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JP2008131184A - Image input device - Google Patents

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JP2008131184A
JP2008131184A JP2006311741A JP2006311741A JP2008131184A JP 2008131184 A JP2008131184 A JP 2008131184A JP 2006311741 A JP2006311741 A JP 2006311741A JP 2006311741 A JP2006311741 A JP 2006311741A JP 2008131184 A JP2008131184 A JP 2008131184A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotation
pan
rotation axis
motor
imaging device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006311741A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智行 ▲高▼田
Satoyuki Takada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2006311741A priority Critical patent/JP2008131184A/en
Publication of JP2008131184A publication Critical patent/JP2008131184A/en
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Abstract

【課題】多様な形状を有することを可能とし、様々な撮像装置と雲台装置との組み合わせで構成可能となる、より汎用性の高い画像入力装置を提供する。
【解決手段】撮像装置に、撮像装置の重心を通り、パン方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする、上記撮像装置の慣性モーメントを示す情報、及び、上記撮像装置の重心を通り、チルト方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置の慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶し、雲台装置は、記憶した情報を読み出し(ステップS603)、読み出した情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定し(ステップS606)、決定したパラメータに基づいて、モータを制御する(ステップS610)。
【選択図】 図6
A more versatile image input device is provided that can have various shapes and can be configured by combining various imaging devices and a pan head device.
Information indicating the moment of inertia of the imaging apparatus, with the axis of rotation passing through the center of gravity of the imaging apparatus and parallel to the rotational axis of rotation in the pan direction, and the center of gravity of the imaging apparatus are provided. As described above, at least one of the information indicating the moment of inertia of the imaging apparatus having an axis parallel to the rotation axis of rotation in the tilt direction as a rotation axis is stored, and the pan head apparatus reads out the stored information (step In step S603, parameters for controlling the motor are determined based on the read information (step S606), and the motor is controlled based on the determined parameters (step S610).
[Selection] Figure 6

Description

本発明は、静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、上記撮像装置が可換に装着され、上記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置とから成る画像入力装置に関する。   The present invention includes an imaging device that captures a still image or a moving image, and a rotation mechanism that includes the motor that rotates the imaging device in a pan direction or a tilt direction, in which the imaging device is interchangeably mounted. The present invention relates to an image input device including a pan head device.

特許文献1には、撮像装置を雲台装置に可換に装着可能であり、撮像装置の有する、撮像装置のレンズの質量を示す情報に基づいて、雲台装置のパン・チルト機構を構成するステッピングモータの駆動電圧と駆動速度とを決定する画像入力装置が開示されている。これによれば、雲台装置のパン・チルト機構を構成するステッピングモータにかかる制御の変更を容易に行うことができ、様々なレンズを有する撮像装置に対応可能な汎用性の高い画像入力装置を提供することができる。   In Patent Document 1, the pan / tilt mechanism of the pan / tilt head device is configured based on information indicating that the imaging device can be attached to the pan / tilt head device in a commutative manner and that the lens of the image pick-up device has. An image input device that determines a driving voltage and a driving speed of a stepping motor is disclosed. According to this, it is possible to easily change the control applied to the stepping motor constituting the pan / tilt mechanism of the pan / tilt head device, and to provide a highly versatile image input device compatible with an imaging device having various lenses. Can be provided.

特開平8−135889号公報JP-A-8-135889

上記雲台装置のパン・チルト機構を構成するモータ(以下、パン・チルトモータ)の駆動トルクやサーボ機構における制御にかかるパラメータ(以下、モータ制御パラメータ)は、撮像装置のレンズを含む可動部の質量だけで決定している。しかしながら、この決定方法が適当であるとは必ずしも言えない。なぜなら、モータ制御パラメータを決定する本質的要素は、雲台装置のパン回転軸、チルト回転軸を回転軸とする可動部の慣性モーメントだからである。モータ制御パラメータを可動部の質量だけで決定する場合、画像入力装置の形状、撮像装置と雲台装置との組み合わせは、可動部の質量の変化にほぼ比例して慣性モーメントが変化していなければならない、という制約を受ける。例えば、可動部の質量が変化する場合、その形状を変化させながら、上記制約を満足することは困難であるため、その形状を大きく変化させることは困難である。したがって、多様な形状や様々な撮像装置と雲台装置との組み合わせで構成可能となる、より汎用性の高い画像入力装置を提供することは困難であった。   The driving torque of the motor (hereinafter referred to as pan / tilt motor) that constitutes the pan / tilt mechanism of the pan head device and the parameter (hereinafter referred to as motor control parameter) related to the control in the servo mechanism are the values of the movable part including the lens of the imaging device. It is determined only by the mass. However, this determination method is not necessarily appropriate. This is because the essential element for determining the motor control parameter is the moment of inertia of the movable part having the pan rotation axis and the tilt rotation axis of the pan head apparatus as the rotation axes. When determining the motor control parameter only by the mass of the movable part, the shape of the image input device and the combination of the imaging device and the pan / tilt head device should be such that the moment of inertia is almost proportional to the change of the mass of the movable part. There is a restriction that it must not. For example, when the mass of the movable part changes, it is difficult to satisfy the above constraints while changing its shape, so it is difficult to change its shape greatly. Therefore, it has been difficult to provide a more versatile image input device that can be configured with various shapes and combinations of various imaging devices and pan head devices.

そこで、本発明は、多様な形状を有することを可能とし、様々な撮像装置と雲台装置との組み合わせで構成可能となる、より汎用性の高い画像入力装置を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a more versatile image input device that can have various shapes and can be configured by combining various imaging devices and a pan head device.

本発明の画像入力装置は、静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、上記撮像装置が可換に装着され、上記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置と、を有する画像入力装置であって、上記撮像装置は、上記撮像装置の重心を通り、パン方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置の慣性モーメントを示す情報、及び、上記撮像装置の重心を通り、チルト方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置の慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶する第一の記憶手段を備え、上記雲台装置は、上記第一の記憶手段に記憶された情報を読み出す第一の読み出し手段と、上記第一の読み出し手段にて読み出した上記第一の記憶手段に記憶された情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定するモータ制御パラメータ決定手段と、上記モータ制御パラメータ決定手段にて決定したパラメータに基づいて、上記モータを制御するモータ制御手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の画像入力装置は、静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、上記撮像装置が可換に装着されるアダプタ装置と、上記アダプタ装置が可換に装着され、上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置と、を有する画像入力装置であって、上記アダプタ装置は、上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の重心を通り、パン方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の慣性モーメントを示す情報、及び、上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の重心を通り、チルト方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶する第四の記憶手段を備え、上記雲台装置は、上記第四の記憶手段に記憶された情報を読み出す第二の読み出し手段と、上記第二の読み出し手段にて読み出した上記第四の記憶手段に記憶された情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定するモータ制御パラメータ決定手段と、上記モータ制御パラメータ決定手段にて決定したパラメータに基づいて、上記モータを制御するモータ制御手段と、を備えることを特徴とする。
An image input device according to the present invention includes an imaging device that captures a still image or a moving image, and a rotation that includes the above-described imaging device and a motor that rotates the imaging device in a pan direction or a tilt direction. An image input device having a mechanism with a mechanism, wherein the image pickup device passes through the center of gravity of the image pickup device and has an axis parallel to the rotation axis of rotation in the pan direction as the rotation axis. At least one of information indicating the moment of inertia of the imaging apparatus and information indicating the moment of inertia of the imaging apparatus having an axis parallel to the rotation axis of rotation in the tilt direction passing through the center of gravity of the imaging apparatus. A first storage unit that stores the first storage unit that reads information stored in the first storage unit; and the first reading unit that reads the first storage unit. Record Motor control parameter determining means for determining a parameter for controlling the motor based on information stored in the means, and motor control means for controlling the motor based on the parameter determined by the motor control parameter determining means And.
The image input device of the present invention includes an imaging device that captures a still image or a moving image, an adapter device on which the imaging device is interchangeably mounted, and an adapter device that is interchangeably mounted on the imaging device. An image input device comprising: a pan head device including a rotation mechanism including a motor that rotates a system including the adapter device in a pan direction or a tilt direction, wherein the adapter device includes the imaging device. Information indicating the moment of inertia of the system consisting of the imaging device and the adapter device having a rotation axis that is parallel to the rotation axis of rotation in the pan direction, and the center of gravity of the system consisting of the adapter device and the adapter device, and The inertial mode of the system consisting of the imaging device and the adapter device with the axis of rotation passing through the center of gravity of the system consisting of the imaging device and the adapter device and parallel to the rotational axis of rotation in the tilt direction. Comprising a fourth storage means for storing at least one of the information indicating the event, the pan head device, a second reading means for reading the information stored in the fourth storage means, Based on the information stored in the fourth storage means read by the second reading means, the motor control parameter determining means for determining the parameters for controlling the motor and the motor control parameter determining means Motor control means for controlling the motor based on the parameters.

