DE69024866T2 - Servomechanismus zur Positionierung eines Wandlers - Google Patents

Servomechanismus zur Positionierung eines Wandlers

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Description

    Fachgebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Positionssteuerungssysteme, und zwar insbesondere solche Positionssteuerungssysteme, die sowohl mit digitalen als auch mit analogen Schaltkreisen arbeiten.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Magnetische wie auch optische Plattenaufzeichnungsgeräte arbeiten mit Systemen zur Positionierung eines Wandlers. Solche Wandlerpositionierungssysteme verwenden oft eine Geschwindigkeitsservoschleife für lange Radialbewegungen des Wandlers, die als Positionierbewegungen (engl. Seeks) bezeichnet werden. Wenn nach dem Verlassen einer Ursprungsspur eine Zielspur erreicht ist, schaltet die Operation der Positionierungssysteme von einem Geschwindigkeitspositioniermodus in einen Spurverfolgungsmodus um. In einigen Fällen werden bei Positionierbewegungen digitale Verfahren eingesetzt, während bei der Spurverfolgung analoge Verfahren eingesetzt werden. Eine solche Spurverfolgungssteuerung läßt sich mit einer (Stillstands-) Positionierungssteuerung in anderen Servopositionierungsanwendungen vergleichen. In einer anschließenden Positionierungsoperation wird der Spurverfolgungspositioniermodus unterbrochen, um zu einer Geschwindigkeitsschleifensteuerung oder einer zweiten Positionierschleife anderer Form zurückzukehren, insbesondere wenn bei optischen Platten die zuverlässige Spurzählung ein ständiges Problem ist. Eine der Schwierigkeiten ergibt sich aus der Exzentrizität der Plattenrotation in Verbindung mit Spurabständen von 1 Mikron. Dieser sogenannte wiederholbare "Schlag," die "Rotationsexzentrizität," führt zu falschen Angaben der Bewegungsrichtung zwischen dem Überqueren einer Spur und der absoluten Bewegung des Wandlers. Dieses Problem verschärft sich bei geringen Radialgeschwindigkeiten des Wandlers. Daher ist es wünschenswert, eine zuverlässigere Spurpositionierung und Steuerung während des Geschwindigkeitsteils der Spurpositionierungsoperation bereitzustellen.
  • Ein weiterer kritischer Aspekt der Geschwindigkeitsservosteuerung ist die Erzeugung eines zuverlässigen Geschwindigkeitsanzeigesignals. Das Geschwindigkeitsanzeigesignal wird oft durch Zählen der Spuren bei deren Überquerung gewonnen, so daß seine Zuverlässigkeit von der Zuverlässigkeit der Erkennung der Spurüberquerungen durch den bewegten Wandler abhängt. Außerdem wird gewünscht, Teile des Spurpositionierungs- und -verfolgungssystems zu digitalisieren. Verschiedene Verfahren zur Steigerung der Zuverlässigkeit des Positionierungsservosystems bei der Nutzung digitaler Verfahren sind ebenfalls erwünscht.
  • Optische Aufzeichnungsgeräte, die das Ziel haben, hohe Leistung zu niedrigen Kosten anzubieten, nutzen Hochleistungs-Servopositionierungssysteme. Die mechanische Konstruktion, die in Verbindung mit diesen Positionierungssystemen eingesetzt wird, ist ein sogenannter "Feinservomechanismus" oder Feinaktuator (auch als sekundärer Kopfarm- oder Topping-Servomechanismus bezeichnet), der von einem primären Wandler- oder Kopftragearm getragen wird, der von einem sogenannten Grobaktuator radial bewegt werden kann. Der Feinaktuator ist beweglich auf dem Grobaktuator montiert und wird auf diesem zu einer referenzierten Position gesteuert. In der Regel weist der Feinaktuator eine Hochfrequenz-Reaktionscharakteristik auf, um schnelle, kurze Positionierbewegungen des Wandlers in bezug auf eine verfolgte Spur durchzuführen oder von einer Spur zu einer zweiten Spur oder Zielspur zu wechseln, die relativ nah bei der ersten oder Ursprungsspur liegt. Der Grobservomechanismus, der einen primären Kopftragearm mit relativ großer Masse positioniert, weist zur Behandlung der längeren Bewegungen in der Regel Niederfrequenzcharakteristiken auf. Um das Verhältnis zwischen solchen Fein- und Grobaktuatoren zur Erreichung von Spitzenleistungen zu optimieren, sorgen Positionierungsservosysteme dafür, daß der Grobaktuator dem Feinaktuator immer folgt. Solche Anordnungen werden umgangssprachlich als "Huckepack"-Servosysteme bezeichnet.
  • Die Anwendung eines Huckepacksystems ist nicht auf Plattenaufzeichnungsgeräte beschränkt. Tatsächlich wurde das Konzept vor vielen Jahren in einem Musterfolge- oder schablonengesteuerten Grob-Fein- Positionierungsservomechanismus etabliert; siehe Gardiner USP 2.717.979. Eine solche Anordnung ermöglicht höhere Produktionsraten einer mustergesteuerten Maschine wie z.B. einer Schweiß- oder Schneidemaschine. Der getragene Fein- oder Sekundäraktuator reagiert schnell auf heftige Veränderungen in der Musterschablone, so daß die Schweiß- oder Schneideoperation dem gewünschten Schablonenmuster genau folgt, und hat dabei nur eine minimale Trägheit der Mechanismen der mustergesteuerten Maschine zu überwinden. Gardiner teilt mit, daß der Feinaktuator, den er als "Topping-Servomechanismus" bezeichnet, durch die absolute Positionierung der Musterschablone gesteuert werden muß; der Grobservomechanismus (Gardiners Hauptservomechanismus) ist an den Topping-Servomechanismus gebunden, so daß er dessen Positionierbewegungen immer folgen muß. Eine solche Anordnung bedeutet, daß der schnell reagierende Topping- Servomechanismus die mustergesteuerte Maschine steuert, während der Hauptservomechanismus den Bewegungen des Topping- Servomechanismus folgt, um ihn in einer optimalen Position gegenüber dem vom Hauptservomechanismus gesteuerten Träger zu halten. Diese Huckepack-Anordnung ist servogesteuert, um den Operationsbereich des Topping- oder Feinservos zu maximieren. Eine Servoanordnung dieses Typs ist auch in Meyer, USP 4.627.029, beschrieben. Die Patente USP 3.924.268 von McIntosh et al. und USP 4.513.332 von Merritt et al. zeigen Magnetplattenaufzeichnungsgeräte mit Huckepack- Kopfpositionierungsanordnungen, die servopositionsgesteuert sind, um die relative Position eines Feinaktuators gegenüber einem Grobaktuator zu optimieren.
  • USP 3.924.063 von Simons zeigt noch eine weitere Grob-Fein- Servosteuerung, bei der der Feinaktuator sich über eine vorbestimmte Minimaldistanz bewegen kann, bevor eine Operation eines Grobaktuators ausgelöst wird. USP 4.191.981 von Van Winkle zeigt schnelle und langsame Servopositioniermechanismen in einem Aufzeichnungsgerät mit mehreren Magnetplatten, bei dem der langsame Servomechanismus an einen schnellen Servomechanismus gebunden ist; letztere Anordnung ist keine Huckepack-Anordnung.
  • Wegen der extrem hohen Spurdichte von optischen Plattenaufzeichnungsgeräten können die Probleme mit der Exzentrizität oder dem Schlag bei Spurpositionierungs- und Spurverfolgungsoperationen schwerwiegend sein. Für die Spurverfolgung wird die Exzentrizität gemessen und in der Tabelle gespeichert. Die in der Tabelle gespeicherten Werte werden dann an den Positionierungsservomechanismus gegeben, und zwar nach Rotationsposition, so daß der Positionierungsservomechanismus auf die gemessene Exzentrizität reagiert, um die Exzentrizität vorausschauend zu berücksichtigen. Einer von vielen derartigen Schlagkompensatoren wird von Jacques et al. in USP 4.135.217 beschrieben. Während einer Positionierungsbewegung verursacht die Exzentrizität Probleme mit der zuverlässigen Spurenzählung. Zu diesem Zweck beschreibt Sordello in USP 3.458.785 die Erzeugung eines sogenannten Quadratursignals in bezug auf das Spurführungsfehlersignal, so daß die zwei Signale in Quadratur verglichen werden können, um die wahre relative Richtung eines Kopfes oder Wandlers zu ermitteln, wenn er eine Spur überquert. Sordello zeichnet ein erstes Signal auf einer Servoplatte auf, deren Polarität alterniert, wenn der Kopf sich bei einer Positionierbewegung radial bewegt. Ein zweites Signal wird auf der Platte in Quadratur zu dem ersten Signal aufgezeichnet, so daß ein zweites erzeugtes Signal entsteht, das ein zweites alternierendes Signal liefert, das sich in Quadratur oder in einer Phasenverschiebung um 90 Grad gegenüber dem ersten Signal befindet. Bekanntlich geben diese zwei Signale eindeutigen Aufschluß über die relative Richtung der Bewegung. Sordellos System funktioniert gut, erfordert aber die Aufzeichnung von zwei Signalen auf der Aufzeichnungsplatte. Es ist daher wünschenswert, ein kostengünstigeres System zur Erzeugung eines Quadratursignals allein aus der Abtastung der Oberfläche einer mit Rillen versehenen optischen Platte ohne Hinzufügung spezieller Signale auf diese Oberfläche zu finden.
