第2章激光信號(hào)拾取系統(tǒng).ppt

2020/6/8,1,激光信號(hào)拾取系統(tǒng)的作用：完成光盤記錄信號(hào)的讀取組成：激光拾音器(俗稱激光頭)、伺服系統(tǒng)、精密機(jī)械系統(tǒng)。激光頭和精密機(jī)械系統(tǒng)部分又稱為機(jī)芯。激光播放機(jī)的工作過(guò)程：將記錄在光盤上的數(shù)字信號(hào)還原成模擬信號(hào)的過(guò)程。激光拾音器：用激光頭索取光盤記錄的數(shù)字信號(hào)，激光頭發(fā)出激光束經(jīng)過(guò)聚焦掃描光盤信息紋跡，其反射光被信息紋跡調(diào)制，因而帶上了光盤信息，用光檢測(cè)器(光電二極管)將反射光變換成電流，這樣就拾取到光盤上的信息。光盤上信息包括：主信號(hào)(通常稱為射頻信號(hào)或RF信號(hào))和聚焦、循跡伺服誤差信號(hào)。伺服系統(tǒng)的作用：保證激光頭能準(zhǔn)確掃描光盤紋跡讀取光盤信號(hào)，包括聚焦伺服、循跡伺服、進(jìn)給伺服、主軸伺服。精密機(jī)械系統(tǒng)：包括伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、光盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、光盤裝卸機(jī)構(gòu)等。,2020/6/8,2,1.1激光拾音器,1.2伺服系統(tǒng),1.3機(jī)芯工作原理,2020/6/8,3,1.1激光拾音器,激光拾音器：激光二極管(LD)、光學(xué)器件、物鏡機(jī)構(gòu)和光檢測(cè)器(PD)組成。激光二極管：發(fā)射激光光學(xué)器件：將激光束聚焦到光盤信息面，并將反射光束投射到光檢測(cè)器，由光檢測(cè)器完成光電轉(zhuǎn)換。光檢測(cè)器由光電二極管組成。物鏡機(jī)構(gòu):在聚焦、循跡伺服誤差信號(hào)的控制下，可作水平、垂直方向的二維運(yùn)動(dòng)，完成聚焦跟蹤和循跡跟蹤，保證激光束準(zhǔn)確掃描光盤信息紋跡。,2020/6/8,4,一、激光與激光器,光學(xué)常識(shí):可見(jiàn)光的波長(zhǎng)為370760nm(納米)。不同的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)不同的顏色，紫色光為370455nm，藍(lán)色光為455492nm，綠色光為493577nm，黃色光為578597nm，橙色光為598622nm，紅包光為623750nm。波長(zhǎng)短于370nm和大于760nm都是不可見(jiàn)光，分別稱為紫外光和紅外光。普通光源產(chǎn)生多波長(zhǎng)光波，其能量不能高度集中，經(jīng)透鏡聚焦,焦點(diǎn)也不集中，不能用來(lái)讀取光盤信息。,2020/6/8,5,1.反射特性反射規(guī)律：一是反射角等于入射角，二是入射光線和反射光線位于向一平面上。,3.干涉現(xiàn)象波長(zhǎng)相等、振動(dòng)方向相同、相位相同或相位差恒定的光源，發(fā)射的光波在相遇時(shí)會(huì)發(fā)生互相干涉，出現(xiàn)明暗交替的條紋，表明重疊的光束可以相互加強(qiáng)或相互削弱，這就是光的干涉現(xiàn)象。,2.折射特性折射率n表示其彎折程度,光的主要特性：,2020/6/8,6,4.聚焦待性穿過(guò)凸透鏡的光線會(huì)產(chǎn)生折射而會(huì)聚在一點(diǎn)，該點(diǎn)稱為焦點(diǎn)。非相干光(即多波長(zhǎng)光波)通過(guò)透鏡，因其能量不能集中，聚焦后的焦點(diǎn)不集中。單色的相干光(如激光)經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后焦點(diǎn)很小。焦點(diǎn)處光點(diǎn)的直徑與光波波長(zhǎng)()和透鏡的數(shù)值孔徑(NA)有關(guān)。當(dāng)一束平行相干光投射到凸透鏡上時(shí)，這些平行光便折射會(huì)聚在焦點(diǎn)上。,2020/6/8,7,數(shù)值孔徑(NA)：凸透鏡的聚焦能力NA=nsinn:折射率：最大會(huì)聚角的1/2焦點(diǎn)直徑d與光波波長(zhǎng)、數(shù)值孔徑NA的關(guān)系：d/(2NA)焦深f：光束會(huì)聚很細(xì)的那一部分長(zhǎng)度f(wàn)=/(2NA2),2020/6/8,8,CD唱機(jī)、VCD視盤機(jī)采用物鏡（凸透鏡）對(duì)激光聚焦來(lái)讀取信息。當(dāng)NA值大時(shí)，激光束聚焦后的光點(diǎn)直徑小，分辨力高，但焦深短，讀取信息時(shí)因光盤上下擺動(dòng)而離焦，讀取信息時(shí)穩(wěn)定性就差，會(huì)使伺服不穩(wěn)定；當(dāng)NA值小時(shí)，聚焦后的光點(diǎn)直徑大，分辨力低，會(huì)同時(shí)觸及兩條信息紋跡、誤碼率增大，也不能讀出正確的信息，但焦深長(zhǎng)，讀取信息穩(wěn)定。合理選取NA值理論和實(shí)驗(yàn)證明:對(duì)于采用780nm的激光器，激光頭物鏡NA的最佳值為0.45左右。DVD視盤機(jī)用650nm的激光器，則NA的最佳值為0.6左右。,2020/6/8,9,5.光的偏振,光照射到某些物體(如棱鏡)的表面部分被反射，部分被折射。實(shí)驗(yàn)證明，光在被某些物體反射和折射的過(guò)程中，具有方向選擇性，即某一方向有光，其他方向無(wú)光。這一現(xiàn)象叫光偏振。偏振光通過(guò)某些透明物體（如石英晶體等旋光性物質(zhì)）時(shí)，偏振光的振動(dòng)而將旋轉(zhuǎn)一定角度。其旋轉(zhuǎn)角度取決于旋光物質(zhì)的厚度以及光波波長(zhǎng)。能使振動(dòng)面旋轉(zhuǎn)900的晶體片稱為1/4波長(zhǎng)片。,2020/6/8,10,(二)激光,激光是由激光器產(chǎn)生的單一波長(zhǎng)光波特性：(1)高單色性理想的單色光是波長(zhǎng)完全相同的光。激光器產(chǎn)生的激光頻率相同，是接近理想的單色光。高單色性是激光的主要特性。(2)高方向性激光的發(fā)散角僅為0.10左右，光束幾乎只沿一個(gè)方向傳播。高方向性能使激光能量高度集中。(3)相干性好激光是向某一方向發(fā)射的光，它們之間頻率相同，相位一致，因而有極好的相干性。相干光具有良好的聚焦特性，激光通過(guò)激光頭的光學(xué)系統(tǒng)聚焦后的焦點(diǎn)直徑可小于1m。具有高單色性、高方向性、良好的相干性是激光最重要的特點(diǎn)，使得會(huì)聚焦點(diǎn)直徑小到接近光的波長(zhǎng)，激光的能量在焦點(diǎn)附近高度集中。,2020/6/8,11,(二)激光器,產(chǎn)生激光的裝置叫激光器。由激發(fā)能源、工作物質(zhì)和諧振腔三部分組成。激發(fā)能源：用來(lái)激勵(lì)工作物質(zhì)，使之產(chǎn)生光子；諧振腔：一對(duì)高反射率反射鏡，光經(jīng)反復(fù)激發(fā)、反射形成激光。激光器的類型：按其工作物質(zhì)的物理狀態(tài)，可分為氣體、液體、固體及半導(dǎo)體四種激光器。,2020/6/8,12,氣體激光器：氦氖激光器。氣體的密度低，激光輸出功率較小。能量轉(zhuǎn)換效率較低。染料激光器：采用有機(jī)染料溶液制成的激光器。主要特點(diǎn)是激光波長(zhǎng)可以在一定范圍內(nèi)連續(xù)改變。固體激光器：能量高、功率大，其工作物質(zhì)有紅寶石、石英晶體、玻璃等。半導(dǎo)體激光器：采用半導(dǎo)體材料制成的激光器。主要特點(diǎn)是體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能量轉(zhuǎn)換效率高，約為10，被廣泛應(yīng)用于激光視聽(tīng)設(shè)備。