專利名稱：光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法，尤其涉及光盤驅(qū)動器中光學頭力矩器的缺陷檢測方法，屬于光存儲設(shè)備性能測試技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在光盤系統(tǒng)中，力矩器是光學頭伺服動作的實際執(zhí)行部件。其作用在于，根據(jù)光學頭在光盤讀取過程中獲取的誤差信號，即聚焦和循跡誤差信號，實時地驅(qū)動物鏡運動，使得聚焦光斑能夠克服光盤的起伏振動帶來的光斑在盤片聚焦方向和循跡方向的偏移，從而精確地落在光盤的信息軌道上，實現(xiàn)高質(zhì)量的數(shù)據(jù)讀寫。
力矩器的動態(tài)性能將直接決定聚焦伺服和循跡伺服系統(tǒng)所能達到的控制精度，是影響光學頭讀取準確性和穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。力矩器的性能測試和質(zhì)量控制對光學頭的生產(chǎn)和品質(zhì)保證具有極其重要的意義。
在力矩器的設(shè)計和生產(chǎn)中，一個重要原則是保證三個非常重要的點——重心、支持力等效作用點、驅(qū)動力等效作用點——互相重合。由于一些設(shè)計和工藝原因，例如可動部件質(zhì)量分布不對稱、永磁鐵安裝位置發(fā)生偏移、懸線式力矩器中懸線安裝不當產(chǎn)生的殘余應(yīng)力等，會導(dǎo)致它們無法很好地重合，這時力矩器的可動部件會在運動過程中產(chǎn)生繞三個自由度的軸向旋轉(zhuǎn)。這種可動部件軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷不但會影響力矩器的動態(tài)性能，而且將使物鏡在運動過程中無法保持與光盤盤片的平行，導(dǎo)致光路發(fā)生偏轉(zhuǎn)，直接影響光盤驅(qū)動器讀出信號的質(zhì)量。
如果可以對可動部件軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷進行檢測，就能夠及時發(fā)現(xiàn)這種缺陷的存在，并有針對性的改進生產(chǎn)工藝以消除該缺陷，保證大規(guī)模生產(chǎn)中的產(chǎn)品質(zhì)量。目前在生產(chǎn)實踐中還沒有能有效地檢測該缺陷的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法，根據(jù)光學頭力矩器的動態(tài)性能曲線特征來檢測軸向旋轉(zhuǎn)缺陷。
本發(fā)明提出的光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法，包括以下各步驟(1)在由低到高的不同頻率f下分別輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號；(2)力矩器在上述正弦信號的驅(qū)動下在聚焦方向或循跡方向產(chǎn)生抖動；(3)使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點上，測得物鏡上該反射點處的聚焦方向或循跡方向的抖動速度；(4)對上述速度信號進行積分，得到該點在上述頻率為f的正弦信號激勵下在聚焦方向或循跡方向的位移響應(yīng)信號為Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在相應(yīng)頻率為f的正弦信號驅(qū)動下聚焦方向或循跡方向的位移響應(yīng)信號的幅值，φ(f)是力矩器在相應(yīng)頻率為f的正弦信號驅(qū)動下聚焦方向或循跡方向位移響應(yīng)信號與該正弦信號之間的相位差；(5)繪制力矩器聚焦線圈和循跡線圈的幅值頻率特性曲線，特性曲線的橫坐標為正弦信號的相應(yīng)頻率f，縱坐標為與該頻率f相對應(yīng)的幅值響應(yīng) (6)在上述幅值頻率特性曲線上，得到力矩器聚焦線圈或循跡線圈的一階共振頻率f0，即幅值頻率特性曲線上與低頻段第一個共振峰對應(yīng)的橫坐標頻率；(7)根據(jù)力矩器聚焦線圈的幅值頻率特性曲線進行判斷，若在一階共振頻率f0至1KHz頻率范圍內(nèi)，出現(xiàn)第二共振峰，則力矩器的X方向存在可動部件沿X向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷；(8)根據(jù)力矩器循跡線圈的幅值頻率特性曲線進行判斷，若在一階共振頻率f0至1KHz頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)第三共振峰，則力矩器的Y方向存在可動部件沿Y向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷，若出現(xiàn)第一共振峰，則力矩器的Z方向存在可動部件沿Z向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷。
本發(fā)明提出的光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法，可以根據(jù)力矩器幅值頻率特性曲線的特征，來檢測力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷，用于及時改進生產(chǎn)工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量。本發(fā)明方法適用于懸線式力矩器。