本発明によれば、多様な形状を有することを可能とし、様々な撮像装置と雲台装置との組み合わせで構成可能となる、より汎用性の高い画像入力装置を提供することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to provide a more versatile image input device that can have various shapes and can be configured by combining various imaging devices and pan head devices.

本実施形態の画像入力装置10(100〜140)の構成について図1のブロック図を参照して説明する。   The configuration of the image input apparatus 10 (100 to 140) of this embodiment will be described with reference to the block diagram of FIG.

100(101〜113を含む)は雲台装置である。101は雲台装置100全体を制御するCPU(Central Processing Unit)である。102は変更を必要としないプログラムやパラメータを格納するROM(Read Only Memory)である。   Reference numeral 100 (including 101 to 113) denotes a pan head device. Reference numeral 101 denotes a CPU (Central Processing Unit) that controls the entire pan head apparatus 100. A ROM (Read Only Memory) 102 stores programs and parameters that do not need to be changed.

ROM102には、パン回転軸109およびチルト回転軸112の座標(原点および座標軸の取り方を後述する)を示す情報が記憶されている。また、ROM102には、パン回転軸109、パン回転台110、チルトモータ111、チルト回転軸112、チルト回転台113から成る系(以下、これらを雲台可動部と記述する)のパン回転軸109を回転軸とする慣性モーメントを示す情報が記憶されている。更にROM102には、チルト回転軸112、チルト回転台113(以下、これらをチルト回転台113等と記述する)のチルト回転軸112を回転軸とする慣性モーメントとを示す情報が記憶されている。さらに、ROM102には、パン回転軸109またはチルト回転軸112を回転軸とする慣性モーメントの値に応じたモータ制御パラメータの値がテーブルとして記憶されている。   The ROM 102 stores information indicating the coordinates of the pan rotation axis 109 and the tilt rotation axis 112 (how to set the origin and coordinate axes will be described later). The ROM 102 also includes a pan rotation shaft 109 of a system (hereinafter referred to as a pan head movable unit) including a pan rotation shaft 109, a pan rotation table 110, a tilt motor 111, a tilt rotation shaft 112, and a tilt rotation table 113. Information indicating the moment of inertia with the axis of rotation is stored. Further, the ROM 102 stores information indicating the moment of inertia of the tilt rotation shaft 112 and the tilt rotation table 113 (hereinafter referred to as the tilt rotation table 113) as the rotation axis. Further, the ROM 102 stores a table of motor control parameter values according to the value of the moment of inertia with the pan rotation axis 109 or the tilt rotation axis 112 as the rotation axis.

103は外部装置などから供給されるプログラムやデータを一時記憶するRAM(Random Access Memory)である。104はLAN(Local Area Network)等のネットワーク160に接続するためのネットワークインターフェースである。105はアダプタ120に接続するためのアダプタインターフェース(以下、アダプタI/F)である。   Reference numeral 103 denotes a RAM (Random Access Memory) that temporarily stores programs and data supplied from an external device or the like. Reference numeral 104 denotes a network interface for connecting to a network 160 such as a LAN (Local Area Network). Reference numeral 105 denotes an adapter interface (hereinafter referred to as an adapter I / F) for connection to the adapter 120.

106はモータドライバである。本実施形態においては、パンモータ108およびチルトモータ111の制御は速度(回転数)サーボ制御であり、一般的なPI制御系により実現されているものとして説明する。この場合、操作量は、モータが、例えば、DCモータであれば電流であり、超音波モータであれば、周波数とするのが一般的であるが、本発明はモータの種別や操作量に限定されるものではない。モータドライバ106はCPU101からアクセス可能なレジスタを有する。レジスタの一例を図2に示す。   Reference numeral 106 denotes a motor driver. In the present embodiment, the control of the pan motor 108 and the tilt motor 111 is speed (rotation speed) servo control and will be described as being realized by a general PI control system. In this case, the operation amount is generally a current if the motor is a DC motor, for example, and a frequency if the motor is an ultrasonic motor, but the present invention is limited to the type of motor and the operation amount. Is not to be done. The motor driver 106 has a register accessible from the CPU 101. An example of the register is shown in FIG.

201は書き込み可能なレジスタであり、パンモータ108の動作にかかるコマンドを書き込むパンモータコマンドレジスタである。コマンドには回転開始、回転停止等がある。202は読み出しのみ可能なレジスタであり、パンモータ108が回転中であるか、停止中であるかの状態を示すパンモータ回転中/停止中レジスタである。203は読み出しのみ可能なレジスタであり、パンモータ108に内蔵されたロータリーエンコーダの出力信号に基づいて、パンモータ108の現在の回転角度を示すパンモータ回転角度レジスタである。204は読み出しのみ可能なレジスタであり、パンモータ108に内蔵されたロータリーエンコーダの出力信号に基づいて、パンモータ108の現在の回転数(回転速度)を示すパンモータ回転数レジスタである。   Reference numeral 201 denotes a writable register, which is a pan motor command register for writing a command related to the operation of the pan motor 108. Commands include rotation start and rotation stop. Reference numeral 202 denotes a register that can only be read, and is a pan motor rotating / stopping register that indicates whether the pan motor 108 is rotating or stopped. Reference numeral 203 denotes a register that can only be read, and is a pan motor rotation angle register that indicates the current rotation angle of the pan motor 108 based on an output signal of a rotary encoder built in the pan motor 108. Reference numeral 204 denotes a register that can only be read, and is a pan motor rotational speed register that indicates the current rotational speed (rotational speed) of the pan motor 108 based on an output signal of a rotary encoder built in the pan motor 108.

205は読み出し書き込み可能なレジスタであり、回転を開始したパンモータ108が停止する目標角度を設定するパンモータ目標回転角度レジスタである。206は読み出し書き込み可能なレジスタであり、回転を開始したパンモータ108の最大回転数を設定するパンモータ最大回転するレジスタである。207は読み出し書き込み可能なレジスタであり、パンモータ108に対するPI制御系の比例ゲインを設定するパンモータ比例ゲインレジスタである。208は読み出し書き込み可能なレジスタであり、パンモータ108に対するPI制御系の積分ゲインを設定するパンモータ積分ゲインレジスタである。   Reference numeral 205 denotes a readable / writable register, which is a pan motor target rotation angle register that sets a target angle at which the pan motor 108 that has started rotation stops. Reference numeral 206 denotes a readable / writable register that sets the maximum number of rotations of the pan motor 108 that has started rotating, and is a register that rotates the pan motor to the maximum. Reference numeral 207 denotes a readable / writable register, which is a pan motor proportional gain register that sets a proportional gain of the PI control system for the pan motor 108. 208 is a readable / writable register, and is a pan motor integral gain register for setting an integral gain of the PI control system for the pan motor 108.