早期激光影碟機(jī)常用氦氖氣體激光器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、使用壽命長(zhǎng)。但體積大、電能轉(zhuǎn)換率低，約為0.03%。,2020/6/8,13,2.半導(dǎo)體激光器工作原理,半導(dǎo)體激光器是所有激光器中效率最高、體積最小的一種激光器，因而獲得廣泛應(yīng)用。在激光播放機(jī)中，半導(dǎo)體激光器已經(jīng)取代了氣體激光器。原子理論相關(guān)知識(shí)：原子內(nèi)的電子具有確定的能量狀態(tài)。不同的能態(tài)值定為不同的能級(jí)。最低能級(jí)的能態(tài)稱為基態(tài)?；鶓B(tài)是穩(wěn)定的。高能級(jí)的電子是不穩(wěn)定的，它總是力圖向低能級(jí)躍遷，同時(shí)輻射出一個(gè)光子，其釋放的能量轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢?jiàn)光形式，所以能級(jí)較高的能態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。電子一般處于基態(tài)。處在基態(tài)上的電子從外界例如外加激發(fā)電流吸收能量后便可躍遷到激發(fā)態(tài)上。激發(fā)態(tài)是不穩(wěn)定的，激發(fā)態(tài)的電子在高能級(jí)上停留短暫時(shí)間后，便以光的形式放出多余的能量返回到基態(tài)，這種現(xiàn)象稱為注入電發(fā)光。由于半導(dǎo)體砷化鎵(GaAs)具有很高的注入電發(fā)光效率，故通常用砷化鎵制作激光器。,2020/6/8,14,砷化鎵激光器有多種結(jié)構(gòu)，其中以雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)性能較好。雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)：核心是一個(gè)PN結(jié)，它由一塊P型半導(dǎo)體和一塊N型半導(dǎo)體結(jié)合在一起構(gòu)成。這與普通二極管用燒結(jié)方式產(chǎn)生的PN結(jié)是不同的。PN結(jié)形狀為長(zhǎng)方形，長(zhǎng)約250m，寬約120m。,圖是砷化鎵激光器結(jié)構(gòu)。它的前后兩端磨成鏡面，使之具有極高的反射率。整個(gè)結(jié)構(gòu)封裝在一個(gè)有窗口的金屬外殼內(nèi)。,2020/6/8,15,工作時(shí)，P型側(cè)接電源正極，N型側(cè)接電源負(fù)極，通常N型側(cè)與散熱器相連。當(dāng)砷化鎵激光器加適當(dāng)正向電壓時(shí)，使有工作電流產(chǎn)生，當(dāng)達(dá)到起振電流值時(shí)，便出現(xiàn)激光振蕩，即有激光束從PN結(jié)中激發(fā)出來(lái)。在P型和N型砷化鎵中間夾有三層鋁砷化鎵，中間一層稱作有源層，是光放大部分，折射率較大。有源層的兩側(cè)為限制層，含鋁較多，折射率較低，這樣，光在折射率較高的有源層中來(lái)回振蕩并被加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)光放大作用。有源層起到諧振腔的作用,2020/6/8,16,砷化鎵半導(dǎo)體激光器是激光播放機(jī)常用的讀取光源，其工作波長(zhǎng)為780nm，屬近紅外光。輸出功率5mW。半導(dǎo)體激光器的光輸出的功率隨環(huán)境溫度而變化，具有負(fù)溫度特性。其輸出功率隨溫度變化的不穩(wěn)定特性，會(huì)直接影響激光播放機(jī)伺服電路的穩(wěn)定性，故必須對(duì)激光二極管工作電流進(jìn)行自動(dòng)功率控制(APC)，使激光器輸出功率保持穩(wěn)定。APC：自動(dòng)功率控制,2020/6/8,17,3.激光二極管的結(jié)構(gòu),普通型激光二極管普通型激光二極管的外形結(jié)構(gòu)有兩種：斜頭：發(fā)射窗為斜面平頭：發(fā)射窗為平面斜頭多用于激光唱機(jī)和VCD視盤機(jī)，平頭一般用于激光影碟機(jī)。,結(jié)構(gòu)：普通型激光二極管全息照相復(fù)合激光二極管,2020/6/8,18,普通型激光二極管主要由半導(dǎo)體激光器、光電二極管、散熱器、管座、透鏡及引腳等構(gòu)成。,2020/6/8,19,激光唱機(jī)與VCD視盤機(jī)常用的普通型激光二極管封裝形式：,2020/6/8,20,全息照相復(fù)合激光二極管全息照相復(fù)合激光二極管在激光二極管發(fā)射面的光路中增設(shè)了一個(gè)衍射光柵，在其頂部增設(shè)了一個(gè)全息照相鏡片，在激光二極管側(cè)面排列了一個(gè)光電二極管，采用多引腳式從底座上引出。,2020/6/8,21,全息照相復(fù)合激光二極管結(jié)構(gòu)全息照相復(fù)合激光二極管的光路全息照相復(fù)合激光二極管的激光頭主要用于激光視盤機(jī)。,2020/6/8,22,(四)半導(dǎo)體激光器的主要性能參數(shù),1.激光波長(zhǎng)CD、VCD播放機(jī)用的半導(dǎo)體激光器工作波長(zhǎng)一般在0.780.83m范圍；CD光盤的存儲(chǔ)容量為650MB，數(shù)據(jù)傳輸率為4.3218Mbps。DVD播放機(jī)采用的激光器工作波長(zhǎng)為0.65m，存儲(chǔ)容量提高到4.7GB(單層)或8.4GB(雙層)，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)26Mbps。工作波長(zhǎng)決定了焦點(diǎn)直徑，因而限制了光盤的記錄密度。,主要性能參數(shù)：激光波長(zhǎng)、激光功率、工作電流,2020/6/8,23,2.激光功率激光播放機(jī)所需要的激光功率與數(shù)據(jù)傳輸率、光盤旋轉(zhuǎn)速度及光路效率等因素有關(guān)。數(shù)據(jù)傳輸率愈高，光盤旋轉(zhuǎn)速度愈快，所需的激光功率愈大。半導(dǎo)體激光器的光路效率約為35一40，CD、VCD光盤的旋轉(zhuǎn)速度為1.21.4m/s。一般要求激光器的輸出功率為數(shù)毫瓦。,2020/6/8,24,3.工作電流當(dāng)流過(guò)半導(dǎo)體激光器PN結(jié)的正向電流達(dá)到一定值，使產(chǎn)生的光子數(shù)目滿足光在諧振腔內(nèi)的增益大于損耗時(shí)，便開(kāi)始產(chǎn)生激光輻射。閾值電流Ith：正向電流達(dá)到一定值，開(kāi)始產(chǎn)生激光輻射的電流稱作半導(dǎo)體激光器的閾值電流。閾值電流Ith與PN結(jié)的結(jié)構(gòu)、諧振腔的尺寸及溫度有關(guān)。當(dāng)流過(guò)半導(dǎo)體激光器的PN結(jié)的正向電流超過(guò)Ith時(shí)，激光輸出功率Po將隨電流的增大而迅速增大。,半導(dǎo)體激光器的Po-I曲線,2020/6/8,25,二、光學(xué)系統(tǒng),光學(xué)系統(tǒng)組成：激光器、光學(xué)器件、光檢測(cè)器(一)激光器激光播放機(jī)多采用普通型半導(dǎo)體激光器，其內(nèi)部裝有激光二極管(LD)和光電二極管(PD)，激光二極管用來(lái)發(fā)射激光，光電二極管用來(lái)監(jiān)測(cè)激光強(qiáng)度并與外電路組成自動(dòng)功率控制電路(APC)，使激光功率保持恒定。(二)光學(xué)器件激光頭：?jiǎn)喂馐汀⑷馐蛢煞N激光頭的光路結(jié)構(gòu)有些不同，但基本原理一樣。單光束激光頭：組件的光路簡(jiǎn)單但伺服電路較復(fù)雜。三光束激光頭：用光柵將一束激光分為三束。三光束激光頭組件內(nèi)部的光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密，但伺服電路要簡(jiǎn)單些。