WO2024005287A1 - 자세 조절 장치 및 방법 - Google Patents

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WO2024005287A1
WO2024005287A1 PCT/KR2022/020775 KR2022020775W WO2024005287A1 WO 2024005287 A1 WO2024005287 A1 WO 2024005287A1 KR 2022020775 W KR2022020775 W KR 2022020775W WO 2024005287 A1 WO2024005287 A1 WO 2024005287A1
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motor
magnetic field
rotation angle
angle
sensor
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PCT/KR2022/020775
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김창연
공원준
이경재
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한화비전 주식회사
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    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
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    • H02K37/10—Motors with rotor rotating step by step and without interrupter or commutator driven by the rotor, e.g. stepping motors of permanent magnet type
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    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules
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    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Definitions

  • the present invention relates to a posture adjustment device and method, and more specifically, to a posture adjustment device and method for adjusting the posture of an object through feedback control.
  • Cameras can be used for surveillance of a target location. Users can perform surveillance on the location by referring to the video captured by the camera.
  • pan tilt equipment may be mounted on the camera to change the camera's shooting direction. Pan tilt equipment can change the shooting direction at the user's request or automatically, and the camera can perform shooting in the switched shooting direction.
  • a hall sensor may be used to detect the rotation angle of a motor provided in the pan tilt equipment.
  • the Hall sensor can detect the rotation angle of the motor by detecting the magnetic field.
  • the rotation angle of the motor detected by the Hall sensor is referenced to enable rotation control of the motor.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a posture control device and method for adjusting the posture of an object through feedback control.
  • the posture adjustment device includes a driving device that has a motor and generates a driving force, and a control device that adjusts the posture of the object with reference to the rotation angle of the motor,
  • the driving device includes a detection unit that generates a magnetic field and detects changes in the generated magnetic field, and a target that rotates by the driving force of the motor and includes a plurality of blades to change the magnetic field generated by the detection unit.
  • the control device determines the rotation angle of the motor with reference to the target rotation angle and the detection result of the sensor.
  • the detection unit includes a coil that generates a magnetic field, and a magnetic field sensor that detects a magnetic field changed by the plurality of blades and sequentially outputs sensor values calculated for each of the plurality of blades.
  • the sensor value calculated for each of the plurality of blades respectively corresponds to a plurality of different partial angle ranges among the rotation angle ranges of the motor, and the control device controls the portion corresponding to the target rotation angle among the plurality of partial angle ranges.
  • the angle range is determined as the reference angle range used to determine the rotation angle of the motor.
  • the control device calculates a predicted rotation angle of the motor corresponding to a sensor value output by the magnetic field sensor for each of the plurality of partial angle ranges, and the prediction calculated for the reference angle range among the plurality of partial angle ranges.
  • the rotation angle is determined to be the rotation angle of the motor.
  • the control device receives the target rotation angle of the motor, sets the current angle of the motor as an initial angle, and controls the motor to rotate by the target rotation angle based on the initial angle.
  • a posture adjustment device includes a driving device that includes a motor to generate driving force, and a control device that adjusts the posture of an object with reference to the rotation angle of the motor, wherein the driving device includes: 1 A first detection unit that generates a magnetic field and detects a change in the first magnetic field, a second detection unit that generates a second magnetic field and detects a change in the second magnetic field, and rotation by the driving force of the motor A first target that includes one first blade to change the first magnetic field, and a second target that rotates by the driving force of the motor and includes a plurality of second blades to change the second magnetic field.
  • the control device determines the rotation angle of the motor by referring to the detection result of the first detection unit and the detection result of the second detection unit.
  • the first detection unit includes a first coil that generates the first magnetic field, and a first magnetic field sensor that detects the first magnetic field changed by the first blade and outputs a first sensor value
  • the second detection unit includes a second coil that generates the second magnetic field, and a second magnetic field sensor that detects the second magnetic field changed by the plurality of second blades and outputs a second sensor value.
  • the second sensor values calculated for each of the plurality of second blades respectively correspond to a plurality of different partial angle ranges among the rotation angle ranges of the motor, and the control device detects the first magnetic field among the plurality of partial angle ranges.
  • the partial angle range corresponding to the first sensor value of the sensor is determined as the reference angle range used to determine the rotation angle of the motor.
  • the control device calculates a predicted rotation angle of the motor corresponding to a second sensor value output by the second magnetic field sensor for each of the plurality of partial angle ranges, and the reference angle among the plurality of second partial angle ranges.
  • the predicted rotation angle calculated for the range is determined to be the rotation angle of the motor.
  • the control device receives the target rotation angle of the motor, sets the current angle of the motor as an initial angle, and controls the motor to rotate by the target rotation angle based on the initial angle.
  • a posture adjustment device includes a driving device that includes a motor to generate driving force, and a control device that adjusts the posture of an object with reference to the rotation angle of the motor, wherein the driving device includes: A first detection unit that generates a first magnetic field and detects a change in the first magnetic field, a second detection unit that generates a second magnetic field and detects a change in the second magnetic field, and a driving force of the motor A first target that rotates and includes a first number of first blades to change the first magnetic field, and a second number that rotates by a driving force of the motor and has a preset difference with respect to the first number. It includes a second target that includes a second blade and changes the second magnetic field, and the control device determines the rotation angle of the motor by referring to the detection result of the first detection unit and the detection result of the second detection unit. .
  • the difference between the first number and the second number includes 1.
  • the first detection unit includes a first coil that generates the first magnetic field, and a first magnetic field sensor that detects a first magnetic field changed by the first number of first blades and outputs a first sensor value
  • the second detection unit includes a second coil that generates the second magnetic field, and a second magnetic field sensor that detects the second magnetic field changed by the second number of second blades and outputs a second sensor value
  • the control device determines the rotation angle of the motor by referring to the combination of the first sensor value and the second sensor value.
  • the control device receives the target rotation angle of the motor, sets the current angle of the motor as an initial angle, and controls the motor to rotate by the target rotation angle based on the initial angle.
  • the posture adjustment method includes receiving a control command for adjusting the posture of an object, driving a motor provided in a driving device in response to the control command, and determining a rotation angle of the motor. and adjusting the posture of the object with reference to the rotation angle of the motor, wherein the driving device includes a detection unit that generates a magnetic field and detects a change in the generated magnetic field, and a driving force of the motor. and a target that rotates and includes a plurality of blades to change the magnetic field generated by the sensor, and determining the rotation angle of the motor refers to the target rotation angle and the detection result of the sensor. It includes determining the rotation angle.
  • the detection unit includes a coil that generates a magnetic field, and a magnetic field sensor that detects a magnetic field changed by the plurality of blades and sequentially outputs a sensor value calculated for each of the plurality of blades.
  • the calculated sensor values respectively correspond to a plurality of different partial angle ranges among the rotation angle ranges of the motor
  • the step of determining the rotation angle of the motor includes selecting the target rotation angle among the plurality of partial angle ranges. determining a partial angle range as a reference angle range used to determine the rotation angle of the motor, and determining a predicted rotation angle of the motor corresponding to a sensor value output by the magnetic field sensor for each of the plurality of partial angle ranges.
  • a step of calculating, and determining that the predicted rotation angle calculated with respect to the reference angle range among the plurality of partial angle ranges is the rotation angle of the motor.
  • a posture adjustment method includes receiving a control command for adjusting the posture of an object, driving a motor provided in a driving device in response to the control command, and determining a rotation angle of the motor. and adjusting the posture of the object with reference to the rotation angle of the motor, wherein the driving device includes: a first detection unit that generates a first magnetic field and detects a change in the first magnetic field; A second detection unit that generates a second magnetic field and detects a change in the second magnetic field, a first target that rotates by the driving force of the motor and includes one first blade to change the first magnetic field, and a second target that rotates by the driving force of the motor and includes a plurality of second blades to change the second magnetic field, wherein the step of determining the rotation angle of the motor includes the detection result of the first detector and and determining the rotation angle of the motor with reference to the detection result of the second detection unit.
  • the first detection unit includes a first coil that generates the first magnetic field, and a first magnetic field sensor that detects the first magnetic field changed by the first blade and outputs a first sensor value
  • the second detection unit includes a second coil that generates the second magnetic field, and a second magnetic field sensor that detects a second magnetic field changed by the plurality of second blades and outputs a second sensor value, and the plurality of second blades
  • the second sensor values calculated for each correspond to a plurality of different partial angle ranges among the rotation angle ranges of the motor, and the step of determining the rotation angle of the motor includes the first sensor value among the plurality of partial angle ranges.
  • a posture adjustment method includes receiving a control command for adjusting the posture of an object, driving a motor provided in a driving device in response to the control command, and adjusting the rotation angle of the motor.
  • the step of determining the rotation angle of the motor includes determining the rotation angle of the motor with reference to the detection result of the first detection unit and the detection result of the second detection unit.
  • the first detection unit includes a first coil that generates the first magnetic field, and a first magnetic field sensor that detects a first magnetic field changed by the first number of first blades and outputs a first sensor value
  • the second detection unit includes a second coil that generates the second magnetic field, and a second magnetic field sensor that detects the second magnetic field changed by the second number of second blades and outputs a second sensor value
  • Determining the rotation angle of the motor includes determining the rotation angle of the motor with reference to a combination of the first sensor value and the second sensor value.
  • the position of the blade is determined by referring to the input value for driving the motor, so there is an advantage in that it is possible to adjust the posture of the object with a relatively small amount of calculation.
  • FIG. 1 is a diagram showing a posture adjustment device according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a diagram for explaining the operation of the control device.
  • FIG. 3 is a block diagram of the control device.
  • Figure 4 is a perspective view of the driving device.
  • Figure 5 is an exploded perspective view of the driving device.
  • Figure 6 is a perspective view of the rotor.
  • Figure 7 is a perspective view of a rotor with an integrated target.
  • Figure 8 is a perspective view of the sensing unit.
  • Figure 9 is a bottom view of the sensing unit.
  • Figure 10 is a diagram to explain that the rotation of the motor is detected by the detection unit.
  • Figure 11 is a diagram showing the rotation of the blade with respect to the sensing unit.
  • Figure 12 is a graph showing the rotation angle of the motor relative to the sensor value of the magnetic field sensor.
  • 13 is a graph showing the rotation angle of the motor relative to the target rotation angle.
  • Figure 14 is a diagram for explaining that the reference angle range is determined by referring to the target rotation angle.
  • Figure 15 is a diagram for explaining that the rotation angle of the motor is determined by referring to the sensor value calculated for the reference angle range.
  • Figure 16 is a diagram showing a detection unit and target according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 17 is a diagram to explain that the reference angle range is determined by referring to the first sensor value.
  • Figure 18 is a diagram for explaining that the rotation angle of the motor is determined by referring to the second sensor value calculated for the reference angle range.
  • Figure 19 is a diagram showing a detection unit and target according to another embodiment of the present invention.
  • Figure 20 is a diagram to explain that the rotation angle of the motor is determined by the combination of the first sensor value and the second sensor value.
  • Figure 21 is a flowchart showing a posture adjustment method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a posture adjustment device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the control device.
  • the posture adjustment device 10 includes a main body 100, a rotating body 201 and 202, a driving device 301 and 302, and a control device 400. It is composed.
  • the main body 100 and the rotating bodies 201 and 202 may be rotatably coupled to each other.
  • the posture adjustment device 10 may include at least one rotating body 201 and 202.
  • the rotating bodies 201 and 202 include a first rotating body 201 and a second rotating body 202.
  • the first rotating body 201 and the second rotating body 202 may individually rotate with respect to the main body 100.
  • the posture of the first rotating body 201 with respect to the main body 100 and the posture of the second rotating body 202 with respect to the main body 100 may be determined individually.
  • the first rotating body 201 may be coupled to the object 20, and the second rotating body 202 may be coupled to a reference object such as a wall.
  • the posture of the object 20 with respect to the reference object may be determined depending on the posture of the first rotating body 201 and the second rotating body 202 with respect to the main body 100.
  • the object 20 may include a camera. The shooting direction of the camera may be determined depending on the camera's posture with respect to the reference object.
  • the driving devices 301 and 302 may generate driving force to rotate the rotating bodies 201 and 202 with respect to the main body 100.
  • the driving devices 301 and 302 may include motors to generate driving force.
  • the driving devices 301 and 302 may be provided in the main body 100, but according to some embodiments of the present invention, the driving devices 301 and 302 may also be provided in the rotating bodies 201 and 202.
  • the description will focus on the main body 100 provided with the driving devices 301 and 302.
  • the driving devices 301 and 302 may include a first driving device 301 and a second driving device 302.