  • Ein weiterer Faktor bei der Positionierung des Wandlers ist die Geschwindigkeit der Positionierbewegung. Es ist also wünschenswert, daß während der Positionierbewegung von einer Ursprungsspur zu einer Zielspur möglichst wenig Zeit verstreicht. Ein Aspekt dieser Steuerung ist die Beschleunigung des Trägersystems des Wandlers in möglichst kurzer Zeit. Cormack beschreibt in USP 4.694.229 einen Positionierungsservomechanismus, bei dem während der ersten Phase, der Beschleunigungsphase, ein Beschleunigungsrückkopplungsservomechanismus verwendet wird, um die Beschleunigungszeit des Trägersystems zu minimieren. Wenn die Geschwindigkeit des Trägersystems einen bestimmten Punkt erreicht, z.B. den Mittelpunkt der Positionierdistanz, wird eine Geschwindigkeitsabnahmerate verwendet, die zum Anhalten des Trägers erforderlich ist. Die Geschwindigkeitsabnahme wird für die Positionierdistanz optimiert. Das System ist mikroprozessorgesteuert.
  • Abed et al. beschreiben in USP 4.627.038 ein Wandler- oder Kopfpositionierungssystem, in dem ein langsames Geschwindigkeitsanzeigesignal aus einem differenzierten Positionsfehlersignal (in einigen Quellen auch als Spurführungsfehlersignal TES, Tracking Error Signal, bezeichnet) gewonnen wird. Der Ausgang des Differenzierers wird mit einem Austastschaltkreis verbunden, der den steilen Teil des Positionsfehlersignals von einem Abtastkreis und Haltekreis abtrennt. Wie bei Abed gezeigt wird, wird aus dem Integralmotorstrom ein Geschwindigkeitssignal für mittlere Geschwindigkeiten gewonnen; bei einer langen Positionierbewegung wird ein Geschwindigkeitssignal für hohe Geschwindigkeiten gewonnen, indem mehrere Spurüberquerungen in dem Positionsfehlersignal digital gezählt werden. In diesem Patent ist für ein Datenspurband jeweils eine Servopositionierungsspur vorhanden. Es ist wünschenwert, eine derartige Anordnung zu vermeiden, d.h. das Spurführungssystem in die Lage zu versetzen, auf der Datenspur Spur zu halten und keine separate Servopositionierungsspur zu benötigen. Nebenbei ist hier anzumerken, daß man zur Zeit des Patents von Abel et al. wußte, wie Spuren gezählt werden und wie die Zahl der Spuren, die während eines Zeitraums gezählt wurden, gemessen wird, um die radiale Geschwindigkeit eines sich bewegenden Wandlers anzugeben.
  • Hashimoto beschreibt in USP 4.636.883 und USP 4.622.604 einen digitalen Schaltkreis zur Erzeugung eines Geschwindigkeitsanzeigesignals. In diesem System berechnet ein Mikroprozessor aus der im Zielspurregister gesetzten Zielspuradresse die Zielgeschwindigkeit der Positionierungsoperation des Magnetkopfes bei dessen Bewegung auf die Zielspur zu. Wenn die Zielgeschwindigkeit des Magnetkopfes vergleichsweise groß ist, erhöht der Mikroprozessor das Revisionsintervall der Zielgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den vorab gespeicherten Programmen, so daß das Intervall größer ist als das sogenannte normale Revisionsintervall. Während jedes Revisionsintervalls wird die Geschwindigkeit einmal geändert. Der Mikroprozessor variiert das Zielgeschwindigkeits-Revisionsintervall durch eine Impulssignalausgabe aus einem Schaltkreis, die eine Spurimpulszählung in Hälften teilt. Bei niedrigeren Geschwindigkeiten wird die Impulsspurzählung nicht frequenzgeteilt. Eine Schwellengeschwindigkeit veranlaßt den Mikroprozessor, die Frequenzteilung des Spurimpulszählungsintervalls z.B. durch zwei ein- und auszuschalten.
  • Zwei Referenzen, die das Zählen der Spuren zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssignals beschreiben, sind USP 4.333.117 von Bruce Johnson und ein Artikel im IBM TECHNICAL DISCLOSURE BULLETIN mit dem Titel "Track Seek Using Continuous Servo" von Hansen et al., Band 25, Nr. 9, Februar 1983, S. 4572- 4576. Der letztere Artikel beschreibt auf Seite 4574 auch ein typisches Geschwindigkeitsprofil für geschwindigkeitsgesteuerte Servomechansismen.
  • Ein weiteres Problem bei schnellen, aber zuverlässigen Bewegungen zur Positionierung des Wandlers ist die sogenannte Erfassung der Zielspur durch das bewegliche Trägersystem. Es ist wünschenswert, den Wandler in kürzestmöglicher Zeit zur Mitte der Zielspur zu bewegen und ihn möglichst wenig darüber hinausschießen zu lassen. Es ist bekannt, daß bei sogenannten "Zweipunktservos" das Objekt oder der Träger beim ersten Punkt auf eine Zielposition zu bewegt wird, während beim zweiten Punkt der Wagen oder das Glied, das bewegt wird, abgebremst wird, so daß es irgendwo in der Nähe der Zielposition anhält.
  • Eng gesteuerte Servopositionierungssysteme, insbesondere solche, die Geschwindigkeitssteuerschleifen verwenden, bieten verschiedene Verfahren von unterschiedlicher Komplexität zur Gewährleistung einer zuverlässigen Spurerfassung. So liefern Iftikar et al. in USP 4.030.132 ein aufgeschaltetes Signal an das Positionierungsservosystem in einem sogenannten kompensatorischen Modus zur optimalen Bewegung des Wandlers zur Mitte der Zielspur. Iftikar beschreibt dies auch im Stand der Technik. Die Bandbreite des Servomechanismus wurde deutlich erhöht, indem die servoverstärkung erhöht wurde, um das Überschießen bei bevorstehender Zielspurüberquerung zur Erleichterung der Spurerfassung zu reduzieren. Scarrott et al. nutzen in USP 3.736.485 einen Nahe-Null-Detektor (für die Nähe der Zielspur), der veranlaßt, daß der niederfrequente Teil des Steuerungssignals abgeschnitten wird, und nur den hochfrequenten Teil zuläßt. Dies bedeutet, daß eine schnellere Abtastfrequenz des Fehlersignals bereitgestellt wird, wenn das Trägersystem sich der Zielspur nähert, so daß eine präzisere Geschwindigkeitssteuerung des Trägersystems erhalten bleibt und somit eine zuverlässigere Spurerfassung gewährleistet wird. Andererseits beschreiben Palombo et al. in USP 3.696.354, daß man eine gute Spurerfassung erhält, wenn man eine zusätzliche Rückkopplung hinzuschaltet, während man die Position des Trägers im Verhältnis zur Mittellinie der Spur feststellt, und dabei ein zusätzliches Steuersignal erzeugt, um die Spurerfassung sicherzustellen. Hsieh et al. beschreiben in USP 4.432.082, daß für eine zuverlässige Spurerfassung der Servomechanismus veranlaßt wird, auf Geschwindigkeits- und Positionsanzeigesignale zu reagieren, um mit der Spurverfolgung einzusetzen. Es ist wünschenswert, eine zuverlässige Spurerfassung mit einem einfacheren und kostengünstigeren Mechanismus zu erreichen, als auf dem genannten Stand der Technik beschrieben wird.
    • Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung soll eine hochgradig digitalisierte Positionierungssteuerungsschleife für schnelle und zuverlässige Positionierungsbewegungen bereitstellen.
  • Demgemäß stellt die Erfindung ein Positionierungssystem in einem Datenspeichersystem, das eine Datenspeicherplatte mit mehreren Signalspuren umfaßt, bereit, wobei das Positionierungssystem Ermittlungsmittel zum Schreiben und/oder Lesen von informationstragenden Signalen auf die oder von den Spuren sowie eine Servosteuerungsschleife mit einem Fehlermittel zum Erzeugen eines Steuerungssignals zur Anwendung auf ein Bewegungsmittel zur Bewirkung einer Querbewegung des Ermittlungsmittels über die Oberfläche der Speicherplatte zur Erlangung des Zugriffs auf eine Zielspur enthält, wobei die Ermittlungsmittel ein Mittel zur Lieferung einer TES-Anzeige (Tracking Error Signal, Spurführungsfehlersignal) der absoluten Position der Ermittlungsmittel im Verhältnis zu einer Spur auf der Speicherplatte enthalten, wobei das Positionierungssystem ferner umfaßt: ein Geschwindigkeitsprofilmittel zur digitalen Anzeige gewünschter Quergeschwindigkeitswerte während des Positionierens auf die Spur; ein Spurüberquerungserkennungsmittel, das auf das Spurführungsfehlersignal reagiert, um Spurüberquerungssignale zu erzeugen, die an einen Spurenzähler geliefert werden, der darauf reagiert, um ein Signal zu erzeugen, das die Zahl der Spuren angibt, die während der aktuellen Positionierungsoperation schon überquert wurden; dadurch gekennzeichnet, daß: das Geschwindigkeitsprofilmittel auf das Zählersignal aus dem Spurenzähler reagiert, um einen digitalen Abtastfrequenzwert zu erzeugen, der größer als 1 ist und linear mit dem Geschwindigkeitsprofil zusammenhängt; wobei das Positionierungssystem ferner umfaßt: ein digitales Frequenzteilungsmittel, das mit dem Geschwindigkeitsprofilmittel und dem Spurüberquerungserkennungsmittel zur Frequenzteilung der Spurüberquerungsimpulse durch den digitalen Abtastfrequenzwert verbunden ist, um eine Folge frequenzgeteilter Spurüberquerungsimpulse zu produzieren; Querspurgeschwindigkeitsmeßmittel, die auf die Folge frequenzgeteilter Spurüberquerungsimpulse aus dem digitalen Frequenzteilungsmittel reagieren, zur Messung der Quergeschwindigkeit des Ermittlungsmittels beim Auftreten jedes Impulses der Folge; und ein Vergleichsmittel, das auf die Signale für die gemessene Quergeschwindigkeit und die gewünschte Quergeschwindigkeit reagiert, um das Fehlersignal zu erzeugen und an das Bewegungsmittel zu liefern.