,2020/6/8,26,三光束激光頭組件結(jié)構(gòu)示意圖,2020/6/8,27,(1)衍射光柵表面刻有等間隔細(xì)光柵的玻璃片，激光通過(guò)光柵后分成三條光束，單束式激光頭則無(wú)需設(shè)置此光柵。(2)偏振棱鏡又稱分光棱鏡，具有將偏振方向不同的激光束分開(kāi)的功能，對(duì)于激光二極管發(fā)射出的光呈透射性，對(duì)于從物鏡反射回來(lái)的光呈反射性。它是將兩個(gè)直角棱鏡的斜面合在一起組成的，其中一個(gè)直角棱鏡的斜面上涂有偏振膜，偏振膜的偏振化方向與激光器產(chǎn)生的激光偏振方向一致。偏振膜只允許偏振方向相同的激光束透射。,2020/6/8,28,(3)14波片一個(gè)旋光器件，能將激光束的偏振面旋轉(zhuǎn)90。(4)淮直透鏡用于將散射的入射光矯正成為平行光。(5)物鏡用于將入射的平行光聚焦成一個(gè)極小的光點(diǎn)，是光學(xué)系統(tǒng)中最重要的部件。(6)柱面透鏡能形成特有的像散，與光檢測(cè)器配合為聚焦伺服提供聚焦誤差信號(hào)。,2020/6/8,29,(三)光檢測(cè)器光檢測(cè)器是一種光敏元件，起光電轉(zhuǎn)換的作用，將光信號(hào)變成電信號(hào)。光檢測(cè)器由封裝在一起的若干片光敏二極管組成，它們之間共用陰極，而陽(yáng)極是各自獨(dú)立的。常用的光檢測(cè)器有6片式、5片式和4片式三種。,2020/6/8,30,6片式光檢測(cè)器用于三光束型激光頭，主光束射到A、B、C、D四只光敏二極管上，旁邊兩束輔光束分別射向E、F兩只光敏二極管上，從A、B、C、D四只光敏二極管上可拾取射頻信號(hào)(RF)、聚焦誤差信號(hào)(FE)；從E、F兩只光敏二極管上可拾取循跡誤差信號(hào)(TE)。5片式光檢測(cè)器用于全息照相復(fù)合型激光二極管，中央的三只光敏管用于接收主光束，產(chǎn)生射頻信號(hào)和聚焦誤差信導(dǎo)；兩邊緣光敏管用于接收輔助光束，產(chǎn)生循跡誤差信號(hào)。4片式光檢測(cè)器用于單光束型激光頭，四只光敏管(A、B、C、D)用于接收激光束，產(chǎn)生射頻信號(hào)、聚焦誤差信號(hào)和循跡誤差信號(hào)。,2020/6/8,31,三、自動(dòng)功率控制電路(APC),自動(dòng)功率控制(APC)電路:穩(wěn)定光功率輸出激光二極管(LD)是溫度敏感器件，當(dāng)受到溫度、干擾等因素影響而使工作電流變化時(shí)，激光二極管輸出光功率就會(huì)變化很大，其至損壞激光二極管。為穩(wěn)定光功率輸出，須設(shè)置自動(dòng)功率控制(APC)電路，用于控制激光二極管的工作電流，穩(wěn)定激光發(fā)射功率。,2020/6/8,32,四、實(shí)際激光頭,實(shí)際激光頭分為兩部分：光學(xué)頭和激光槍光學(xué)頭：物鏡機(jī)構(gòu)，主要由物鏡、循跡線圈和聚焦線圈組成激光槍：將其余各鏡片、激光發(fā)射二極管和光檢測(cè)器安裝在同一個(gè)腔體內(nèi)，稱為激光槍。光學(xué)頭安裝在激光槍正面，組裝聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體，構(gòu)成激光頭組件。,2020/6/8,33,2020/6/8,34,物鏡機(jī)構(gòu)是激光拾音器的活動(dòng)部件，它的作用是使拾音器的物鏡作垂直方向運(yùn)動(dòng)和徑向水平運(yùn)動(dòng)，以便激光頭進(jìn)行聚焦和循跡伺服，從而難確穩(wěn)定地讀出光盤紋跡上的信息。物鏡機(jī)構(gòu)十分復(fù)雜、精密，通常采用的有軸向滑動(dòng)型、四線型和模壓絞鏈型三種。,軸向滑動(dòng)型一般用于便攜式光盤機(jī)的激光頭組件,2020/6/8,35,四線型物鏡機(jī)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、成本低，常用于臺(tái)式機(jī)的激光頭組件。模壓鉸鏈型物鏡機(jī)構(gòu)兼有前兩種方式的特點(diǎn)，抗振性好，但必須調(diào)整二維平行模壓鉸鏈的傾角。,2020/6/8,36,第二節(jié)伺服系統(tǒng),在激光頭讀光盤信息過(guò)程中，激光束焦點(diǎn)的實(shí)際位置總是與盤片信息紋跡存在垂直方向、盤片半徑方向的誤差，因而出現(xiàn)聚焦誤差與徑向跟蹤誤差。CD系統(tǒng)的允許偏差為：聚焦方向約為(0.5-1)m，徑向跟蹤方向約為0.15m。如此小的容許偏差不能單靠提高機(jī)械精度的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)，必須在CD系統(tǒng)中設(shè)置能確保激光束焦點(diǎn)正確跟蹤信息紋跡的伺服系統(tǒng)。CD伺服系統(tǒng)通常包括：(1)聚焦伺服(2)循跡伺服(3)進(jìn)給伺服(4)主軸伺服,2020/6/8,37,聚焦伺服其作用是控制物鏡上下運(yùn)動(dòng)，確保激光束焦點(diǎn)在光盤的信息紋跡上：循跡伺服其作用是控制物鏡徑向微動(dòng)，保證激光束沿信息紋跡進(jìn)行準(zhǔn)確掃描。進(jìn)給伺服其作用是控制物鏡徑向移動(dòng)，保證讀完整張光盤和滿足選曲的需要。主軸伺服其作用是控制光盤的轉(zhuǎn)速，使激光束掃描光盤信息紋跡的相對(duì)速度保持恒定。在激光影碟機(jī)(LD)中，除采用以上四種伺服外，還采用了高度及傾斜伺服。這是由于LD盤片直徑較大，在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，盤片上下擺動(dòng)較大且會(huì)形成傘狀變形。而在CD系統(tǒng)中，因?yàn)镃D盤片直徑較小，所以不采用高度伺服和傾斜伺服：,2020/6/8,38,一、伺服系統(tǒng)的構(gòu)成及性能,伺服系統(tǒng)的構(gòu)成：伺服控制系統(tǒng)通常由誤差檢測(cè)部分、伺服信號(hào)處理電路、驅(qū)動(dòng)器和執(zhí)行部分組成一個(gè)自動(dòng)控制環(huán)路。,2020/6/8,39,伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo),伺服環(huán)路的控制對(duì)象是激光頭、物鏡、光盤；執(zhí)行部件是聚焦線圈、循跡線圈和電動(dòng)機(jī)。,通常從穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性三方面來(lái)衡量伺服控制系統(tǒng)的性能。,2020/6/8,40,伺服系統(tǒng)性能的改善,伺服系統(tǒng)是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)，系統(tǒng)的目標(biāo)值時(shí)刻在變化。對(duì)這一隨動(dòng)系統(tǒng)的要求是：激光束焦點(diǎn)的空間位置在任何時(shí)刻都能在允差范圍內(nèi)跟隨目標(biāo)值變化，并在一定強(qiáng)度的外界干擾(如外部振動(dòng)及光盤刮傷、污跡等缺陷)下，伺服系統(tǒng)能在盡可能短的時(shí)間內(nèi)，跨越過(guò)渡過(guò)程而進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，且穩(wěn)態(tài)誤差越小越好。由于伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和受控對(duì)象存在慣性，因此簡(jiǎn)單地將誤差信號(hào)作為控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)執(zhí)行部件來(lái)調(diào)節(jié)受控對(duì)象，難以使伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性都滿足要求。應(yīng)從調(diào)節(jié)力度和調(diào)節(jié)方向兩個(gè)方面來(lái)改善伺服性能。