以上、パンモータに対するレジスタを説明したが、モータドライバ106はチルトモータに対しても同様のレジスタ221〜228を有している。なお、レジスタはパンモータ108またはチルトモータ111の駆動にかかるものであれば、これらに限られるものではないことは言うまでもない。さらに、パンモータ108およびチルトモータ111の制御は、速度サーボ制御ではなく、例えば、位置(回転角度)サーボ制御でもよく、また、PI制御系でなくてもよいことは言うまでもない。   The register for the pan motor has been described above, but the motor driver 106 has the same registers 221 to 228 for the tilt motor. Needless to say, the registers are not limited to those as long as they are related to driving of the pan motor 108 or the tilt motor 111. Further, it is needless to say that the control of the pan motor 108 and the tilt motor 111 is not speed servo control but may be position (rotation angle) servo control, for example, and may not be a PI control system.

107は101〜106等の各ユニットを通信可能に接続するシステムバスである。108はパン回転軸109を通して動力を伝達し、パン回転台110をパン方向に回転させるパンモータである。109はパンモータ108の動力をパン回転台110に伝達するパン回転軸である。110は、チルトモータ111、チルト回転軸112、チルト回転台113、アダプタ120、撮像装置140を乗せ、パンモータ108から伝達された動力により、パン方向に回転するパン回転台である。   A system bus 107 connects the units 101 to 106 and the like so that they can communicate with each other. A pan motor 108 transmits power through a pan rotation shaft 109 to rotate the pan turntable 110 in the pan direction. Reference numeral 109 denotes a pan rotation shaft that transmits the power of the pan motor 108 to the pan turntable 110. Reference numeral 110 denotes a pan turntable on which a tilt motor 111, a tilt rotation shaft 112, a tilt turntable 113, an adapter 120, and an imaging device 140 are mounted and rotates in the pan direction by the power transmitted from the pan motor 108.

111はチルト回転軸112を通して動力を伝達し、チルト回転台113をチルト方向に回転させるチルトモータである。112はチルトモータ111の動力をチルト回転台113に伝達するチルト回転軸である。113は、アダプタ120、撮像装置140を乗せ、チルトモータ111から伝達された動力により、チルト方向に回転するチルト回転台である。   A tilt motor 111 transmits power through the tilt rotation shaft 112 and rotates the tilt turntable 113 in the tilt direction. A tilt rotation shaft 112 transmits the power of the tilt motor 111 to the tilt turntable 113. Reference numeral 113 denotes a tilt turntable on which the adapter 120 and the imaging device 140 are mounted and rotated in the tilt direction by the power transmitted from the tilt motor 111.

120は撮像装置140と雲台装置100を接続するためのアダプタである。アダプタ120は撮像装置140に装着可能な形状であり、撮像装置140の機種毎に異なる形状である。また、アダプタ120はチルト回転台113にも装着可能な形状である。アダプタ120はチルト回転台113に可換に装着可能である。121は雲台装置100に接続するための雲台装置インターフェース(雲台装置I/F)である。122は撮像装置140に接続するための撮像装置インターフェース(撮像装置I/F)である。   Reference numeral 120 denotes an adapter for connecting the imaging device 140 and the pan / tilt head device 100. The adapter 120 has a shape that can be attached to the imaging device 140, and has a different shape for each model of the imaging device 140. The adapter 120 has a shape that can be mounted on the tilt turntable 113. The adapter 120 can be interchangeably attached to the tilt turntable 113. Reference numeral 121 denotes a head device interface (head device I / F) for connection to the head device 100. Reference numeral 122 denotes an imaging device interface (imaging device I / F) for connection to the imaging device 140.

123は、撮像装置140とアダプタ120から成る系(以下、撮像装置140等)の重心を通り、パン回転軸109に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントと、撮像装置140等の重心を通り、チルト回転軸112に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントと、撮像装置140等の質量と、撮像装置140等の重心座標(原点および座標軸の取り方を後述する)を示す情報を記憶する撮像装置等慣性モーメント等記憶回路である。   Reference numeral 123 denotes an inertial moment of the imaging device 140 or the like that passes through the center of gravity of a system including the imaging device 140 and the adapter 120 (hereinafter referred to as the imaging device 140 or the like) and that has an axis parallel to the pan rotation axis 109 as a rotation axis. The moment of inertia of the imaging device 140, etc. with the axis parallel to the tilt rotation axis 112 as the rotation axis, the mass of the imaging device 140, etc., and the center of gravity coordinates of the imaging device 140 (how to determine the origin and coordinate axes) Inertial moment etc. storage circuit such as an image pickup device for storing information indicating the following.

140は静止画像または動画像を撮影する撮像装置である。撮像装置はアダプタ120に可換に装着可能である。また、図1において、160は画像入力装置10とパーソナルコンピュータ(PC)180を接続するLAN等のネットワークである。PC180は画像入力装置10の制御端末たるパーソナルコンピュータ(以下、PC)である。PC180はユーザの指示に基づいて、画像入力装置10に、画像入力装置10の制御にかかるコマンド、すなわちパン・チルト動作、撮影等にかかるコマンドを送出する。   Reference numeral 140 denotes an imaging device that captures still images or moving images. The imaging device can be attached to the adapter 120 in a replaceable manner. In FIG. 1, reference numeral 160 denotes a network such as a LAN for connecting the image input apparatus 10 and a personal computer (PC) 180. The PC 180 is a personal computer (hereinafter referred to as a PC) that is a control terminal of the image input apparatus 10. Based on the user's instruction, the PC 180 sends to the image input device 10 commands related to the control of the image input device 10, that is, commands related to pan / tilt operation, photographing, and the like.

ROM102および撮像装置等慣性モーメント等記憶回路123に記憶されている各座標の原点および座標軸の取り方を、図3を参照して説明する。図3は雲台装置100が初期状態にあるときの画像入力装置10の正面図(a)および左側面図(b)である。このとき、チルト回転台113のアダプタ120の底面と接する面は水平面にある。   The method for determining the origin and coordinate axes of each coordinate stored in the ROM 102 and the inertial moment storage circuit 123 such as the imaging device will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a front view (a) and a left side view (b) of the image input apparatus 10 when the pan head apparatus 100 is in the initial state. At this time, the surface in contact with the bottom surface of the adapter 120 of the tilt turntable 113 is in a horizontal plane.

原点は全ての座標に対して共通な空間上の任意の一点とする。すなわち、撮像装置140等は雲台装置100に対して可換でありながら、雲台装置100のROM102に記憶されているパン回転軸109およびチルト回転軸112の座標も、アダプタ120の撮像装置等慣性モーメント等記憶回路123に記憶されている撮像装置140等の重心座標も共通の原点とする。本実施形態においては、原点は、アダプタ120の、図3(a)正面図における左端最奥の角およびこれに接するチルト回転台113上の一点とする。   The origin is an arbitrary point on a common space for all coordinates. That is, while the imaging device 140 and the like are interchangeable with the pan head device 100, the coordinates of the pan rotation axis 109 and the tilt rotation shaft 112 stored in the ROM 102 of the pan head device 100 are also the same as the imaging device of the adapter 120. The barycentric coordinates of the imaging device 140 and the like stored in the inertia moment storage circuit 123 are also set as a common origin. In the present embodiment, the origin is assumed to be a point on the tilt turntable 113 in contact with the farthest left corner of the adapter 120 in the front view of FIG.

座標系は鉛直方向をz軸とした直交座標系とし、チルト回転軸112と垂直にx軸を取り、チルト回転軸112と平行にy軸を取る。   The coordinate system is an orthogonal coordinate system in which the vertical direction is the z axis, the x axis is perpendicular to the tilt rotation axis 112, and the y axis is parallel to the tilt rotation axis 112.

すると、パン回転軸109(l0p)は、x=x0p、y=y0p、チルト回転軸112(l0t)は、x=x0t、z=z0t、撮像装置140等の重心座標はg(xg、yg、zg)と表せる。ここで、x0p、y0p、x0t、z0t、xg、yg、zgは定数である。 Then, the pan rotation axis 109 (l 0p ) is x = x 0p , y = y 0p , the tilt rotation axis 112 (l 0t ) is x = x 0t , z = z 0t , and the barycentric coordinates of the imaging device 140 are g (x g , y g , z g ). Here, x 0p , y 0p , x 0t , z 0t , x g , y g , and z g are constants.

