JPH04124708A - モータの駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、たとえばカメラにおいて、撮影レンズやフィ
ルムなどを目標位置まで正確かつ迅速に移動させるモー
タを駆動制御するモータの駆動制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来、フォトインクラブタを速度検出手段としたモータ
による目標位置制御手段として、たとえば特開昭６４−
８８４１２号公報には撮影レンズ繰出しの例が、また特
開平１−２０２７２４号公報にはフィルム巻上げの例が
開示されている。

これらは、いずれも予め記憶した減速カーブに沿って被
駆動体を目標位置まで制御するものである。すなわち、
目標位置までの予め定められた減速カーブを記憶してお
き、この記憶した減速カーブと比較して、実際の速度が
速い場合はモータにブレーキを、一定時間以内で遅い場
合はモータをオフ、それ以上遅い場合はモータをオンす
るという制御を行なうことにより、記憶された減速カー
ブに沿って目標位置に被駆動体を停止させるのである。

したがって、このような制御方法によれば、正確に目標
位置に停止させることができる。

このような制御方法の減速カーブを決定する場合には、
通常、次の条件で行なわれる。どのような条件でも目標
位置を行き過ぎないよう、最も止まりにくい条件、すな
わち、たとえば、レンズ繰出しの場合、レンズを下向き
にして、制御電圧のばらつきが最大になった時、レンズ
移動速度を最大速度にし、その後、モータにブレーキを
掛けて、その時の止まり方（減速曲線）を記録する。こ
の記録された減速曲線に少し余裕を持たせて減速カーブ
として記憶する。こうすることにより、とのような条件
でもレンズは目標位置を行き過ぎることなく、−度で目
標位置に停止することかできる。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来のこの制御方法には次のような欠点かあっ
た。すなわち、減速カーブは、最悪の場合を想定しであ
るので通常の場合（レンズが水平向きなど）は、モータ
のブレーキが効きやすく、減速カーブ自体に余裕ができ
すぎる。すなわち、早めにブレーキを掛ける現象となり
、モータのブレーキ、オフ、オンの回数が多くなる。し
たがって、無駄な時間が増し、結果として全体の制御時
間が著しく長くなる。これは、レリーズ釦を押してから
のタイムラグが増すことになる。

そこで、本発明は、モータのオン、オフ、ブレーキの制
御回数を減して制御時間を短くしながらも、正確かつ迅
速に被駆動体を目標位置に停止させることのできるモー
タの駆動制御装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のモータの駆動制御装置は、目標位置まで被駆動
体を駆動するモータと、上記被駆動体の移動に応じてパ
ルスを発生するエンコーダ手段と、このエンコーダ手段
から発生するパルスを入力し、上記被駆動体の速度を検
出する速度検出手段と、この速度検出手段によって検出
された被駆動体の速度を記憶する記憶手段と、上記エン
コーダ手段から発生するパルスを上記モータの駆動開始
よりカウントし、上記被駆動体の位置を検出する位置検
出手段と、上記記憶手段に記憶された前回の被駆動体の
速度と上記速度検出手段によって検出された今回の被駆
動体の速度と上記位置検出手段によって検出された上記
被駆動体の位置に基づいて、上記モータにブレーキをか
けた際の上記被駆動体の駆動停止位置の予測演算を行な
う演算手段と、この演算手段によって予測演算された停
止位置と上記目標位置とを比較する目標位置比較手段と
、この目標位置比較手段の比較結果に基づいて上記モー
タＬ少な（ともオンまたはブレーキの制御を行なうモー
タ制御手段とを具備している。