,2020/6/8,41,驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件的控制信號(hào)U0(t)Ke(t)。K：開(kāi)環(huán)增益e(t)：誤差信號(hào)調(diào)節(jié)力度：增益K調(diào)節(jié)方向：e(t)的相位。,2020/6/8,42,增益控制,伺服系統(tǒng)的誤差信號(hào)放大器增益正比于系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制的力度，它直接決定了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。增益偏小，調(diào)節(jié)力不夠，會(huì)使系統(tǒng)反應(yīng)遲緩而導(dǎo)致快速性和準(zhǔn)確性劣化；若增益偏大，調(diào)節(jié)力度過(guò)強(qiáng)，系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，但使過(guò)調(diào)量增大，振蕩次數(shù)增加，從而導(dǎo)致過(guò)渡過(guò)程時(shí)間變長(zhǎng)，快速性變差，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)瓜到y(tǒng)發(fā)生大幅振蕩而失去穩(wěn)定性。伺服系統(tǒng)的開(kāi)路增益應(yīng)控制在一個(gè)適中的范圍內(nèi)，兼顧穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性。伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(線圈、電動(dòng)機(jī)等)對(duì)不同頻率的控制信號(hào)U0(t)，具有不同的位移幅度響應(yīng)。因此，對(duì)不同頻率的e(t)，應(yīng)采用不同的調(diào)節(jié)力度。,2020/6/8,43,相位校正,U0(t)的相位決定了調(diào)節(jié)作用的方向和時(shí)機(jī)，它也是影響伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性和準(zhǔn)確性的重要因素。在伺服系統(tǒng)中，因?yàn)樗欧{(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和受控對(duì)象存在慣性，使得用控制信號(hào)U0(t)去驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所產(chǎn)生的受控對(duì)象的變化總是滯后于U0(t)的變化，而且滯后的過(guò)程也因Uo(t)頻率不同而異。因此，有必要對(duì)U0(t)的相位進(jìn)行預(yù)校正。適當(dāng)?shù)南辔恍Ｕ筛纳扑欧到y(tǒng)的性能。,2020/6/8,44,聚焦伺服,聚焦伺服是使激光頭與光盤上信息紋跡之間的距離保持恒定。光盤在旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于光盤和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制造誤差，會(huì)出現(xiàn)或多或少的上下抖動(dòng)。當(dāng)光盤出現(xiàn)上下抖動(dòng)時(shí)，聚焦伺服電路輸出與抖動(dòng)量成比例的聚焦驅(qū)動(dòng)電流，使物鏡作相應(yīng)的上下移動(dòng)，焦點(diǎn)始終落在信息紋跡上。,2020/6/8,45,(一)聚焦誤差檢測(cè),檢測(cè)聚焦誤差就是檢測(cè)光盤信號(hào)面與物鏡的距離聚焦誤差檢測(cè)方法：像散法和博科法。,2020/6/8,46,l、像散法,像散法聚焦誤差檢測(cè)方法：在反射光路中安裝了一個(gè)半圓柱形透鏡、利用半圓柱形透鏡只在一個(gè)方向上有聚焦能力的特性，能將通過(guò)它的光束變換成橫截面為正交的橢圓(即最初呈縱向橢圓形，然后接近圓形，最后呈橫向橢圓形)，利用這一特性，在準(zhǔn)確聚焦的情況下，將四分割光檢測(cè)器安裝在圓形位置上，使四個(gè)光檢測(cè)器輸入均等的光通量。,2020/6/8,47,2020/6/8,48,四個(gè)光檢測(cè)器的輸出電流分別記為IA、IB、IC、ID。聚焦誤差信號(hào)FE(IA+IC)-(IB+ID)。FE0，表示焦點(diǎn)位置正確FE0，表示焦點(diǎn)位置過(guò)遠(yuǎn)FE0，表示焦點(diǎn)位置過(guò)近FE信號(hào)的正負(fù)反映了焦點(diǎn)位置是過(guò)遠(yuǎn)還是過(guò)近，決定是向上還是向下移動(dòng)物鏡，F(xiàn)E信號(hào)絕對(duì)值的大小反映了偏離焦點(diǎn)的程度，決定了物鏡移動(dòng)距離的大小。三光束激光頭一般采用像散法來(lái)獲得聚焦誤差信號(hào)。,2020/6/8,49,2.傅科法,利用棱鏡(稱為傅科棱鏡)對(duì)光束有一分為二的功能，在反射光會(huì)聚光路中的焦點(diǎn)處安裝一個(gè)傅科棱鏡。準(zhǔn)確聚焦時(shí)，傅科棱鏡的反射光在兩個(gè)二分割光檢測(cè)器上的光像呈圓形散焦時(shí)傅科棱鏡的反射光在兩個(gè)二分割光檢測(cè)器上的光像呈半圓形焦距過(guò)近時(shí)，其光分布是外側(cè)明亮焦距過(guò)遠(yuǎn)時(shí)，其光分布是內(nèi)側(cè)明亮比較器檢測(cè)出的這種明暗所對(duì)應(yīng)的電信號(hào)的差值就是聚焦誤差信號(hào),2020/6/8,50,2020/6/8,51,(二)聚焦伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),聚焦伺服調(diào)節(jié)是通過(guò)激光頭的物鏡機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)焦點(diǎn)的位置。激光頭聚焦調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用與喇叭音圈相似的結(jié)構(gòu)。聚焦誤差信號(hào)經(jīng)放大后產(chǎn)生的電流通過(guò)聚焦線圈，產(chǎn)生磁場(chǎng)力，使物鏡上下移動(dòng)。聚焦線圈電流的大小決定物鏡移動(dòng)的距離，電流的方向決定物鏡移動(dòng)的方向。聚焦伺服有一定的控制范圍，當(dāng)焦距超出控制范圍時(shí)，聚焦伺服不起作用?？刂葡到y(tǒng)設(shè)置初始聚焦搜索程序。,2020/6/8,52,2020/6/8,53,三、循跡伺服,循跡伺服就是使物境跟蹤光盤的偏心，在循跡方向進(jìn)行校正，以準(zhǔn)確讀取信息紋跡。由于光盤的制造誤差，如紋跡的同軸度誤差和主軸電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的抖晃、光盤旋轉(zhuǎn)過(guò)程中引起的偏心位移，都會(huì)使掃描光束偏離紋跡。要保證激光束準(zhǔn)確掃描信息紋跡，必須采用循跡伺服控制。通過(guò)循跡伺服控制后，可以將掃描紋跡誤差值控制在0.1m以內(nèi)。,2020/6/8,54,2020/6/8,55,1、循跡誤差檢測(cè)方法,循跡誤差檢測(cè)方法：三點(diǎn)法、推挽法和微分相位法。三點(diǎn)法三點(diǎn)法又稱三束法，用于三光束激光頭。其光檢測(cè)器由六只光電二極管構(gòu)成，中間配置了四只(A、B、C、D)，并緊靠在一起，兩側(cè)各配置了一只(E和F)。,2020/6/8,56,激光二極管發(fā)射的激光束經(jīng)衍射光柵分成三束光，中間是主光束，兩側(cè)是輔助光束。這三束光經(jīng)光盤反射后投射到光檢測(cè)器上。