ROM102に記憶されている情報を、図4を参照して説明する。図4(a)は雲台装置100の形状等にかかる定数である。401(x0p)はパン回転軸109のx座標である。402(y0p)はパン回転軸109のy座標である。403(x0t)はチルト回転軸112のx座標である。404(z0t)はチルト回転軸112のz座標である。405(i0p)は雲台可動部のパン回転軸109を回転軸とする慣性モーメントである。406(i0t)はチルト回転台113等のチルト回転軸112を回転軸とする慣性モーメントである。 Information stored in the ROM 102 will be described with reference to FIG. FIG. 4A shows constants relating to the shape of the pan head apparatus 100 and the like. 401 (x 0p ) is the x coordinate of the pan rotation axis 109. 402 (y 0p ) is the y coordinate of the pan rotation axis 109. 403 (x 0t ) is the x coordinate of the tilt rotation axis 112. 404 (z 0t ) is the z coordinate of the tilt rotation axis 112. Reference numeral 405 (i 0p ) denotes an inertia moment with the pan rotation axis 109 of the pan head movable unit as the rotation axis. Reference numeral 406 (i 0t ) denotes an inertia moment about the tilt rotation shaft 112 of the tilt turntable 113 or the like as a rotation axis.

図4(b)はパン回転軸109またはチルト回転軸112を回転軸とする慣性モーメントの値に応じたモータ制御パラメータの値を示すテーブル(以下、モータ制御パラメータテーブル)の一例である。本実施形態においては、慣性モーメントの値に応じて、モータ制御パラメータとして、比例ゲインと積分ゲインの値が記憶されている。例えば、421(gp1)は、慣性モーメントの値がi1以上i2未満のときに使用する比例ゲインの値であり、422(gi1)は慣性モーメントの値がi1以上i2未満のときに使用する積分ゲインの値である。なお、モータ制御パラメータはパンモータ108およびチルトモータ111の制御にかかるパラメータであれば、これらに限られるものではないことは言うまでもない。さらに、パンモータ108およびチルトモータ111の制御は、速度サーボ制御ではなく、例えば、位置(回転角度)サーボ制御でもよく、また、PI制御系でなくてもよいことは言うまでもない。 FIG. 4B is an example of a table (hereinafter referred to as a motor control parameter table) showing values of motor control parameters corresponding to the values of the moment of inertia with the pan rotation axis 109 or the tilt rotation axis 112 as the rotation axis. In the present embodiment, proportional gain and integral gain values are stored as motor control parameters according to the value of the moment of inertia. For example, 421 (g p1 ) is a proportional gain value used when the value of the moment of inertia is i 1 or more and less than i 2 , and 422 (g i1 ) is a value of the moment of inertia of i 1 or more and less than i 2 . This is the integral gain value used sometimes. Needless to say, the motor control parameters are not limited to these as long as they are parameters related to the control of the pan motor 108 and the tilt motor 111. Further, it is needless to say that the control of the pan motor 108 and the tilt motor 111 is not speed servo control but may be position (rotation angle) servo control, for example, and may not be a PI control system.

撮像装置等慣性モーメント等記憶回路123に記憶されている情報を、図5を参照して説明する。501(igp)は撮像装置140等の重心を通り、パン回転軸109に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントである。502(igt)は撮像装置140等の重心を通り、チルト回転軸112に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントである。503(m)は撮像装置140等の質量である。504(xg)は撮像装置140等の重心のx座標である。505(yg)は撮像装置140等の重心のy座標である。506(zg)は撮像装置140等の重心のz座標である。 Information stored in the storage circuit 123 such as the moment of inertia of the imaging apparatus will be described with reference to FIG. Reference numeral 501 (i gp ) denotes an inertia moment of the imaging device 140 or the like that passes through the center of gravity of the imaging device 140 or the like and has an axis parallel to the pan rotation axis 109 as a rotation axis. Reference numeral 502 (i gt ) denotes an inertia moment of the imaging device 140 or the like that passes through the center of gravity of the imaging device 140 or the like and has an axis parallel to the tilt rotation axis 112 as a rotation axis. 503 (m) is the mass of the imaging device 140 and the like. Reference numeral 504 (x g ) denotes the x coordinate of the center of gravity of the imaging device 140 or the like. 505 (y g ) is the y coordinate of the center of gravity of the imaging device 140 or the like. 506 (z g ) is the z coordinate of the center of gravity of the imaging device 140 or the like.

画像入力装置10の動作について図6、7のフローチャートを参照して説明する。図6はCPU101の動作フローチャートである。   The operation of the image input apparatus 10 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. FIG. 6 is an operation flowchart of the CPU 101.

ステップS601において、CPU101は、撮像装置140等がチルト回転台112に装着されるのを待機する。撮像装置140等がチルト回転台112に装着されたのを検出するとステップS602に進む。撮像装置140のチルト回転台112への装着の検出は、例えば、CPU101が、アダプタI/F105、雲台装置I/F121、撮像装置I/F122を介して、撮像装置140と通信することにより行うことができる。また、例えば、撮像装置140等のチルト回転台113への装着時にアダプタI/F105に接続され、CPU101に撮像装置140等の装着を通知する信号線を設けることより行ってもよい(図8参照)。   In step S <b> 601, the CPU 101 waits for the imaging device 140 and the like to be mounted on the tilt turntable 112. If it is detected that the imaging device 140 or the like is mounted on the tilt turntable 112, the process proceeds to step S602. For example, the CPU 101 detects the mounting of the imaging device 140 on the tilt turntable 112 by communicating with the imaging device 140 via the adapter I / F 105, the pan head device I / F 121, and the imaging device I / F 122. be able to. Further, for example, it may be performed by providing a signal line that is connected to the adapter I / F 105 when the imaging device 140 or the like is mounted on the tilt turntable 113 and notifies the CPU 101 of the mounting of the imaging device 140 or the like (see FIG. 8). ).

ステップS602において、CPU101は、撮像装置等慣性モーメント等記憶回路123から、撮像装置140等の重心を通り、パン回転軸109に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントigp、撮像装置140等の重心を通り、チルト回転軸112に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントigt、撮像装置140等の質量m、撮像装置140等の重心のx座標xg、撮像装置140等の重心のy座標yg、撮像装置140等の重心のz座標zgをRAM103に読み出し、ステップS603に進む。 In step S602, the CPU 101 transfers the moment of inertia i gp of the imaging device 140 or the like from the imaging device or the like moment of inertia storage circuit 123 through the center of gravity of the imaging device 140 or the like and the axis parallel to the pan rotation axis 109 as the rotation axis. Moment of inertia i gt of the imaging device 140 and the like, which passes through the center of gravity of the imaging device 140 and the like and whose axis is parallel to the tilt rotation axis 112, the mass m of the imaging device 140 and the x coordinate x of the center of gravity of the imaging device 140 and the like g , y-coordinate y g of the center of gravity of the imaging device 140 etc., and z-coordinate z g of the center of gravity of the imaging device 140 etc. are read into the RAM 103, and the process proceeds to step S603.

ステップS603において、CPU101は、ROM102から、パン回転軸109のx座標x0p、パン回転軸109のy座標y0p、チルト回転軸112のx座標x0t、チルト回転軸112のz座標z0t、雲台可動部のパン回転軸109を回転軸とする慣性モーメントi0p、チルト回転台113等のチルト回転軸112を回転軸とする慣性モーメントi0tをRAM103に読み出し、ステップS604に進む。 In step S603, the CPU 101 reads from the ROM 102 the x coordinate x 0p of the pan rotation axis 109, the y coordinate y 0p of the pan rotation axis 109, the x coordinate x 0t of the tilt rotation axis 112, the z coordinate z 0t of the tilt rotation axis 112, The inertia moment i 0p with the pan rotation axis 109 of the pan / tilt head movable part as the rotation axis and the inertia moment i 0t with the tilt rotation axis 112 such as the tilt rotation table 113 as the rotation axis are read into the RAM 103 and the process proceeds to step S604.

