KR100726829B1 - 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어방법 - Google Patents

이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초기 위치 설정을 위한 팬 센서를 구비하고 제어신호에 따라 정회전 및 역회전을 수행하는 스테핑 팬 모터의 위치제어 방법에 관한 것으로 특히, 초기 위치 설정을 위한 팬 센서 감지영역을 구비한 모터의 회전에 따른 좌표 데이터를 상기 팬 센서 감지영역을 제외하고 카운팅하는 제 1과정과; 상기 제 1과정과 동시에 상기 모터의 360ㅀ 회전에 따른 회전각만을 기준으로 좌표 데이터를 카운팅하는 제 2과정; 및 상기 제 1과정과 제 2과정의 카운팅 값의 오차정도가 임계범위를 벗어나는 경우 상기 제 1과정의 카운팅 값을 상기 제 2과정의 카운팅 값으로 대치하여 위치 좌표의 데이터 값을 보정하는 제 3과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법을 제공하면 시스템의 구성상의 변경이나 제어부의 로드 변화 없이 정확한 위치제어 및 그에 따른 보정을 수행할 수 있다.
팬 센서, 팬 모터, 위치좌표, 보정좌표, CCTV

Description

이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법{position control method of pen motor using coordinates data of different kind}
도 1은 종래의 돔 카메라에서 기준위치 검출을 위한 팬모터의 수평방향 회전을 도시한 도면
도 2는 본 발명이 적용되는 카메라의 위치조정이 가능한 감시카메라의 블록구성 예시도
도 3은 본 발명에 따른 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법을 설명하기 위한 동작 순서도
본 발명은 위치조정이 필요한 회전모터의 제어 방법에 관한 것으로 특히, 폐쇄회로의 팬 모터와 같이 정회전 혹은 역회전을 수행하는 모터의 위치 조정을 위해 적응적으로 위치보정을 수행하기 위한 보정카운터를 부가하여 모터위치를 인식하기 위한 위치카운터와의 오차정도를 기준으로 보정카운터값으로 위치카운터값을 정정 하도록 하는 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 폐쇄회로 TV(Closed-Circuit TV, 이하 "CCTV"라 한다) 감시시스템의 일예인 스피드 돔 카메라(Speed Dome Camera)는 팬/틸트(pan/tilt) 기능에 의해 수평ㅇ수직방향으로 움직여 감시영역의 움직임을 검출하는 카메라로서, 반구형 또는 구형의 하우징(housing) 내에 장착되어 있다.
상술한 팬 기능은 구비된 팬 모터에 의해 카메라가 수평방향으로 360ㅀ회전하는 기능이며, 틸트 기능은 구비된 틸트 모터에 의해 카메라가 수직방향으로 90ㅀ 내지 180ㅀ 회전하는 기능으로서, 팬/틸트 기능에 의해 감시영역은 확장가능하다.
한편, 팬 모터 및 틸트 모터는 속도 가변이 가능한 스테핑 모터(Stepping Motor)를 사용하며, 돔 카메라의 제어부로부터 출력되는 스텝(즉, 구동펄스)에 따라 모터의 회전방향, 속도의 가감 등이 조절된다.
이러한 돔 카메라에는 팬 모터 및 틸트 모터의 위치초기화를 위한 팬 센서 및 틸트 센서가 구비되며, 돔 카메라에 전원이 온되면 팬 모터는 현재 위치에서 팬 센서 위치로, 틸트 모터는 현재 위치에서 틸트 센서 위치로 소정 방향 이동함으로써 구동펄스의 카운터는 초기화된다. 전원이 온 된 후 구동펄스의 카운터를 초기화하는 이유는 출력된 구동펄스의 카운터에 따라 팬 모터 및 틸트 모터의 위치가 파악되며, 이에 의해 돔 카메라를 적응적으로 구동하기 때문이다.
도 1에 도시된 바와 같이 시계방향(또는 반시계 방향)으로 360ㅀ회전 가능한 돔 카메라의 팬 모터(10) 구동을 예로 들면, 팬 센서(12)에 의해 검출되는 기준위 치가 현재위치(P1)에 위치하는 경우, 돔 카메라에 전원이 온되면 팬모터(10)는 팬모터(10)의 기준위치가 팬센서(12)에 검출되도록 이동한다.
팬모터(10)의 기준위치가 팬센서(12)에 검출되어, 구동펄스의 카운터가 초기화되면, 팬모터(10)는 기준점이 다시 현재위치(P1)에 위치하도록 회전한 후, 출력되는 구동펄스에 따라 시계방향(또는 반시계 방향)으로 회전하며 감시기능을 수행한다. 그러면, 돔 카메라는 출력된 구동펄스의 카운터를 기초로 팬모터의 회전된 위치를 파악하며 다음위치(P2)로의 이동을 위한 구동펄스를 출력한다.