主光束投射到中間的四只光電二極管上，轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)經(jīng)混合放大后形成RF信號(hào)(即ABC+D)。這四個(gè)電信號(hào)經(jīng)(A+C)-(B+D)運(yùn)算，產(chǎn)生聚焦誤差信號(hào)。兩側(cè)的輔助光束分別投射到E和F兩只光電二極管上，產(chǎn)生的電信號(hào)用于循跡伺服。當(dāng)主光束的光點(diǎn)位于紋跡正中時(shí)，兩個(gè)輔助光束反射光量相等，照射在兩個(gè)光檢測(cè)器E、F上產(chǎn)生的電信號(hào)相等。當(dāng)紋跡左右偏離時(shí)，E、F上的光通量分布就出現(xiàn)差異，產(chǎn)生的電信號(hào)就不相等。,2020/6/8,57,若將E、F兩只光敏管轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)送到減法器去運(yùn)算，即TEEF，減法器輸出信號(hào)的正負(fù)反映了主光束偏移信息紋跡的方向，其絕對(duì)值的大小反映了偏移的程度，這個(gè)信號(hào)就是循跡誤差信號(hào)。伺服電路利用循跡誤差信號(hào)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電流去改變循跡線圈中的電流方向與大小，控制物鏡作水平方向微動(dòng)，校正光點(diǎn)位置，使主光束始終在紋跡中心線上掃描。這種方法產(chǎn)生的循跡誤差信號(hào)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，循跡動(dòng)作準(zhǔn)確、穩(wěn)定、工作可靠。缺點(diǎn)：光學(xué)系統(tǒng)較復(fù)雜，需要衍射光柵，激光輸出利用率較低，調(diào)節(jié)也較麻煩。,2020/6/8,58,推挽法推挽法又稱反射光強(qiáng)分布式或衍射光方式。,2020/6/8,59,當(dāng)光束投射到無(wú)坑處時(shí)，激光全反射，即反射光最強(qiáng)；當(dāng)投射到坑處時(shí)，反射光最弱，即反射光被有坑和無(wú)坑調(diào)制。若將接收反射光的光電二極管分成一左一右，當(dāng)光束準(zhǔn)確投射在信息紋跡(即坑)上時(shí)，左右兩只光電二極管接收等量的反射光，經(jīng)減法器運(yùn)算后輸出為0，當(dāng)激光束向左或向右偏移信息紋跡時(shí)，反射光強(qiáng)度左右便不對(duì)稱。當(dāng)向左偏時(shí)，左邊反射光強(qiáng)度大于右邊，當(dāng)向右偏時(shí)，右邊反射光強(qiáng)度大于左邊，左右兩只光電二極管轉(zhuǎn)換成的電信號(hào)的大小便出現(xiàn)差異，經(jīng)減法器運(yùn)算后的輸出便不為0，可能為正，也可能為負(fù)。輸出信號(hào)的正負(fù)反映了偏移信息紋跡的方向，其絕對(duì)值的大小反映了偏移量的多少。這個(gè)信號(hào)就是循跡誤差信號(hào)。,2020/6/8,60,微分相位檢測(cè)法一般用于單光束型激光頭，其原理是利用光點(diǎn)投射在信號(hào)坑的瞬間，在紋跡偏離左邊或右邊時(shí)兩個(gè)光檢測(cè)器輸入的光通量分布會(huì)左右顛倒，采用兩對(duì)角線的相位比較，就可以將左上方或右上方的光通量分布變換成正負(fù)極性誤差信號(hào)。,2020/6/8,61,2.循跡伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),光盤正常重放所用循跡伺服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與聚焦伺服原理相同，循跡線圈繞向與聚焦線圈繞向互相垂直，循跡誤差電流通過(guò)循跡線圈，驅(qū)動(dòng)物鏡水平移動(dòng)，使光束準(zhǔn)確跟蹤紋跡。,2020/6/8,62,四、進(jìn)給伺服,循跡伺服是使物鏡跟蹤紋跡中心并補(bǔ)償光盤的偏心，光束在光盤上的調(diào)節(jié)范圍不小于1mm即可；但光盤從信號(hào)引入紋跡到信號(hào)引出紋跡，其距離有35mm，這就要靠進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)帶動(dòng)激光頭在光盤半徑方向上作35mm的長(zhǎng)距離移動(dòng)光束除了正常跟蹤掃描紋跡，有時(shí)要根據(jù)操作指令，完成快速隨機(jī)讀取，要求激光頭有大幅度跨越紋跡的動(dòng)作，并準(zhǔn)確將光束置于所需的紋跡位置，這也要靠進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)來(lái)完成。,2020/6/8,63,2020/6/8,64,進(jìn)結(jié)伺服機(jī)構(gòu)組成:進(jìn)給伺服電路和進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成:進(jìn)給電動(dòng)機(jī)、齒輪、齒條、滑管和導(dǎo)軸。齒條與滑管和激光頭連接在一起，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪帶動(dòng)齒條移動(dòng)，齒條帶動(dòng)激光頭在導(dǎo)軸上移動(dòng)。進(jìn)給伺服控制器還要受系統(tǒng)控制微處理器的控制。在開(kāi)機(jī)或停止工作時(shí)，通過(guò)進(jìn)給伺服使激光頭停在光盤引入?yún)^(qū)的位置(即光盤的最內(nèi)圈)。為了避免激光頭組件碰撞光盤夾持器或主軸電動(dòng)機(jī)，專門設(shè)置限位開(kāi)關(guān)，當(dāng)激光頭移動(dòng)到光盤內(nèi)圈的極限位置時(shí)，此開(kāi)關(guān)接通，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。,2020/6/8,65,當(dāng)用戶進(jìn)行選曲操作、時(shí)間設(shè)定操作等非順序重放操作時(shí)，控制系統(tǒng)便控制進(jìn)給伺服，使激光頭迅速移動(dòng)到用戶所需要的節(jié)目上。選曲過(guò)程:系統(tǒng)控制微處理器首先通過(guò)環(huán)路控制開(kāi)關(guān)，使循跡伺服回路呈開(kāi)路狀態(tài)。通過(guò)在進(jìn)給電動(dòng)機(jī)上施加一定量的正或負(fù)的電壓，使激光頭高速地從內(nèi)圈向外圈，或從外圈向內(nèi)圈移動(dòng)。激光頭的移動(dòng)距離，是通過(guò)計(jì)算時(shí)間信息得到。,2020/6/8,66,在光盤目錄表(TOC)中記錄了絕對(duì)時(shí)間、曲目號(hào)及每曲節(jié)目播放時(shí)間等信息。選曲時(shí)，根據(jù)當(dāng)前的播放位置和選曲位置之間的時(shí)間差，從TOC中求出激光頭必需的移動(dòng)量，然后給進(jìn)給伺服電路施加必需的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，驅(qū)動(dòng)激光頭移動(dòng)。一般不可能一次移動(dòng)就使激光頭精確地到達(dá)目標(biāo)位置。因此，根據(jù)移動(dòng)距離第一次粗檢索結(jié)束，接通循跡跟蹤伺服系統(tǒng)來(lái)重放信號(hào)，并由此計(jì)算出與目標(biāo)位置的偏移量，然后進(jìn)行正向或反向的修正，這樣即可完成。,2020/6/8,67,五、主軸伺服,激光播放機(jī)是采用恒線速(CLV)方式來(lái)記錄信號(hào)的，其線速度為1.21.4m/s。光盤上從引入?yún)^(qū)到引出區(qū)各信息紋跡的半徑是不相同的，故光盤旋轉(zhuǎn)速度將根據(jù)播放時(shí)音軌的位置而不斷變化，以保證光盤與激光頭之間的線速度恒定不變。