ステップS604において、CPU101は、次式(1)及び(2)により、パン回転軸109を回転軸とする撮像装置140等と雲台可動部とから成る系(以下、パン可動部)の慣性モーメントIpと、チルト回転軸112を回転軸とする撮像装置140等とチルト回転台113等から成る系(以下、チルト可動部)の慣性モーメントItの値を算出し、ステップS605に進む。 In step S <b> 604, the CPU 101 calculates the moment of inertia of a system (hereinafter referred to as “pan movable portion”) including the imaging device 140 having the pan rotation shaft 109 as a rotation axis and the pan head movable portion according to the following equations (1) and (2). and I p, the imaging device 140 such as a system consisting of rotatable tilt table 113, etc. to the tilt rotation shaft 112 rotating shaft (hereinafter, tilt movable portion) to calculate the value of the moment of inertia I t of, the process proceeds to step S605.

Figure 2008131184
Figure 2008131184

ステップS605において、CPU101は、ROM102に記憶されているモータ制御パラメータテーブルをRAM103に読み出し、ステップS606に進む。   In step S605, the CPU 101 reads the motor control parameter table stored in the ROM 102 into the RAM 103, and proceeds to step S606.

ステップS606において、CPU101は、モータ制御パラメータテーブルを参照して、ステップS604にて算出したパン可動部の慣性モーメントの値に応じた比例ゲインおよび積分ゲインの値をそれぞれモータドライバ106のパンモータ比例ゲインレジスタ207、パンモータ積分ゲインレジスタ208に書き込む。また、ステップS604にて算出したチルト可動部の慣性モーメントの値に応じた比例ゲインおよび積分ゲインの値をそれぞれモータドライバ106のチルトモータ比例ゲインレジスタ227、チルトモータ積分ゲインレジスタ228に書き込む。次いで、ステップS607に進む。   In step S606, the CPU 101 refers to the motor control parameter table, and sets the proportional gain and the integral gain corresponding to the value of the moment of inertia of the pan movable part calculated in step S604, respectively, in the pan motor proportional gain register of the motor driver 106. 207, write to the pan motor integral gain register 208. Further, the proportional gain and integral gain values corresponding to the value of the inertia moment of the tilt movable part calculated in step S604 are written in the tilt motor proportional gain register 227 and the tilt motor integral gain register 228 of the motor driver 106, respectively. Next, the process proceeds to step S607.

ステップS607において、CPU101は、撮像装置140等がチルト回転台113から抜去されたか否かを判別する。撮像装置140等がチルト回転台113から抜去されたことを検出すると、処理を終了する。すなわち、ステップS601に戻る。そうでない場合、ステップS608に進む。   In step S <b> 607, the CPU 101 determines whether the imaging device 140 or the like has been removed from the tilt turntable 113. When it is detected that the imaging device 140 or the like has been removed from the tilt turntable 113, the processing ends. That is, the process returns to step S601. Otherwise, the process proceeds to step S608.

ステップS608において、CPU101は、PC180から雲台装置100のパン・チルト動作を指示するパン・チルトコマンドを受領したか否かを判別する。パン・チルトコマンドにはモータドライバ106のパンモータ目標回転角度レジスタ205、パンモータ最大回転数レジスタ206、チルチルトモータ目標回転角度レジスタ225、チルトモータ最大回転数レジスタ226への設定値が含まれている。CPU101は、パン・チルトコマンドを受領した場合、ステップS609に進む。そうでない場合、ステップS607に戻る。   In step S <b> 608, the CPU 101 determines whether a pan / tilt command for instructing the pan / tilt operation of the pan / tilt head device 100 has been received from the PC 180. The pan / tilt command includes setting values for the pan motor target rotation angle register 205, pan motor maximum rotation number register 206, chill tilt motor target rotation angle register 225, and tilt motor maximum rotation number register 226 of the motor driver 106. When the CPU 101 receives a pan / tilt command, the CPU 101 proceeds to step S609. Otherwise, the process returns to step S607.

即ち、ステップS607〜S608において、CPU101は、撮像装置140等がチルト回転台113に装着されていることを確認しつつ、PC180からのパン・チルトコマンドの受領を待機し、パン・チルトコマンドを受領すると、ステップS609に進む。   That is, in steps S607 to S608, the CPU 101 waits for receipt of the pan / tilt command from the PC 180 while confirming that the imaging device 140 or the like is mounted on the tilt turntable 113, and receives the pan / tilt command. Then, it progresses to step S609.

ステップS609において、CPU101はステップS608にて受領したパン・チルトコマンドにて指示されたパンモータ108の目標回転角度と最大回転数とをそれぞれパンモータ目標回転角度レジスタ205、パンモータ最大回転数レジスタ206に書込む。また、チルトモータ111の目標回転角度と最大回転数とをそれぞれチルトモータ目標回転角度レジスタ225、チルトモータ最大回転数レジスタ226に書き込む。次いで、ステップS610に進む。   In step S609, the CPU 101 writes the target rotation angle and the maximum rotation number of the pan motor 108 instructed by the pan / tilt command received in step S608 to the pan motor target rotation angle register 205 and the pan motor maximum rotation number register 206, respectively. . Further, the target rotation angle and the maximum rotation number of the tilt motor 111 are written in the tilt motor target rotation angle register 225 and the tilt motor maximum rotation number register 226, respectively. Next, the process proceeds to step S610.

ステップS610において、CPU101は、モータドライバ106の、パンモータコマンドレジスタ201およびチルトモータコマンドレジスタ221にモータの回転開始を指示する回転開始コマンドを書き込み、ステップS611に進む。   In step S610, the CPU 101 writes a rotation start command instructing motor rotation start in the pan motor command register 201 and the tilt motor command register 221 of the motor driver 106, and the process proceeds to step S611.

ステップS611において、CPU101は、モータドライバ106のパンモータ回転中/停止中レジスタ202およびチルトモータ回転中/停止中レジスタ222の値を読み出し、パンモータ108およびチルトモータ111が停止中であるか否かを判別する。モータが停止中である場合は、ステップS607に戻る。そうでない場合は、モータが停止するまで待機して、モータが停止したら、ステップS607に戻る。   In step S611, the CPU 101 reads the values of the pan motor rotating / stopping register 202 and the tilt motor rotating / stopping register 222 of the motor driver 106, and determines whether the pan motor 108 and the tilt motor 111 are stopped. To do. If the motor is stopped, the process returns to step S607. Otherwise, it waits until the motor stops, and when the motor stops, it returns to step S607.

図7はモータドライバ106の動作フローチャートである。モータドライバ106はパンモータ108およびチルトモータ111を独立に制御する。以下、パンモータ108の制御についてのみ説明し、チルトモータ111の制御についてはパンモータ108と同様であるので略す。   FIG. 7 is an operation flowchart of the motor driver 106. The motor driver 106 controls the pan motor 108 and the tilt motor 111 independently. Hereinafter, only the control of the pan motor 108 will be described, and the control of the tilt motor 111 is the same as that of the pan motor 108 and will be omitted.

ステップS701において、モータドライバ106は、パンモータコマンドレジスタ201に回転開始コマンドが書き込まれるのを待機する。パンモータコマンドレジスタ201に回転開始コマンドが書き込まれると、ステップS702に進む。   In step S <b> 701, the motor driver 106 waits for a rotation start command to be written in the pan motor command register 201. When the rotation start command is written in the pan motor command register 201, the process proceeds to step S702.