  • Somit wird ein Mittel zur genaueren Steuerung des Positionierungsservosystems bereitgestellt, bei dem die Abtastperiode des Positionsfehlersignals entsprechend einem Geschwindigkeitsprofil verändert wird und eine Verstärkung der digitalen Schaltkreise, ebenfalls entsprechend dem Geschwindigkeitsprofil, angepaßt wird, um für einen optimalen Betrieb des digitalisierten Teils des Geschwindigkeitssignalgenerators zu sorgen. In einem weiteren Aspekt der Geschwindigkeitssignalerzeugung erzeugt derselbe digital Schaltkreis ein Geschwindigkeitsreferenzsignal und ein Geschwindigkeitsfehlersignal aus einem gemeinsamen Satz von Werten eines gewünschten Geschwindigkeitsprofils. Ein solches Verfahren und Mittel ist nicht allein auf die Verwendung in Plattenlaufwerken oder anderen Datenspeichervorrichtungen beschränkt, sondern kann in jedem beliebigen Bewegungssteuerungssystem verwendet werden, bei dem relativ bewegliche Glieder sich auf einer vorbestimmten Bahn bewegen, wie z.B. in Druckern oder Steuervorrichtungen für Werkzeugmaschinen.
  • In einem bevorzugten System erhält während einer Beschleunigungsphase ein Feinträger oder Feinaktuator einen erheblichen Beschleunigungsschub von einem Grobaktuator oder Grobträger. Dieser Beschleunigungsschub wird über einen Aufschaltungsschaltkreis von dem Feinträger an eine Servoschleife übertragen, so daß der Beschleunigungsschub gleichzeitig auf beide Aktuatoren wirkt, jedoch auf eine Weise, die allein durch die Servosteuerungen des Feinaktuators bestimmt wird.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird die Spurerfassung erleichtert, indem für einen Moment der dynamische Bereich des Leistungsverstärkers erhöht wird, der den Aktuator für die radiale Position des Wandlers steuert. Daher wird ein Positionierungsservomechanismus bereitgestellt, der aufweist: mehrere mögliche Stillstandspositionen zwischen zwei relativ beweglichen Gliedern, ein Bewegungsmittel, das operativ mit den Gliedern verbunden ist, um diese relativ zu bewegen, einen Servosteuerungsschaltkreis, der mit dem Bewegungsmittel verbunden ist, um vorbestimmte relative Bewegungen der Glieder zu einer Folge vorbestimmter relativer gewünschter Stillstandspositionen zu bewirken, ein Leistungsverstärkermittel, das einen gegebenen, dynamisch veränderbaren Operationsbereich hat und zwischen dem Steuerschaltkreis und dem Bewegungsschaltkreis elektrisch zwischengeschaltet ist, um als Reaktion auf den Steuerungsschaltkreis einen Leistungsstrom für das Bewegungsmittel zu liefern und normalerweise in einem ersten vorbestimmten dynamischen Operationsbereich zu operieren, ein Einfahrmittel in dem Steuerungsschaltkreis zum Anzeigen der unmittelbaren Nähe des Einfahrens in eine der Stillstandspositionen, sowie ein Erfassungsmittel, das zwischen dem Einfahrmittel und dem Leistungsverstärkermittel elektrisch zwischengeschaltet ist, zur Reaktion auf die Anzeige der unmittelbaren Nähe, um für einen Moment den dynamischen Operationsbereich des Leistungsverstärkermittels zu erhöhen.
  • In einem weiteren Aspekt wird ein Quadratursignal bereitgestellt, um die Geschwindigkeitssteuersignale und das Spurenzählen zu steuern, indem aufgrund des von einem Aufzeichnungsmedium reflektierten Lichts ein Spurführungsfehlersignal erzeugt wird, das anhand einer Differenz zwischen zwei Signalen eine positional-system- positionale Beziehung eines optischen Wandlers gegenüber dem Medium anzeigt. Gleichzeitig wird ein Quadratursignal erzeugt, indem die zwei Signale, die zur Anzeige einer radialen Position verwendet werden, summiert werden. Das Quadratursignal wird mit dem Fehlersignal verglichen, um für jede der überquerten Spuren die Richtung der relativen Bewegung anzuzeigen. So wird ein Verfahren zum Bewegen eines optischen Wandlers über mehrere optische Aufzeichnungsspuren hinweg zu einer Zielspur mit Messung der Richtung und der Geschwindigkeit der Spurüberquerung bereitgestellt, das folgende Schritte umfaßt: Bereitstellen eines Detektors aus mehreren Elementen, die so angeordnet sind, daß die optischen Aufzeichnungsspuren auf einer Linie zwischen den vorbestimmten Elementen im Detektor liegen, Aussenden eines Lichtstrahls auf das Medium, so daß das von dem Medium reflektierte Licht auf den aus zwei Elementen bestehenden Detektor trifft und Schwankungen der Lichtintensität eine räumliche Beziehung des Wandlers zu einer nächsten der optischen Aufzeichnungsspuren anzeigen, differentielles Vergleichen und elektrisches Anzeigen des differentiellen Vergleichs des Lichts, das auf die jeweiligen Elemente des Detektors trifft, und Anzeigen von Spurüberquerungen bei bestimmten Nullachsendurchgängen des elektrischen Signals für den differentiellen Vergleich, Summieren des Lichts, das auf die Elemente trifft, und Liefern einer elektrischen Anzeige der Summierung als Signal in Quadratur an das elektrische Signal für den differentiellen Vergleich, Kombinieren der elektrischen Signale zum Anzeigen der relativen Richtung der einzelnen Spurüberquerungen sowie Zählen der Spurüberquerungen, die von dem elektrischen Signal für den differentiellen Vergleich angezeigt werden und Zuweisen eines Vorzeichens zu der Zahl, das eine Richtung der Spurüberquerung darstellt, wie sie von der Phasenrelation des summierten elektrischen Signals zu dem differentiellen Signal angezeigt wird.
  • Das Positionierungssystem umfaßt vorzugsweise einen Spurpositionierungsservomechanismus, ein Datenspeichermedium mit mehreren Signale speichernden langen Spuren, die durch ein Ermittlungsmittel ermittelbar sind, und mit einem Grobpositionierungsträger, der in bezug auf das Datenspeichermedium für relative radiale Bewegungen quer über die Spuren zur Erlangung des Zugriffs auf eine Zielspur montiert ist und relativ beweglich einen Feinpositionierungsträger trägt, so daß sich der Feinträger radial zu der Platte um einen Referenzpunkt auf dem Grobträger bewegt, einen relativen Sensor, der auf dem Grobpositionierungsträger montiert ist und operativ mit dem Feinpositionierungsträger verbunden ist, um eine RPE-Anzeige der relativen Verschiebung des Feinträgers gegenüber dem Referenzpunkt zu ermitteln und zu liefern, wobei das Ermittlungsmittel ein Mittel aufweist, das an dem Träger montiert ist, um eine TES-Anzeige einer absoluten Position des Feinträgers in bezug auf eine Spur auf dem Speichermedium zu liefern, erste und zweite Spurpositionierungs- Servorsteuerungsschleifen, die jeweils operativ mit dem Fein- und dem Grobträger verbunden sind, um relative Positionierbewegungen zwischen den Trägern und dem Datenspeichermedium zu bewirken, so daß die Träger die Spuren auf dem Medium radial überqueren können, wobei die Spurpositionierungsschleife operativ mit dem relativen Sensor verbunden ist, um die RPE-Anzeige zu empfangen und darauf zu reagieren, um eine relative Bewegung des Grobträgers zur Verfolgung der spurüberquerenden Bewegungen des Feinträgers zu bewirken, wobei alle Schleifen jeweils unabhängig ein Fehlermittel zur Erzeugung erster und zweiter Steuerungssignale haben und die Schleifen jeweils ein erstes und zweites Ausgabemittel haben, die jeweils auf die ersten und zweiten Steuerungssignale reagieren und mit dem Fein- und dem Grobträger verbunden sind, um jeweils relative Bewegungen zu bewirken, ein Verstärkungsmittel in der ersten Spurpositionierungsschleife, das mit der zweiten Spurpositionierungsschleife verbunden ist und das erste Steuerungssignal empfängt und auf das erste Steuerungssignal reagiert, um an das erste und zweite Ausgabemittel und das erste Schaltkreismittel in der ersten Servoschleife ein verstärktes Steuerungssignal zu liefern, das mit dem Ermittlungsmittel verbunden ist, um die TES-Anzeige zu empfangen, und darauf reagiert, um das erste Steuerungssignal zu erzeugen, und ein Erfassungsmittel enthält, das mit dem ersten Ausgabemittel zur Lieferung eines Spurerfassungssignals an das erste Ausgabemittel zur Anpassung der Operation des ersten Ausgabemittels bei bevorstehender Ankunft des Feinträgers auf der Zielspur verbunden ist, damit der Feinträger bei der Zielspur anhalten kann, und ein Spurüberquerungsmittel zum Korrigieren der Positionierungsoperation enthält, um die Möglichkeit eines Schlags in den Spuren auf dem Aufzeichnungsmedium zu berücksichtigen, so daß die Zahl der Spuren, die für den Feinträger bis zur Erreichung der Zielspur noch zu überqueren sind, wahrheitsgemäß in der ersten Schleife angezeigt wird.