예를 들어, 구동펄스의 카운터가 초기화된 후 팬모터(10)의 기준점이 현재위치(P1)에서 다음위치(P2)로 이동하는데 필요한 구동펄스가 90인 경우, 돔 카메라는 90의 구동펄스를 팬모터(10)로 출력한다. 즉, 출력된 구동펄스의 카운터가 90이면 돔 카메라는 팬모터(10)의 기준위치가 다음위치(P2)에 있는 것으로 판단하며, 그 다음위치(P3)로 이동하기 위해 필요한 구동펄스를 출력한다. 상술한 바와 같은 팬모터(10)의 위치초기화 및 구동펄스의 출력은 틸트모터에서도 유사하게 적용된다.
그러나 상술한 종래의 돔 카메라는 구동펄스에 따라 동작하는 스테핑 모터를 팬모터(10) 및 틸트모터로 적용함으로써 팬모터(10) 및 틸트모터의 구동 시, 구동펄스의 유실이 발생한다.
구동펄스의 유실은 특히나 팬모터(10)에서 심각하게 대두되는 문제로써, 가감속, 회전방향의 변화(예를 들어, 시계방향에서 반시계방향으로의 변화), 기구적인 구조(벨트, 기어 등)의 오차로 인해 구동펄스의 유실 개수가 발생하며, 좌표의 재설정 과정에서 편차가 발생하는데 이때 발생된 각종의 오차들이 누적됨에 따라 모터의 위치제어에 오차가 발생되어 실제적인 동작의 신뢰성 저하라는 문제점이 발생한다.
상술한 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 폐쇄회로의 팬 모터와 같이 정회전 혹은 역회전을 수행하는 모터의 위치 조정을 위해 적응적으로 위치보정을 수행하기 위한 보정카운터를 부가하여 모터위치를 인식하기 위한 위치카운터와의 오차정도를 기준으로 보정카운터 값으로 위치카운터 값을 정정하도록 하는 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법의 특징은, 초기 위치 설정을 위한 팬 센서를 구비하고 제어신호에 따라 정회전 및 역회전을 수행하는 스테핑 팬 모터의 위치제어 방법에 있어서: 초기 위치 설정을 위한 팬 센서 감지영역을 구비한 모터의 회전에 따른 좌표 데이터를 상기 팬 센서 감지영역을 제외하고 카운팅하는 제 1과정과; 상기 제 1과정과 동시에 상기 모터의 360ㅀ 회전에 따른 회전각만을 기준으로 좌표 데이터를 카운팅하는 제 2과정; 및 상기 제 1과정과 제 2과정의 카운팅 값의 오차정도가 임계범위를 벗어나는 경우 상기 제 1과정의 카운팅 값을 상기 제 2과정의 카운팅 값으로 대치하여 위치 좌표의 데이터 값을 보정하는 제 3과정을 포함하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법의 부가적인 특징은, 상기 제 3과정은 초기 위치 설정을 위한 팬 센서 감지영역이 팬 센서를 경유함에 따라 좌표값 재설정이 필요한가를 판단하는 제 1단계와; 상기 제1 단계를 통해 좌표값 재설정이 필요하다고 판단되는 경우 상기 제 1과정과 제 2과정의 카운팅 값을 비교하여 그 차이 값을 산출하는 제 2단계와; 상기 제 2단계를 통해 산출되어진 차이 값이 기 설정된 오참 임계범위를 벗어나는 가를 판단하는 제 3단계; 및 상기 제 3단계를 통해 카운팅 값의 오차정도가 임계범위를 벗어난다고 판단되는 경우 상기 제 1과정의 카운팅 값을 상기 제 2과정의 카운팅 값으로 대치하는 제 4단계를 포함하는 데 있다.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시 예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
첨부한 도 2는 카메라의 위치조정이 가능한 감시카메라의 블록도로서 본 발명이 적용되는 시스템의 구성이며, 위치조정 이외의 기능과 관련된 기능을 수행하는 블록도의 도시 및 설명은 생략한 것이다.
도 2를 참조하면, 감시카메라(200)는 카메라부(210), 모터부(220), 모터 구동부(230), 팬센서(240), 틸트센서(245), 저장부(250), 통신 인터페이스부(260) 및 제어부(270)를 갖는다.
도 2의 스피드 돔 카메라로 적용된 감시카메라(200)는 통신 인터페이스부(260)에 의해 호스트 컴퓨터 등의 외부조정장치(100)와 연결되며, 외부조정장치(100)로부터의 명령에 의해 감시기능이 제어된다. 모터부(220)는 팬모터(222) 및 틸트모터(224)를 갖는다.