ステップS702において、モータドライバ106は、パンモータ108に駆動信号の出力を開始し、ステップS703に進む。モータドライバ106は、パンモータ目標回転角度レジスタ205およびパンモータ最大回転数レジスタ206の値に応じてあらかじめ定められた所定のシーケンス制御、具体的には、加速制御、定速制御、減速制御を行う。このとき、PI制御系の比例ゲイン、積分ゲインの値として、それぞれパンモータ比例ゲインレジスタ207、パンモータ積分ゲインレジスタ208の値を使用する。   In step S702, the motor driver 106 starts outputting a drive signal to the pan motor 108, and proceeds to step S703. The motor driver 106 performs predetermined sequence control determined in advance according to the values of the pan motor target rotation angle register 205 and the pan motor maximum rotation speed register 206, specifically, acceleration control, constant speed control, and deceleration control. At this time, the values of the pan motor proportional gain register 207 and the pan motor integral gain register 208 are used as the proportional gain and integral gain values of the PI control system, respectively.

ステップS703において、モータドライバ106は、パンモータ108に内蔵されたロータリーエンコーダの出力信号から得られる回転角度とパンモータ目標回転角度レジスタ205の値とを比較し、目標回転角度に到達したか否かを判別する。目標回転角度に到達した場合、ステップS704に進む。そうでない場合、目標回転角度に到達するのを待機し、目標回転角度に到達したら、ステップS704に進む。   In step S703, the motor driver 106 compares the rotation angle obtained from the output signal of the rotary encoder built in the pan motor 108 with the value of the pan motor target rotation angle register 205, and determines whether or not the target rotation angle has been reached. To do. If the target rotation angle has been reached, the process proceeds to step S704. Otherwise, it waits for reaching the target rotation angle, and when it reaches the target rotation angle, it proceeds to step S704.

ステップS704において、モータドライバ106はパンモータ108への駆動信号の出力を停止し、パンモータ回転中/停止中レジスタ202の値を、停止中を示す値にし、処理を終了する。すなわち、ステップS701に戻る。   In step S704, the motor driver 106 stops outputting the drive signal to the pan motor 108, sets the value of the pan motor rotating / stopped register 202 to a value indicating that the motor is stopped, and ends the process. That is, the process returns to step S701.

ところで、本実施形態は、ROM102に、雲台可動部のパン回転軸109を回転軸とする慣性モーメントを示す情報と、チルト回転台113等のチルト回転軸113を回転軸とする慣性モーメントとを示す情報が記憶されている形態とした。しかし、パン回転軸109を回転軸とする雲台可動部の慣性モーメントおよびチルト回転軸108を回転軸とするチルト回転台113等の慣性モーメントが、それぞれ、パン回転軸109を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメント、チルト回転軸112を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントより十分小さいとき、これらの情報を記憶しなくてもよい。   By the way, in the present embodiment, the ROM 102 has information indicating the moment of inertia with the pan rotation axis 109 of the pan head movable unit as the rotation axis and the moment of inertia with the tilt rotation axis 113 such as the tilt rotation table 113 as the rotation axis. The information shown is stored. However, the moment of inertia of the pan head moving part with the pan rotation axis 109 as the rotation axis and the moment of inertia of the tilt rotation table 113 with the tilt rotation axis 108 as the rotation axis, respectively, are imaged with the pan rotation axis 109 as the rotation axis. If the moment of inertia of the device 140 or the like or the moment of inertia of the imaging device 140 or the like having the tilt rotation axis 112 as a rotation axis is sufficiently smaller, these pieces of information need not be stored.

この場合、ステップS603において、CPU101は、ROM102から、パン回転軸109のx座標x0p、パン回転軸109のy座標y0p、チルト回転軸112のx座標x0t、チルト回転軸112のz座標z0tをRAM103に読み出す。 In this case, in step S603, the CPU 101 reads from the ROM 102 the x coordinate x 0p of the pan rotation axis 109, the y coordinate y 0p of the pan rotation axis 109, the x coordinate x 0t of the tilt rotation axis 112, and the z coordinate of the tilt rotation axis 112. z 0t is read into the RAM 103.

また、ステップS604において、CPU101は、次式(3)及び(4)により、パン回転軸109を回転軸とするパン可動部の慣性モーメントIpと、チルト回転軸112を回転軸とするチルト可動部の慣性モーメントItの値を算出する。 Further, in step S604, CPU 101 is the following equation (3) and (4), movable tilt of the rotating shaft and the moment of inertia I p of the pan movable portion to the rotation axis, the tilt rotation shaft 112 a pan rotation shaft 109 to calculate the value of the moment of inertia I t parts.

Figure 2008131184
Figure 2008131184

この場合、ステップS602において、CPU101は、撮像装置等慣性モーメント等記憶回路123から、撮像装置140等の重心を通り、パン回転軸109に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントigp、撮像装置140等の重心を通り、チルト回転軸112に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントigtをRAM103に読み出す。 In this case, in step S <b> 602, the CPU 101 causes the inertia moment of the imaging device 140 or the like to pass through the center of gravity of the imaging device 140 or the like and to be parallel to the pan rotation axis 109 from the imaging device or the like inertia moment storage circuit 123. i gp , the moment of inertia i gt of the imaging device 140 or the like passing through the center of gravity of the imaging device 140 or the like and having an axis parallel to the tilt rotation axis 112 as a rotation axis is read into the RAM 103.

また、ステップS603はスキップする。また、ステップS604において、CPU101は、次式(5)及び(6)により、パン回転軸109を回転軸とするパン可動部の慣性モーメントIpと、チルト回転軸112を回転軸とするチルト可動部の慣性モーメントItの値を算出する。 Also, step S603 is skipped. In step S604, the CPU 101 calculates the tilt moment of inertia I p of the pan movable unit with the pan rotation axis 109 as the rotation axis and the tilt movement with the tilt rotation axis 112 as the rotation axis according to the following equations (5) and (6). to calculate the value of the moment of inertia I t parts.

Figure 2008131184
Figure 2008131184

本実施形態は、ROM102に、パン回転軸109およびチルト回転軸112の座標を示す情報が記憶されており、撮像装置等慣性モーメント等記憶回路123に、撮像装置140等の質量と、撮像装置140等の重心座標を示す情報が記憶されている形態とした。しかし、画像入力装置10の形状が、撮像装置140等の重心が常にパン回転軸109またはチルト回転軸112近傍を通るような形状である場合、これらの情報を記憶しなくてもよい。   In the present embodiment, information indicating the coordinates of the pan rotation axis 109 and the tilt rotation axis 112 is stored in the ROM 102, and the mass such as the imaging device 140 and the imaging device 140 are stored in the storage circuit 123 such as the imaging device inertia moment. The information indicating the center of gravity coordinates such as is stored. However, when the shape of the image input device 10 is such that the center of gravity of the imaging device 140 or the like always passes near the pan rotation shaft 109 or the tilt rotation shaft 112, these pieces of information need not be stored.

この場合、ステップS602において、CPU101は、撮像装置等慣性モーメント等記憶回路123から、撮像装置140等の重心を通り、パン回転軸109に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントigp、撮像装置140等の重心を通り、チルト回転軸112に平行な軸を回転軸とする撮像装置140等の慣性モーメントigtをRAM103に読み出す。 In this case, in step S <b> 602, the CPU 101 causes the inertia moment of the imaging device 140 or the like to pass through the center of gravity of the imaging device 140 or the like and to be parallel to the pan rotation axis 109 from the imaging device or the like inertia moment storage circuit 123. i gp , the moment of inertia i gt of the imaging device 140 or the like passing through the center of gravity of the imaging device 140 or the like and having an axis parallel to the tilt rotation axis 112 as a rotation axis is read into the RAM 103.

また、ステップS603において、CPU101は、ROM102から、雲台可動部のパン回転軸109を回転軸とする慣性モーメントi0p、チルト回転台113等のチルト回転軸112を回転軸とする慣性モーメントi0tをRAM103に読み出す。 In step S603, the CPU 101 reads from the ROM 102 the inertia moment i 0p with the pan rotation axis 109 of the pan head movable unit as the rotation axis, and the inertia moment i 0t with the tilt rotation axis 112 such as the tilt rotation table 113 as the rotation axis. Are read into the RAM 103.