  • In einem weiteren Aspekt bietet das Positionierungssystem ein Spurpositionierungsservosystem, das auf der Suche nach einer Spur auf einem Aufzeichnungsmedium einen Wandler positioniert, wobei das Aufzeichnungsmedium und der Wandler sich relativ in einer ersten Richtung entlang der Spur bewegen, wobei der Wandler die Spur abtastet und in einer zweiten Richtung quer zu der ersten Richtung relativ beweglich ist, der Wandler relativ beweglich von einem ersten Träger getragen wird, der erste Träger relativ beweglich von einem zweiten Träger getragen wird, der zweite Träger relativ beweglich an einem Rahmen montiert ist, das Aufzeichnungsmedium relativ beweglich auf dem Rahmen montiert ist, ein Mittel zum Ermitteln und Anzeigen der relativen Position des Wandlers und der Spur des Aufzeichnungsgliedes, ein erstes Steuerungsmittel mit einem Bewegungsmittel zum relativen Bewegen des ersten Trägers gegenüber dem zweiten Träger zum Positionieren des Wandlers an Bewegungen in der zweiten Richtung, ein zweites Steuerungsmittel mit einem Bewegungsmittel zum relativen Bewegen des zweiten Trägers gegenüber dem Rahmen, verbunden mit der ersten Steuerung, um den zweiten Träger zu veranlassen, den Bewegungen des ersten Trägers zu folgen, ein Differenzmittel in der ersten Steuerung zum Ermitteln und Anzeigen der Richtung in der zweiten Richtung der relativen Position des ersten und des zweiten Trägers; und wobei die erste Steuerung ein Mittel aufweist, das mit dem Differenzmittel verbunden ist, um die Operation des Bewegungsmittels der ersten Steuerung in einer Richtung anzupassen, die der durch das Differenzmittel angezeigten Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist.
  • Die Erfindung wird im folgenden rein exemplarisch unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Figur 1 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines optischen Plattenaufzeichnungsgeräts, das die vorliegende Erfindung nutzt.
  • Figur 2 ist eine Gruppe von zwei Graphen, die das Geschwindigkeitsprofil eines Wandlersystems darstellen.
  • Figur 3 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm der Servoschleifen, die die vorliegende Erfindung enthalten, und zeigt die Steuerung der Geschwindigkeitsschleifen, die Steuerung der Positionierungsgeschwindigkeitssignalerzeugung, die Spurerfassung und die getreue Koordination eines Fein- und eines Grobaktuatorservomechanismus.
  • Figur 4 zeigt idealisierte Signalwellenformen, die zu einem Aspekt des Ausführungsbeispiels in Figur 1 gehören.
  • Figur 5 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm eines digitalen Schaltkreises, der eine digitale Anzeige der ermittelten Geschwindigkeit und der gewünschten Geschwindigkeit erzeugt und sie zur Verwendung bei der Steuerung des Positionierungsservosystems in analoge Form umwandelt.
  • Figur 6 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das einen Kompensator zur Verwendung in dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel darstellt.
  • Figur 7 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Spurverfolgungsschleife, die in Verbindung mit dem in Figur 3 gezeigten Servosystem verwendet wird.
  • Figur 8 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm, das das digitale Zählen der Spuren mit Hilfe eines Quadratursignals illustriert.
  • Figur 9 ist ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm, das einen Spurerfassungssteuerungsschaltkreis darstellt, der bei den in Figur 3 gezeigten Servopositionierungssystemen verwendet wird.
  • Figur 10 und 11 zeigen die Erzeugung und die Beziehung des Spurführungsfehlersignals und des Quadratursignals, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
  • Figur 12 ist ein vereinfachtes Schaltkreisdiagramm, das einen Geschwindigkeitszustandsschätzer zeigt, der das Signal für die gemessene Geschwindigkeit verstärkt, das in den in Figur 3 gezeigten Servoschaltkreisen verwendet wird.
    • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Im folgenden wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen. In Figur 1 ist ein optisches Aufzeichnungsgerät dargestellt, mit dem die vorliegende Erfindung vorteilhaft genutzt werden kann. Eine magnetooptische Aufzeichnungsplatte 30 ist auf der Spindel 31 montiert, wo sie von dem Motor 32 gedreht wird. Der den optischen Kopf tragende Arm 33 an dem Kopfarmträger, der allgemein mit der Zahl 34 bezeichnet ist, bewegt sich radial zu der Platte 30. Ein Rahmen 35 des Aufzeichnungsgeräts hält auf geeignete Weise den Träger 34 und ermöglicht seine radialen Hin- und Herbewegungen. Die radialen Bewegungen des Trägers 34 ermöglichen den Zugriff auf eine von mehreren konzentrischen Spuren oder Windungen einer spiralförmigen Spur zum Aufzeichnen und Abrufen von Daten auf der Platte. Der lineare Aktuator 36, der auf geeignete Weise an dem Rahmen 35 montiert ist, bewegt den Träger 34 radial, um die Spurzugriffe zu ermöglichen. Das Aufzeichnungsgerät ist auf geeignete Weise mit einem oder mehreren Hostprozessoren 37 verbunden. Solche Hostprozessoren können Einheiten, Personal Computer, große Systemcomputer, Kommunikationssysteme, Bildsignalprozessoren usw. steuern. Die Verbindungsschaltkreise 38 stellen die logischen und elektrischen Verbindungen zwischen dem optischen Aufzeichnungsgerät und den angeschlossenen Hostprozessoren 37 dar.
  • Ein Mikroprozessor 40 steuert das Aufzeichnungsgerät einschließlich der Verbindung zu dem Hostprozessor 37. Steuerungsdaten, Statusdaten, Befehle usw. werden zwischen den Verbindungsschaltkreisen 38 und dem Mikroprozessor 40 über einen bidirektionalen Bus 43 ausgetauscht. In dem Mikroprozessor 40 enthalten ist ein ROM (Read Only Memory, Nur-Lese-Speicher) 41 zur Speicherung von Programmen oder Mikrocode und ein RAM (Random Access Memory, Speicher mit wahlfreiem Zugriff) 42 zur Speicherung von Daten und Steuerungssignalen.
  • Die Optik des Aufzeichnungsgeräts umfaßt ein Objektiv oder eine Fokussierlinse 45, die für Fokussier- und radiale Spurführungsbewegungen durch den Feinaktuator 46 an dem Kopfarm 33 montiert ist. Dieser Aktuator umfaßt Mechanismen zum Bewegen der Linse 45 zu der Platte 30 hin oder von ihr weg, zum Fokussieren und für radiale Bewegungen parallel zu den Bewegungen des Trägers 34, z.B. zum Wechseln der Spur innerhalb eines Bereichs von 100 Spuren, damit der Träger 34 nicht jedesmal betätigt werden muß, wenn auf eine Spur zugegriffen werden soll, die neben der Spur liegt, auf die zur Zeit zugegriffen wird. Die Zahl 47 bezeichnet eine in zwei Richtungen durchgängige Lichtbahn zwischen der Linse 45 und der Platte 30.
  • Bei der magnetooptischen Aufzeichnung liefert der Magnet 48 in einem konstruierten Ausführungsbeispiel (der Magnet 48 ist ein Elektromagnet) ein schwaches magnetisches Lenkfeld zum Lenken der Restmagnetisierungsrichtung eines kleinen Flecks auf der Platte 30, der durch Laserlicht aus der Linse 45 beleuchtet wird. Das Laserlicht erhitzt den beleuchteten Fleck auf der Aufzeichnungsplatte auf eine Temperatur über dem Curiepunkt der magnetooptischen Schicht (nicht dargestellt, kann aber eine Legierung aus seltenen Erdmetallen und Übergangsmetallen sein, wie von Chaudhari et al. in USP 3.949.387 beschrieben). Durch diese Erhitzung kann der Magnet 48 die Restmagnetisierung in eine gewünschte Magnetisierungsrichtung lenken, wenn der Fleck unter die Curietemperatur abkühlt. Der Magnet 48 befindet sich in der Darstellung in Schreibrichtung, d.h. binäre Einsen, die auf der Platte 30 aufgezeichnet werden, weisen normalerweise eine "Nordpol-Restmagnetisierung" auf. Um die Platte 30 zu löschen, dreht sich der Magnet 48, so daß der Platte 30 der Südpol zugewandt ist. Die Steuerung 49 des Magnets 48, die operativ mit dem drehbaren Magneten 48 verbunden ist, wie durch die gestrichelte Linie 50 angedeutet, steuert die Schreib- und Löschrichtung. Der Mikroprozessor 40 liefert über die Leitung 51 Steuersignale an die Steuerung 49, um eine Umkehr der Aufzeichnungsrichtung zu bewirken.
  • Es ist notwendig, die radiale Position des Strahls, der der Bahn 47 folgt, zu steuern, so daß eine Spur oder eine Windung getreu verfolgt wird und daß schnell und prazise auf eine gewünschte Spur oder Windung zugegriffen werden kann. Hierzu steuern Fokussier- und Spurführungsschaltkreise 54 sowohl den Grobaktuator 36 als auch den Feinaktuator 46. Die Positionierung des Trägers 34 durch den Aktuator 36 wird durch Steuerungssignale, die von den Schaltkreisen 54 über die Leitung 55 an den Aktuator 36 geliefert werden, präzise gesteuert. Darüber hinaus wird die Steuerung des Feinaktuators 46 durch die Schaltkreise 54 über Steuerungssignale vorgenommen, die über die Leitungen 57 bzw. 58 zu dem Feinaktuator 46 gelangen, um Fokussier-, Spurverfolgungs- und Positionieraktionen zu bewirken. Der Sensor 56 ermittelt die relative Position des Feinaktuators 46 zum Kopfarmträger 33, um ein RPE-Signal (Relative Position Error Signal, Relativpositionsfehlersignal) zu erstellen. Die Leitung 57 besteht aus zwei Signalleitern, von denen der eine ein Fokussierfehlersignal an die Schaltkreise 54 überträgt und der andere ein Fokussiersteuerungssignal von den Schaltkreisen 54 zu den Fokussiermechanismen in dem Feinaktuator 46 überträgt.
  • Die Ermittlung der Fokussier- und Spurführungsposition erfolgt durch die Analyse des Laserlichts, das von der Platte 30 über die Bahn 47 reflektiert wird, von dort durch die Linse 45 und den Halbspiegel 60 fällt und von dem Halbspiegel 61 zu einem sogenannten "Viererdetektor" 62 reflektiert werden soll. Der Viererdetektor 62 hat vier Photoelemente, die auf vier Leitungen, die zusammenfassend mit der Zahl 63 bezeichnet sind, Signale an die Fokussier- und Spurführungsschaltkreise 54 geben. Indem eine Achse des Detektors 62 an der Mittellinie einer Spur ausgerichtet wird, werden Spurverfolgungsoperationen ermöglicht. Fokussieroperationen erfolgen durch Vergleich der Lichtintensitäten, die von den vier Photoelementen in dem Viererdetektor 62 festgestellt werden. Die Fokussier- und Spurführungsschaltkreise 54 analysieren die Signale auf den Leitungen 63, um sowohl die Fokussierung als auch die Spurführung zu steuern.