通常在最內(nèi)圈處光盤轉(zhuǎn)速為520r/s，在最外圈處光盤轉(zhuǎn)速為204r/s。只有當(dāng)線速度符合標(biāo)準(zhǔn)且恒定不變時(shí)，才能保證激光頭掃描紋跡的時(shí)間符合標(biāo)準(zhǔn)，拾取的信號(hào)才能正確地解調(diào)出來(lái)。主軸伺服的目的就是要保持光盤與激光頭之間作恒線速運(yùn)動(dòng)，故主軸伺服又叫CLV伺服。,2020/6/8,68,2020/6/8,69,實(shí)現(xiàn)CLV控制的關(guān)鍵:光盤中錄有能反映轉(zhuǎn)速的信息。CD-DA系統(tǒng)記錄信號(hào)采用幀結(jié)構(gòu)，每幀有幀同步信號(hào)作為標(biāo)志；若主軸上電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速正確，則所讀取的幀同步信號(hào)的頻率為7.35kHz。若主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏快、則幀同步信號(hào)的頻率大于7.35kHz；若主軸電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏慢，則幀同步信號(hào)的頻率小于7.35kHz。把該同步信號(hào)作為檢測(cè)速度的信息，與晶振產(chǎn)生的穩(wěn)定的7.35kHz參考頻率進(jìn)行比較，得到誤差信息，將此誤差信息放大后控制主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，使速度誤差為零。,2020/6/8,70,要獲得對(duì)光盤更精確的CLV控制，就要使用相位伺服。當(dāng)獲得速度伺服后，位時(shí)鐘恢復(fù)電路進(jìn)入正常工作狀態(tài)，這時(shí)將讀出的位時(shí)鐘信號(hào)與基準(zhǔn)位時(shí)鐘(晶振產(chǎn)生)用鎖相環(huán)路(PLL)方式進(jìn)行相位比較，得到相位誤差信息，用此信息控制主軸電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，就能獲得精確的相位伺服。,2020/6/8,71,六、模擬伺服與數(shù)字伺服,根據(jù)對(duì)誤差信號(hào)的處理方式不同，伺服系統(tǒng)又可分為模擬式和數(shù)字式兩大類,2020/6/8,72,1模擬伺服系統(tǒng),模擬伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)：誤差信號(hào)是模擬量，伺服環(huán)路全部采用模擬電路。由誤差檢測(cè)器檢測(cè)出激光頭讀取狀態(tài)的誤差信息進(jìn)行放大處理，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行誤差狀態(tài)校正。模擬伺服方式控制范圍狹窄，而且易受元器件老化和環(huán)境溫度等因素變化的影響，使得其控制精度和穩(wěn)定性都不夠理想。機(jī)芯的機(jī)械和光電部件在加工過(guò)程中總存在誤差，而且這種誤差往往遠(yuǎn)大于控制精度要求。因此，采用模擬伺服的機(jī)芯必須在專業(yè)廠進(jìn)行調(diào)整，這種調(diào)整不僅會(huì)因人而異，而且伺服電路與機(jī)芯也必須一一對(duì)應(yīng)。,2020/6/8,73,2.數(shù)字伺服系統(tǒng),數(shù)字伺服系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，先將檢測(cè)出的模擬誤差信息進(jìn)行模數(shù)變換，使之成為可以用微處理器控制的數(shù)字信號(hào)，再經(jīng)過(guò)數(shù)字濾波器濾波后，輸出誤差控制信號(hào)。誤差信號(hào)經(jīng)微處理器處理后，再經(jīng)數(shù)模變換，驅(qū)動(dòng)放大后控制各部分執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,2020/6/8,74,數(shù)字伺服系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：1)對(duì)伺服元件要求降低，加之?dāng)?shù)字電路對(duì)干擾的不敏感性，提高了伺服系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。2)數(shù)字伺服由于伺服信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，因而易于在伺服系統(tǒng)內(nèi)引入計(jì)算機(jī)控制，從而為伺服提供更精確的算法，取得最佳的伺服控制。3)數(shù)字伺服有利于小型化和集成化，提高了伺服的精度和可靠性。4)數(shù)字伺服的相位富裕量大，有利于光盤機(jī)的兼容性。5)無(wú)需調(diào)整，便于生產(chǎn)。,2020/6/8,75,第三節(jié)機(jī)芯工作原理,機(jī)芯用于光盤的裝卸和運(yùn)轉(zhuǎn)，讀取光盤上記錄的信息，是激光播放機(jī)的關(guān)鍵部件。機(jī)芯是集激光技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、伺服控制技術(shù)和精密機(jī)械制造技術(shù)于一體的典型設(shè)備。,2020/6/8,76,一、機(jī)芯結(jié)構(gòu),機(jī)芯結(jié)構(gòu)以其存片容量可分為單片式及多片式兩種。在多片式結(jié)構(gòu)中，常用的以3片、5片型較多，其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，用一個(gè)大轉(zhuǎn)盤存放光盤，根據(jù)轉(zhuǎn)盤停止的不同角度而將不同的光盤置入讀取倉(cāng)。10片以上的多片型機(jī)芯，有獨(dú)立的存片倉(cāng)和復(fù)雜的取片裝置。,2020/6/8,77,2020/6/8,78,由激光頭、托盤、進(jìn)出機(jī)構(gòu)、光盤裝卸機(jī)構(gòu)、光盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)及激光頭進(jìn)給機(jī)構(gòu)等組成。,2020/6/8,79,二、托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu),主要由托盤、齒條、主凸輪、中間輪、帶輪、同步輪、托盤進(jìn)出檢測(cè)開(kāi)關(guān)Sl、S2與加載電動(dòng)機(jī)等組成。,2020/6/8,80,1.托盤進(jìn)工作原理,當(dāng)微處理器收到“CLOSE”操作指令時(shí)，便發(fā)出裝盤指令、送到加載電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)加載電動(dòng)機(jī)反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)主凸輪、中間輪、同步輪等傳動(dòng)裝置將托盤由機(jī)外向機(jī)內(nèi)移動(dòng)。托盤移至機(jī)內(nèi)播放位置的同時(shí)，主凸輪上的塑料檢測(cè)柱碰壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)S2，使其閉合，將此信息送至微處理器，使其發(fā)出制動(dòng)指令，使電動(dòng)機(jī)剎車而停轉(zhuǎn)。,2020/6/8,81,2.