また、ステップS604において、CPU101は、次式(7)及び(8)により、パン回転軸109を回転軸とするパン可動部の慣性モーメントIpと、チルト回転軸112を回転軸とするチルト可動部の慣性モーメントItの値を算出する。 In step S604, the CPU 101 calculates the inertial moment Ip of the pan movable unit with the pan rotation axis 109 as the rotation axis and the tilt movement with the tilt rotation axis 112 as the rotation axis according to the following equations (7) and (8). to calculate the value of the moment of inertia I t parts.

Figure 2008131184
Figure 2008131184

本実施形態においては、パンモータ108およびチルトモータ111の制御は速度(回転数)サーボ制御であり、一般的なPI制御系により実現されているものとし、モータ制御パラメータとして、比例ゲインと積分ゲインを例示して説明した。しかし、本発明はモータの種別、制御系の種別、モータ制御パラメータたるパラメータの種別等により限定されるものではない。   In the present embodiment, control of the pan motor 108 and the tilt motor 111 is speed (rotation speed) servo control, which is realized by a general PI control system, and proportional gain and integral gain are set as motor control parameters. This has been illustrated and described. However, the present invention is not limited by the type of motor, the type of control system, the type of parameter that is a motor control parameter, and the like.

例えば、モータは、DCモータであっても、超音波モータであっても、ステッピングモータであってもよい。また、制御系はクローズドループであっても、オープンループであってもよい。また、モータ制御パラメータたるパラメータは、例えば、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインを含んでいてもよい。また、例えば、DCモータである場合、駆動電流値を含んでいてもよいし、ステッピングモータである場合、駆動電圧値、または駆動電流値を含んでいてもよい。これらをモータ制御パラメータとする場合、ROM102に記憶されたモータ制御パラメータテーブルの内容を、これらを含むものとし、モータドライバ106にこれらの値を設定するレジスタを備えることで、容易に実現可能である。   For example, the motor may be a DC motor, an ultrasonic motor, or a stepping motor. Further, the control system may be a closed loop or an open loop. Further, the parameter that is a motor control parameter may include, for example, a proportional gain, an integral gain, and a differential gain. Further, for example, in the case of a DC motor, a drive current value may be included, and in the case of a stepping motor, a drive voltage value or a drive current value may be included. When these are used as motor control parameters, the contents of the motor control parameter table stored in the ROM 102 are assumed to be included, and the motor driver 106 is provided with a register for setting these values.

以上、本実施形態によれば、アダプタ120とチルト回転台113の形状や構造を、互いに装着可能な形状や構造に規定するだけで、その他の部分に依存しない、様々な撮像装置と雲台装置との組み合わせで構成可能となる。よって、より汎用性の高い画像入力装置を提供することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, various imaging devices and a pan head device that do not depend on other portions, only by defining the shapes and structures of the adapter 120 and the tilt turntable 113 as shapes and structures that can be attached to each other. Can be configured in combination. Therefore, it is possible to provide a more versatile image input device.

なお、本実施形態は、画像入力装置は撮像装置140とアダプタ120と雲台装置100とから構成される形態としたが、撮像装置は、アダプタを介さず、直接、雲台装置に装着可能な形態であってもよい。この場合、撮像装置等慣性モーメント等記憶回路123は撮像装置に備えればよい。   In this embodiment, the image input device is configured by the imaging device 140, the adapter 120, and the pan head device 100. However, the imaging device can be directly attached to the pan head device without using the adapter. Form may be sufficient. In this case, the imaging device or the like inertia moment storage circuit 123 may be provided in the imaging device.

本発明の実施の形態に係る画像入力装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image input device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータドライバのレジスタ構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the register structure of the motor driver which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るROMおよび撮像装置等慣性モーメント等記憶回路に記憶されている各座標の原点および座標軸の取り方を説明をするための図である。It is a figure for demonstrating how to take the origin and coordinate axis of each coordinate memorize | stored in memory | storage circuits, such as ROM and imaging device, such as inertial moment, which concern on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るROMに記憶されている情報の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the information memorize | stored in ROM which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る撮像装置等慣性モーメント等記憶回路に記憶されている情報を示す図である。It is a figure which shows the information memorize | stored in memory circuits, such as an inertial moment etc. of the imaging device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るCPUの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of CPU which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るモータドライバの動作を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating operation | movement of the motor driver which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る撮像装置のチルト回転台への装着の検出方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the detection method of the mounting to the tilt turntable of the imaging device which concerns on embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 画像入力装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
105 アダプタI/F
106 モータドライバ
107 システムバス
108 パンモータ
109 パン回転軸
110 パン回転台
111 チルトモータ
112 チルト回転軸
113 チルト回転台
120 アダプタ
121 雲台装置I/F
122 撮像装置I/F
123 撮像装置等慣性モーメント等記憶回路
140 撮像装置
10 Image Input Device 101 CPU
102 ROM
103 RAM
105 Adapter I / F
106 motor driver 107 system bus 108 pan motor 109 pan rotation shaft 110 pan rotation table 111 tilt motor 112 tilt rotation shaft 113 tilt rotation table 120 adapter 121 pan head device I / F
122 Imaging device I / F
123 Memory circuit for inertia moment etc. 140 such as imaging device Imaging device

Claims (10)