  • Als nächstes wird das Aufzeichnen oder Schreiben der Daten auf die Platte 30 beschrieben. Es wird davon ausgegangen, daß der Magnet 48 zum Aufzeichnen von Daten in die gewünschte Position gedreht wird. Der Mikroprozessor 40 gibt über die Leitung 65 an die Lasersteuerung 66 ein Steuerungssignal, um anzuzeigen, daß eine Aufzeichnungsoperation folgen soll. Dies bedeutet, daß dem Laser 67 durch die Steuerung 66 Energie zugeführt wird, so daß er zum Aufzeichnen einen Laserstrahl mit hoher Intensität aussendet; zum Lesen dagegen weist der von dem Laser 67 ausgesendete Laserstrahl eine reduzierte Intensität auf, damit der von dem Laser beleuchtete Fleck auf der Platte 30 nicht über den Curiepunkt hinaus erhitzt wird. Die Steuerung 66 gibt ihr Steuerungssignal über die Leitung 68 an den Laser 67 und empfängt über die Leitung 69 ein Rückkopplungssignal, das die von dem Laser 67 ausgesendete Lichtintensität anzeigt. Die Steuerung 68 korrigiert die Lichtintensität auf den gewünschten Wert. Der Laser 67, ein Halbleiterlaser wie z.B. ein Galliumarseniddiodenlaser, kann durch Datensignale so moduliert werden, daß der ausgesendete Lichtstrahl die Daten repräsentiert, die durch die Intensitätsmodulation aufgezeichnet werden sollen. Dazu geben Datenschaltkreise 75 (weiter unten beschrieben) datenanzeigende Signale über die Leitung 78 an den Laser 67, um eine solche Modulation zu bewirken. Dieser modulierte Lichtstrahl fällt durch den Polarisator 70 (der den Strahl linear polarisiert) und von dort durch die Kollimationslinse 71 zu dem Halbspiegel 60, um durch die Linse 45 zu der Platte 30 zurückgeworfen zu werden. Die Datenschaltkreise 75 werden auf das Aufzeichnen durch den Mikroprozessor 40 vorbereitet, der über die Leitung 76 geeignete Steuerungssignale liefert. Beim Vorbereiten der Schaltkreise 75 reagiert der Mikroprozessor 40 auf Befehle zum Aufzeichnen, die über die Verbindungsschaltkreise 38 von einem Hostprozessor 37 eintreffen. Sobald die Datenschaltkreise 75 vorbereitet sind, werden die Daten über die Verbindungsschaltkreise 38 direkt zwischen dem Hostprozessor 37 und den Datenschaltkreisen 75 übertragen. Die Datenschaltkreise 75 umfassen auch Hilfsschaltkreise (nicht dargestellt), die für Formatsignale der Platte 30, Erkennung und Korrektur von Fehlern usw. zuständig sind. Bei einer Lese- oder Abrufaktion streifen die Schaltkreise 75 die Hilfssignale von den Rücklesesignalen ab, bevor sie durch Verbindungsschaltkreise 38 über den Bus 77 korrigierte Datensignale an den Hostprozessor 37 liefern.
  • Das Lesen oder Abrufen der Daten von der Platte 30 zur Übertragung an einen Hostprozessor erfordert eine optische und elektrische Verarbeitung des Laserlichtstrahls von der Platte 30. Der Teil des reflektierten Lichts (das seine lineare Polarisierung von dem Polarisator 70 hat, der von der Platte 30 bei der Aufnahme mit Hilfe des Kerr-Effekts gedreht wird) fließt entlang der in zwei Richtungen durchgängigen Lichtbahn durch die Linse 45 und die Halbspiegel 60 und 61 zu dem Datenerkennungsteil 79 der Optik des Kopfarms 33. Der Halbspiegel oder Strahlteiler 80 teilt den reflektierten Strahl in zwei Strahlen von gleicher Intensität, die beide dieselbe reflektierte rotierte lineare Polarisation aufweisen. Das von dem Halbspiegel 80 reflektierte Licht fließt durch einen ersten Polarisator 81, der so eingestellt ist, daß nur das reflektierte Licht durchgelassen wird, das gedreht wurde, wenn die Restmagnetisierung auf dem Fleck auf der Platte 30, auf den gerade zugegriffen wird, eine Angabe "Nord" oder binär Eins aufweist. Dieses durchgelassene Licht trifft auf die Photozelle 82, die ein geeignetes Anzeigesignal an den differentiellen Verstärker 85 liefert. Wenn das reflektierte Licht von einer Restmagnetisierung mit Ausrichtung auf den "Südpol" oder gelöschten Pol gedreht wurde, läßt der Polarisator 81 kein oder sehr wenig Licht durch, so daß von der Photozelle 82 kein aktives Signal geliefert wird. Die entgegengesetzte Operation erfolgt durch den Polarisator 83, der nur auf "Süd" gedrehtes Laserlicht zu der Photozelle 84 durchläßt. Die Photozelle 84 liefert das Signal für das von ihr empfangene Laserlicht an den zweiten Eingang des differentiellen Verstärkers 85. Der Verstärker 85 liefert das resultierende Differenzsignal (das Daten repräsentiert) zur Erkennung an die Datenschaltkreise 75. Die erkannten Signale umfassen nicht nur Daten, die aufgezeichnet sind, sondern auch die sogenannten Hilfssignale. Der Ausdruck "Daten" bezieht sich hier auf alle informationstragenden Signale, vorzugsweise mit digitalen oder diskreten Werten.
  • Die Drehposition und Drehgeschwindigkeit der Spindel 31 wird durch einen geeigneten Tachometer oder Emittersensor 90 ermittelt. Der Sensor 90, vorzugsweise ein optischer Sensor, der dunkle und helle Flecken auf einem Tachometerrad (nicht dargestellt) der Spindel 31 erkennt, liefert die Tachosignale (digitale Signale) an den RPS-Schaltkreis 91, der die Drehposition der Spindel 31 erkennt und drehinformationstragende Signale an den Mikroprozessor 40 liefert. Der Mikroprozessor 40 nutzt solche Drehsignale zur Steuerung des Zugriffs auf Datenspeichersegmente der Platte 30, wie es bei Magnetspeicherplatten oft praktiziert wird. Zusätzlich fließen die Signale des Sensors 90 auch zu den Spindelgeschwindigkeitssteuerungsschaltkreisen 93, die den Motor 32 so steuern, daß er die Spindel 31 mit konstanter Drehgeschwindigkeit dreht. Die Steuerung 93 kann bekanntlich einen kristallgesteuerten Oszillator zur Steuerung der Geschwindigkeit des Motors 32 enthalten. Der Mikroprozessor 40 liefert auf die gewohnte Weise Steuerungssignale über die Leitung 94 an die Steuerung 93.
  • Figur 2 zeigt ein gewünschtes Geschwindigkeitsprofil, das in Verbindung mit den weiter unten beschriebenen Servopositionierungsschaltkreisen verwendet wird. Das gewünschte Geschwindigkeitsprofil für das Einfahren auf eine Zielspur wird durch die Kurve 97 dargestellt. Radial auswärts gerichtete Bewegungen des Kopfträgers 33 gegenüber der Platte 30 sind durch den mit den Worten "radial auswärts" gekennzeichneten Pfeil dargestellt, während das gewünschte Geschwindigkeitsprofil nach radial einwärts durch die Bewegung entlang der Kurve 97 in Richtung des mit den Worten "radial einwärts" gekennzeichneten Pfeils dargestellt wird. Die vertikale Ordinate repäsentiert die Zielspur. Die Geschwindigkeit des Trägers wird ebenfalls durch die vertikale Ordinate angedeutet. Die Umsetzung der Kurve 97 in eine tatsächliche Positionierungsbewegung ist durch die Kurven 98 und 99 dargestellt, die auf der die Zielspur darstellenden vertikalen Ordinate enden. Die Start- oder Ursprungsspur ist im vertikalen Teil 98V der gestrichelten Linie 98 dargestellt, die anzeigt, daß es im Idealfall eine sofortige Beschleunigung des Trägersystems geben sollte. Dies ist physikalisch unmöglich, und daher wird die Kurve 99 verfolgt, um von der Ursprungsspur zu einem Punkt zu beschleunigen, an dem die tatsächliche Geschwindigkeit des Trägersystems die gestrichelte Linie 98 schneidet. An diesem Punkt ist die Beschleunigungsphase, die möglichst kurz ausfallen sollte, beendet. Die verstrichene Zeit am Schnittpunkt der Kurven 98 und 99, gemessen zwischen der Ursprungsspur und der Zielspur, ist in Figur 2 dargestellt. Dieser Schnittpunkt, der nicht unbedingt in der Mitte zwischen Ursprungs- und Zielspur liegen muß, hängt von den Fähigkeiten des Trägers im Hinblick auf die Geschwindigkeit sowie vom Abstand zwischen Ursprungs- und Zielspur ab. Bei einigen Servopositionierungssystemen kann der zu überwindende Abstand über die idealisierte Kurve 99 hinausgehen, um die Transitzeit zwischen Ursprungs- und Zielspur zu minimieren. In diesem Fall wird eine Höchstgeschwindigkeit genutzt, so daß sich eine horizontale Linie im Geschwindigkeitsprofil des Servomechanismus ergibt.