  • the first driving device 301 rotates the first rotating body 201 with respect to the main body 100
  • the second driving device 302 rotates the second rotating body 202 with respect to the main body 100. You can do it.
  • the first driving device 301 may perform pan adjustment of the camera
  • the second driving device 302 may perform tilt adjustment of the camera.
  • the control device 400 can adjust the posture of the object 20.
  • the control device 400 can adjust the posture of the object 20 by referring to the rotation angle of the motor provided in the driving devices 301 and 302.
  • the control device 400 may receive a control command to direct the object 20, which is a camera, to face a specific direction.
  • the control device 400 can drive the motors provided in the driving devices 301 and 302.
  • the posture of the object 20 may be adjusted while the first rotating body 201 and the second rotating body 202 rotate with respect to the main body 100 by the driving force of the motor.
  • an error (hereinafter referred to as a posture error) may exist between the target posture and the actual posture of the object 20.
  • the posture error of the object 20 can be confirmed by referring to the rotation angle of the motor. Referring to FIG. 2 , the control device 400 may control the motor to rotate at a target rotation angle. And, the control device 400 can check the actual rotation angle of the motor. If there is a difference between the target rotation angle and the actual rotation angle, a posture error may occur. In this case, the control device 400 may control the motor again to correct the posture error.
  • the feedback control of the control device 400 allows fine posture adjustment of the object 20.
  • control device 400 may refer to the target rotation angle and the detection result of the sensor. A detailed description of this will be provided later with reference to FIGS. 13 to 15.
  • the control device 400 may set the current angle of the motor provided in the driving devices 301 and 302 as the initial angle and control the motor to rotate by the target rotation angle based on the initial angle.
  • the rotation angle of the motor can be confirmed using the magnetic field sensor 363 (see FIG. 8).
  • the magnetic field sensor 363 provides higher resolution results compared to the conventional PI sensor (Photo Interrupter Sensor), can store a specific rotation angle of the motor as a preset, and has a relatively high resolution even if the motor slips.
  • the rotation angle of the motor can be detected with accuracy.
  • the magnetic field sensor 363 is less expensive than a conventional magnet sensor and has the advantage of being less affected by surroundings such as magnetic fields. A detailed description of the control device 400 that controls the motor based on the initial angle will be described later.
  • FIG. 3 is a block diagram of the control device.
  • the control device 400 includes an input unit 410, a storage unit 420, a control unit 430, a motor driver 440, and a sensor value receiver 450.
  • the input unit 410 can receive input of the target rotation angle.
  • the motor driver 440 may drive the motor so that the motor rotates at the target rotation angle.
  • the motor may rotate according to the driving signal received from the motor driving unit 440.
  • the sensor value receiver 450 may receive a sensor value for the rotation angle of the motor.
  • the driving devices 301 and 302 are equipped with a sensor for detecting the rotation angle of the motor, and the sensor value receiving unit 450 can receive the sensor value from the corresponding sensor.
  • the storage unit 420 may store the relationship between the sensor value of the sensor and the rotation angle of the motor (hereinafter referred to as the sensor value-rotation angle relationship).
  • the storage unit 420 may store the sensor value-rotation angle relationship in the form of a graph shown in FIG. 12.
  • the control unit 430 can check the actual rotation angle of the motor by referring to the sensor value-rotation angle relationship. Additionally, if there is a difference between the target rotation angle and the actual rotation angle, the control unit 430 may control the motor drive unit 440 to compensate for the difference. Additionally, the control unit 430 may perform overall control over the input unit 410, storage unit 420, motor driving unit 440, and sensor value receiving unit 450.
  • Figure 4 is a perspective view of the driving device
  • Figure 5 is an exploded perspective view of the driving device
  • Figure 6 is a perspective view of the rotor
  • Figure 7 is a perspective view of a rotor with an integrated target
  • Figure 8 is a perspective view of the sensing unit
  • Figure 9 is a bottom view of the sensing unit
  • Figure 10 is a diagram to explain that the rotation of the motor is detected by the sensing unit.
  • the driving devices 301 and 302 include a base unit 310, a motor 320, a rotor 330, a power transmission unit 340, a target 350, and a detection unit 360. and a rotating part 370.
  • the base portion 310 may provide a rotation reference for the rotor 330.
  • the rotor 330 can rotate with respect to the base portion 310.
  • the base portion 310 may be fixed to the main body 100.
  • the rotor 330 may rotate with respect to the main body 100 to provide driving force to the rotating bodies 201 and 202.
  • the base portion 310 serves to integrate a plurality of components provided in the driving devices 301 and 302.
  • a plurality of components provided in the driving devices 301 and 302 may be directly or indirectly coupled to the base portion 310.
  • the base portion 310 may be provided with a motor plate 311 for coupling the motor 320. Since a plurality of parts are integrated into one piece, easy operation of the driving devices 301 and 302 is possible.
  • the motor 320 may generate driving force.
  • the motor 320 may be a stepping motor. Accordingly, the motor 320 may rotate at an angle corresponding to the input signal.
  • the rotor 330 may rotate by the driving force of the motor 320.
  • a power transmission unit 340 may be provided between the motor 320 and the rotor 330.
  • Figure 5 shows the power transmission unit 340 in the form of a belt, but according to some embodiments of the present invention, the power transmission unit 340 may be provided in the form of a gear or wire. Alternatively, when the motor 320 and the rotor 330 are directly coupled, the power transmission unit 340 may be removed.
  • the driving force of the motor 320 may be transmitted to the rotor 330 through the power transmission unit 340.
  • the rotor 330 may be provided with a gear 331.
  • the gear 331 of the rotor 330 may be gear-coupled with the power transmission unit 340.
  • the target 350 and the rotor 330 may be formed as one piece.
  • Figure 7 shows a rotor 380 containing a target as part of its body.
  • the remaining portion of the rotor 380 and the target may be made of the same material.
  • the remaining portion of the rotor 380 and the target may be made of different materials, such as through double injection.
  • the description will focus on the fact that the target 350 and the rotor 330 are provided separately.
  • the target 350 may rotate by the driving force of the motor 320.
  • Target 350 may be coupled to rotor 330.
  • the target 350 may rotate together with the rotor 330.
  • the target 350 includes a plurality of blades 351 and can change the magnetic field generated by the sensing unit 360.
  • the blade 351 may be made of a metal material.
  • the blade 351 may be made of aluminum.
  • the detection unit 360 can generate a magnetic field and detect changes in the generated magnetic field.
  • the sensing unit 360 includes a substrate 361, a coil 362, and a magnetic field sensor 363.
  • the substrate 361 may fix the coil 362 and the magnetic field sensor 363. Additionally, the substrate 361 may supply current to the coil 362 and power to the magnetic field sensor 363.
  • Coil 362 may generate a magnetic field.
  • the coil 362 may be arranged on one side of the substrate 361 in the shape of a ring. As current is supplied to the coil 362, a magnetic field may be generated around the coil 362.
  • the magnetic field sensor 363 may detect a magnetic field changed by the blade 351 and output a sensor value.
  • the coil 362 may be disposed on one side of the substrate 361 facing the blade 351.
  • the target 350 may rotate together with the rotor 330 by the driving force of the motor 320.
  • the blade 351 may move around the coil 362.
  • the magnetic field sensor 363 can continuously sense the magnetic field around the coil and output a sensor value as a result of the detection.
  • the sensor value may be the magnitude of the magnetic field.
  • the range of the sensor value may correspond to the rotation angle range of the motor 320.
  • Target 350 may include a plurality of blades 351. Accordingly, the magnetic field sensor 363 can detect the magnetic field changed by the plurality of blades 351 and sequentially output the calculated sensor value for each of the plurality of blades 351.
  • the rotation unit 370 may output the rotational force of the rotor 330.
  • the rotating part 370 may be fixedly coupled to the rotor 330. As the rotor 330 rotates, the rotating part 370 may rotate together with the rotor 330.
  • the rotating part 370 may be coupled to the rotating bodies 201 and 202.
  • the rotational force of the rotor 330 may be transmitted to the rotating bodies 201 and 202 through the rotating part 370.
  • the base portion 310 is fixed to the main body 100, and the rotating portion 370 may be rotatably coupled to the base portion 310.
  • the rotating bodies 201 and 202 may rotate with respect to the main body 100 by the driving force of the motor 320.
  • FIG. 11 is a diagram showing the rotation of the blade with respect to the sensing unit
  • FIG. 12 is a graph showing the rotation angle of the motor with respect to the sensor value of the magnetic field sensor.
  • the blade 351 may rotate around the coil 362.
  • a magnetic field may be formed around the coil 362.
  • the metal blade 351 rotates around the coil 362, the magnetic field may change.
  • the target 350 may include a plurality of blades 351. Since the plurality of blades 351 rotate around the coil 362, the rotation period of the motor 320 may include a plurality of magnetic field change periods. When described with reference to FIG. 12 , the rotation period of the motor 320 ranging from 0 to 360 degrees may include a plurality of magnetic field change periods.
  • the period of magnetic field change included in the rotation period of the motor 320 may correspond to the number of blades 351. For example, if there are four blades 351 included in the target 350, a magnetic field change of 4 cycles may be formed while the motor 320 rotates once.
  • the rotation angle of the motor 320 cannot be confirmed only with the sensor value of the magnetic field sensor 363.
  • the sensor values calculated for each of the plurality of blades 351 may respectively correspond to a plurality of different partial angle ranges RA1 to RA4 among the rotation angle ranges of the motor 320.
  • the rotation angle of the motor 320 may be one of the predicted rotation angles A1, A2, A3, and A4.
  • the predicted rotation angle represents the rotation angle of the motor 320 in each partial angle range (RA1 to RA4) for one sensor value.
  • the magnetic field may be changed by one of the plurality of blades 351 and a sensor value may be output.
  • a sensor value may be output.
  • the reference blade which of the plurality of blades 351 (hereinafter referred to as the reference blade) changes the magnetic field and outputs the sensor value.
  • the reference blade it may be determined that the predicted rotation angle of the partial angle range (RA1 to RA4) corresponding to the reference blade is the rotation angle of the motor 320.
  • the control device 400 of the posture adjustment device 10 can check the reference blade used to determine the rotation angle of the motor 320 with a relatively small amount of calculation.
  • FIG. 13 is a graph showing the rotation angle of the motor with respect to the target rotation angle
  • FIG. 14 is a diagram to explain that the reference angle range is determined with reference to the target rotation angle
  • FIG. 15 is a sensor calculated for the reference angle range. This is a diagram to explain how the rotation angle of the motor is determined by referring to the value.
  • the target rotation angle may correspond to the actual rotation angle of the motor 320.
  • the motor driver 440 can drive the motor 320 at the target rotation angle.
  • the target rotation angle is T
  • the actual rotation angle of the motor 320 may be T.
  • a difference may occur between the target rotation angle and the actual rotation angle due to various factors.
  • the target rotation angle can be used to determine the reference angle range, which is a partial angle range corresponding to the reference blade.
  • control device 400 may determine a partial angle range corresponding to the target rotation angle among the plurality of partial angle ranges RA1 to RA4 as the reference angle range.
  • the reference angle range represents a partial angle range used to determine the rotation angle of the motor 320.
  • the target rotation angle T may be included in the partial angle range RA3.
  • the control device 400 may determine partial angle range RA3 among the plurality of partial angle ranges (RA1 to RA4) as the reference angle range.
  • the control device 400 calculates the predicted rotation angle of the motor 320 corresponding to the sensor value output by the magnetic field sensor 363 for each of the plurality of partial angle ranges (RA1 to RA4), and The predicted rotation angle calculated with respect to the reference angle range among the partial angle ranges (RA1 to RA4) of can be determined to be the rotation angle of the motor 320.
  • the predicted rotation angles of A1, A2, A3, and A4 can be calculated for each of the plurality of partial angle ranges (RA1 to RA4).
  • the plurality of partial angle ranges (RA1 to RA4) correspond to the plurality of blades 351, and when counting for the blades 351 is not performed, the control device 400 uses the plurality of partial angle ranges (RA1 to RA4). It is not possible to determine which partial angle range is the reference angle range.
  • the control device 400 may determine the middle partial angle range RA3 as the reference angle range with reference to the target rotation angle, and determine that A3 is the actual rotation angle of the motor 320 through this.
  • control device 400 may control the motor 320 again to compensate for the difference.
  • the coordinates of the magnetic field sensor 363 can have four periods within the designed rotation angle when the number of blades 351 is four. Based on 360 degrees, which is one rotation of the motor 320, the angle of one of the four cycles of the magnetic field sensor 363 may be 90 degrees.
  • the rotation angle of the motor 320 can be calculated using the equation below.