［作用］ 本発明のモータの駆動ＩＩ７御装置によれば、速度検出
手段により被駆動体の移動速度を検出し、記憶手段に記
憶されている前回の移動速度と今回検出した移動速度と
位置検出手段で検出した被駆動体の現在位置とから、モ
ータにブレーキをかけた際の被駆動体の駆動停止位置を
予測演算し、この演算された停止位置と目標位置とを比
較し、この比較結果に基づきモータの駆動制御を行なう
ことにより、制御時間を短くでき、かつ目標位置に迅速
かつ正確に被駆動体を停止することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は、本発明に係るモータの駆動制御装置の基本構
成を示すものである。すなわち、目標位置まで被駆動体
１を駆動するモータ２と、被駆動体１の移動に応じてパ
ルスを発生するエンコーダ手段３と、エンコーダ手段３
から発生するパルスを入力して、被駆動体１の速度を検
出する速度検圧手段４と、速度検出手段４によって検出
された被駆動体１の速度を記憶する記憶手段５と、エン
フーダ手段３から発生するパルスをモータ２の駆動開始
よりカウントして、被駆動体１の位置を検圧する位置検
出手段６と、記憶手段５に記憶された前回の被駆動体１
の速度と、速度検出手段４によって検出された今回の被
駆動体１の速度と、位置検出手段６によって検出された
被駆動体１の位置に基づいて、モータ１にブレーキをか
けた際の被駆動体１の駆動停止位置の予測演算を行なう
演算手段７と、演算手段７によって予測演算された停止
位置と上記目標位置とを比較する目標位置比較手段８と
、目標位置比較手段８の比較結果に基づいてモータ２の
少なくともオンまたはブレーキの制御を行なうモータ制
御手段９とから構成されている。

第２図は、本発明の一実施例に係るモータの駆動制御装
置の概略構成図である。すなわち、被駆動体１はモータ
２によって駆動される。ここに、被駆動体ｌは、たとえ
ば、カメラの撮影レンズまたはフィルムなどである。フ
ォトインタラプタ１０は、被駆動体１の単位移動量ごと
にパルスを発生するよう配置されている。フォトインク
ラブタ１０からのパルスの発生間隔（時間）は、速度カ
ウンタ１１により、基準クロックパルス１２をカウント
することにより計測され、計測値ｔｎとして出力される
。第３図にフォトインタラプタ１０の出力波形を示す。

ここでは、立上がりエツジから立上がりエツジまでの時
間を測定している例を示すか、立下がりエツジ間隔ても
エツジが変化する時間間隔でもよいことは諷うまでもな
い。

さて、第３図のＰ点で計測している例を述べると、速度
カウンタ１１により計測された計測値ｔｎは、停止位置
演算部１３に人力されると共に、ラッチ部１４に記憶さ
れる。すなわち、ラッチ部１４は、フォトインクラブタ
１０がらのパルスの立上がりエツジに同期して新しい計
測値ｔｎを記憶し、同時に停止位置演算部１３に前回の
計測値ｔ　ｎ−１を出力する記憶手段である。

停止位置演算部１３は、フォトインタラプタ１０からの
パルスの立上がりエツジに同期して、計測値ｔｎおよび
ｔ　ｎ−１を取り込み、演算をスタートする。すなわち
、フォトインクラブタ１ｏがらのパルスに同期して演算
を行なう。この演算内容は、今すぐモータ２にブレーキ
を掛けるとあと、何パルス（フォトインタラプタ１ｏの
発生パルス）で停止するか否かを演算する。その６ｊ１
算方法は、たとえばファジィ推論を利用して行なうが、
後で詳細を説明する。このようにして演算を行ない、そ
の演算結果をＮとして出力する。

また、本制御の開始時には、スタート信号によりリセッ
トスタートされ、フォトインタラプタ１０からのパルス
の立上がりエツジをカウントする位置カウンタ１５が同
時に動作する。位置カラ〉夕１５の出力は、停止位置演
算部１３の演算結果Ｎとともに加算部１６に送られ、そ
こで両者が加算される。この加算結果が、今すぐモータ
２にブレーキを掛は表場合の予測停止位置となる。この
予測停止位置と目標位置記憶部１７に記憶された目標位
置とか目標位置比較部１８で比較され、その比較結果に
基づきモータ２のオン、オフ、ブレーキかモータ制御部
１９により制御される。

次に、停止位置演算部１３の演算方法を詳細に説明する
。第４図は、一般的なモータの止まり方を図示したもの
で、横軸はフォトインタラプタ１０の発生パルス数、縦
軸はフォトインタラプタ１０の発生パルス間隔ｔｎであ
り、縦軸の上になるほどモータ速度は速くなる。Ｐ点の
位置が現在の計測位置で、実線は加速していた場合、破
線はほぼ等速だった場合、−点鎖線は減速していた場合
で、計測時は同一速度であることを示している。

経験的にもわかるように、Ｐ点の位置のときモータ２を
ブレーキに切換えたとすると、そこから停止までのフォ
トインタラプタ１ｏのパルス数Ｎは、もともと減速して
いた場合、等速の場合、加速していた場合の順に太き、
＜（遠く）なる。これを一般式に当てはめてもパラメー
タが多く実用的でない。