  • Figur 3 zeigt den Positionierungs- und Spurverfolgungsteil der Fokussier- und Spurführungsschaltkreise 54. Die Spurführungs- und Positionierungsteile umfassen Positionierungsschaltkreise 110 für den Feinaktuator 46 und Servoschaltkreise 111 für den Grobpositionierer 36. Die Grobpositioniererschaltkreise 111 arbeiten so, daß der Grobaktuator 36 den Kopfarm 33 immer so bewegt, daß er den Bewegungen des Feinaktuators 46 folgt. Die Feinpositioniererschaltkreise 110 betätigen den Aktuator 46, um die Objektivlinse 45 so zu bewegen, daß ein Laserstrahl, der auf der Lichtbahn 47 unterwegs ist, bei Spurverfolgungsoperationen eine einzelne Spur abtastet und sich bei einer Spurpositionierungsoperation radial zu der Platte 30 bewegt, um die Spuren zu überqueren. Bei Spurverfolgungsoperationen erhält der Spurverfolgungsschaltkreis 112 vom Dekodierer 113 über die Leitung 63 ein ermitteltes Spurführungsfehlersignal TES, um über die Leitung 114 ein Spurverfolgungssteuerungssignal zu liefern. Das Steuerungssignal auf der Leitung 114 passiert dann einen elektronischen Schalter 115 und gelangt in einen Spurverfolgungsanschluß 116 zur Steuerung des Leistungsausgangsverstärkers 117. Für die Platte 30 wird ein Plattenprofil erstellt, das den erwarteten wiederholbaren radialen Schlag angibt. Der Summierungsschaltkreis 120 addiert das Signal, das den radialen Schlag angibt, zu den Steuerungssignalen, die von dem elektronischen Schalter 115 eingehen, um den radialen Schlag sowohl zu dem Spurverfolgungs- als auch zu dem Positionierungssteuerungssignal hinzuzuaddieren, die durch den Leistungsverstärker 117 geliefert werden, um eine genauere Spurverfolgung und Positionierung zu ermöglichen. Der Leistungsverstärker 117 liefert das vom radialen Schlag bereinigte Aktuationssignal über die Leitung 57 an die Aktuatorspule 46A des Feinaktuators 46. Der Steuerungsstrom auf der Leitung 57 bewirkt, daß der Feinaktuator sich radial entlang dem Kopfarm bewegt, um die Position des Lichtstrahls 47 auf einer einzelnen Spur zu halten.
  • Der Viererdetektor 62 verfügt über unabhängige lichtempfindliche Elemente A, B, C und D, die im Rechteck angeordnet sind, um an den Dekodierschaltkreis 113 Photoelementsignale zu liefern, die Spurführungsfehler anzeigen. Die Achse des Rechtecks des Viererdetektors 62, die zwischen den Photoelementpaaren A, B und D, C liegt, ist an der Achse der Spur ausgerichtet, die verfolgt werden soll. Der Dekodierschaltkreis 113 reagiert auf vier Photoelementsignale, um ein Spurführungsfehlersignal zu liefern, wie bekannt ist und weiter unten beschrieben wird. In dem Spurverfolgungsschaltkreis 112 betätigt das Spurführungsfehlersignal die Servoschaltkreise auf bekannte Weise. Zusätzlich ermittelt der relative Sensor 56, der an dem Kopfarm 33 montiert ist, einen relativen Verschiebungsfehler zwischen dem Feinaktuator 46 und dem Kopfarm 33. Der Sensor 56 liefert ein RPE-Signal für den Relativpositionsverschiebungsfehler (Relative Position Displacement Error) über die Leitung 58E und dann über die Leitung 119 zu den Spurverfolgungsschaltkreisen 112, um den TES-Versatz zu modifizieren. Ein solcher Versatz entsteht durch die relative Bewegung des Grobträgers 33 mit dem Feinträger oder -aktuator 46. Der Versatz wird kompensiert, indem das RPE-Signal von dem Sensor 56 zum Feinaktuator 46 geleitet wird.
  • Geschwindigkeitspositionierungsschleifenschaltkreise, die allgemein mit der Zahl 123 bezeichnet sind, bilden alle elektronischen Schaltkreise, die ein Signal an den Positionierungseingabeanschluß 124 des Positionierungsverfolgungsschalters 115 liefern. Immer wenn der Mikroprozessor 40 eine Positionierung anordnet, wird der elektronische Schalter 115 vom Anschluß 116 zum Anschluß 124 bewegt, um den Spurverfolgungsschaltkreis 112 von dem Verstärker 117 zu trennen und die Geschwindigkeitsservoschleifenschaltkreise 123 mit dem Verstärker 117 zu verbinden.
  • Die Schaltkreise 123 reagieren auf mehrere Eingabesignale, die eine geschwindigkeitsgesteuerte Positionierung bewirken. Der Spurüberquerungsschaltkreis 125 empfängt das ermittelte Signal TES über die Leitung 63, um zu entdecken, wann der Strahl 47 eine Spur der Platte 30 überquert (Details der Spur siehe Figur 11). Jedesmal, wenn der Schaltkreis 125 eine Spurüberquerung entdeckt, wird an den Spurenzähler 126 ein Ausgabedekrementierimpuls geschickt, um die Zahl der verbleibenden Spuren um eins zu dekrementieren. Anzumerken ist, daß in einigen Ausführungsbeispielen eine einzelne Spurüberquerung durch zwei Nulldurchgänge des Spurführungsfehlersignals auf der Leitung 63 dargestellt wird, so daß an den Spurenzähler zwei Impulse gegeben werden, um eine einzige Spurüberquerung anzuzeigen. Wenn der Mikroprozessor 40 die Schaltkreise 110 betätigt, um eine Positionierung vorzunehmen, liefert er die Zahl der zu überquerenden Spuren über den Bus 127 (ein Teil der Linie 59 in Figur 1) und stellt so den Spurenzähler 126 für die bevorstehende Positionierungsoperation ein. Der Spurenzähler 126 gibt ständig die Zahl der verbleibenden Spuren über den Bus 128 an die Geschwindigkeitsschaltkreise 130 aus. Die Geschwindigkeitsschaltkreise 130 reagieren auf ein für die Positionierungsoperation bestimmtes Geschwindigkeitsprofil, um ein gemessenes Referenzsignal und ein Signal, das die gemessene Geschwindigkeit anzeigt, zu erzeugen. Das über die Leitung 132 gelieferte Geschwindigkeitsreferenzsignal beruht auf dem für die Positionierungsoperation gewünschten Geschwindigkeitsprofil und der verbleibenden Distanz in zu überquerenden Spuren. Das Signal für die gemessene Geschwindigkeit wird über die Leitung 133 geschickt, um durch den Summierungsschaltkreis 131 von dem Referenzsignal auf der Leitung 132 subtrahiert zu werden. Das resultierende Geschwindigkeitsfehlersignal, das von dem Summierungsschaltkreis 131 geliefert wird, verändert die Operation des Feinaktuators 46 dergestalt, daß dieser dem Geschwindigkeitsprofil genau folgt. Die Funktion der Schaltkreise, die das Geschwindigkeitssignal erzeugen, wird weiter unten beschrieben.
  • Die Schaltkreise 123 umfassen auch einen Verstärkungssteuerungsschaltkreis, der einen Verstärkungssteuerungsschalter 135 umfaßt, dessen Ausgangsanschluß mit dem Positionierungsanschluß 124 des Schalters 115 verbunden ist. Der Schalter 135 wird jedesmal in eine Beschleunigungsposition 139 gebracht, wenn der Mikroprozessor 40 ein Signal POS über die Leitung 136 (in Figur 3 der Einfachheit halber an zwei verschiedenen Stellen dargestellt) schickt. Das Signal POS versetzt den Flipflop FF 137 in den inaktiven Zustand, so daß er ein Signal zur Schalterbetätigung über die Leitung 138 schickt, um den Schalter 135 so zu stellen, daß er den Beschleunigungsanschluß 139 mit dem Positionierungsanschluß 124 des Schalters 115 verbindet. Der Beschleunigungsschaltkreis BESCHL 140 liefert eine starke Verstärkung des Fehlersignals des Summierungsschaltkreises 131, d.h. das Fehlersignal wird durch den Schaltkreis BESCHL 140 akzentuiert, um die Steuerungsleistung für die Spule 46A des Feinaktuators 46 am Anfang zu maximieren. Dieser Beschleunigungsteil mit hoher Verstärkung minimiert die Zeit, die der Feinaktuator 46 benötigt, um den Strahl 47 auf eine Geschwindigkeit zu beschleunigen, die dem gewünschten Geschwindigkeitsprofil entspricht. Sobald das Geschwindigkeitsprofil und die tatsächliche Geschwindigkeit gleich sind, entdeckt der Detektorschaltkreis 141 ein kleines Fehlersignal, das von dem Summierungsschaltkreis 131 geschickt wird. Nun setzt der Detektorschaltkreis 141 den FF 137 in den aktiven Zustand zurück, um über die Leitung 138 ein Aktivierungssignal zu schicken, das den Schalter 135 vom Anschluß 139 wegschaltet, um nun Signale von dem Positionierungskompensatorschaltkreis KOMP 142 zu empfangen. Der Kompensatorschaltkreis 142 ist bekanntlich so gestaltet, daß die Geschwindigkeitsservooperation jedesmal maximiert wird, wenn das Referenzgeschwindigkeitsprofil und die gemessene Geschwindigkeit eine kleine Fehlerbedingung aufweisen. Wenn der Schaltkreis 142 während der Beschleunigung verwendet würde, könnte er gesättigt werden und so die gewünschte maximale Beschleunigung verhindern. Der Kompensator 142 verbindet bis zum Ende der Positionierung, das im Abstand einer Viertelspur von der Zielspur erreicht ist, weiterhin den Summierungsschaltkreis 131 über den Schalter 135 mit dem Feinaktuator 46. Dann wird dem Spurverfolgungsschaltkreis 112 wieder Energie zugeführt, und die Geschwindigkeitsschaltkreise 123 werden von dem Feinaktuator 46 getrennt.