  • m-deg (count of blade) ⁇ (blade angle) + (e-deg / number of blade)
  • Count of blade indicates the number of the blade 351 corresponding to the reference angle range.
  • the number of the blade 351 may be counted by a separate calculation means (not shown) such as an MCU (Micro Controller Unit).
  • MCU Micro Controller Unit
  • count of blades can be determined as one of 0 to 3.
  • Blade angle represents the angle range of the blade 351.
  • the blade angle can be calculated using the equation below.
  • blade angle design rotation angle / number of blades
  • the design rotation angle represents the rotation angle range of the motor 320.
  • the design rotation angle may be 360 degrees, and when the motor 320 is used for a tilt operation of the camera, the design rotation angle may be 180 degrees.
  • Equation 1 represents the rotation angle of the motor 320 detected by the magnetic field sensor 363.
  • the output value of the magnetic field sensor 363 may include a range of 0 to 2 ⁇ radians.
  • Number of blades indicates the number of blades 351.
  • a calculation means such as an MCU is required.
  • power consumption by the calculation means may occur and manufacturing costs for installing the calculation means may be incurred.
  • the posture adjustment device can determine the rotation angle of the motor 320 without using a calculation means such as an MCU.
  • the target angle can be input, and using this, the above-mentioned count of blades can be calculated as shown in the equation below.
  • the motor angle is an angle input for rotation of the motor 320 and may correspond to the target rotation angle described above.
  • Blade angle represents the angle range of the blade 351.
  • m-deg (motor angle // blade angle) ⁇ (blade angle) + (e-deg / number of blade)
  • the rotation angle m-deg of the motor 320 is as follows: It can be calculated as 238.75 degrees.
  • the object 20 may include a camera. If the object 20 is a camera, the target rotation angle may be input to determine the shooting direction of the camera. In order to rotate the object 20 to the target rotation angle, the control unit 430 may determine the current angle of the motor 320. The control unit 430 sets the current angle of the motor 320 as the initial angle and rotates the object 20 to the target rotation angle based on this. For example, if the initial angle is 20 degrees and the target rotation angle is 280 degrees, the controller 430 may rotate the motor 320 at an angle of 260 degrees.
  • the initial angle can be set without using a separate sensing means such as a PI sensor.
  • the control unit 430 may set the rotation angle of the motor 320 corresponding to the sensor value of the magnetic field sensor 363 to the initial angle. Since the magnetic field sensor 363 outputs sensor values with higher resolution than the PI sensor, the initial angle set using the sensor value of the magnetic field sensor 363 can provide relatively high accuracy.
  • the initial angle may be the angle of the motor 320 at the time the object 20 is installed.
  • the control unit 430 may control the motor 320 based on the initial angle set at that point in time and repeat this process.
  • Figure 16 is a diagram showing a detection unit and a target according to another embodiment of the present invention
  • Figure 17 is a diagram for explaining that the reference angle range is determined by referring to the first sensor value
  • Figure 18 is a diagram showing the reference angle range This is a diagram to explain that the rotation angle of the motor is determined by referring to the calculated second sensor value.
  • the detection units 510 and 520 include a first detection unit 510 and a second detection unit 520, and the targets 610 and 620 are the first detection units 510 and 520. It may include a target 610 and a second target 620.
  • the first detection unit 510 may generate a first magnetic field and detect changes in the first magnetic field.
  • the second detection unit 520 may generate a second magnetic field and detect changes in the second magnetic field.
  • the first target 610 rotates by the driving force of the motor 320 and includes one first blade 611 to change the first magnetic field.
  • the second target 620 rotates by the driving force of the motor 320 and includes a plurality of second blades to change the second magnetic field.
  • the first target 610 and the second target 620 may be coupled to the same shaft 630.
  • the shaft 630 may be coupled to the rotation axis of the motor 320 or may be an extension of the rotation axis of the motor 320. As the shaft 630 rotates, the first target 610 and the second target 620 may rotate simultaneously.
  • the first sensing unit 510 may include a first substrate 511, a first coil 512, and a first magnetic field sensor 513.
  • the second sensing unit 520 may include a second substrate 521, a second coil 522, and a second magnetic field sensor 523.
  • the first coil 512 may be disposed on the first substrate 511 toward the first target 610, and the second coil 522 may be disposed on the second substrate 521 toward the second target 620. there is.
  • the first coil 512 may generate a first magnetic field
  • the second coil 522 may generate a second magnetic field.
  • the first magnetic field may be changed by the first blade 611 of the first target 610
  • the second magnetic field may be changed by the second blade 621 of the second target 620.
  • the first magnetic field sensor 513 detects the first magnetic field changed by the first blades 611 and outputs a first sensor value
  • the second magnetic field sensor 523 detects the first magnetic field changed by the plurality of second blades 621.
  • the second sensor value can be output by detecting the magnetic field.
  • the control device 400 may determine the rotation angle of the motor 320 by referring to the detection results of the first detection unit 510 and the detection results of the second detection unit 520. Specifically, the control device 400 may determine the rotation angle of the motor 320 by referring to the first sensor value and the second sensor value.
  • the reference angle range may be determined by referring to the first sensor value.
  • the first target 610 may include one first blade 611.
  • the first blade 611 may be provided in the shape of a semi-circular plate. Since one first blade 611 rotates around the first coil 512, the rotation period of the motor 320 and the period of magnetic field change by the first blade 611 may be the same. For example, when the motor 320 rotates once, a magnetic field change of one cycle can be formed.
  • the approximate rotation angle of the motor 320 can be confirmed by detecting the magnetic field change caused by the first blade 611. That is, since the specific sensor value of the first magnetic field sensor 513 corresponds to a specific rotation angle of the motor 320, the approximate rotation angle of the motor 320 is determined only with the sensor value output from the first magnetic field sensor 513. It is possible to do so.
  • FIG. 17 shows that when the first sensor value is S1, the approximate rotation angle of the motor 320 is B.
  • the second sensor values calculated for each of the plurality of second blades 621 may respectively correspond to a plurality of different partial angle ranges (RC1 to RC8) among the rotation angle range of the motor 320.
  • the control device 400 may determine a partial angle range corresponding to the first sensor value of the first magnetic field sensor 513 among the plurality of partial angle ranges RC1 to RC8 as the reference angle range.
  • the reference angle range represents a partial angle range used to determine the rotation angle of the motor 320.
  • the control device 400 may determine partial angle range RC6 among the plurality of partial angle ranges RC1 to RC8 as the reference angle range.
  • the control device 400 predicts a rotation angle ( C1 to C8) may be calculated, and the predicted rotation angle calculated for the reference angle range among the plurality of partial angle ranges (RC1 to RC8) may be determined to be the rotation angle of the motor 320.
  • the predicted rotation angles of C1 to C8 may be calculated for each of the plurality of partial angle ranges (RC1 to RC8).
  • the plurality of partial angle ranges (RC1 to RC8) correspond to the plurality of second blades 621, and when counting is not performed for the second blade 621, the control device 400 selects one of the plurality of partial angle ranges. It is not possible to determine which partial angle range is the reference angle range.
  • the control device 400 determines the partial angle range RC6 as the reference angle range with reference to the first sensor value of the first magnetic field sensor 513, and through this, C6 can be determined to be the actual rotation angle of the motor 320. there is.
  • Figure 19 is a diagram showing a detection unit and a target according to another embodiment of the present invention
  • Figure 20 illustrates that the rotation angle of the motor 320 is determined by the combination of the first sensor value and the second sensor value. This is a drawing for
  • the detection units 710 and 720 include a first detection unit 710 and a second detection unit 720, and the targets 810 and 820 are the first detection units 710 and 720. It may include one target 810 and a second target 820.
  • the first detection unit 710 may generate a first magnetic field and detect changes in the first magnetic field.
  • the second detection unit 720 may generate a second magnetic field and detect changes in the second magnetic field.
  • the first target 810 rotates by the driving force of the motor 320 and includes a first number of first blades 811 to change the first magnetic field.
  • the second target 820 rotates by the driving force of the motor 320 and includes a second number of second blades to change the second magnetic field.
  • the difference between the first number and the second number may include 1.
  • the first number may be 7 and the second number may be 8.
  • the difference between the first number and the second number may exceed 1.
  • the explanation will focus on the difference between the first number and the second number being 1.
  • the first target 810 and the second target 820 may be coupled to the same shaft 830.
  • the shaft 830 may be coupled to the rotation axis of the motor 320 or may be an extension of the rotation axis of the motor 320. As the shaft 830 rotates, the first target 810 and the second target 820 may rotate simultaneously.
  • the first sensing unit 710 may include a first substrate 711, a first coil 712, and a first magnetic field sensor 713.
  • the second sensing unit 720 may include a second substrate 721, a second coil 722, and a second magnetic field sensor 723.
  • the first coil 712 may be disposed on the first substrate 711 toward the first target 810, and the second coil 722 may be disposed on the second substrate 721 toward the second target 820. there is.
  • the first coil 712 may generate a first magnetic field
  • the second coil 722 may generate a second magnetic field.
  • the first magnetic field may be changed by the first blade 811 of the first target 810
  • the second magnetic field may be changed by the second blade 821 of the second target 820.
  • the first magnetic field sensor 713 detects the first magnetic field changed by the first number of first blades 811 and outputs a first sensor value
  • the second magnetic field sensor 723 detects the first magnetic field changed by the first number of first blades 811 and outputs a first sensor value.
  • the changed magnetic field can be detected by (821) and the second sensor value can be output.
  • the control device 400 may determine the rotation angle of the motor 320 by referring to the detection results of the first detection unit 710 and the detection results of the second detection unit 720. Specifically, the control device 400 may determine the rotation angle of the motor 320 by referring to the combination of the first sensor value and the second sensor value.
  • the first sensor value calculated for each of the first number of first blades 811 corresponds to a plurality of different partial angle ranges RD1 to RD7 among the rotation angle range of the motor 320. It can be.
  • the second sensor values calculated for each of the second number of second blades 821 may respectively correspond to a plurality of different partial angle ranges (RE1 to RE8) among the rotation angle range of the motor 320. .
  • the partial angle range (RD1 to RD7) corresponding to the change period of the first sensor value is referred to as the first partial angle range (RD1 to RD7)
  • the partial angle range (RE1 to RD7) corresponding to the change period of the second sensor value is referred to as the first partial angle range (RD1 to RD7)
  • RE8 is called the second partial angle range (RE1 to RE8).
  • the difference between the first number and the second number may be 1.
  • the description will focus on the fact that the second number is greater than the first number by 1.
  • the first number may be 7, and the second number may be 8.
  • seven first partial angle ranges (RD1 to RD7) may be formed, and eight second partial angle ranges (RE1 to RE8) may be formed.
  • the control device 400 may determine the rotation angle of the motor 320 by referring to the combination of the first sensor value and the second sensor value.
  • the first sensor value and the second sensor value are output, one rotation angle can be calculated by combining them. Referring to FIG. 20 , when the first sensor value is S1 and the second sensor value is S2, the rotation angle of D can be calculated.
  • the rotation angle of the motor 320 according to the combination of the first sensor value and the second sensor value can be calculated using the equation below.
  • MA represents the actual rotation angle of the motor 320
  • s1 represents the first sensor value
  • s2 represents the second sensor value
  • n represents the second number.
  • the control device 400 may store a change in the first sensor value for each of the plurality of first partial angle ranges (RD1 to RD7) and a change in the second sensor value for each of the plurality of second partial angle ranges (RE1 to RE8).
  • the control device 400 calculates the first sensor value and the second sensor value using the above-described math method.
  • the actual rotation angle of the motor 320 can be calculated by applying the equation.
  • Figure 21 is a flowchart showing a posture adjustment method according to an embodiment of the present invention.
  • control device 400 can adjust the posture of the object 20 through feedback control.
  • the control device 400 may receive a control command for adjusting the posture of the object 20. As a control command is input, the control device 400 may drive the motor 320 provided in the driving devices 301 and 302 in response to the control command and determine the rotation angle of the motor 320. The rotation angle of the motor 320 may be determined by referring to the sensor value of the magnetic field sensor 363.
  • control device 400 may adjust the posture of the object 20 with reference to the rotation angle of the motor 320. That is, the control device 400 feeds back the motor 320 by referring to the detection result of the detection unit 360, that is, the sensor value of the magnetic field sensor 363, until the rotation angle of the motor 320 falls within the target threshold range. It's about controlling.
  • the control device 400 may determine the rotation angle of the motor 320 by referring to the target rotation angle and the detection result of the detection unit 360.