圖1是力矩器可動部件方位示意圖，力矩器的循跡方向為X方向，力矩器的聚焦方向為Y方向，平行于力矩器懸線的方向為Z方向。
圖2是可動部件的軸向旋轉(zhuǎn)在幅值頻率特性曲線上的反映示意圖，幅值頻率特性曲線上的三個異常小幅值共振峰按頻率從小到大順序依次稱為第一共振峰、第二共振峰、第三共振峰。
具體實施方法本發(fā)明提出的光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法，首先在由低到高的不同頻率f下分別輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號；力矩器在上述正弦信號的驅(qū)動下在聚焦方向或循跡方向產(chǎn)生抖動；使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點上，測得物鏡上該反射點處的聚焦方向或循跡方向的抖動速度；對上述速度信號進行積分，得到該點在上述頻率為f的正弦信號激勵下在聚焦方向或循跡方向的位移響應(yīng)信號為Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在相應(yīng)頻率為f的正弦信號驅(qū)動下聚焦方向或循跡方向的位移響應(yīng)信號的幅值，φ(f)是力矩器在相應(yīng)頻率為f的正弦信號驅(qū)動下聚焦方向或循跡方向位移響應(yīng)信號與該正弦信號之間的相位差；繪制力矩器聚焦線圈和循跡線圈的幅值頻率特性曲線，特性曲線的橫坐標為正弦信號的相應(yīng)頻率f，縱坐標為與該頻率f相對應(yīng)的幅值響應(yīng) 在上述幅值頻率特性曲線上，得到力矩器聚焦線圈或循跡線圈的一階共振頻率f0，即與幅值頻率特性曲線上低頻段第一個共振峰對應(yīng)的橫坐標頻率；根據(jù)力矩器聚焦線圈的幅值頻率特性曲線進行判斷，若在一階共振頻率f0至1KHz頻率范圍內(nèi)，出現(xiàn)第二共振峰，則力矩器的X方向存在可動部件沿X向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷；根據(jù)力矩器循跡線圈的幅值頻率特性曲線進行判斷，若在一階共振頻率f0至1KHz頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)第三共振峰，則力矩器的Y方向存在可動部件沿Y向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷，若出現(xiàn)第一共振峰，則力矩器的Z方向存在可動部件沿Z向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷。
以下詳細介紹本發(fā)明的內(nèi)容由低到高在對數(shù)坐標軸上等間距選取N組頻率值，在這些不同頻率f下分別依次輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號，幅值的選取應(yīng)保證力矩器能夠正常抖動。將此正弦信號施加在力矩器上，驅(qū)動力矩器在聚焦方向或循跡方向上產(chǎn)生抖動。使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點上，要求該點有足夠強的反射光強，利用激光多普勒干涉的原理，動態(tài)測得物鏡上該反射點處在聚焦方向或循跡方向的抖動速度。對該速度信號進行積分，得到該點在上述不同頻率為f的信號激勵下在聚焦方向或循跡方向的位移響應(yīng)信號為Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號驅(qū)動下聚焦方向或循跡方向的位移響應(yīng)信號的幅值，φ(f)是力矩器在頻率為f的正弦信號驅(qū)動下聚焦方向或循跡方向位移響應(yīng)信號與驅(qū)動信號之間的相位差。繪制力矩器聚焦線圈和循跡線圈的幅值頻率特性曲線，特性曲線的橫坐標為正弦驅(qū)動信號的頻率f，單位為赫茲(Hz)，橫坐標使用對數(shù)坐標，縱坐標為與頻率f相對應(yīng)的幅值響應(yīng) 單位為分貝(dB)；在上述幅值頻率特性曲線上，得到力矩器聚焦線圈或循跡線圈的一階共振頻率f0，即幅值頻率特性曲線上與低頻段第一個共振峰對應(yīng)的橫坐標頻率；根據(jù)力矩器聚焦線圈的幅值頻率特性曲線進行判斷，若在一階共振頻率f0至1KHz頻率范圍內(nèi)，出現(xiàn)第二共振峰，則力矩器的X方向存在可動部件沿X向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷。
根據(jù)力矩器循跡線圈的幅值頻率特性曲線進行判斷，若在一階共振頻率f0至1KHz頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)第三共振峰，則力矩器的Y方向存在可動部件沿Y向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷，若出現(xiàn)第一共振峰，則力矩器的Z方向存在可動部件沿Z向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷。
