Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису
Представлено удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису з метою підвищення точності його руху. Запропоновано реалізацію даної вимірювальної системи на базі синусно-косинусного інтерполятора з використанням перемножувальних цифро-аналогових перетворювачів. Предст...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Реєстрація, зберігання і обробка даних |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
2008
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7571 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису / І.В. Косяк // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 2. — С. 83-86. — Бібліогр.: 3 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-7571 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Косяк, І.В. 2010-04-02T12:31:18Z 2010-04-02T12:31:18Z 2008 Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису / І.В. Косяк // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 2. — С. 83-86. — Бібліогр.: 3 назв. — укp. 1560-9189 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7571 681.58 Представлено удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису з метою підвищення точності його руху. Запропоновано реалізацію даної вимірювальної системи на базі синусно-косинусного інтерполятора з використанням перемножувальних цифро-аналогових перетворювачів. Представлено усовершенствование измерительной системы привода позиционера станции лазерной записи с целью повышения точности его движения. Предложена реализация данной измерительной системы на основе синусно-косинусного интерполятора с использованием умножающих цифро-аналоговых преобразователей. Improvement of a measuring system of a laser-beam recorder positioner drive with the purpose of increasing the precision of its movement is presented. Realization of the given measuring system on the basis of a sine-cosine interpolator by using multiplying digital-analog converters is proposed. uk Інститут проблем реєстрації інформації НАН України Реєстрація, зберігання і обробка даних Технічні засоби отримання і обробки даних Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису Усовершенствование измерительной системы привода позиционера станции лазерной записи Improvement of a Measuring System of a Laser-Beam Recorder Positioner Drive Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису |
| spellingShingle |
Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису Косяк, І.В. Технічні засоби отримання і обробки даних |
| title_short |
Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису |
| title_full |
Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису |
| title_fullStr |
Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису |
| title_full_unstemmed |
Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису |
| title_sort |
удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису |
| author |
Косяк, І.В. |
| author_facet |
Косяк, І.В. |
| topic |
Технічні засоби отримання і обробки даних |
| topic_facet |
Технічні засоби отримання і обробки даних |
| publishDate |
2008 |
| language |
Ukrainian |
| container_title |
Реєстрація, зберігання і обробка даних |
| publisher |
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Усовершенствование измерительной системы привода позиционера станции лазерной записи Improvement of a Measuring System of a Laser-Beam Recorder Positioner Drive |
| description |
Представлено удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису з метою підвищення точності його руху. Запропоновано реалізацію даної вимірювальної системи на базі синусно-косинусного інтерполятора з використанням перемножувальних цифро-аналогових перетворювачів.
Представлено усовершенствование измерительной системы привода позиционера станции лазерной записи с целью повышения точности его движения. Предложена реализация данной измерительной системы на основе синусно-косинусного интерполятора с использованием умножающих цифро-аналоговых преобразователей.
Improvement of a measuring system of a laser-beam recorder positioner drive with the purpose of increasing the precision of its movement is presented. Realization of the given measuring system on the basis of a sine-cosine interpolator by using multiplying digital-analog converters is proposed.
|
| issn |
1560-9189 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/7571 |
| citation_txt |
Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису / І.В. Косяк // Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2008. — Т. 10, № 2. — С. 83-86. — Бібліогр.: 3 назв. — укp. |
| work_keys_str_mv |
AT kosâkív udoskonalennâvimírûvalʹnoísistemiprivodupozicíonerastancíílazernogozapisu AT kosâkív usoveršenstvovanieizmeritelʹnoisistemyprivodapozicionerastanciilazernoizapisi AT kosâkív improvementofameasuringsystemofalaserbeamrecorderpositionerdrive |
| first_indexed |
2025-11-26T06:03:22Z |
| last_indexed |
2025-11-26T06:03:22Z |
| _version_ |
1850614737702748160 |
| fulltext |
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 2 83
УДК 681.58
І. В. Косяк
Інститут проблем реєстрації інформації НАН України
вул. М. Шпака, 2, 03113 Київ, Україна
Удосконалення вимірювальної системи приводу
позиціонера станції лазерного запису
Представлено удосконалення вимірювальної системи приводу позиціо-
нера станції лазерного запису з метою підвищення точності його ру-
ху. Запропоновано реалізацію даної вимірювальної системи на основі
синусно-косинусного інтерполятора з використанням перемножуючих
цифро-аналогових перетворювачів.