静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、上記撮像装置が可換に装着され、上記撮像装置をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置と、を有する画像入力装置であって、
上記撮像装置は、
上記撮像装置の重心を通り、パン方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置の慣性モーメントを示す情報、及び、上記撮像装置の重心を通り、チルト方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置の慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶する第一の記憶手段を備え、
上記雲台装置は、
上記第一の記憶手段に記憶された情報を読み出す第一の読み出し手段と、
上記第一の読み出し手段にて読み出した上記第一の記憶手段に記憶された情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定するモータ制御パラメータ決定手段と、
上記モータ制御パラメータ決定手段にて決定したパラメータに基づいて、上記モータを制御するモータ制御手段と、を備えることを特徴とする画像入力装置。
An imaging device that captures a still image or a moving image; and a pan / tilt head device provided with a rotation mechanism that includes the motor that rotates the imaging device in a panning direction or a tilting direction. An image input device having
The imaging apparatus is
Information indicating the moment of inertia of the imaging device passing through the center of gravity of the imaging device and having an axis parallel to the rotational axis of rotation in the pan direction, and rotation rotation in the tilt direction passing through the center of gravity of the imaging device First storage means for storing at least one of information indicating the moment of inertia of the imaging apparatus having an axis parallel to the axis as a rotation axis;
The pan head device
First reading means for reading information stored in the first storage means;
Motor control parameter determining means for determining a parameter for controlling the motor based on information stored in the first storage means read by the first reading means;
An image input apparatus comprising: motor control means for controlling the motor based on the parameter determined by the motor control parameter determination means.
上記第一の記憶手段は、さらに、上記撮像装置の質量を示す情報と、上記撮像装置の重心位置を示す情報とを記憶し、
上記雲台装置は、さらに、上記パン方向の回転の回転軸の位置、及び、上記チルト方向の回転の回転軸の位置のうちの少なくともいずれか一方を記憶する第二の記憶手段を備え、
上記モータ制御パラメータ決定手段は、上記第一の記憶手段に記憶された情報に加えて、上記第二の記憶手段にて記憶した情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定することを特徴とする請求項1に記載の画像入力装置。
The first storage means further stores information indicating the mass of the imaging device and information indicating the position of the center of gravity of the imaging device,
The pan head device further includes second storage means for storing at least one of the position of the rotation axis of the rotation in the pan direction and the position of the rotation axis of the rotation in the tilt direction,
The motor control parameter determining means determines parameters for controlling the motor based on the information stored in the second storage means in addition to the information stored in the first storage means. The image input device according to claim 1, wherein:
上記第二の記憶手段は、さらに、上記雲台装置の一部であって、上記パン方向の回転の回転軸を回転軸として回転する部分の上記パン方向の回転の回転軸を回転軸とする慣性モーメントを示す情報、及び、上記雲台装置の一部であって、上記チルト方向の回転の回転軸を回転軸として回転する部分の上記チルト方向の回転の回転軸を回転軸とする慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶することを特徴とする請求項2に記載の画像入力装置。   The second storage means is further a part of the pan head device, and the rotation axis of the pan direction rotation of the part rotating about the rotation axis of the pan direction rotation is the rotation axis. Information indicating the moment of inertia, and a moment of inertia having the rotation axis of the rotation in the tilt direction of a part of the pan head device that rotates about the rotation axis of the rotation in the tilt direction as the rotation axis The image input apparatus according to claim 2, wherein at least one of the information indicating the information is stored. 上記雲台装置は、さらに、上記雲台装置の一部であって、上記パン方向の回転の回転軸を回転軸として回転する部分の上記パン方向の回転の回転軸を回転軸とする慣性モーメントを示す情報、及び、上記雲台装置の一部であって、上記チルト方向の回転の回転軸を回転軸として回転する部分の上記チルト方向の回転の回転軸を回転軸とする慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶する第三の記憶手段を備え、
上記モータ制御パラメータ決定手段は、上記第一の記憶手段に記憶された情報に加えて、上記第三の記憶手段にて記憶した情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定することを特徴とする請求項1に記載の画像入力装置。
The pan head device is further a part of the pan head device, and a moment of inertia having the rotation axis of the pan direction rotation as a rotation axis of a portion rotating around the rotation axis of the pan direction rotation. And a moment of inertia that is a part of the pan head device and that rotates about the rotation axis of the rotation in the tilt direction as a rotation axis. A third storage means for storing at least one of the information;
The motor control parameter determining means determines parameters for controlling the motor based on the information stored in the third storage means in addition to the information stored in the first storage means. The image input device according to claim 1, wherein:
静止画像または動画像を撮影する撮像装置と、上記撮像装置が可換に装着されるアダプタ装置と、上記アダプタ装置が可換に装着され、上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系をパン方向またはチルト方向に回転させるモータを含んで構成される回転機構を備えた雲台装置と、を有する画像入力装置であって、
上記アダプタ装置は、
上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の重心を通り、パン方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の慣性モーメントを示す情報、及び、上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の重心を通り、チルト方向の回転の回転軸に平行な軸を回転軸とする上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶する第四の記憶手段を備え、
上記雲台装置は、
上記第四の記憶手段に記憶された情報を読み出す第二の読み出し手段と、
上記第二の読み出し手段にて読み出した上記第四の記憶手段に記憶された情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定するモータ制御パラメータ決定手段と、
上記モータ制御パラメータ決定手段にて決定したパラメータに基づいて、上記モータを制御するモータ制御手段と、を備えることを特徴とする画像入力装置。
An imaging device that captures a still image or a moving image, an adapter device in which the imaging device is interchangeably mounted, a system in which the adapter device is interchangeably mounted and the imaging device and the adapter device are panned Or an image input device having a pan head device including a rotation mechanism configured to include a motor that rotates in a tilt direction,
The adapter device is
Information indicating the moment of inertia of the system consisting of the imaging device and the adapter device, the axis of rotation being an axis parallel to the rotation axis of rotation in the pan direction, passing through the center of gravity of the system consisting of the imaging device and the adapter device, And the moment of inertia of the system composed of the imaging device and the adapter device with the axis of rotation passing through the center of gravity of the system consisting of the imaging device and the adapter device and having an axis parallel to the rotational axis of rotation in the tilt direction. A fourth storage means for storing at least one of the information;
The pan head device
Second reading means for reading information stored in the fourth storage means;
Motor control parameter determining means for determining a parameter for controlling the motor based on information stored in the fourth storage means read by the second reading means;
An image input apparatus comprising: motor control means for controlling the motor based on the parameter determined by the motor control parameter determination means.
上記第四の記憶手段は、さらに、上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の質量を示す情報と、上記撮像装置と上記アダプタ装置とから成る系の重心位置を示す情報とを記憶し、
上記雲台装置は、さらに、上記パン方向の回転の回転軸の位置、及び、上記チルト方向の回転の回転軸の位置のうちの少なくともいずれか一方を記憶する第五の記憶手段を備え、
上記モータ制御パラメータ決定手段は、上記第四の記憶手段に記憶された情報に加えて、上記第五の記憶手段にて記憶した情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定することを特徴とする請求項5に記載の画像入力装置。
The fourth storage means further stores information indicating the mass of the system composed of the imaging device and the adapter device, and information indicating the center of gravity position of the system consisting of the imaging device and the adapter device,
The pan head device further includes fifth storage means for storing at least one of the position of the rotation axis of the rotation in the pan direction and the position of the rotation axis of the rotation in the tilt direction,
The motor control parameter determining means determines parameters for controlling the motor based on the information stored in the fifth storage means in addition to the information stored in the fourth storage means. 6. The image input device according to claim 5, wherein
上記第五の記憶手段は、さらに、上記雲台装置の一部であって、上記パン方向の回転の回転軸を回転軸として回転する部分の上記パン方向の回転の回転軸を回転軸とする慣性モーメントを示す情報、及び、上記雲台装置の一部であって、上記チルト方向の回転の回転軸を回転軸として回転する部分の上記チルト方向の回転の回転軸を回転軸とする慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶することを特徴とする請求項6に記載の画像入力装置。   The fifth storage means is further a part of the pan head device, and the rotation axis of the pan direction rotation of the part rotating about the rotation axis of the pan direction rotation is the rotation axis. Information indicating the moment of inertia, and a moment of inertia having the rotation axis of the rotation in the tilt direction of a part of the pan head device that rotates about the rotation axis of the rotation in the tilt direction as the rotation axis The image input apparatus according to claim 6, wherein at least one of the information indicating the information is stored. 上記雲台装置は、さらに、上記雲台装置の一部であって、上記パン方向の回転の回転軸を回転軸として回転する部分の上記パン方向の回転の回転軸を回転軸とする慣性モーメントを示す情報、及び、上記雲台装置の一部であって、上記チルト方向の回転の回転軸を回転軸として回転する部分の上記チルト方向の回転の回転軸を回転軸とする慣性モーメントを示す情報のうちの少なくともいずれか一方を記憶する第六の記憶手段を備え、
上記モータ制御パラメータ決定手段は、上記第四の記憶手段に記憶された情報に加えて、上記第六の記憶手段にて記憶した情報に基づいて、上記モータの制御にかかるパラメータを決定することを特徴とする請求項5に記載の画像入力装置。
The pan head device is further a part of the pan head device, and a moment of inertia having the rotation axis of the pan direction rotation as a rotation axis of a portion rotating around the rotation axis of the pan direction rotation. And a moment of inertia that is a part of the pan head device and that rotates about the rotation axis of the rotation in the tilt direction as a rotation axis. Sixth storage means for storing at least one of the information,
The motor control parameter determining means determines parameters for controlling the motor based on information stored in the sixth storage means in addition to information stored in the fourth storage means. 6. The image input device according to claim 5, wherein
上記モータ制御手段は、サーボ制御系の一部であって、上記モータ制御パラメータは、サーボ制御にかかるパラメータであることを特徴とする請求項1又は5に記載の画像入力装置。   6. The image input apparatus according to claim 1, wherein the motor control means is a part of a servo control system, and the motor control parameter is a parameter related to servo control. 上記サーボ制御系は、比例制御、積分制御、及び微分制御のいずれか、またはこれらの組み合わせを含む方式で実現され、
上記モータ制御パラメータは、上記サーボ制御系における比例ゲイン、積分ゲインまたは微分ゲインのうちの少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項9に記載の画像入力装置。
The servo control system is realized by a method including any one of proportional control, integral control, and differential control, or a combination thereof,
The image input device according to claim 9, wherein the motor control parameter includes at least one of a proportional gain, an integral gain, and a differential gain in the servo control system.
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