  • Die Spurerfassung, d.h. das Umschalten von der Spurpositionierung zur Spurverfolgung auf der Zielspur, wird angezeigt durch einen Viertelspurimpuls des Spurenzählers 126, der über die Leitung 145 geschickt wird, um POS, der den Flipflop 146 vorbereitet, zurückzusetzen Anfangs setzt das POS-Signal vom Mikroprozessor 40 auf der Leitung 136 den FF 146 in den aktiven Zustand, der dazu führt, daß der Schalter 115 von dem Verfolgungsanschluß 116 zum Positionierungsanschluß 124 umgestellt wird. Das Zurücksetzen des FF 146 bei einem verbleibenden Viertelspurabstand führt dazu, daß ein deaktivierendes Signal über die Leitung 147 geschickt wird, um den Schalter 115 vom Positionierungsanschluß 124 wieder zum Verfolgungsanschluß 116 umzustellen.
  • Zur Unterstützung der Spurerfassung wird der dynamische Bereich des Leistungsverstärkers 117 für einen Moment erhöht, um ein maximales Steuerungssignal über die Leitung 57 an die Feinaktuatorspule 46A zu schicken. Dieser zusätzliche Steuerungsstrom gewährleistet eine schnelle Erfassung, ist aber für getreue Spurverfolgungsoperationen nicht erwünscht. Daher betätigt ein Viertelspurabstandssignal auf der Leitung 145 einen monostabilen Multivibrator oder einen anderen Zeitverzögerungsschaltkreis MONO 148, so daß dieser ein Betätigungssignal über die Leitung 149 an den Verstärker 117 schickt. Dieses Betätigungssignal führt dazu, daß der dynamische Bereich des Verstärkers 117 wächst, und verändert den dynamischen Bereich des Verstärkers 117 elektronisch etwa so wie in Figur 9 dargestellt.
  • Es kann wünschenswert sein zu überprüfen, ob der Spurenzähler 126 die Spuren richtig gezählt hat, insbesondere wenn mit zwei Impulsen pro Spurüberquerung gearbeitet wird. Hierzu liefert der Dekodierschaltkreis 113 ein Signal, das die Summe aller Photoströme aus den Elementen des Detektors 62 ist, über die Leitung 152 an den Spurenzählerschaltkreis 126. Dieses Summensignal auf der Leitung 152 steht in Quadratur zu dem Signal TES auf der Leitung 63. Immer wenn das Summensignal eine maximale positive Amplitude hat, befindet sich der Strahl 47 in der Mitte einer Spur, die gerade überquert wird. Wenn mit zwei Impulsen pro Spurüberquerung gearbeitet wird, bedeutet dies, daß der numerische Inhalt des Spurenzählers 126 gerade sein muß. Wenn die Spurenzahl ungerade ist, wird sie um eins verändert, um sie mit den tatsächlichen Spurüberquerungen zu synchronisieren.
  • Damit der Grobaktuator 36 den Bewegungen des Feinaktuators 46 folgt, empfängt der Grobpositioniererschaltkreis 111 von dem Detektor 56 über die Leitung 58E das RPE-Signal (Relativpositionsfehlersignal). Das RPE-Signal passiert den Summierungsknoten 154, wo es mit einem geeigneten Referenzsignal auf der Leitung 153 summiert wird, um den Schaltkreis 155 zu erreichen. Der Kompensator und Integrator KOMP/INT 155 reagiert auf das von dem Summierungsknoten 154 empfangene summierte Signal, um ein geglättetes und integriertes Fehlersignal an den Summierungsschaltkreis 156 und von dort durch den Leistungsverstärker 157 zu schicken, so daß der Grobaktuator 36 den Kopfarm 33 so bewegt, daß er den Bewegungen des Feinaktuators 36 folgt. Eine solche Verfolgungsoperation reduziert das Fehlersignal, das von dem Detektor 56 in den relativen Bewegungen des Kopfarms 33 und des Feinaktuators 36 erkannt wird. Bei Positionierungsoperationen ist es wünschenswert, den Grobaktuator 36 so zu betätigen, daß er den Kopfarm 33 schneller bewegt, um den Relativpositionsfehler zwischen dem Fein- und dem Grobaktuator 46, 36 einzuschränken. Hierzu wird das Steuerungssignal, das zur Steuerung des Feinaktuators 46 an den Verstärker 117 geschickt wird, auch über die Leitung 159 an den Aufschaltungsschaltkreis 158 geschickt. Der Aufschaltungsschaltkreis 158 ist ein Verstärkungssteuerungs- und Signalglättungsschaltkreis von ungewöhnlicher Konstruktion. Der Aufschaltungsschaltkreis 158 schickt sein Ausgangssignal an den Summierungsschaltkreis 156. Das Ausgangssignal des Aufschaltungsschaltkreises 158 wird von dem Summierungsschaltkreis 156 zu dem Signal aus KOMP/INT 155 hinzuaddiert, um den Grobaktuator 36 zu einer maximalen Aktuation zu veranlassen, insbesondere während der Beschleunigung. So leitet die Feinservoschleife während der Beschleunigungsphase die Effekte des Schaltkreises 140 an die Grobservoschleife 111 weiter. Daher empfangen sowohl der Feinaktuator 46 als auch der Grobaktuator 36 während der Beschleunigungsphase verstärkte Steuerungssignale, damit gewährleistet ist, daß beide Aktuatoren 36 und 46 in kürzestinöglicher Zeit beschleunigen und dem gewünschten Geschwindigkeitsprofil folgen.
  • Als nächstes wird auf Figur 4 Bezug genommen, in der die Erzeugung eines Viertelspursignals zum Umschalten vom Positioniermodus in den Spurverfolgungsmodus dargestellt ist. Das Signal TES 165, das auf der Leitung 63 gefunden wird, hat bei jeder der Spurmittellinien 167, 168 und 169 eine Spurüberquerung in positiver Richtung. Bei dem differenzierten Signal TES' sind die Nulldurchgänge immer um eine Viertelspur gegenüber dem Signal TES versetzt. Ein TES Nulldurchgangs-Impuls 170 zeigt die Nulldurchgänge des Signals TES 165 an. Ebenso zeigen die Nulldurchgangsimpulse des TES' 171 dieselbe Beziehung für das Signal TES' 166 an. Der Impuls 172 zeigt die Position mit einer verbleibenden Viertelspur an, die immer dann erreicht ist, wenn die Spurmittellinie 169 eine Zielspur darstellt. Das Signal 172 wird von dem Zähler 126 (verbleibende Distanz beträgt null Spuren, wenn die Zählung null anzeigt) über die Leitung 145 geschickt, um die Spurerfassungsoperationen einzuleiten.
  • Unter Bezugnahme auf Figur 5 wird als nächstes die Erzeugung der Signale für die Referenzgeschwindigkeit und die gemessene Geschwindigkeit beschrieben. Das Spurführungsfehlersignal TES (Tracking Error Signal) 165 (Figur 11) auf der Leitung 63 wird, wie im Anschluß beschrieben, auf die Spurüberquerungsschaltkreise 125 gegeben, die in Figur 5 teilweise dargestellt sind. Der Nulldurchgangsschaltkreis 0X 185 reagiert auf das Spurführungsfehlersignal 165 (Figur 4), um Impulse 170 zu erzeugen, die über die Leitung 129 an die Geschwindigkeitsschaltkreise 130 geschickt werden. Das Spurführungsfehlersignal 165 gelangt ferner zu dem Differenzierer DIFF 176 zur Erzeugung des Signals TES' 166. Der Nulldurchgangsdetektorschaltkreis 0X 177 reagiert auf TES' 166, um Impulse 171 zu erzeugen, die über die Leitung 178 geschickt werden. Diese beiden Eingaben in die Geschwindigkeitsschaltkreise 130 steuern den Zeitablauf der Erzeugung der Änderungen in dem Referenzgeschwindigkeitssignal, das über die Leitung 132 geschickt wird, und der Änderungen in dem Signal für die gemessene Geschwindigkeit, das über die Leitung 133 zu dem analogen Summierungsschaltkreis 131 in Figur 3 geschickt wird.
  • Das digitale Signal für die verbleibende Distanz wird von dem Spurenzähler 126 über das Kabel 128 zu den Geschwindigkeitsschaltkreisen 130 geschickt, um den ROM 175 in zeitlicher Übereinstimmung mit den Impulsen 170 auf der Leitung 129 zu betätigen. Infolge dieser Betätigung hat der ROM gewöhnliche Geschwindigkeitsprofiltabellen, um zur Veranlassung einer entsprechenden Veränderung in der Referenzgeschwindigkeit auf die Werteänderung auf dem Kabel 128 zu reagieren. Dann werden die Signale, die über das Kabel 179 geschickt werden, geändert, um, wie weiter unten beschrieben, die Teilungsfrequenz der Spurführungsimpulse auf der Leitung 129 anzupassen. Das Frequenzregister 184 empfängt auf dem Kabel 179 den Frequenzteilungsfaktor und schickt dieses Signal an den Teilen-durch-N-Schaltkreis 186. Der Teilen-durch-N-Schaltkreis teilt die Zahl der über die Leitung 129 empfangenen Spurüberquerungsimpulse durch N. Dabei ist daran zu erinnern, daß eine Spurüberquerung auch durch zwei Impulse dargestellt werden kann, indem jeder Nulldurchgang des Signals TES 165 zur Geschwindigkeitsmessung herangezogen wird. N kann zwischen eins und jeder beliebigen ganzen Zahl liegen. Um die Nutzung der als nächstes beschriebenen digitalen Schaltkreise zu maximieren, bestimmen die Ausgangsimpulse des Teilen-durch-N-Schaltkreises 186, die über die Leitung 187 geschickt werden, das Ermittlungsintervall fur Änderungen an der gemessenen Geschwindigkeit. Die Zahl N ändert sich proportional zu dem gewünschten Geschwindigkeitsprofil, das im ROM 175 gespeichert ist, d.h. je höher die Geschwindigkeit ist, desto höher ist auch die Zahl N, so daß bei höheren radialen Positionierungsgeschwindigkeiten mehr Spuren überquert werden, bevor eine Veränderung in dem Signal für die gemessene Geschwindigkeit erfolgt. Der frequenzgeteilte Impuls auf der Leitung 187 ermöglicht es auch dem Register 191, den aktuellen Stand im Zähler 189 zu empfangen, der die Zeit für die Beendigung der Geschwindigkeitsabtastung darstellt. Mit Hilfe des Verzögerungsschaltkreises 188 kann der aktuelle Stand einer soeben zu Ende gehenden Meßperiode im Register 191 gespeichert werden. Die Ausgabe des Verzögerungsschaltkreises 188 löscht dann den Zählerstand aus dem Zähler 189 und beginnt die Zählung für die darauffolgende Geschwindigkeitsmeßperiode. Diese Anzeige der radialen Geschwindigkeit ändert sich natürlich mit dem Frequenzteilungsfaktor N. Die Verstärkung des digitalen Ermittlungsschaltkreises wird, wie als nächstes beschrieben wird, angepaßt, um das Zählen einer anderen Zahl von Spurdurchquerungen zu berücksichtigen, wenn die Geschwindigkeiten durch eine Serie von Impulsen mit konstanter Wiederholungsfrequenz aus dem Oszillator 190 angezeigt wurden.