したがって、本実施例では、上記特性を理解した上てフ
ァジィ推論を応用して停止位置を求める。

第５図は、ファジィ推論を行なうためのメンバシップ関
数を示し、同図（ａ）はモータ２の速度、すなわちフォ
トインタラプタ１０の発生パルス計測値のメンパンツブ
関数である。ここでは、８１〜Ｓ７の７つのメンバシッ
プ関数を定義する。たとえば、Ｓｌはフォトインクラブ
タ］０の発生パルス間隔がほぼ１ｍｓ以上、Ｓ７はほぼ
２０ｍ５より遅い、Ｓ４はほぼ１０ｍ５というように決
める。

第５図（ｂ）は、即ブレーキを掛けた場合の予測停止位
置を示すメンバシップ関数である。ここでは、Ｄ１〜Ｄ
７まで定義し、たとえば、Ｄｌはほぼ６４パルス以上、
Ｄｌはほぼ１パルス、Ｄ４はほぼ３２パルスという具合
である。

このようなメンバシップ関数を利用して作成したルール
例を第６図に示す。ファジィ推論の入力としては、今回
のフォトインクラブタ１０の発生パルス間隔および前回
のフォトインタラプタ１０の発生パルス間隔となる。

まず、■の場合は、前回も今回もＳｌ、（かなり速く、
同速）だったので、Ｄ］パルス（なかなか止まらない）
で止まる。

■の場合は、前回はＳｌ（かなり速い）で、今回はＳ６
（かなり遅く）なので、かなり減速されていてＤ６バル
ス（すぐ止まる）になる。

■の場合は、前回はＳ４（中くらいに速い）で、今回は
Ｓ２（速い）なので加速していることになり、止まるの
にＤ１パルス（なかなか止まらない）かかる。

このように、一定のルールを作成しておく二とにより、
第４図に示した３つのパターン以外の条件で速度変化か
あった場合、または、Ｐ点の位置での速度かこの例と異
なる場合でも、ファジィ推論により、全ての場合の停止
予測パルス数Ｎを推論することかできる。その推論方法
は、Ｍ　Ｉ　Ｎ（最小値）−ＭＡＸ　（最大値）−重点
法などで、条件の合ったルールから推論結果の重心を求
めることにより推論する。なお、これら推論方法は、現
在多くの雑誌等で紹介されているので、ここては省略す
る。

次に、このような構成において、第７図に示すフローチ
ャートを参照してレンズ繰出し制御例の動作を説明する
。まず、オートフォーカスなとて求めたレンズ目標位置
を目標位置記憶部１７にセットする。そして、速度カウ
ンタ１１をスタートさせ、モータ２をオンにする。次に
、速度カウンタ１１がオーバフローするかどうか、また
、フォトインクラブタ（Ｐ、ｒ）１０からのパルス立上
がりがあったかどうかを順次チエツクする。もし、速度
カウンタ１１がオーバフローした場合は、一定時間フォ
トインクラブタ１０の出力が変化しなかったということ
で異常処理に移る。もちろん、この時、既にレンズが目
標位置にある場合は、制御が終了したことになるので、
制御動作終了となる。

フォトインタラプタ１０の出力が立上がった場合は、後
述するモータ２をオフするためのタイマ割り込みをリセ
ットする。そして、位置カウンタ１５をインクリメント
して、現在の位置をカウントする。フォトインタラプタ
１０の発生パルスが立下がったら、ここて速度カウンタ
１１をリセットして再スタートする。

次に、速度カウンタ１１て計測された今回の計６１値ｔ
ｎ（速度）およびラッチ部１４に記憶された前回の計測
値を旧（速度）か停止位置演算部１３に人力され、前述
したファジィ推論により、モータ２にブレーキを掛けた
時のレンズ停止位置か演算される。なお、今回の計−ｊ
値ｔｎは次回の停止位置演算のためラッチ部］４に記憶
される。

停止位置演算部１３の演算結果Ｎは、位置カウンタ１５
の内容とともに加算部１６に送られ、そこで両者か加算
されて予測停止位置か求められる。

この求められた予測停止位置は、目標位置比較部］８に
送られ、そこで目標位置記憶１部１７に記憶されている
目標位置と比較され、その比較結果によりモータ制御部
１９でモータ２か制御される。