  • the sensor values calculated for each of the plurality of blades may respectively correspond to a plurality of different partial angle ranges among the rotation angle range of the motor 320.
  • the control device 400 may determine a partial angle range corresponding to the target rotation angle among the plurality of partial angle ranges as the reference angle range. Then, the control device 400 calculates the predicted rotation angle of the motor 320 corresponding to the sensor value output by the magnetic field sensor 363 for each partial angle range, and selects the reference angle range among the plurality of partial angle ranges.
  • the calculated predicted rotation angle may be determined to be the rotation angle of the motor 320.
  • the control device 400 rotates the motor 320 by referring to the detection result of the first detection unit 510 and the detection result of the second detection unit 520. You can judge the angle. For example, when the first target 610 includes one first blade 611 and the second target 620 includes a plurality of second blades 621, the control device 400 includes a plurality of Among the partial angle ranges, the partial angle range corresponding to the first sensor value of the first magnetic field sensor 513 may be determined as the reference angle range.
  • control device 400 calculates the predicted rotation angle of the motor 320 corresponding to the second sensor value output by the second magnetic field sensor 523 for each of the plurality of partial angle ranges, and The predicted rotation angle calculated for the reference angle range among the ranges may be determined to be the rotation angle of the motor 320.
  • the control device 400 can determine the rotation angle of the motor 320 by referring to the combination of the first sensor value and the second sensor value. In this case, the control device 400 may determine the rotation angle of the motor 320 by referring to the above-mentioned equation.

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Abstract

본 발명은 자세 조절 장치 및 방법에 관한 것으로서, 피드백 제어를 통하여 대상물의 자세를 조절하는 자세 조절 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 장치는 모터를 구비하여 구동력을 발생시키는 구동 장치, 및 상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 제어 장치를 포함하되, 상기 구동 장치는, 자계를 발생시키고, 상기 발생된 자계의 변화를 감지하는 감지부, 및 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 블레이드를 포함하여 상기 감지부에서 발생된 자계를 변화시키는 타겟을 포함하고, 상기 제어 장치는 목표 회전 각도와 상기 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단한다.

Description

자세 조절 장치 및 방법
본 발명은 자세 조절 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 피드백 제어를 통하여 대상물의 자세를 조절하는 자세 조절 장치 및 방법에 관한 것이다.
목표로 하는 장소에 대한 감시의 용도로서 카메라가 이용될 수 있다. 사용자는 카메라에 의해 촬영된 영상을 참조하여 해당 장소에 대한 감시를 수행할 수 있다.
카메라가 하나의 지점만을 향하고 있는 경우 감시 영역이 제한될 수 있다. 이에, 카메라의 촬영 방향을 전환하기 위하여 팬 틸트(pan tilt) 장비가 카메라에 장착될 수 있다. 팬 틸트 장비는 사용자의 요청에 의해 또는 자동으로 촬영 방향을 전환할 수 있으며, 카메라는 전환된 촬영 방향에 대한 촬영을 수행할 수 있다.
팬 틸트 장비에 구비된 모터의 회전 각도를 감지하기 위하여 홀 센서(hall sensor)가 이용될 수 있다. 홀 센서는 자기장을 감지하여 모터의 회전 각도를 감지할 수 있다. 홀 센서에 의해 감지된 모터의 회전 각도가 참조되어 모터의 회전 제어가 가능하게 된다.
한편, 카메라의 감시 영역 전환에 대한 정밀 제어의 필요성이 높아지고 있다. 따라서, 보다 높은 정확도로 모터의 회전 각도를 감지할 수 있도록 하는 발명의 등장이 요구된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 피드백 제어를 통하여 대상물의 자세를 조절하는 자세 조절 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 장치는 모터를 구비하여 구동력을 발생시키는 구동 장치, 및 상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 제어 장치를 포함하되, 상기 구동 장치는, 자계를 발생시키고, 상기 발생된 자계의 변화를 감지하는 감지부, 및 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 블레이드를 포함하여 상기 감지부에서 발생된 자계를 변화시키는 타겟을 포함하고, 상기 제어 장치는 목표 회전 각도와 상기 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단한다.
상기 감지부는, 자계를 발생시키는 코일, 및 상기 복수의 블레이드에 의해 변화된 자계를 감지하여 상기 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값을 순차적으로 출력하는 자계 센서를 포함한다.
상기 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값은 상기 모터의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응되고, 상기 제어 장치는 상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 목표 회전 각도에 대응되는 부분 각도 범위를 상기 모터의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 기준 각도 범위로 결정한다.
상기 제어 장치는, 상기 복수의 부분 각도 범위별로 상기 자계 센서에 의해 출력된 센서값에 대응하는 상기 모터의 예측 회전 각도를 산출하고, 상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 상기 모터의 회전 각도인 것으로 판단한다.
상기 제어 장치는, 상기 모터의 목표 회전 각도를 입력 받고, 상기 모터의 현재 각도를 초기 각도로 설정하며, 상기 초기 각도를 기준으로 상기 목표 회전 각도만큼 회전하도록 상기 모터를 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자세 조절 장치는 모터를 구비하여 구동력을 발생시키는 구동 장치, 및 상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 제어 장치를 포함하되, 상기 구동 장치는, 제1 자계를 발생시키고, 상기 제1 자계의 변화를 감지하는 제1 감지부와, 제2 자계를 발생시키고, 상기 제2 자계의 변화를 감지하는 제2 감지부와, 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 하나의 제1 블레이드를 포함하여 상기 제1 자계를 변화시키는 제1 타겟, 및 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 제2 블레이드를 포함하여 상기 제2 자계를 변화시키는 제2 타겟을 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 제1 감지부의 감지 결과와 상기 제2 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단한다.
상기 제1 감지부는, 상기 제1 자계를 발생시키는 제1 코일, 및 상기 제1 블레이드에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하는 제1 자계 센서를 포함하고, 상기 제2 감지부는, 상기 제2 자계를 발생시키는 제2 코일, 및 상기 복수의 제2 블레이드에 의해 변화된 제2 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력하는 제2 자계 센서를 포함한다.
상기 복수의 제2 블레이드 각각에 대하여 산출된 제2 센서값은 상기 모터의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응되고, 상기 제어 장치는 상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 제1 자계 센서의 제1 센서값에 대응되는 부분 각도 범위를 상기 모터의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 기준 각도 범위로 결정한다.
상기 제어 장치는, 상기 복수의 부분 각도 범위별로 상기 제2 자계 센서에 의해 출력된 제2 센서값에 대응하는 상기 모터의 예측 회전 각도를 산출하고, 상기 복수의 제2 부분 각도 범위 중 상기 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 상기 모터의 회전 각도인 것으로 판단한다.
상기 제어 장치는, 상기 모터의 목표 회전 각도를 입력 받고, 상기 모터의 현재 각도를 초기 각도로 설정하며, 상기 초기 각도를 기준으로 상기 목표 회전 각도만큼 회전하도록 상기 모터를 제어한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자세 조절 장치는 모터를 구비하여 구동력을 발생시키는 구동 장치, 및 상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 제어 장치를 포함하되, 상기 구동 장치는, 제1 자계를 발생시키고, 상기 제1 자계의 변화를 감지하는 제1 감지부와, 제2 자계를 발생시키고, 상기 제2 자계의 변화를 감지하는 제2 감지부와, 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 제1 개수의 제1 블레이드를 포함하여 상기 제1 자계를 변화시키는 제1 타겟, 및 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 상기 제1 개수에 대하여 사전에 설정된 차이를 갖는 제2 개수의 제2 블레이드를 포함하여 상기 제2 자계를 변화시키는 제2 타겟을 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 제1 감지부의 감지 결과와 상기 제2 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단한다.
상기 제1 개수와 제2 개수의 차이는 1을 포함한다.
상기 제1 감지부는, 상기 제1 자계를 발생시키는 제1 코일, 및 상기 제1 개수의 제1 블레이드에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하는 제1 자계 센서를 포함하고, 상기 제2 감지부는, 상기 제2 자계를 발생시키는 제2 코일, 및 상기 제2 개수의 제2 블레이드에 의해 변화된 제2 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력하는 제2 자계 센서를 포함하고, 상기 제어 장치는 상기 제1 센서값과 상기 제2 센서값의 조합을 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단한다.
상기 제어 장치는, 상기 모터의 목표 회전 각도를 입력 받고, 상기 모터의 현재 각도를 초기 각도로 설정하며, 상기 초기 각도를 기준으로 상기 목표 회전 각도만큼 회전하도록 상기 모터를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 방법은 대상물의 자세 조절을 위한 제어 명령를 입력 받는 단계와, 상기 제어 명령에 대응하여 구동 장치에 구비된 모터를 구동시키는 단계와, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계, 및 상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 단계를 포함하되, 상기 구동 장치는, 자계를 발생시키고, 상기 발생된 자계의 변화를 감지하는 감지부, 및 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 블레이드를 포함하여 상기 감지부에서 발생된 자계를 변화시키는 타겟을 포함하고, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는 목표 회전 각도와 상기 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 감지부는, 자계를 발생시키는 코일, 및 상기 복수의 블레이드에 의해 변화된 자계를 감지하여 상기 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값을 순차적으로 출력하는 자계 센서를 포함하고, 상기 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값은 상기 모터의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응되고, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는, 상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 목표 회전 각도에 대응되는 부분 각도 범위를 상기 모터의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 기준 각도 범위로 결정하는 단계와, 상기 복수의 부분 각도 범위별로 상기 자계 센서에 의해 출력된 센서값에 대응하는 상기 모터의 예측 회전 각도를 산출하는 단계, 및 상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 상기 모터의 회전 각도인 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 자세 조절 방법은 대상물의 자세 조절을 위한 제어 명령를 입력 받는 단계와, 상기 제어 명령에 대응하여 구동 장치에 구비된 모터를 구동시키는 단계와, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계, 및 상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 단계를 포함하되, 상기 구동 장치는, 제1 자계를 발생시키고, 상기 제1 자계의 변화를 감지하는 제1 감지부와, 제2 자계를 발생시키고, 상기 제2 자계의 변화를 감지하는 제2 감지부와, 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 하나의 제1 블레이드를 포함하여 상기 제1 자계를 변화시키는 제1 타겟, 및 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 제2 블레이드를 포함하여 상기 제2 자계를 변화시키는 제2 타겟을 포함하고, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는 상기 제1 감지부의 감지 결과와 상기 제2 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 제1 감지부는, 상기 제1 자계를 발생시키는 제1 코일, 및 상기 제1 블레이드에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하는 제1 자계 센서를 포함하고, 상기 제2 감지부는, 상기 제2 자계를 발생시키는 제2 코일, 및 상기 복수의 제2 블레이드에 의해 변화된 제2 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력하는 제2 자계 센서를 포함하고, 상기 복수의 제2 블레이드 각각에 대하여 산출된 제2 센서값은 상기 모터의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응되고, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는, 상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 제1 자계 센서의 제1 센서값에 대응되는 부분 각도 범위를 상기 모터의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 기준 각도 범위로 결정하는 단계와, 상기 복수의 부분 각도 범위별로 상기 제2 자계 센서에 의해 출력된 제2 센서값에 대응하는 상기 모터의 예측 회전 각도를 산출하는 단계, 및 상기 복수의 제2 부분 각도 범위 중 상기 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 상기 모터의 회전 각도인 것으로 판단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 자세 조절 방법은 대상물의 자세 조절을 위한 제어 명령를 입력 받는 단계와, 상기 제어 명령에 대응하여 구동 장치에 구비된 모터를 구동시키는 단계와, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계, 및 상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 단계를 포함하되, 상기 구동 장치는, 제1 자계를 발생시키고, 상기 제1 자계의 변화를 감지하는 제1 감지부와, 제2 자계를 발생시키고, 상기 제2 자계의 변화를 감지하는 제2 감지부와, 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 제1 개수의 제1 블레이드를 포함하여 상기 제1 자계를 변화시키는 제1 타겟, 및 상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 상기 제1 개수에 대하여 사전에 설정된 차이를 갖는 제2 개수의 제2 블레이드를 포함하여 상기 제2 자계를 변화시키는 제2 타겟을 포함하고, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는 상기 제1 감지부의 감지 결과와 상기 제2 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계를 포함한다.
상기 제1 감지부는, 상기 제1 자계를 발생시키는 제1 코일, 및 상기 제1 개수의 제1 블레이드에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하는 제1 자계 센서를 포함하고, 상기 제2 감지부는, 상기 제2 자계를 발생시키는 제2 코일, 및 상기 제2 개수의 제2 블레이드에 의해 변화된 제2 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력하는 제2 자계 센서를 포함하고, 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는 상기 제1 센서값과 상기 제2 센서값의 조합을 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 자세 조절 장치 및 방법에 따르면 모터의 구동을 위한 입력값을 참조하여 블레이드의 위치를 판단하기 때문에 상대적으로 적은 연산량으로 대상물의 자세 조절을 가능하게 하는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 제어 장치의 블록도이다.