팬모터(222)는 카메라부(210)가 수평방향(또는 좌우) 즉, 시계방향(CW) 또는 반시계방향(CCW)으로 360ㅀ회전 가능하도록 하기 위해 카메라부(210)에 결합된다. 틸트모터(224)는 카메라부(210)가 수직방향(또는 상하)으로 90ㅀ 내지 180ㅀ 회전 가능하도록 카메라부(210)에 결합된다.
팬모터(222) 및 틸트모터(224)에는 팬모터(222) 및 틸트모터(224) 상의 기준위치를 식별하기 위한 팬감응부재(미도시)및 틸트감응부재(미도시)가 마련되어 있다.
또한, 팬모터(222) 및 틸트모터(224)는 일예로서 속도 가변이 가능한 스테핑 모터를 사용하며, 후술할 모터 구동부(230)에 의해 구동된다.
모터 구동부(230)는 팬모터 구동부(232) 및 틸트모터 구동부(234)를 가지며, 제어부(270)의 제어에 의해 모터부(220)를 구동한다. 자세히 설명하면, 모터부(220)로서 스테핑 모터가 적용된 경우, 팬모터 구동부(232) 및 틸트모터 구동부(234)는 제어부(270)로부터 출력되는 구동펄스 및 구동제어신호에 따라 각각 팬모터(222) 및 틸트모터(224)의 회전방향, 이동속도의 가감 등을 조절하며, 이로써 카메라부(210)의 회전방향, 이동속도 등도 조절된다.
팬센서(240)는 예를 들어, 자석으로 이루어진 홀(hall) 센서를 사용하여 일정한 자장을 발생한다. 팬모터(222)가 팬모터구동부(232)에 의해 소정 방향으로 회전하는 도중, 팬모터(222)상에 마련된 팬감응부재(미도시)가 소정의 PCB(Printed Circuit Board)에 설치된 팬센서(240) 위치에 오면 팬센서(240)에는 자속이 집속된다. 이때, 팬센서(240)는 팬감응부재(미도시)가 검출되었음을 표시하는 신호인 팬모터(222)의 기준위치 검출신호를 제어부(270)로 출력한다.
틸트센서(245)도 상술한 팬센서(240)와 유사하게 동작하므로 틸트센서(245)에 의해 검출되는 틸트모터(224)의 기준위치 검출과 관련된 설명은 생략한다. 다만, 틸트센서(245)는 수직방향으로 90ㅀ회전하는 틸트모터(224)에 의해 두 개의 센서로 이루어지며, 틸트모터(224)의 기준위치 검출은 두 개의 센서 중 어느 하나에 의해 검출되는 것이 바람직하다.
통신 인터페이스부(260)는 감시카메라(200)가 호스트 컴퓨터와 같은 외부조정장치(100)와 통신할 수 있는 경로를 지원하는 인터페이스이다.
본 발명에 있어서, 외부조정장치(100)에는 감시카메라(200)의 감시모드 선택 및 카메라부(210)의 동작제어를 위한 다수의 조작키(미도시)가 마련되어 있다. 예를 들어, 외부조정장치(100)에 의해 소정의 감시모드가 선택되면, 선택된 감시모드신호는 통신 인터페이스부(260)를 통해 제어부(270)로 전송되어 선택된 감시모드 동작을 수행한다.
저장부(250)에는 팬모터(222) 및 틸트모터(224)를 구동하기 위한 모터구동 프로그램이 감시모드 별로 저장되어 있다.
제어부(270)는 외부조정장치(100)로부터 선택되는 소정의 감시모드 및 저장부(250)에 기저장된 모터구동 프로그램을 이용하여 감시카메라(200)의 전반적인 동작을 제어한다.
이에 의해, 팬모터 구동부(232) 및 틸트모터 구동부(234)는 제어부(270)로부터 출력되는 구동제어신호에 의해 각각 팬모터(222) 및/또는 틸트모터(224)를 적응적으로 구동한다.
이와 같이 구성되는 위치조정이 가능한 감시카메라에서 팬 모터의 회전 위치에 대한 자동 위치 보정에 따른 제어과정을 첨부한 도 3을 참조하여 살펴보면, 전원이 온동작되면 스텝 S101의 과정을 통해 시스템 초기화 동작 모드로 진행하여 각종의 운영데이터 및 팬모터 구동부(232) 및 틸트모터 구동부(234)는 각 모터를 초기 위치로 세팅하게 된다.