托盤出工作原理,當(dāng)微處理器收到“OPEN”操作指令時(shí)，便發(fā)出卸盤指令，送到加載電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)加載電動(dòng)機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)主凸輪、中間輪、同步輪等傳動(dòng)裝置將托盤從機(jī)內(nèi)向機(jī)外移動(dòng)。當(dāng)托盤向外移至規(guī)定位置時(shí)，托盤開(kāi)檢測(cè)桿碰壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)Sl，使其閉合，將此信息送至微處理器，使其發(fā)出制動(dòng)指令，電動(dòng)機(jī)剎車而停轉(zhuǎn)。,2020/6/8,82,2020/6/8,83,三、光盤裝卸機(jī)構(gòu),光盤裝卸機(jī)構(gòu)主要由主凸輪、升降凸輪、芯座等組成。,2020/6/8,84,裝盤工作原理,托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)將托盤內(nèi)的光盤送到機(jī)內(nèi)的播放位置后，加載電動(dòng)機(jī)繼續(xù)反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)中間輪使主凸輪繼續(xù)反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)齒輪傳動(dòng)使升降凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，升降銷便沿傾斜條向上滑動(dòng)至最高平臺(tái)，芯座隨之上升，旋轉(zhuǎn)盤便將托盤中的光盤抬起，升至夾持器，將光盤緊壓在旋轉(zhuǎn)盤上。,2020/6/8,85,主凸輪上的托盤閉檢測(cè)柱碰壓開(kāi)關(guān)S2，使其閉合，將光盤加載到位的檢測(cè)信息送微處理器，發(fā)出制動(dòng)指令，使加載電動(dòng)機(jī)剎車而停轉(zhuǎn)。,2020/6/8,86,2.卸盤工作原理,當(dāng)微處理器收到“OPEN”操作指令時(shí)，便發(fā)出卸盤指令，送到驅(qū)動(dòng)電路，使其輸出電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓，加載電動(dòng)機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，中間輪反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)齒輪傳動(dòng)使升降凸輪反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，升降銷便從最高平臺(tái)沿傾斜面向下移動(dòng),2020/6/8,87,當(dāng)移至底部時(shí)，芯座也隨之下降到位，托在旋轉(zhuǎn)盤上面的光盤隨芯座在下降過(guò)程中將光盤送回托盤，芯座上的旋轉(zhuǎn)盤與激光頭下降，遠(yuǎn)離托盤面，再由托盤出機(jī)構(gòu)將光盤送出機(jī)外。,2020/6/8,88,四、夾持器,夾持器用于夾持光盤。主要由磁環(huán)、夾持器、卡圈等組成。夾持器安裝在支架孔中，支架通過(guò)兩只螺釘固定在機(jī)座上。夾持器可以在孔中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在裝盤過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)盤上升，將光盤抬起離開(kāi)托盤，當(dāng)?shù)种翃A持器上時(shí)，在磁環(huán)的磁力作用下將光盤緊緊地壓靠在旋轉(zhuǎn)盤上。,2020/6/8,89,五、進(jìn)給機(jī)構(gòu),作用：將激光頭組件沿徑向方向移動(dòng)。組成：由進(jìn)給齒輪、齒條、滑動(dòng)桿與進(jìn)給電動(dòng)機(jī)等。,2020/6/8,90,S3閉合，將此信息送到微處理端，發(fā)出指令使進(jìn)給電動(dòng)機(jī)剎車停止轉(zhuǎn)動(dòng)。激光頭停在目錄區(qū)位置。接著微處理器控制激光頭伺服電路進(jìn)行聚焦訪問(wèn)，讀取目錄區(qū)信息。,裝盤結(jié)束后，芯座升起到位，進(jìn)給機(jī)構(gòu)也隨之上升。微處理器根據(jù)輸入的裝盤結(jié)束檢測(cè)信息發(fā)出激光頭復(fù)位指令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路使進(jìn)給電動(dòng)機(jī)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)齒條傳動(dòng)，移動(dòng)激光頭組件至進(jìn)給限位檢測(cè)開(kāi)關(guān)S3,2020/6/8,91,重放期間，進(jìn)給伺服控制電路產(chǎn)生進(jìn)給控制電壓，進(jìn)給電動(dòng)機(jī)低速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)齒輪、齒條緩慢而勻速地驅(qū)動(dòng)激光頭沿滑動(dòng)桿由內(nèi)側(cè)向外側(cè)滑動(dòng)，直至引出軌跡為止。,2020/6/8,92,六、光盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),光盤驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由主軸電動(dòng)機(jī)及安裝在其軸端的上旋轉(zhuǎn)盤、壓簧、旋轉(zhuǎn)盤與鎖緊片等構(gòu)成。隨著主軸電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)光盤高速平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。,2020/6/8,93,七、多盤機(jī)芯,2020/6/8,94,主要由托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)、選盤機(jī)構(gòu)、光盤裝卸機(jī)構(gòu)、光盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、夾持機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)和激光頭組件等組成。其小托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)、光盤裝卸機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)均安裝在塑料機(jī)芯支架上。其托盤比單盤機(jī)芯大，托盤上安裝有選盤機(jī)構(gòu)和選盤電動(dòng)機(jī)。,2020/6/8,95,2、托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu),當(dāng)微處理器收到“CLOSE”操作指令時(shí)，便發(fā)出裝盤指令，送到電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，使其輸出驅(qū)動(dòng)電壓，加載電動(dòng)機(jī)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)裝置將托盤由機(jī)外向機(jī)內(nèi)作水平移動(dòng)。,當(dāng)托盤移至機(jī)內(nèi)播放初始位置時(shí)，托盤尾部碰壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)s4，使其閉合，將此信息送至微處理器，使其發(fā)出剎車指令，電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，托盤便停留在播放初始位置。