도 4는 구동 장치의 사시도이다.
도 5는 구동 장치의 분해 사시도이다.
도 6은 로터의 사시도이다.
도 7은 타겟이 일체형으로 형성된 로터의 사시도이다.
도 8은 감지부의 사시도이다.
도 9는 감지부의 저면도이다.
도 10은 모터의 회전이 감지부에 의해 감지되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 감지부에 대하여 블레이드가 회전하는 것을 나타낸 도면이다.
도 12는 자계 센서의 센서값에 대한 모터의 회전 각도를 나타내는 그래프이다.
도 13은 목표 회전 각도에 대한 모터의 회전 각도를 나타내는 그래프이다.
도 14는 목표 회전 각도가 참조되어 기준 각도 범위가 결정되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 기준 각도 범위에 대하여 산출된 센서값이 참조되어 모터의 회전 각도가 판단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지부 및 타겟을 나타낸 도면이다.
도 17은 제1 센서값이 참조되어 기준 각도 범위가 결정되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 기준 각도 범위에 대하여 산출된 제2 센서값이 참조되어 모터의 회전 각도가 판단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지부 및 타겟을 나타낸 도면이다.
도 20은 제1 센서값 및 제2 센서값의 조합에 의해 모터의 회전 각도가 판단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 제어 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 장치(10)는 메인 몸체(100), 회전 몸체(201, 202), 구동 장치(301, 302) 및 제어 장치(400)를 포함하여 구성된다.
메인 몸체(100) 및 회전 몸체(201, 202)는 상호 간에 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 자세 조절 장치(10)는 적어도 하나의 회전 몸체(201, 202)를 포함할 수 있다. 이하, 회전 몸체(201, 202)가 제1 회전 몸체(201) 및 제2 회전 몸체(202)를 포함하고 있는 것을 위주로 설명하기로 한다.
제1 회전 몸체(201) 및 제2 회전 몸체(202)는 메인 몸체(100)에 대하여 개별적으로 회전할 수 있다. 메인 몸체(100)에 대한 제1 회전 몸체(201)의 자세 및 메인 몸체(100)에 대한 제2 회전 몸체(202)의 자세는 개별적으로 결정될 수 있다.
제1 회전 몸체(201)는 대상물(20)에 결합되고, 제2 회전 몸체(202)는 벽(wall)과 같은 기준 물체에 결합될 수 있다. 메인 몸체(100)에 대한 제1 회전 몸체(201) 및 제2 회전 몸체(202)의 자세에 따라 기준 물체에 대한 대상물(20)의 자세가 결정될 수 있다. 대상물(20)은 카메라를 포함할 수 있다. 기준 물체에 대한 카메라의 자세에 따라 카메라의 촬영 방향이 결정될 수 있다.
구동 장치(301, 302)는 메인 몸체(100)에 대하여 회전 몸체(201, 202)를 회전시키기 위한 구동력을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 구동 장치(301, 302)는 모터를 구비하여 구동력을 발생시킬 수 있다. 구동 장치(301, 302)는 메인 몸체(100)에 구비될 수 있으나, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 구동 장치(301, 302)는 회전 몸체(201, 202)에 구비될 수도 있다. 이하, 메인 몸체(100)에 구동 장치(301, 302)가 구비된 것을 위주로 설명하기로 한다.
구동 장치(301, 302)는 제1 구동 장치(301) 및 제2 구동 장치(302)를 포함할 수 있다. 제1 구동 장치(301)는 메인 몸체(100)에 대하여 제1 회전 몸체(201)를 회전시키고, 제2 구동 장치(302)는 메인 몸체(100)에 대하여 제2 회전 몸체(202)를 회전시킬 수 있다. 대상물(20)이 카메라인 경우 제1 구동 장치(301)는 카메라의 팬 조절을 수행하고, 제2 구동 장치(302)는 카메라의 틸트 조절을 수행할 수 있다.
제어 장치(400)는 대상물(20)의 자세를 조절할 수 있다. 특히, 제어 장치(400)는 구동 장치(301, 302)에 구비된 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물(20)의 자세를 조절할 수 있다. 예를 들어, 제어 장치(400)는 카메라인 대상물(20)이 특정 방향을 향하도록 하는 제어 명령을 입력 받을 수 있다. 제어 명령에 따라 제어 장치(400)는 구동 장치(301, 302)에 구비된 모터를 구동시킬 수 있다. 모터의 구동력에 의해 메인 몸체(100)에 대하여 제1 회전 몸체(201) 및 제2 회전 몸체(202)가 회전하면서 대상물(20)의 자세가 조절될 수 있다.
한편, 제어 장치(400)의 제어와 모터의 동작 간에 오차가 발생하는 경우 대상물(20)의 목표 자세와 실제 자세 간에 오차(이하, 자세 오차라 한다)가 존재할 수 있다. 대상물(20)의 자세 오차는 모터의 회전 각도가 참조되어 확인될 수 있다. 도 2를 참조하여 설명하면, 제어 장치(400)는 목표 회전 각도로 회전하도록 모터를 제어할 수 있다. 그리고, 제어 장치(400)는 모터의 실제 회전 각도를 확인할 수 있다. 목표 회전 각도와 실제 회전 각도 간에 차이가 존재하는 경우 자세 오차가 발생될 수 있다. 이러한 경우 제어 장치(400)는 자세 오차가 보정되도록 모터를 다시 제어할 수 있다. 이와 같은 제어 장치(400)의 피드백 제어에 의해 대상물(20)에 대한 미세한 자세 조절이 가능하게 된다.
모터의 회전 각도를 판단함에 있어서 제어 장치(400)는 목표 회전 각도와 감지부의 감지 결과를 참조할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 도 13 내지 도 15를 통하여 후술하기로 한다.
제어 장치(400)는 구동 장치(301, 302)에 구비된 모터의 현재 각도를 초기 각도로 설정하고, 초기 각도를 기준으로 목표 회전 각도만큼 회전하도록 모터를 제어할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 모터의 회전 각도는 자계 센서(363)(도 8 참조)가 이용되어 확인될 수 있다. 자계 센서(363)는 종래의 PI 센서(Photo Interrupter Sensor)에 비하여 높은 해상도의 결과를 제공하고, 모터의 특정 회전 각도를 프리셋(preset)으로 저장할 수 있으며, 모터가 슬립(slip)되더라도 상대적으로 높은 정확도로 모터의 회전 각도를 감지할 수 있다. 또한, 자계 센서(363)는 종래의 마그넷 센서(Magnet Sensor)에 비하여 저렴하고, 자기장과 같은 주변의 영향을 적게 받는 장점도 있다. 초기 각도를 기준으로 모터를 제어하는 제어 장치(400)에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.
도 3은 제어 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제어 장치(400)는 입력부(410), 저장부(420), 제어부(430), 모터 구동부(440) 및 센서값 수신부(450)를 포함하여 구성된다.
입력부(410)는 목표 회전 각도를 입력 받을 수 있다. 모터 구동부(440)는 목표 회전 각도로 모터가 회전하도록 모터를 구동시킬 수 있다. 모터는 모터 구동부(440)로부터 수신된 구동 신호에 따라 회전할 수 있다.
센서값 수신부(450)는 모터의 회전 각도에 대한 센서값을 수신할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 구동 장치(301, 302)는 모터의 회전 각도를 감지하기 위한 센서를 구비하는데, 센서값 수신부(450)는 해당 센서로부터 센서값을 수신할 수 있다.
저장부(420)는 센서의 센서값과 모터의 회전 각도 간의 관계(이하, 센서값-회전 각도 관계라 한다)를 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장부(420)는 도 12에 도시된 그래프의 형태로 센서값-회전 각도 관계를 저장할 수 있다.
제어부(430)는 센서값-회전 각도 관계를 참조하여 모터의 실제 회전 각도를 확인할 수 있다. 그리고, 제어부(430)는 목표 회전 각도와 실제 회전 각도 간에 차이가 존재하는 경우 그 차이가 보상되도록 모터 구동부(440)를 제어할 수 있다. 또한, 제어부(430)는 입력부(410), 저장부(420), 모터 구동부(440) 및 센서값 수신부(450)에 대한 전반적인 제어를 수행할 수 있다.
도 4는 구동 장치의 사시도이고, 도 5는 구동 장치의 분해 사시도이고, 도 6은 로터의 사시도이고, 도 7은 타겟이 일체형으로 형성된 로터의 사시도이고, 도 8은 감지부의 사시도이고, 도 9는 감지부의 저면도이며, 도 10은 모터의 회전이 감지부에 의해 감지되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 구동 장치(301, 302)는 베이스부(310), 모터(320), 로터(330), 동력 전달부(340), 타겟(350), 감지부(360) 및 회전부(370)를 포함하여 구성된다.
베이스부(310)는 로터(330)의 회전 기준을 제공할 수 있다. 베이스부(310)에 대하여 로터(330)가 회전할 수 있는 것이다. 베이스부(310)는 메인 몸체(100)에 고정될 수 있다. 로터(330)는 메인 몸체(100)에 대하여 회전하여 회전 몸체(201, 202)에 구동력을 제공할 수 있다.
또한, 베이스부(310)는 구동 장치(301, 302)에 구비된 복수의 부품을 일체화시키는 역할을 수행한다. 구동 장치(301, 302)에 구비된 복수의 부품은 직접적으로 또는 간접적으로 베이스부(310)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 베이스부(310)는 모터(320)의 결합을 위한 모터 플레이트(311)를 구비할 수 있다. 복수의 부품이 일체형으로 결합되어 있기 때문에 구동 장치(301, 302)의 간편한 운용이 가능하게 된다.
모터(320)는 구동력을 발생시킬 수 있다. 본 발명에서 모터(320)는 스테핑 모터(stepping motor)일 수 있다. 따라서, 모터(320)는 입력된 신호에 대응하는 각도로 회전할 수 있다.
로터(330)는 모터(320)의 구동력에 의해 회전할 수 있다. 모터(320)와 로터(330)의 사이에는 동력 전달부(340)가 구비될 수 있다. 도 5는 벨트 형태의 동력 전달부(340)를 도시하고 있으나, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 동력 전달부(340)는 기어 또는 와이어의 형태로 제공될 수도 있다. 또는, 모터(320)와 로터(330)가 직접 결합되는 경우 동력 전달부(340)가 제거될 수도 있다.
모터(320)의 구동력은 동력 전달부(340)를 통하여 로터(330)로 전달될 수 있다. 도 6을 참조하여 설명하면, 로터(330)에는 기어(331)가 구비될 수 있다. 로터(330)의 기어(331)는 동력 전달부(340)에 기어 결합될 수 있다. 모터(320)가 회전하는 경우 모터(320)의 구동력은 동력 전달부(340)를 통해 로터(330)로 전달되고, 로터(330)는 모터(320)와 함께 회전할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 타겟(350)과 로터(330)는 일체형으로 형성될 수 있다. 도 7은 몸체의 일부로서 타겟을 포함하는 로터(380)를 도시하고 있다. 로터(380)에 타겟이 형성되는 경우 로터(380)의 나머지 부분과 타겟은 동일한 재질로 구성될 수 있다. 또는, 이중사출 등이 방식으로 로터(380)의 나머지 부분과 타겟은 상이한 재질로 구성될 수도 있다. 이하, 타겟(350)과 로터(330)가 별도로 구비된 것을 위주로 설명하기로 한다.
다시 도 4 및 도 5를 설명하면, 타겟(350)은 모터(320)의 구동력에 의해 회전할 수 있다. 타겟(350)은 로터(330)에 결합될 수 있다. 모터(320)의 구동력에 의해 로터(330)가 회전하는 경우 로터(330)와 함께 타겟(350)이 회전할 수 있다. 타겟(350)은 복수의 블레이드(351)를 포함하여 감지부(360)에서 발생된 자계를 변화시킬 수 있다. 블레이드(351)는 금속 재질로 제공될 수 있다. 예를 들어, 블레이드(351)는 알루미늄 재질로 제공될 수 있다. 감지부(360)에서 발생된 자계에서 블레이드(351)가 이동하는 경우 자계가 변화될 수 있다.
감지부(360)는 자계를 발생시키고, 발생된 자계의 변화를 감지할 수 있다. 도 8 및 도 9를 참조하면, 감지부(360)는 기판(361), 코일(362) 및 자계 센서(363)를 포함하여 구성된다.
