is
The motor control device according to claim 1 , wherein the higher the temperature of the motor acquired by the acquisition means, the smaller the reference excitation current is derived.
前記取得手段により取得された前記モータの温度の上昇率が所定値よりも大きい場合、前記上昇率が前記所定値以下である場合よりも前記基準とする励磁電流を減少させるための前記第一の調整値を大きく導出することを特徴とする請求項1または2に記載のモータ制御装置。 The second deriving means is
When the rate of increase in the temperature of the motor acquired by the acquisition means is greater than a predetermined value, the first The motor control device according to claim 1 or 2 , characterized in that a large adjustment value is derived.
単位動作時間あたりの前記モータの温度の上昇率が高いほど、前記基準とする励磁電流を減少させるための前記第二の調整値を大きく導出することを特徴とする請求項1に記載のモータ制御装置。 The third derivation means is
The motor according to claim 1, wherein the second adjustment value for reducing the reference excitation current is derived larger as the rate of increase in temperature of the motor per unit operating time is higher. Control device.
前記第二の励磁電流を、前記第一の励磁手段により前記モータに供給する前記第一の励磁電流よりも小さい値に決定することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The determining means is
According to any one of claims 1 to 4 , the second excitation current is determined to be a value smaller than the first excitation current supplied to the motor by the first excitation means. motor control device.
前記第一の励磁手段は、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動させることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のモータ制御装置。 The motor is a stepping motor,
6. The motor control device according to claim 1, wherein the first excitation means drives the stepping motor in microsteps .
請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ制御装置と、
前記モータと、を備えることを特徴とする撮像装置。 an imaging means for imaging a subject;
A motor control device according to any one of claims 1 to 6 ,
An imaging device comprising: the motor.
前記第二の励磁手段は、前記第二の励磁電流を一定として前記モータに供給することを特徴とする請求項7または8に記載の撮像装置。 The imaging means continuously images the subject,
The imaging device according to claim 7 or 8 , wherein the second excitation means supplies the second excitation current to the motor at a constant value.
前記モータに第二の励磁電流を供給して当該モータの回転位置を保持するステップと、
前記モータの温度を取得するステップと、
取得された前記モータの温度に基づいて、前記モータに供給する前記第二の励磁電流を決定するステップと、を含み、
前記決定するステップは、
前記モータの温度に基づいて、基準とする励磁電流を導出するサブステップと、
前記モータの温度の上昇率に基づいて、前記基準とする励磁電流の第一の調整値を導出するサブステップと、
所定の動作時間と前記モータの温度の上昇率に基づいて、前記基準とする励磁電流の第二の調整値を導出するサブステップと、
導出された前記基準とする励磁電流を、前記第一の調整値と前記第二の調整値とのうち大きい方の調整値によって調整し、前記第二の励磁電流として決定するサブステップと、を含むことを特徴とするモータ制御方法。 supplying a first excitation current to the motor to rotate the motor;
supplying a second excitation current to the motor to maintain the rotational position of the motor;
obtaining the temperature of the motor;
determining the second excitation current to be supplied to the motor based on the obtained temperature of the motor ;
The step of determining includes:
a substep of deriving a reference excitation current based on the temperature of the motor;
a substep of deriving a first adjustment value of the reference excitation current based on the rate of increase in temperature of the motor;
a substep of deriving a second adjustment value of the reference excitation current based on a predetermined operating time and a rate of increase in temperature of the motor;
a substep of adjusting the derived reference excitation current by the larger adjustment value of the first adjustment value and the second adjustment value, and determining it as the second excitation current; A motor control method comprising :
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