,2020/6/8,96,托盤出工作過(guò)程分兩種情況：1)在無(wú)光盤或停止?fàn)顟B(tài)下：當(dāng)按“OPEN”鍵時(shí)，微處理器發(fā)出卸盤指令，加載電動(dòng)機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)裝置將托盤由機(jī)內(nèi)向機(jī)外作水平移動(dòng)，直至移動(dòng)到規(guī)定位置電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)為止。2)在重放光盤狀態(tài)下：當(dāng)按“OPEN”鍵時(shí)，微處埋器發(fā)出托盤出指令，加載電動(dòng)機(jī)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)托盤向機(jī)外移動(dòng)，直到預(yù)定位置為止。在此狀態(tài)下，若按動(dòng)“CLOSE”鍵，微處理器便發(fā)出托盤進(jìn)指令，加載電動(dòng)機(jī)反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)托盤從機(jī)外向機(jī)內(nèi)移動(dòng)，直到托盤尾部碰壓檢測(cè)開(kāi)關(guān)S4。電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，托盤移動(dòng)到位為止。重放光盤時(shí)托盤可進(jìn)可出是多盆機(jī)芯特有的狀態(tài)，這點(diǎn)與單盤機(jī)不同。,2020/6/8,97,3.光盤裝卸機(jī)構(gòu),光盤裝卸機(jī)構(gòu)主要由主齒輪、升降凸輪、升降座等組成。升降座上安裝有旋轉(zhuǎn)盤、主軸電動(dòng)機(jī)、激光頭組件和進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。升降凸輪的上部只有6個(gè)齒，主齒輪下部最內(nèi)層的齒輪上也只有6個(gè)齒。這6個(gè)齒只有在升降時(shí)才相互嚙合，通過(guò)升降銷驅(qū)動(dòng)升降座升降，將轉(zhuǎn)盤上的光盤升送到旋轉(zhuǎn)盤上或從旋轉(zhuǎn)盤上送到轉(zhuǎn)盤上。,2020/6/8,98,（1）裝盤過(guò)程托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)將托盤內(nèi)的光盤送到機(jī)內(nèi)播放初始位置(即送到旋轉(zhuǎn)盤上面)，加載電動(dòng)機(jī)繼續(xù)反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)帶輪和繼動(dòng)輪使主齒輪反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，主齒輪下部?jī)?nèi)層的6個(gè)齒與升降凸輪k的6個(gè)齒嚙合，升降凸輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使升降銷沿傾斜條向上滑動(dòng)至最高平臺(tái)，升降座隨之被抬起，升降座上的旋轉(zhuǎn)盤便將轉(zhuǎn)盤上的光盤升至夾持器，將光盤壓靠在旋轉(zhuǎn)盤上。此時(shí)升降凸輪被凸塊鎖住，并由凸塊帶動(dòng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)將此狀態(tài)信息送至微處理器，使其發(fā)出驅(qū)動(dòng)指令，使加載電動(dòng)機(jī)剎車面停止轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)升降座升起時(shí)，激光頭組件也被抬起，開(kāi)始讀盤,2020/6/8,99,（2）卸盤過(guò)程在停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)微處理器接收到“OPEN”操作信息時(shí)，便發(fā)出卸盤指令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路，加載電動(dòng)機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)帶輪與繼動(dòng)輪，主齒輪順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，下部?jī)?nèi)層上的6個(gè)齒與升降凸輪上的6個(gè)齒嚙合，升降凸輪反時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，升降銷沿傾斜條下滑到底部，升降座隨之下落。隨著芯座的下落，旋轉(zhuǎn)盤上的光盤返送到轉(zhuǎn)盤上，升降座上的旋轉(zhuǎn)盤與激光頭也下降離開(kāi)托盤。此時(shí)由凸塊帶動(dòng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)將此狀態(tài)信息送至微處理器，再由托盤進(jìn)出機(jī)構(gòu)將光盤送出機(jī)外。,2020/6/8,100,4.選盤機(jī)構(gòu)的組成,選盤機(jī)構(gòu)主要由轉(zhuǎn)盤與旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)盤可放入1一3張光盤。旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于將放入轉(zhuǎn)盤的光盤旋轉(zhuǎn)至播放初始位置。選盤機(jī)構(gòu)的工作方式分為光盤瀏覽與選放兩種。（1）光盤瀏覽光盤瀏覽是指光盤放入轉(zhuǎn)盤后，按動(dòng)“CLOSE”鈕時(shí)，托盤進(jìn)入機(jī)內(nèi)，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，分別將各號(hào)(13)盤位按順序旋轉(zhuǎn)至傳感檢測(cè)與激光頭組件位置，進(jìn)行聚焦讀盤，并將結(jié)果記憶下來(lái)，顯示在熒光屏上，供用戶選放用。（2）選放微處理器接收到選放信息后，首先控制加載電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，降下升降座，再控制選盤電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)，將被選放的盤位旋轉(zhuǎn)至播放初始位置，盤位編碼器進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)選盤電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)控制，使選放盤位的光盤平穩(wěn)地停放在播放位置，再由加載電動(dòng)機(jī)與裝盤機(jī)構(gòu)進(jìn)行裝盤處理后進(jìn)入重放狀態(tài)。,2020/6/8,101,5.夾持器夾持器主要由磁環(huán)、夾持盤、卡圈等組成。在裝盤過(guò)程小，旋轉(zhuǎn)盤上升，拾起光盤，當(dāng)?shù)种翃A持器上時(shí)其磁環(huán)產(chǎn)生的滋力將光盤牢牢地壓靠在鋼制的旋轉(zhuǎn)盤上。6.進(jìn)給機(jī)構(gòu)與光盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)多盤機(jī)芯的進(jìn)給機(jī)構(gòu)與光盤旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)與單盤機(jī)芯基本相同。,2020/6/8,102,本章小結(jié),本章介紹了