이후 감시카메라(200)의 제어 동작에 의해 팬모터 구동부(232) 및 틸트모터 구동부(234)는 제어부(270)로부터 출력되는 구동제어신호에 의해 각각 팬모터(222) 및/또는 틸트모터(224)를 구동시키게 되는 데, 위치보정의 필요성이 극히 대두되고 있는 팬모터의 위치제어 및 보정의 동작만을 살펴보면, 스텝 S102로 진행하여 상기 팬모터 구동부(232)의 동작에 의해 회전하는 팬모터(222)에 대해 팬모터의 회전에 따른 팬모터 위치제어용 펄스를 카운팅 동작하는데 이때의 카운팅 동작은 정회전과 역회전의 회전방향에 따라 가감하게 된다.
또한, 스텝 S103에서는 상기 스텝 S102의 과정과 동시에 수행되며, 팬모터의 회전에 따른 팬모터 위치보정용 펄스를 카운팅 동작하는데, 이때의 카운팅 동작은 정회전과 역회전의 회전방향에 따라 가감하게 된다.
상기 팬모터 위치제어용 펄스 카운팅 동작과 팬모터 위치보정용 펄스 카운팅 동작의 차이를 간략히 살펴보면, 그 차이는 팬모터의 임의의 기준점이 팬센서(240)의 감지영역에 대한 위치제어용 카운팅의 카운터 값은 카운팅 동작의 스킵(SKIP)이 발생되며, 이러한 스킵 동작의 발생 없이 시리얼하게 카운팅 동작을 유지하는 것이 위치보정용 카운팅의 카운터 값이다.
따라서 상기 팬센서(240)의 감지영역을 팬모터의 임의의 기준점이 경유하지 않는 경우 상기 팬모터 위치제어용 펄스 카운팅 동작과 팬모터 위치보정용 펄스 카운팅 동작에 따른 카운팅 데이터는 동일할 것이다.
상술한 동작을 수행하는 가운데 스텝 S104에서는 상기 팬센서(240)의 감지영역을 팬모터의 임의의 기준점이 경유하게 되어 데이터의 재설정의 필요성이 발생되었는가를 판단하게 되는데, 상기 팬센서(240)의 감지영역을 팬모터의 임의의 기준점이 경유하게 되어 데이터의 재설정의 필요하다고 판단되면 스텝 S105로 진행하여 팬모터 위치제어용 펄스 카운팅 값과 팬모터 위치보정용 펄스 카운팅 값을 비교하게 된다.
상기 스텝 S05에서 비교되어진 팬모터 위치제어용 펄스 카운팅 값과 팬모터 위치보정용 펄스 카운팅 값의 비교치가 임계범위 이내인지 아니면 그 오차의 크기가 커져 보정이 필요한지를 스텝 S106에서 판단하고, 오차보정이 필요하다고 판단되면 스텝 S107로 진행하여 팬모터 위치제어용 펄스 카운팅 값을 팬모터 위치보정용 펄스 카운팅 값으로 대치하게 된다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법을 제공하면 시스템의 구성상의 변경이나 제어부의 로드 변화 없이 정확한 위치제어 및 그에 따른 보정을 수행할 수 있다.

Claims (2)

  1. 초기 위치 설정을 위한 팬 센서를 구비하고 제어신호에 따라 정회전 및 역회전을 수행하는 스테핑 팬 모터의 위치제어 방법에 있어서:
    초기 위치 설정을 위한 팬 센서 감지영역을 구비한 모터의 회전에 따른 좌표 데이터를 상기 팬 센서 감지영역을 제외하고 카운팅하는 제 1과정과;
    상기 제 1과정과 동시에 상기 모터의 360ㅀ 회전에 따른 회전각만을 기준으로 좌표 데이터를 카운팅하는 제 2과정; 및
    상기 제 1과정과 제 2과정의 카운팅 값의 오차정도가 임계범위를 벗어나는 경우 상기 제 1과정의 카운팅 값을 상기 제 2과정의 카운팅 값으로 대치하여 위치 좌표의 데이터 값을 보정하는 제 3과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3과정은 초기 위치 설정을 위한 팬 센서 감지영역이 팬 센서를 경유함에 따라 좌표값 재설정이 필요한가를 판단하는 제 1단계와;
    상기 제1 단계를 통해 좌표값 재설정이 필요하다고 판단되는 경우 상기 제 1과정과 제 2과정의 카운팅 값을 비교하여 그 차이 값을 산출하는 제 2단계와;
    상기 제 2단계를 통해 산출되어진 차이 값이 기 설정된 오참 임계범위를 벗 어나는 가를 판단하는 제 3단계; 및
    상기 제 3단계를 통해 카운팅 값의 오차정도가 임계범위를 벗어난다고 판단되는 경우 상기 제 1과정의 카운팅 값을 상기 제 2과정의 카운팅 값으로 대치하는 제 4단계를 포함하는 것을 것을 특징으로 하는 이원화된 좌표 데이터를 이용한 회전형 모터의 위치제어 방법.
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