Ключові слова: позиціонер, інтерференційний сигнал, диск-оригінал,
крок доріжки, обробка сигналу, синусно-косинусний інтерполятор.
Станції лазерного запису, які забезпечують рельєфний запис дисків-оригіна-
лів для оптичної пам’яті, є одними з найбільш складних сучасних оптико-елект-
ронних систем. З кожним роком збільшуються об’єми інформації та швидкість її
передачі, що обумовлює вдосконалення існуючих і розробку нових форматів за-
пису. В доступній літературі майже відсутня будь-яка інформація стосовно побу-
дови та роботи станцій лазерного запису. Аналіз останніх досліджень і публікацій
свідчить про те, що висвітленню цієї проблеми приділяється надто мало уваги.
Принаймні було знайдено одне посилання на створення станції лазерного запису в
Інституті систем обробки зображень РАН (Росія), яка забезпечує точність позиці-
юваня 50 нм [1].
В Інституті проблем реєстрації інформації НАН України було створено єдину
діючу станцію лазерного запису в Україні. Актуальною задачею залишається як
вдосконалення роботи діючої станції, так і дослідження нових принципів її побу-
дови. Дана робота присвячена вдосконаленню існуючих вузлів станції лазерного
запису, а саме приводу позиціювання з метою підвищення точності виміру коор-
динати руху позиціонера.
Система приводу позиціювання станції лазерного запису призначена для
утримання променя лазера в радіальному напрямку у відповідності із законом
обертання диска-оригіналу.
Запис виконується на диск-оригінал, в якому відсутні опорні доріжки по тра-
єкторії спіралі, що обумовлює підвищені вимоги до точності позиціювання про-
© І. В. Косяк
І. В. Косяк
84
меня лазера на поверхні диска-оригіналу. За один оберт диска позиціонер повинен
поступово зміститися на один крок доріжки h, який для диска формату CD-R до-
рівнює 1,5 мкм. Враховуючи, що крок доріжки h = const, можна записати вираз
закону зміни радіуса спіралі [2]:
2
)( 0
h
rr ,
де 0r — початковий радіус запису.
Таким чином, переміщення позиціонера пропорційно куту повороту шпинде-
ля, на якому розміщений диск-оригінал. У системі позиціювання станції лазерно-
го запису для визначення положення позиціонера використовується лазерний ін-
терферометричний вимірювач відстані на основі інтерферометра Майкельсона із
використанням гелій-неонового лазера з довжиною хвилі випромінювання =
= 0,6328 мкм. Даний інтерферометр є двопроменевим, так як має місце взаємодії
двох когерентних пучків. На виході фотоприймачів маємо періодичні синусоїда-
льні сигнали, що зміщені по фазі /2 з періодом /2:
xUxU mS
4
sin)( , (1)
xUxU mC
4
cos)( . (2)
На даний час у системі приводу позиціювання станції лазерного запису для
обробки інтерференційних сигналів (1) і (2) з метою одержання сигналу руху по-
зиціонера використовується потенціометричний фазообертач, так званий інтерпо-
лятор із послідовним з’єднанням резисторів, роздільна здатність якого дорівнює:
31,22
2
360
n
h
, (3)
де n — кількість секторних міток шпинделя приводу обертання, яка дорівнює 153,
але в даній системі приводу використовується кожна друга секторна мітка, тобто
n/2.
Відліки сигналів (1) і (2) проводяться через кожні 31,22 , і відповідно
рух позиціонера відбувається з кроком 6,19r нм. Проведені експериментальні
дослідження на станції лазерного запису підтвердили, що однозначне управління
рухом позиціонера можливе лише на відрізку довжиною /2, що становить 316,4
нм, через наявність зовнішніх перешкод у вигляді вібрацій. Розрахунки показу-
ють, що для забезпечення необхідної точності керування позиціонером, точність
визначення координати повинна бути не меншою 5 нм.
Удосконалення вимірювальної системи приводу позиціонера станції лазерного запису
ISSN 1560-9189 Реєстрація, зберігання і обробка даних, 2008, Т. 10, № 2 85
Також спотворення спіралі запису може відбуватися через недостатньо мале
значення , унаслідок чого з кожним новим періодом /2 може накопичуватися
похибка сигналу. Це робить неможливим використання даної системи приводу
позиціювання у випадку записів дисків-оригіналів формату DVD, в яких крок спі-
ралі вдвічі менший і дорівнює 0,74 мкм. Тому існує необхідність побудови нового
блоку обробки інтерференційних сигналів з підвищеною роздільною здатністю,
що забезпечувало би більш точне визначення координати руху позиціонера в ро-
бочому діапазоні відстаней.