すなわち、予測停止位置の結果により、目標位置に止ま
る場合はモータ２にブレーキ、目標位置よりちょっと手
前に止まる場合はモータ２をオフ、それより手前に止ま
る場合はモータ２をオンする制御動作となる。

但し、モータ２をオンする場合は、一定時間後に割込み
信号か発生するようタイマをセットし、割込み信号か発
生したらモータ２をオフ（またはブレーキ）にする。こ
のモータ２のオンだけ一定時間に制限する理由は、モー
タ２が止まりかけている場合（目標位置に近くて推論結
果がオンになった場合）は、フォトインクラブタ１０の
発生パルス間隔（時間間隔）が非常に長くなるので、こ
の時モータ２をオンしてしまうと加速し過ぎるおそれか
あるからである。こうすることにより、モータ２か遅く
なっている時は、一定時間モータ２をオンしてほどよく
加速し、モータ２か速い場合は、この一定時間よりもフ
ォトインタラプタ１０の発生パルス間隔（時間間隔）が
短いので、次の演算まてモータ２のオンかとぎれること
はない。

この様子の一例を第８図（ａ）に示す。なお、第８図（
ｂ）は、同図（ａ）における■〜■の時点での予測停止
位置の演算結果とモータ制御動作との関係例を示す。こ
こでわかるように、■〜■の時点ではモータ２をオンに
しても、フォトインタラプタ１０の発生パルス間隔か一
定時間より短いのてモータ２はオンし続け、■の時点て
はパルス間隔か長いのでモータ２はオンするか一定時間
でオフにして、加速しすぎないような制御をしている。

第９図は、本発明をカメラのフィルム巻上げ制御に応用
した例のフローチャートを示す。フィルム−駒巻上げの
場合、目標パルス数は一駒分と決まっている。第７図の
レンズ繰出し制御例との違いは、フォトインクラブタ１
０の出力変化がなく、時間がオーバフローした場合には
、フィルムエンドとみなし、自動的に巻戻し動作に移行
すること以外は、全く同じ制御で動作する。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第１０図は、モータの負荷が変わった場合のモータ回転
特性を示す。Ａ−Ｃがモータ起動時、ａ〜Ｃがモータ制
動時（ブレーキ）の特性である。モータ負荷はＡ−Ｃ％
ａ　−Ｃの順にそれぞれ重くなり、起動時Ａの負荷で制
動した場合かａ、Ｂの場合はｂと、それぞれ対応してい
る。

ここで、負荷が重いとは、レンズの駆動部の摩擦が多い
、フィルム自身の摩擦が多い、電池電圧が低い等のこと
である。すなわち、カメラが異なると、それぞれの部品
のばらつき等で負荷は異なり、同一のカメラでも電池の
新旧、使用温度などの条件で負荷は異なる。

本実施例はこの点に着目し、モータの定常速（最高速）
でほぼ回転特性を決定しようとしたものである。すなわ
ち、定常速が速い場合はブレーキは掛かりに＜＜、定常
速が遅い場合はブレーキは掛かりやすい。

そこで、第１１図にこの実施例の構成を示す。

第２図と異なるところは、定常速度検知部２０と係数設
定部２１か追加されているのみて他は同じである。すな
わち、定常速度検知部２０は、モータ２の速度か一定に
なったことを検知し、その速度を係数設定部２１へ出力
する。係数設定部２１は、速度に応して通常状態（たと
えば起動特性Ａ）のモータ制御判断を変更する。但し、
モータ２が一定速度にならない場合は予め定められた係
数とする。

第１２図に各起動特性（制動特性）による制御判断の例
を示す。

起動特性Ａ（制動特性ａ）の場合はＡ−ａ項に示す通り
、目標位置から１パルス手前はモータブレーキ、少し手
前になる２〜８パルス手前はモータオフ、それ以上遠い
ところではモータオンというような制御を行なう。それ
に対し、起動特性ＢのＶＡ　合はＢ−ｂ項に示すように
、モータオフの範囲を２〜６パルス手前とし、起動特性
Ｃの場合はＣ−ｃ項に示すように、モータオフの範囲を
２〜４パルスとする。

こうすることにより、制御時のモータ特性にしたがって
、最大限目標位置近くまでモータをオンにして目標位置
に止めるので、より速く目標位置に移動させることがで
きる。