기판(361)은 코일(362) 및 자계 센서(363)를 고정시킬 수 있다. 또한, 기판(361)은 코일(362)에 전류를 공급하고, 자계 센서(363)에 전력을 공급할 수 있다.
코일(362)은 자계를 발생시킬 수 있다. 코일(362)은 링의 형상으로 기판(361)의 일측면에 배치될 수 있다. 코일(362)로 전류가 공급됨에 따라 코일(362)의 주변에 자계가 발생될 수 있다.
도 8 내지 도 10을 참조하여 설명하면, 자계 센서(363)는 블레이드(351)에 의해 변화된 자계를 감지하여 센서값을 출력할 수 있다.
코일(362)은 블레이드(351)를 향하는 기판(361)의 일면에 배치될 수 있다. 모터(320)의 구동력에 의해 로터(330)와 함께 타겟(350)이 회전할 수 있다. 타겟(350)이 회전하면서 코일(362)의 주변에서 블레이드(351)가 이동할 수 있다. 코일(362)의 주변에서 금속 재질의 블레이드(351)가 이동하는 경우 자계가 변화될 수 있다. 자계 센서(363)는 코일 주변의 자계를 지속적으로 감지하여 감지 결과인 센서값을 출력할 수 있다. 예를 들어, 센서값은 자계의 크기일 수 있다. 센서값의 범위는 모터(320)의 회전 각도 범위에 대응될 수 있다.
타겟(350)은 복수의 블레이드(351)를 포함할 수 있다. 이에, 자계 센서(363)는 복수의 블레이드(351)에 의해 변화된 자계를 감지하여 복수의 블레이드(351) 각각에 대하여 산출된 센서값을 순차적으로 출력할 수 있다.
다시 도 4 및 도 5를 설명하면, 회전부(370)는 로터(330)의 회전력을 출력할 수 있다. 회전부(370)는 로터(330)에 고정 결합될 수 있다. 로터(330)가 회전함에 따라 회전부(370)는 로터(330)와 함께 회전할 수 있다. 회전부(370)는 회전 몸체(201, 202)에 결합될 수 있다. 로터(330)의 회전력은 회전부(370)를 통하여 회전 몸체(201, 202)에 전달될 수 있다. 베이스부(310)는 메인 몸체(100)에 고정되고, 회전부(370)는 베이스부(310)에 대하여 회전 가능하도록 결합될 수 있다. 결국, 모터(320)의 구동력에 의해 메인 몸체(100)에 대하여 회전 몸체(201, 202)가 회전할 수 있다.
도 11은 감지부에 대하여 블레이드가 회전하는 것을 나타낸 도면이고, 도 12는 자계 센서의 센서값에 대한 모터의 회전 각도를 나타내는 그래프이다.
도 11을 참조하면, 블레이드(351)는 코일(362)의 주변에서 회전할 수 있다.
코일(362)로 전류가 공급되는 경우 코일(362)의 주변에 자계가 형성될 수 있다. 금속 재질의 블레이드(351)가 코일(362)의 주변에서 회전하는 경우 자계가 변화될 수 있다.
본 발명에서 타겟(350)은 복수의 블레이드(351)를 포함할 수 있다. 복수의 블레이드(351)가 코일(362)의 주변에서 회전하기 때문에 모터(320)의 회전 주기에 복수의 자계 변화의 주기가 포함될 수 있다. 도 12를 참조하여 설명하면, 0~360도의 모터(320)의 회전 주기에 복수의 자계 변화 주기가 포함될 수 있다.
모터(320)의 회전 주기에 포함되는 자계 변화의 주기는 블레이드(351)의 개수에 대응될 수 있다. 예를 들어, 타겟(350)에 포함된 블레이드(351)가 4개인 경우 모터(320)가 1 회전하는 동안 4 주기의 자계 변화가 형성될 수 있다.
모터(320)의 회전 주기에 복수의 자계 변화 주기가 포함되기 때문에 자계 센서(363)의 센서값만으로 모터(320)의 회전 각도는 확인될 수 없다. 도 12를 참조하여 설명하면, 복수의 블레이드(351) 각각에 대하여 산출된 센서값은 모터(320)의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위(RA1~RA4)에 각각 대응될 수 있다. 예를 들어, 자계 센서(363)에 의해 감지된 센서값이 S인 경우 모터(320)의 회전 각도는 예측 회전 각도 A1, A2, A3 및 A4 중 하나일 수 있다. 예측 회전 각도는 하나의 센서값에 대한 각 부분 각도 범위(RA1~RA4)에서의 모터(320)의 회전 각도를 나타낸다.
복수의 블레이드(351) 중 하나에 의해 자계가 변화되어 센서값이 출력될 수 있다. 모터(320)의 회전 각도 판단을 위해서는 복수의 블레이드(351) 중 어떠한 블레이드(이하, 기준 블레이드라 한다)에 의하여 자계가 변화되어 센서값이 출력되었는지가 우선적으로 확인되어야 한다. 기준 블레이드가 확인되는 경우 기준 블레이드에 대응되는 부분 각도 범위(RA1~RA4)의 예측 회전 각도가 모터(320)의 회전 각도인 것으로 판단될 수 있다.
기준 블레이드의 확인을 위해서는 타겟(350)이 회전하는 동안 블레이드(351)에 대한 카운팅이 수반되어야 한다. 블레이드(351)를 카운팅하기 위해서는 타겟(350)의 회전을 지속적으로 추적해야 하며 이를 위한 연산량이 발생될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 장치(10)의 제어 장치(400)는 상대적으로 적은 연산량으로 모터(320)의 회전 각도를 판단하는데 이용되는 기준 블레이드를 확인할 수 있다.
도 13은 목표 회전 각도에 대한 모터의 회전 각도를 나타내는 그래프이고, 도 14는 목표 회전 각도가 참조되어 기준 각도 범위가 결정되는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 15는 기준 각도 범위에 대하여 산출된 센서값이 참조되어 모터의 회전 각도가 판단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 13을 참조하면, 목표 회전 각도는 모터(320)의 실제 회전 각도에 대응될 수 있다.
입력부(410)로 목표 회전 각도가 입력되면 모터 구동부(440)는 목표 회전 각도로 모터(320)를 구동시킬 수 있다. 이상적인 경우로서 목표 회전 각도가 T인 경우 모터(320)의 실제 회전 각도는 T일 수 있다. 그러나, 다양한 요인에 의해 목표 회전 각도와 실제 회전 각도 간에는 차이가 발생될 수 있다.
본 발명에서 목표 회전 각도는 기준 블레이드에 대응되는 부분 각도 범위인 기준 각도 범위를 판단하는데 이용될 수 있다.
도 14를 참조하면, 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위(RA1~RA4) 중 목표 회전 각도에 대응되는 부분 각도 범위를 기준 각도 범위로 결정할 수 있다.
본 발명에서 기준 각도 범위는 모터(320)의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 부분 각도 범위를 나타낸다.
목표 회전 각도 T는 부분 각도 범위 RA3에 포함될 수 있다. 이러한 경우 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위(RA1~RA4) 중 부분 각도 범위 RA3를 기준 각도 범위인 것으로 결정할 수 있다.
도 15를 참조하면, 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위(RA1~RA4)별로 자계 센서(363)에 의해 출력된 센서값에 대응하는 모터(320)의 예측 회전 각도를 산출하고, 복수의 부분 각도 범위(RA1~RA4) 중 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 모터(320)의 회전 각도인 것으로 판단할 수 있다.
자계 센서(363)에 의해 출력된 센서값이 S인 경우 복수의 부분 각도 범위(RA1~RA4)별로 A1, A2, A3 및 A4의 예측 회전 각도가 산출될 수 있다. 복수의 부분 각도 범위(RA1~RA4)는 복수의 블레이드(351)에 대응하는 것으로서, 블레이드(351)에 대한 카운팅이 수행되지 않는 경우 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위(RA1~RA4) 중 어느 부분 각도 범위가 기준 각도 범위인지 확인할 수 없다. 제어 장치(400)는 목표 회전 각도를 참조하여 중 부분 각도 범위 RA3를 기준 각도 범위로 결정하고, 이를 통하여 A3을 모터(320)의 실제 회전 각도인 것으로 판단할 수 있다.
목표 회전 각도 T와 실제 회전 각도 A3 간에는 차이가 존재할 수 있으며, 그 차이가 사전에 설정된 임계치를 초과하는 경우 제어 장치(400)는 그 차이가 보상되도록 다시 모터(320)를 제어할 수 있다.
이와 같은 과정을 수학식을 이용하여 설명하면 아래와 같다. 우선, 자계 센서(363)의 좌표는 블레이드(351)의 개수가 4개인 경우 설계되어진 회전 각도 내에서 4개의 주기를 가질 수 있다. 모터(320)의 1회전인 360도를 기준으로 할 때 자계 센서(363)의 4개의 주기 중 하나의 주기의 각도는 90도가 될 수 있다.
모터(320)의 회전 각도는 아래의 수학식이 이용되어 산출될 수 있다.
[수학식1]
m-deg = (count of blade) × (blade angle) + (e-deg / number of blade)
여기서, m-deg는 모터(320)의 회전 각도를 나타낸다. count of blade는 기준 각도 범위에 대응되는 블레이드(351)의 번호를 나타낸다. 블레이드(351)의 번호는 MCU(Micro Controller Unit)와 같은 별도의 연산수단(미도시)에 의해 카운팅될 수 있다. 블레이드(351)의 개수가 4개인 경우 count of blade는 0에서 3 중 하나의 값으로 결정될 수 있다.
blade angle은 블레이드(351)의 각도 범위를 나타낸다. blade angle은 아래의 수학식에 의해 산출될 수 있다.
[수학식2]
blade angle = 설계 회전각 / 블레이드의 개수
설계 회전각은 모터(320)의 회전 각도 범위를 나타낸다. 모터(320)가 카메라의 팬(pan) 동작에 이용되는 경우 설계 회전각은 360도이고, 모터(320)가 카메라의 틸트(tilt) 동작에 이용되는 경우 설계 회전각은 180도일 수 있다. 예를 들어, 모터(320)가 팬 동작에 이용되고, 블레이드(351)의 개수가 4개인 경우 blade angle은 360 / 4 = 90일 수 있다.
다시 수학식1을 설명하면, e-deg는 자계 센서(363)에 의해 감지된 모터(320)의 회전 각도를 나타낸다. 자계 센서(363)의 출력값은 0~2π 라디안(radian)의 범위를 포함할 수 있다. number of blade는 블레이드(351)의 개수를 나타낸다.
전술한 수학식1을 이용하여 모터(320)의 회전 각도를 산출하기 위해서는 MCU와 같은 연산수단을 필요로 한다. 이러한 연산수단을 이용하는 경우 연산수단에 의한 전력 소모가 발생되고, 연산수단의 설치를 위한 제작 비용이 발생될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 장치는 MCU와 같은 연산수단을 이용하지 않고 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다.
예를 들어, 모터(320)가 스텝 모터인 경우 목표로 하는 각도가 입력될 수 있으며, 이를 이용하면 아래의 수학식과 같이 전술한 count of blade가 산출될 수 있다.
[수학식3]
count of blade = motor angle // blade angle
여기서, //는 뒤의 수로 앞의 수를 나누었을 때 몫이 산출되는 연산자를 나타낸다. motor angle은 모터(320)의 회전을 위하여 입력된 각도로서 전술한 목표 회전 각도에 대응될 수 있다. blade angle은 블레이드(351)의 각도 범위를 나타낸다.
수학식3을 수학식1에 대입하면 아래와 같은 수학식이 유도될 수 있다.
[수학식4]
m-deg = (motor angle // blade angle) × (blade angle) + (e-deg / number of blade)
예를 들어, 목표 회전 각도가 240도이고, 블레이드(351)의 개수가 4개이며, 자계 센서(363)에 의해 감지된 각도가 235도인 경우 모터(320)의 회전 각도 m-deg는 아래와 같이 238.75도로 산출될 수 있다.
m-deg = (240 // (360 / 4)) Х (360 / 4) + (235 / 4) = 238.75
전술한 바와 같이, 본 발명에서 대상물(20)은 카메라를 포함할 수 있다. 대상물(20)이 카메라인 경우 목표 회전 각도는 카메라의 촬영 방향을 결정하기 위하여 입력된 것일 수 있다. 목표 회전 각도로 대상물(20)을 회전시키기 위하여 제어부(430)는 모터(320)의 현재 각도를 판단할 수 있다. 제어부(430)는 모터(320)의 현재 각도를 초기 각도로 설정하고 이를 기준으로 목표 회전 각도로 대상물(20)을 회전시키는 것이다. 예를 들어, 초기 각도가 20도이고, 목표 회전 각도가 280도인 경우 제어부(430)는 260도의 각도로 모터(320)를 회전시킬 수 있다.