У даній роботі пропонується удосконалення вимірювальної системи приводу
позиціонера, побудованої на основі синусно-косинусного інтерполятора [3] із сис-
темою стеження, в якому замість синусно-косинусних потенціометрів використо-
вуються перемножуючі цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП). Сутність удоско-
налення вимірювальної системи полягає в наступному.
Інтерференційні сигнали (1) та (2) помножуються відповідно на cos і sin,
де — будь-який обраний кут, а потім з першого добутку віднімається другий. У
результаті отримуємо різницевий сигнал:
)
4
sin(sin)
4
cos(cos)
4
sin()(
~
xUxxUxU mm . (4)
Задача системи стеження полягає в тому, щоб зміною кута зменшити різ-
ницевий сигнал (4) до нуля, тобто знайти значення 4x/ = .
Апаратна реалізація вдосконалення вимірювальної
системи приводу позиціонера
У відповідності з виразом (4) було розроблено електронний блок обробки си-
гналів (див. рисунок). Для підвищення роздільної здатності кроку руху позиціо-
нера було збільшено в 10 разів кількість секторних міток шпинделя приводу обер-
тання за допомогою синтезу частот пристроєм з фазовим автопідстроюванням.
Тоді відліки сигналів, згідно з виразом (3), будуть проводитися через кожні
115,1 , а рух позиціонера відбуватиметься з кроком 98,0r нм.
Значення кодів одного періоду сигналів sin і cos окремо програмуються в
ПЗУ1 і ПЗУ2. Вихідні дані з ПЗУ надходять на цифрові входи ЦАП1 і ЦАП2, а
інтерференційні сигнали (1) і (2) на входи опорної напруги ЦАП1 і ЦАП2. Вибір-
ку сигналів з ПЗУ виконує адресний дешифратор (АД), який керується імпульса-
ми з виходу синтезатора частот (СЧ), де кількість імпульсів секторних міток дорі-
внює 10n = 1530 за один оберт шпинделя. Таким чином, з подачею на аналогові
входи опорної напруги ЦАП гармонійних коливань інтерференційних сигналів (1)
і (2) за законом sin і cos здійснюється операція множення цих коливань на задані
цифровим кодом значення напруг cos і sin. ЦАП працюють в режимі чотири-
квадрантного множення. В результаті на виході кожного з ЦАП отримуємо добу-
тки сигналів (4), які надходять до схеми віднімання. Різницевий сигнал )(
~
xU з ви-
ходу схеми віднімання подається до замкнутої системи автоматичного регулю-
вання руху позиціонера.
І. В. Косяк
86
Функціональна електрична схема синусно-косинусного інтерполятора
Різниця двох добутків, яка одержується на виході диференційного підсилю-
вача, дає сигнал неузгодженості sin(4x/ – ) з точністю до Um
.2–k , де Um — най-
більше значення напруги на аналоговому вході ЦАП, що відповідає значенню си-
гналу US(x) або UC(x), а k — число розрядів вихідного коду. Зведення до мінімуму
сигналу sin(4x/ – ) означає, що сигнал неузгодженості прийняв значення в ме-
жах величини Um
.2–k. Цю невелику величину, навіть якщо прийняти число розря-
дів n = 8, можна знизити до нуля підстроюванням напруги зміщення операційного
підсилювача.
Висновки
У роботі запропоновано удосконалення вимірювальної системи приводу по-
зиціонера, яка дозволяє підвищити точність руху позиціонера на станції лазерного
запису, що дозволяє надійно вимірювати координату руху з точністю 1 нм, та мо-
же використовуватися при розробці станції лазерного запису DVD формату.
1. Казанский Н.Л. Исследовательский комплекс для решения задач компьютерной оптики /
Сборник «Компьютерная оптика». — Самара-Москва. — 2006. — № 29. — С. 58–77.
2. Брицкий А.И. Управление приводами станции лазерной записи оптической информации //
Реєстрація, зберігання і оброб. даних. — 2000. — Т. 2, № 3. — С. 11–14.
3. Преснухин Л.Н. Фотоэлектрические преобразователи информации. — М.: Машинострое-
ние, 1974. — 376 с.
Надійшла до редакції 20.02.3008
|