なお、ここでは特性をＡ、Ｂ、Ｃと３種類にしたがもっ
と多くてもよい。もちろん、Ａ、Ｂ、Ｃの中間の特性の
場合は、第１２図のＡ　−ａ、　−Ｃ−０項より補間し
てもよく、また、補間方法はファジィ推論を使ってもよ
い。

第１３図は、モータ制御動作をオン、オフ、ブレーキだ
けでなく、デユーティ駆動も行なう制御の例を示す。こ
うすることにより、ますます滑らかに制御することが可
能である。また、デユーティ駆動では、目標位置までの
パルス数によってデユーティ比を変えてもよく、さらに
デユーティのかわりにモータ駆動電圧を変えることも可
能である。

以上説明したように上記実施例によれば、現在のモータ
速度および前回のモータ速度を入力として系の負荷を考
慮した制御となっている。つまり、減速カーブによる制
御では、制御時の負荷（温度、電池電圧、姿勢差、その
他）によらず、目標まであと何パルスの場合はこの速度
でならなければならないという制御であった。これに対
し、本実施例は、現在の速度のみでなく加速、減速など
の条件も考慮されるので、目標位置に対してその時の系
の状態における理想的な制御か可能となる。

具体的には、モータ２のオン、オフ、ブレーキなどの制
御回数が減ることになる。

Ｃ発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、モータのオン、オ
フ、ブレーキの制御回数を減して制御時間を短くしなか
らも、正確かつ迅速に被駆動体を目標位置に停止させる
ことのできるモータの駆動制御装置を提供することかで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るモータの駆動制御装置の基本構成
を示すブロック図、第２図は本発明の一実施例に係るモ
ータの駆動制御装置の概略構成を示すブロック図、第３
図はフォトインクラブタの発生パルスを示す図、第４図
は一般的なモータの停止曲線を説明するための図、第５
図はファジィ推論を行なうためのメンバシップ関数を示
す図、第６図はメンバシップ関数を利用して作成したル
ール例を示す図、第７図はレンズ繰出し制御例の動作を
説明するフローチャート、第８図はファジィ推論による
モータ駆動制御を説明するための図、第９図はフィルム
巻上げ制御例の動作を説明するフローチャート、第１０
図はモータの起動特性と制動特性との関係を示す図、第
１１図は本発明の他の実施例に係るモータの駆動制御装
置の概略構成を示すブロック図、第１２図はモータ特性
による制御判断を説明するための図、第１３図はモータ
制御動作にデユーティ駆動を加えた動作例を示す図であ
る。 ］・・・被駆動体、２・・・モータ、３・・・エンフー
ダ手段、４・・・速度検出手段、５・・・記憶手段、６
・・・位置検出手段、７・・・演算手段、８・・・目標
位置比較手段、９・・・モータ制御手段、１０・・・フ
ォトインクラブタ、１１・・・速度カウンタ、１２・・
・基準クロック、１３・・・停止位置演算部、１４・・
・ラッチ部、１５・・・位置カウンタ、１６・・・加算
部、１７・・・目標位置記憶部、１８・・・目標位置比
較部、１つ・・・モータ制御部、２０・・・定常速度検
知部、２１・・・係数設定部。 第 図 第 図 第 図 第 図 時間 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 目標位置まで被駆動体を駆動するモータと、上記被駆動
   体の移動に応じてパルスを発生するエンコーダ手段と、 このエンコーダ手段から発生するパルスを入力し、上記
   被駆動体の速度を検出する速度検出手段と、 この速度検出手段によって検出された被駆動体の速度を
   記憶する記憶手段と、 上記エンコーダ手段から発生するパルスを上記モータの
   駆動開始よりカウントし、上記被駆動体の位置を検出す
   る位置検出手段と、 上記記憶手段に記憶された前回の被駆動体の速度と上記
   速度検出手段によって検出された今回の被駆動体の速度
   と上記位置検出手段によって検出された上記被駆動体の
   位置に基づいて、上記モータにブレーキをかけた際の上
   記被駆動体の駆動停止位置の予測演算を行なう演算手段
   と、 この演算手段によって予測演算された停止位置と上記目
   標位置とを比較する目標位置比較手段と、この目標位置
   比較手段の比較結果に基づいて上記モータに少なくとも
   オンまたはブレーキの制御を行なうモータ制御手段と、 を具備したことを特徴とするモータの駆動制御装置。