초기 각도는 PI 센서와 같은 별도의 감지 수단이 이용되지 않고도 설정될 수 있다. 예를 들어, 제어부(430)는 자계 센서(363)의 센서값에 대응되는 모터(320)의 회전 각도를 초기 각도로 설정할 수 있다. 자계 센서(363)는 PI 센서에 비하여 높은 해상도의 센서값을 출력하기 때문에 자계 센서(363)의 센서값이 이용되어 설정된 초기 각도는 상대적으로 높은 정확도를 제공할 수 있다.
본 발명에서 초기 각도는 대상물(20)이 설치되는 시점에서의 모터(320)의 각도일 수도 있다. 제어부(430)는 해당 시점에 설정된 초기 각도를 기초로 모터(320)를 제어하고, 이와 같은 과정을 반복할 수 있다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지부 및 타겟을 나타낸 도면이고, 도 17은 제1 센서값이 참조되어 기준 각도 범위가 결정되는 것을 설명하기 위한 도면이며, 도 18은 기준 각도 범위에 대하여 산출된 제2 센서값이 참조되어 모터의 회전 각도가 판단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 감지부(510, 520)는 제1 감지부(510) 및 제2 감지부(520)를 포함하고, 타겟(610, 620)은 제1 타겟(610) 및 제2 타겟(620)을 포함할 수 있다.
제1 감지부(510)는 제1 자계를 발생시키고, 제1 자계의 변화를 감지할 수 있다. 제2 감지부(520)는 제2 자계를 발생시키고, 제2 자계의 변화를 감지할 수 있다. 제1 타겟(610)은 모터(320)의 구동력에 의해 회전하고, 하나의 제1 블레이드(611)를 포함하여 제1 자계를 변화시킬 수 있다. 제2 타겟(620)은 모터(320)의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 제2 블레이드를 포함하여 제2 자계를 변화시킬 수 있다.
제1 타겟(610) 및 제2 타겟(620)은 동일한 샤프트(630)에 결합될 수 있다. 샤프트(630)는 모터(320)의 회전축에 결합된 것이거나 모터(320)의 회전축이 연장된 것일 수 있다. 샤프트(630)가 회전함에 따라 제1 타겟(610) 및 제2 타겟(620)이 동시에 회전할 수 있다.
제1 감지부(510)는 제1 기판(511), 제1 코일(512) 및 제1 자계 센서(513)를 포함할 수 있다. 제2 감지부(520)는 제2 기판(521), 제2 코일(522) 및 제2 자계 센서(523)를 포함할 수 있다.
제1 코일(512)은 제1 타겟(610)을 향하여 제1 기판(511)에 배치되고, 제2 코일(522)은 제2 타겟(620)을 향하여 제2 기판(521)에 배치될 수 있다. 제1 코일(512)은 제1 자계를 발생시키고, 제2 코일(522)은 제2 자계를 발생시킬 수 있다. 제1 자계는 제1 타겟(610)의 제1 블레이드(611)에 의해 변화되고, 제2 자계는 제2 타겟(620)의 제2 블레이드(621)에 의해 변화될 수 있다. 제1 자계 센서(513)는 제1 블레이드(611)에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하고, 제2 자계 센서(523)는 복수의 제2 블레이드(621)에 의해 변화된 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력할 수 있다.
제어 장치(400)는 제1 감지부(510)의 감지 결과와 제2 감지부(520)의 감지 결과를 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어 장치(400)는 제1 센서값 및 제2 센서값을 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다.
도 17을 참조하면, 제1 센서값이 참조되어 기준 각도 범위가 결정될 수 있다.
제1 타겟(610)은 하나의 제1 블레이드(611)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 블레이드(611)는 반원판의 형상으로 제공될 수 있다. 하나의 제1 블레이드(611)가 제1 코일(512)의 주변에서 회전하기 때문에 모터(320)의 회전 주기와 제1 블레이드(611)에 의한 자계 변화의 주기가 동일하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 모터(320)가 1 회전하는 경우 1 주기의 자계 변화가 형성될 수 있는 것이다.
모터(320)의 회전 주기와 자계 변화 주기가 동일하기 때문에 제1 블레이드(611)에 의한 자계 변화를 감지함으로써 모터(320)의 개략적인 회전 각도가 확인될 수 있다. 즉, 제1 자계 센서(513)의 특정 센서값이 모터(320)의 특정 회전 각도에 대응되기 때문에 제1 자계 센서(513)에서 출력된 센서값만으로 모터(320)의 개략적인 회전 각도를 판단하는 것이 가능한 것이다. 도 17은 제1 센서값이 S1인 경우 모터(320)의 개략적인 회전 각도가 B인 것을 도시하고 있다.
복수의 제2 블레이드(621) 각각에 대하여 산출된 제2 센서값은 모터(320)의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위(RC1~RC8)에 각각 대응될 수 있다. 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위(RC1~RC8) 중 제1 자계 센서(513)의 제1 센서값에 대응되는 부분 각도 범위를 기준 각도 범위로 결정할 수 있다. 기준 각도 범위는 모터(320)의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 부분 각도 범위를 나타낸다.
도 17을 참조하여 설명하면, 제1 센서값이 S1인 경우 모터(320)의 개략적인 회전 각도 B는 부분 각도 범위 RC6에 포함될 수 있다. 이러한 경우 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위(RC1~RC8) 중 부분 각도 범위 RC6을 기준 각도 범위로 결정할 수 있다.
도 18을 참조하면, 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위(RC1~RC8)별로 제2 자계 센서(523)에 의해 출력된 제2 센서값에 대응하는 모터(320)의 예측 회전 각도(C1~C8)를 산출하고, 복수의 부분 각도 범위(RC1~RC8) 중 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 모터(320)의 회전 각도인 것으로 판단할 수 있다.
제2 자계 센서(523)에 의해 출력된 센서값이 S2인 경우 복수의 부분 각도 범위(RC1~RC8)별로 C1~C8의 예측 회전 각도가 산출될 수 있다. 복수의 부분 각도 범위(RC1~RC8)는 복수의 제2 블레이드(621)에 대응하는 것으로서, 제2 블레이드(621)에 대한 카운팅이 수행되지 않는 경우 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위 중 어느 부분 각도 범위가 기준 각도 범위인지 확인할 수 없다. 제어 장치(400)는 제1 자계 센서(513)의 제1 센서값을 참조하여 부분 각도 범위 RC6를 기준 각도 범위로 결정하고, 이를 통하여 C6을 모터(320)의 실제 회전 각도인 것으로 판단할 수 있다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지부 및 타겟을 나타낸 도면이고, 도 20은 제1 센서값 및 제2 센서값의 조합에 의해 모터(320)의 회전 각도가 판단되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 감지부(710, 720)는 제1 감지부(710) 및 제2 감지부(720)를 포함하고, 타겟(810, 820)은 제1 타겟(810) 및 제2 타겟(820)을 포함할 수 있다.
제1 감지부(710)는 제1 자계를 발생시키고, 제1 자계의 변화를 감지할 수 있다. 제2 감지부(720)는 제2 자계를 발생시키고, 제2 자계의 변화를 감지할 수 있다. 제1 타겟(810)은 모터(320)의 구동력에 의해 회전하고, 제1 개수의 제1 블레이드(811)를 포함하여 제1 자계를 변화시킬 수 있다. 제2 타겟(820)은 모터(320)의 구동력에 의해 회전하고, 제2 개수의 제2 블레이드를 포함하여 제2 자계를 변화시킬 수 있다.
제1 개수와 제2 개수의 차이는 1을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 개수는 7개이고, 제2 개수는 8개일 수 있다. 그러나, 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면 제1 개수와 제2 개수의 차이는 1을 초과할 수도 있다. 이하, 제1 개수와 제2 개수의 차이가 1인 것을 위주로 설명하기로 한다.
제1 타겟(810) 및 제2 타겟(820)은 동일한 샤프트(830)에 결합될 수 있다. 샤프트(830)는 모터(320)의 회전축에 결합된 것이거나 모터(320)의 회전축이 연장된 것일 수 있다. 샤프트(830)가 회전함에 따라 제1 타겟(810) 및 제2 타겟(820)이 동시에 회전할 수 있다.
제1 감지부(710)는 제1 기판(711), 제1 코일(712) 및 제1 자계 센서(713)를 포함할 수 있다. 제2 감지부(720)는 제2 기판(721), 제2 코일(722) 및 제2 자계 센서(723)를 포함할 수 있다.
제1 코일(712)은 제1 타겟(810)을 향하여 제1 기판(711)에 배치되고, 제2 코일(722)은 제2 타겟(820)을 향하여 제2 기판(721)에 배치될 수 있다. 제1 코일(712)은 제1 자계를 발생시키고, 제2 코일(722)은 제2 자계를 발생시킬 수 있다. 제1 자계는 제1 타겟(810)의 제1 블레이드(811)에 의해 변화되고, 제2 자계는 제2 타겟(820)의 제2 블레이드(821)에 의해 변화될 수 있다. 제1 자계 센서(713)는 제1 개수의 제1 블레이드(811)에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하고, 제2 자계 센서(723)는 제2 개수의 제2 블레이드(821)에 의해 변화된 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력할 수 있다.
제어 장치(400)는 제1 감지부(710)의 감지 결과와 제2 감지부(720)의 감지 결과를 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다. 구체적으로, 제어 장치(400)는 제1 센서값 및 제2 센서값의 조합을 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다.
도 20을 참조하면, 제1 개수의 제1 블레이드(811) 각각에 대하여 산출된 제1 센서값은 모터(320)의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위(RD1~RD7)에 각각 대응될 수 있다. 이와 마찬가지로, 제2 개수의 제2 블레이드(821) 각각에 대하여 산출된 제2 센서값은 모터(320)의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위(RE1~RE8)에 각각 대응될 수 있다. 이하, 제1 센서값의 변화 주기에 대응하는 부분 각도 범위(RD1~RD7)를 제1 부분 각도 범위(RD1~RD7)라 하고, 제2 센서값의 변화 주기에 대응하는 부분 각도 범위(RE1~RE8)를 제2 부분 각도 범위(RE1~RE8)라 한다.
본 발명에서 제1 개수와 제2 개수의 차이는 1일 수 있다. 이하, 제2 개수가 제1 개수에 비하여 1만큼 큰 것을 위주로 설명하기로 한다.
제1 개수는 7개이고, 제2 개수는 8개일 수 있다. 이러한 경우 도 20에 도시된 바와 같이 제1 부분 각도 범위(RD1~RD7)는 7개가 형성되고, 제2 부분 각도 범위(RE1~RE8)는 8개가 형성될 수 있다.
제1 개수와 제2 개수의 차이가 1인 경우 제어 장치(400)는 제1 센서값과 제2 센서값의 조합을 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다. 제1 센서값과 제2 센서값이 출력되는 경우 그 조합에 의해 하나의 회전 각도가 산출될 수 있다. 도 20을 참조하여 설명하면, 제1 센서값이 S1이고, 제2 센서값이 S2인 경우 D의 회전 각도가 산출될 수 있다.
제1 센서값과 제2 센서값의 조합에 따른 모터(320)의 회전 각도는 아래의 수학식에 의해 산출될 수 있다.
[수학식]
Figure PCTKR2022020775-appb-img-000001
여기서, MA는 모터(320)의 실제 회전 각도, s1은 제1 센서값, s2는 제2 센서값, n은 제2 개수를 나타낸다.
제어 장치(400)는 복수의 제1 부분 각도 범위(RD1~RD7)별 제1 센서값의 변화 및 복수의 제2 부분 각도 범위(RE1~RE8)별 제2 센서값의 변화를 저장할 수 있다. 그리하여, 제1 자계 센서(713) 및 제2 자계 센서(723)로부터 제1 센서값 및 제2 센서값이 수신되는 경우 제어 장치(400)는 제1 센서값 및 제2 센서값을 전술한 수학식에 적용하여 모터(320)의 실제 회전 각도를 산출할 수 있다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 자세 조절 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 21을 참조하면, 제어 장치(400)는 피드백 제어를 통하여 대상물(20)의 자세를 조절할 수 있다.
우선, 제어 장치(400)는 대상물(20)의 자세 조절을 위한 제어 명령를 입력 받을 수 있다. 제어 명령이 입력됨에 따라 제어 장치(400)는 제어 명령에 대응하여 구동 장치(301, 302)에 구비된 모터(320)를 구동시키고, 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다. 모터(320)의 회전 각도 판단은 자계 센서(363)의 센서값이 참조되어 판단될 수 있다.