本發(fā)明方法中，根據(jù)力矩器幅值頻率特性曲線判斷力矩器軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的依據(jù)解釋如下首先用最常用的力矩器理論模型即二階彈簧振子模型為基礎(chǔ)分析。驅(qū)動力和重力的作用點不一致，引起力矩器可動部件繞懸線方向的旋轉(zhuǎn)。受力情況可以等效為在可動部上施加扭轉(zhuǎn)力矩。同時可動部件的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生了隨力矩器驅(qū)動電流變化的偏角，使驅(qū)動力的方向與運動方向不再一致，從而形成了隨偏角動態(tài)變化的驅(qū)動力分量?？紤]以上因素，對力矩器運動方向上進行動力學分析，可得此時的模型轉(zhuǎn)化為四階模型。然后用有限元法進行分析，有限元法是重要的工程模擬方法，應(yīng)用有限元法建立力矩器的有限元模型，并對存在軸向旋轉(zhuǎn)的情況進行數(shù)值求解，進行模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析。分析結(jié)果顯示，力矩器可動部件的軸向旋轉(zhuǎn)引起了力矩器的動態(tài)性能曲線的中低頻段在一階共振峰之后出現(xiàn)了異常的小幅值共振峰。這種結(jié)果已通過實驗結(jié)果驗證。
如圖1所示，標識力矩器的三個旋轉(zhuǎn)自由度的方向，圖2所示為三個自由度上的旋轉(zhuǎn)在幅值頻率特性曲線上引起的小幅值共振峰的分布。X、Y、Z方向的旋轉(zhuǎn)分別對應(yīng)第二、第三、第一小幅值共振峰。其中第三、第一共振峰發(fā)生在力矩器循跡線圈的幅值頻率特性曲線上，第二共振峰發(fā)生在力矩器聚焦線圈的幅值頻率特性曲線上，三種共振峰都發(fā)生在1kHz以內(nèi)的頻帶范圍，頻率大小關(guān)系為第三共振峰>第二共振峰>第一共振峰。
利用上述力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)與幅值頻率特性曲線的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)實際測試得到的力矩器幅值頻率特性曲線上小幅值異常共振峰的有無及其出現(xiàn)位置，檢測力矩器可動部件的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷。
權(quán)利要求
1.一種光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法，其特征在于該方法包括以下各步驟(1)在由低到高的不同頻率f下分別輸出固定幅值A(chǔ)的正弦信號；(2)力矩器在上述正弦信號的驅(qū)動下在聚焦方向或循跡方向產(chǎn)生抖動；(3)使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點上，測得物鏡上該反射點處的聚焦方向或循跡方向的抖動速度；(4)對上述速度信號進行積分，得到該點在上述頻率為f的正弦信號激勵下在聚焦方向或循跡方向的位移響應(yīng)信號為Y(f)＝B(f)∠φ(f)，其中B(f)是力矩器在相應(yīng)頻率為f的正弦信號驅(qū)動下聚焦方向或循跡方向的位移響應(yīng)信號的幅值，φ(f)是力矩器在相應(yīng)頻率為f的正弦信號驅(qū)動下聚焦方向或循跡方向位移響應(yīng)信號與該正弦信號之間的相位差；(5)繪制力矩器聚焦線圈和循跡線圈的幅值頻率特性曲線，特性曲線的橫坐標為正弦信號的相應(yīng)頻率f，縱坐標為與該頻率f相對應(yīng)的幅值響應(yīng) (6)在上述幅值頻率特性曲線上，得到力矩器聚焦線圈或循跡線圈的一階共振頻率f0，即幅值頻率特性曲線上與低頻段第一個共振峰對應(yīng)的橫坐標頻率；(7)根據(jù)力矩器聚焦線圈的幅值頻率特性曲線進行判斷，若在一階共振頻率f0至1KHz頻率范圍內(nèi)，出現(xiàn)第二共振峰，則力矩器的X方向存在可動部件沿X向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷；(8)根據(jù)力矩器循跡線圈的幅值頻率特性曲線進行判斷，若在一階共振頻率f0至1KHz頻率范圍內(nèi)出現(xiàn)第三共振峰，則力矩器的Y方向存在可動部件沿Y向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷，若出現(xiàn)第一共振峰，則力矩器的Z方向存在可動部件沿Z向軸向旋轉(zhuǎn)的缺陷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法，屬于光存儲設(shè)備性能測試技術(shù)領(lǐng)域。首先在不同頻率下輸出正弦信號；驅(qū)動力矩器在聚焦方向或循跡方向產(chǎn)生抖動；使一束激光照射到力矩器物鏡的反射點上，測得該點處的抖動速度；對速度信號進行積分，得到該點在正弦信號激勵下的位移響應(yīng)信號，繪制力矩器聚焦線圈和循跡線圈的幅值頻率特性曲線，并得到力矩器聚焦線圈和循跡線圈的一階共振頻率；根據(jù)力矩器聚焦線圈和循跡線圈的幅值頻率特性曲線判斷力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷。本發(fā)明提出的光學頭力矩器的軸向旋轉(zhuǎn)缺陷的檢測方法，用于及時改進生產(chǎn)工藝，保證產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號G11B20/00GK1687990SQ200510066030
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者馬建設(shè), 汝繼剛, 潘龍法, 吳建明, 徐端頤, 季建東, 朱建標, 張建勇, 史洪偉, 秦利琴 申請人:清華大學, 江蘇銀河電子股份有限公司