그리고, 제어 장치(400)는 모터(320)의 회전 각도를 참조하여 대상물(20)의 자세를 조절할 수 있다. 즉, 제어 장치(400)는 모터(320)의 회전 각도가 목표 임계 범위에 포함될 때까지 감지부(360)의 감지 결과 즉, 자계 센서(363)의 센서값을 참조하여 모터(320)를 피드백 제어하는 것이다.
모터(320)의 회전 각도를 판단함에 있어서, 제어 장치(400)는 목표 회전 각도와 감지부(360)의 감지 결과를 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다. 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값은 모터(320)의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응될 수 있다. 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위 중 목표 회전 각도에 대응되는 부분 각도 범위를 기준 각도 범위로 결정할 수 있다. 그리고, 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위별로 자계 센서(363)에 의해 출력된 센서값에 대응하는 모터(320)의 예측 회전 각도를 산출하고, 복수의 부분 각도 범위 중 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 모터(320)의 회전 각도인 것으로 판단할 수 있다.
또는, 모터(320)의 회전 각도를 판단함에 있어서, 제어 장치(400)는 제1 감지부(510)의 감지 결과와 제2 감지부(520)의 감지 결과를 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1 타겟(610)이 하나의 제1 블레이드(611)를 포함하고, 제2 타겟(620)이 복수의 제2 블레이드(621)를 포함하는 경우 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위 중 제1 자계 센서(513)의 제1 센서값에 대응되는 부분 각도 범위를 기준 각도 범위로 결정할 수 있다. 그리고, 제어 장치(400)는 복수의 부분 각도 범위별로 제2 자계 센서(523)에 의해 출력된 제2 센서값에 대응하는 모터(320)의 예측 회전 각도를 산출하고, 복수의 제2 부분 각도 범위 중 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 모터(320)의 회전 각도인 것으로 판단할 수 있다.
한편, 제1 타겟(810)이 제1 개수의 제1 블레이드(811)를 포함하고, 제2 타겟(820)이 제2 개수의 제2 블레이드를 포함하며, 제1 개수와 제2 개수가 1만큼의 차이를 갖는 경우 제어 장치(400)는 제1 센서값과 제2 센서값의 조합을 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다. 이러한 경우 제어 장치(400)는 전술한 수학식을 참조하여 모터(320)의 회전 각도를 판단할 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (20)

  1. 모터를 구비하여 구동력을 발생시키는 구동 장치; 및
    상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 제어 장치를 포함하되,
    상기 구동 장치는,
    자계를 발생시키고, 상기 발생된 자계의 변화를 감지하는 감지부; 및
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 블레이드를 포함하여 상기 감지부에서 발생된 자계를 변화시키는 타겟을 포함하고,
    상기 제어 장치는 목표 회전 각도와 상기 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 자세 조절 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    자계를 발생시키는 코일; 및
    상기 복수의 블레이드에 의해 변화된 자계를 감지하여 상기 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값을 순차적으로 출력하는 자계 센서를 포함하는 자세 조절 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값은 상기 모터의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응되고,
    상기 제어 장치는 상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 목표 회전 각도에 대응되는 부분 각도 범위를 상기 모터의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 기준 각도 범위로 결정하는 자세 조절 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 복수의 부분 각도 범위별로 상기 자계 센서에 의해 출력된 센서값에 대응하는 상기 모터의 예측 회전 각도를 산출하고,
    상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 상기 모터의 회전 각도인 것으로 판단하는 자세 조절 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 모터의 목표 회전 각도를 입력 받고,
    상기 모터의 현재 각도를 초기 각도로 설정하며,
    상기 초기 각도를 기준으로 상기 목표 회전 각도만큼 회전하도록 상기 모터를 제어하는 자세 조절 장치.
  6. 모터를 구비하여 구동력을 발생시키는 구동 장치; 및
    상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 제어 장치를 포함하되,
    상기 구동 장치는,
    제1 자계를 발생시키고, 상기 제1 자계의 변화를 감지하는 제1 감지부;
    제2 자계를 발생시키고, 상기 제2 자계의 변화를 감지하는 제2 감지부;
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 하나의 제1 블레이드를 포함하여 상기 제1 자계를 변화시키는 제1 타겟; 및
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 제2 블레이드를 포함하여 상기 제2 자계를 변화시키는 제2 타겟을 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 제1 감지부의 감지 결과와 상기 제2 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 자세 조절 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 제1 감지부는,
    상기 제1 자계를 발생시키는 제1 코일; 및
    상기 제1 블레이드에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하는 제1 자계 센서를 포함하고,
    상기 제2 감지부는,
    상기 제2 자계를 발생시키는 제2 코일; 및
    상기 복수의 제2 블레이드에 의해 변화된 제2 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력하는 제2 자계 센서를 포함하는 자세 조절 장치.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 복수의 제2 블레이드 각각에 대하여 산출된 제2 센서값은 상기 모터의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응되고,
    상기 제어 장치는 상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 제1 자계 센서의 제1 센서값에 대응되는 부분 각도 범위를 상기 모터의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 기준 각도 범위로 결정하는 자세 조절 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 복수의 부분 각도 범위별로 상기 제2 자계 센서에 의해 출력된 제2 센서값에 대응하는 상기 모터의 예측 회전 각도를 산출하고,
    상기 복수의 제2 부분 각도 범위 중 상기 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 상기 모터의 회전 각도인 것으로 판단하는 자세 조절 장치.
  10. 제6 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 모터의 목표 회전 각도를 입력 받고,
    상기 모터의 현재 각도를 초기 각도로 설정하며,
    상기 초기 각도를 기준으로 상기 목표 회전 각도만큼 회전하도록 상기 모터를 제어하는 자세 조절 장치.
  11. 모터를 구비하여 구동력을 발생시키는 구동 장치; 및
    상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 제어 장치를 포함하되,
    상기 구동 장치는,
    제1 자계를 발생시키고, 상기 제1 자계의 변화를 감지하는 제1 감지부;
    제2 자계를 발생시키고, 상기 제2 자계의 변화를 감지하는 제2 감지부;
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 제1 개수의 제1 블레이드를 포함하여 상기 제1 자계를 변화시키는 제1 타겟; 및
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 상기 제1 개수에 대하여 사전에 설정된 차이를 갖는 제2 개수의 제2 블레이드를 포함하여 상기 제2 자계를 변화시키는 제2 타겟을 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 제1 감지부의 감지 결과와 상기 제2 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 자세 조절 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 개수와 제2 개수의 차이는 1을 포함하는 자세 조절 장치.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 감지부는,
    상기 제1 자계를 발생시키는 제1 코일; 및
    상기 제1 개수의 제1 블레이드에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하는 제1 자계 센서를 포함하고,
    상기 제2 감지부는,
    상기 제2 자계를 발생시키는 제2 코일; 및
    상기 제2 개수의 제2 블레이드에 의해 변화된 제2 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력하는 제2 자계 센서를 포함하고,
    상기 제어 장치는 상기 제1 센서값과 상기 제2 센서값의 조합을 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 자세 조절 장치.
  14. 제11 항에 있어서,
    상기 제어 장치는,
    상기 모터의 목표 회전 각도를 입력 받고,
    상기 모터의 현재 각도를 초기 각도로 설정하며,
    상기 초기 각도를 기준으로 상기 목표 회전 각도만큼 회전하도록 상기 모터를 제어하는 자세 조절 장치.
  15. 대상물의 자세 조절을 위한 제어 명령를 입력 받는 단계;
    상기 제어 명령에 대응하여 구동 장치에 구비된 모터를 구동시키는 단계;
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계; 및
    상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 단계를 포함하되,
    상기 구동 장치는,
    자계를 발생시키고, 상기 발생된 자계의 변화를 감지하는 감지부; 및
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 블레이드를 포함하여 상기 감지부에서 발생된 자계를 변화시키는 타겟을 포함하고,
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는 목표 회전 각도와 상기 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계를 포함하는 자세 조절 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 감지부는,
    자계를 발생시키는 코일; 및
    상기 복수의 블레이드에 의해 변화된 자계를 감지하여 상기 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값을 순차적으로 출력하는 자계 센서를 포함하고,
    상기 복수의 블레이드 각각에 대하여 산출된 센서값은 상기 모터의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응되고,
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는,
    상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 목표 회전 각도에 대응되는 부분 각도 범위를 상기 모터의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 기준 각도 범위로 결정하는 단계;
    상기 복수의 부분 각도 범위별로 상기 자계 센서에 의해 출력된 센서값에 대응하는 상기 모터의 예측 회전 각도를 산출하는 단계; 및
    상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 상기 모터의 회전 각도인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 자세 조절 방법.
  17. 대상물의 자세 조절을 위한 제어 명령를 입력 받는 단계;
    상기 제어 명령에 대응하여 구동 장치에 구비된 모터를 구동시키는 단계;
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계; 및
    상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 단계를 포함하되,
    상기 구동 장치는,
    제1 자계를 발생시키고, 상기 제1 자계의 변화를 감지하는 제1 감지부;
    제2 자계를 발생시키고, 상기 제2 자계의 변화를 감지하는 제2 감지부;
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 하나의 제1 블레이드를 포함하여 상기 제1 자계를 변화시키는 제1 타겟; 및
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 복수의 제2 블레이드를 포함하여 상기 제2 자계를 변화시키는 제2 타겟을 포함하고,
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는 상기 제1 감지부의 감지 결과와 상기 제2 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계를 포함하는 자세 조절 방법.
  18. 제17 항에 있어서,
    상기 제1 감지부는,
    상기 제1 자계를 발생시키는 제1 코일; 및
    상기 제1 블레이드에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하는 제1 자계 센서를 포함하고,
    상기 제2 감지부는,
    상기 제2 자계를 발생시키는 제2 코일; 및
    상기 복수의 제2 블레이드에 의해 변화된 제2 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력하는 제2 자계 센서를 포함하고,
    상기 복수의 제2 블레이드 각각에 대하여 산출된 제2 센서값은 상기 모터의 회전 각도 범위 중 서로 다른 복수의 부분 각도 범위에 각각 대응되고,
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는,
    상기 복수의 부분 각도 범위 중 상기 제1 자계 센서의 제1 센서값에 대응되는 부분 각도 범위를 상기 모터의 회전 각도의 판단을 위하여 이용되는 기준 각도 범위로 결정하는 단계;
    상기 복수의 부분 각도 범위별로 상기 제2 자계 센서에 의해 출력된 제2 센서값에 대응하는 상기 모터의 예측 회전 각도를 산출하는 단계; 및
    상기 복수의 제2 부분 각도 범위 중 상기 기준 각도 범위에 대하여 산출된 예측 회전 각도를 상기 모터의 회전 각도인 것으로 판단하는 단계를 포함하는 자세 조절 방법.
  19. 대상물의 자세 조절을 위한 제어 명령를 입력 받는 단계;
    상기 제어 명령에 대응하여 구동 장치에 구비된 모터를 구동시키는 단계;
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계; 및
    상기 모터의 회전 각도를 참조하여 대상물의 자세를 조절하는 단계를 포함하되,
    상기 구동 장치는,
    제1 자계를 발생시키고, 상기 제1 자계의 변화를 감지하는 제1 감지부;
    제2 자계를 발생시키고, 상기 제2 자계의 변화를 감지하는 제2 감지부;
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 제1 개수의 제1 블레이드를 포함하여 상기 제1 자계를 변화시키는 제1 타겟; 및
    상기 모터의 구동력에 의해 회전하고, 상기 제1 개수에 대하여 사전에 설정된 차이를 갖는 제2 개수의 제2 블레이드를 포함하여 상기 제2 자계를 변화시키는 제2 타겟을 포함하고,
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는 상기 제1 감지부의 감지 결과와 상기 제2 감지부의 감지 결과를 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계를 포함하는 자세 조절 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제1 감지부는,
    상기 제1 자계를 발생시키는 제1 코일; 및
    상기 제1 개수의 제1 블레이드에 의해 변화된 제1 자계를 감지하여 제1 센서값을 출력하는 제1 자계 센서를 포함하고,
    상기 제2 감지부는,
    상기 제2 자계를 발생시키는 제2 코일; 및
    상기 제2 개수의 제2 블레이드에 의해 변화된 제2 자계를 감지하여 제2 센서값을 출력하는 제2 자계 센서를 포함하고,
    상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계는 상기 제1 센서값과 상기 제2 센서값의 조합을 참조하여 상기 모터의 회전 각도를 판단하는 단계를 포함하는 자세 조절 방법.
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