  • Der Teilungsschaltkreis 198 paßt die Anzeige oder die von der die Zeit repräsentierenden Zahl im Register 191 angezeigte Geschwindigkeit an. Der ROM 175 enthält in seinen Tabellen auch eine Anzeige der Normalisierung der vorzunehmenden Anzeige der gemessenen Geschwindigkeit. Wenn N zunimmt, muß auch die Verstärkung des digitalen Schaltkreises zunehmen, d.h. der Effekt der gespeicherten Zahl im Register 191 muß eine größere Geschwindigkeitssignifikanz aufweisen als für die niedrigeren Werte von N. Daher schickt der ROM 175 jedes Mal, wenn das Frequenzregister 184 einen anderen Wert von N empfängt, über das Kabel 196 eine entsprechende Ladungsverstärkungsanzeige, die im Verstärkungsregister 195 gespeichert wird. Der Spannungsschaltkreis 197 wandelt den digitalen Wert, der im Verstärkungsregister 195 gespeichert ist, in einen analogen Wert um, der in dem als nächstes beschriebenen Teilungsschaltkreis zum analogen Zählerwert wird. Die Zählerspannung repräsentiert die radiale Distanz, die während der unmittelbar vorausgegangenen Abtastperiode zurückgelegt wurde. Ebenso empfängt der Digital-Analog- Wandler DAC 192 den numerischen Inhalt des Registers 191 und wandelt ihn in einen analog gemessenen Geschwindigkeitsindikator um, der noch nicht normalisiert ist. Der analoge Teilungsschaltkreis 198 empfängt das ausgegebene Signal des DAC 192, das die Zeit darstellt, als Nenner für die analoge Teilung und die Ausgabe des Spannungsschaltkreises 197, die die Distanz darstellt, als analogen Zähler. Der Teilungsschaltkreis 198 gibt ein Quotientsignal aus, das eine wahre Anzeige der gemessenen Geschwindigkeit (Distanz geteilt durch Zeit) ist, wie es von den oben beschriebenen Schaltkreisen digital ermittelt wurde. Die oben beschriebenen Schaltkreise können digital statt analog sein.
  • Um Verfälschungen durch Meßverzögerungen zu korrigieren, schätzt ein Geschwindigkeitsvorhersager die Geschwindigkeit in der nächsten Abtastperiode. Diese Schätzung wird als das Signal für die gemessene Geschwindigkeit verwendet und über die Leitung 133 geschickt. Der Verstärkungssteuerungsschaltkreis 200 modifiziert das als Quotient angezeigte Geschwindigkeitsmeßsignal, bevor er es zu dem Summierungsschaltkreis 202 schickt. Der Verzögerungsschaltkreis 201 verzögert das Geschwindigkeitsmeßsignal, das den Quotient anzeigt, um eine Abtastperiode. Vorzugsweise beträgt die Verstärkung des Schaltkreises 200 zwei und die Verstärkung des Verzögerungsschaltkreises 201 eins, ohne Geschwindigkeitszustandsschätzung durch die in Figur 12 dargestellten Schaltkreise. Wenn die Schaltkreise in Figur 12 verwendet werden, beträgt die Verstärkung des Schaltkreises 200 1,5 und die Verstärkung des Verzögerungsschaltkreises 201 0,5. Die Ausgabe des Summierungsschaltkreises 202 wird zur Erzeugung des Signals für die gemessene Geschwindigkeit durch den TPF-Schaltkreis 203 tiefpaßgefiltert.
  • Aus dem obigen ist zu entnehmen, daß die Digitalisierung der Geschwindigkeitsmessung eine relativ konstante Meßperiode verwendet, wobei die Abtastfrequenz der Spurüberquerungen zu dem Geschwindigkeitsprofil umgekehrt proportional ist (bei höheren Geschwindigkeiten werden wegen des Teilungsschaltkreises 186 weniger Spurüberquerungen an den Meßschaltkreis weitergeleitet), damit die Module der digitalen Werte gleich sein können, während für die analogen Schaltkreise ein niedrigerer dynamischer Bereich beibehalten wird, damit ein genaueres Signal für die gemessene Geschwindigkeit erzeugt wird.
  • Ein Referenzgeschwindigkeitssignal wird von dem ROM 175 über den Bus 203 geschickt. Dieser digitale Wert wird von dem DAC 204 empfangen und in eine analoge Form umgewandelt und von dem Schaltkreis 205 tiefpaßgefiltert, um ein analoges Referenzgeschwindigkeitssignal über die Leitung 132 zu schicken. Es dürfte klar sein, daß der ROM 175 für jede verbleibende Distanz die Zahl der verbleibenden Spuren als Wert für das Referenzgeschwindigkeitssignal, den Inhalt für das Register 195 und den Inhalt für das Register 184 enthält. Die praktischen Werte in dem Ausführungsbeispiel, die zu dem Verstärkungsregister 195, dem DAC 204 und dem Frequenzregister 184 geschickt werden, können für eine relativ große Zahl verbleibender Spuren gleich sein, so daß die in Figur 2 dargestellten Kurven genau emuliert werden können.
  • Figur 6 ist ein vereinfachtes Blockdiagramm des Kompensators 142 in Figur 3. Vom Summierungsschaltkreis 131 integriert der Integrator 206 das Geschwindigkeitsfehlersignal, das sich aus dem Vergleich der Signale für die Referenz- und die gemessene Geschwindigket aus den Geschwindigkeitsschaltkreisen 130 ergibt. Ein Phasenvoreilungskompensationsschaltkreis 207 paßt das integrierte Geschwindigkeitsfehlersignal an. Der Verstärkungsschaltkreis 208 paßt die Verstärkung an, so daß das Servosteuerungssignal den mechanischen Eigenschaften des Trägersystems entspricht.
  • Figur 7 stellt den Spurverfolgungsschaltkreis 112 dar. Das Signal TES 165 (Figur 11) aus dem Dekodierer 113 (Figur 3) geht über die Leitung 63 ein. Das Differenzsignal aus dem Schaltkreis 218 geht an den Kompensator 216, der die übliche Konstruktion aufweist. Das kompensierte Differenzsignal aus dem Kompensator 216 wird an den Niederfrequenzintegrator 217 geschickt, um ein Spurverfolgungssteuerungssignal auf der Leitung 114 zu erzeugen. Der analoge Summierungsschaltkreis 218 subtrahiert das Signal RPE auf der Leitung 119, das von dem Relativpositionssensor 56 empfangen wurde, von dem empfangenen Signal TES 165. Die Subtraktion des Signals RPE kompensiert für einen TES-Verschiebungsfehler, der durch die relative Bewegung des Grob- und des Feinaktuators verursacht wurde. Der Relativpositionssensor 56 ermittelt eine solche relative Bewegung, die, wie gezeigt, zu dem Spurverfolgungsschaltkreis 112 weitergeleitet wird, und zeigt sie an.
  • Figur 8 stellt einen Spurzählungssteuerungssignalschaltkreis dar, der das erzeugte Signal verwendet, wie weiter unten unter Bezugnahme auf Figur 10 und 11 beschrieben. Die Signale TES (Spurführungsfehlersignal) und QUAD (Summierungssignal des Detektors 62) werden über die Leitung 129 bzw. 152 geschickt. Der Richtungsschaltkreis 220 wird durch einen POSITIONIER-Befehl gesetzt, der über die Leitung 221 eingeht. Ein Positionierungsrichtungssignal wird entweder über eine einzelne Leitung oder aber über eine Leitung zum Einwärtspositionieren 222 oder Auswärtspositionieren 223 empfangen. Auch die Signale TES 152 und QUAD 159 wandern zu dem Richtungsschaltkreis 220. Der Richtungsschaltkreis reagiert auf den Positionierungsschaltkreis, um die Richtung der relativen Bewegung zwischen den Signalen QUAD und TES zu vergleichen. Wenn der Vergleich der Signale QUAD und TES ergibt, daß die relative Bewegungsrichtung der per Befehl angeordneten Bewegungsrichtung entgegengesetzt ist, wird im Vergleich zu den POSITIONIER-Befehlen zum radial ein- oder auswärts gerichteten Positionieren bekanntlich der Zählerstand um eins erhöht, um die verbleibende Distanz zu vergrößern. Wenn dagegen die Richtung, die durch den Vergleich der Signale QUAD und TES angezeigt wird, der per Befehl angeordneten Richtung entspricht, wird vom Inhalt des Zählers 225 eins subtrahiert, um eine Verringerung der verbleibenden Distanz anzuzeigen. Der Richtungsschaltkreis 220 schickt ein Richtungsgleichheitssignal über die Leitung 226, um ein verzögertes Signal TES durch den AND-Schaltkreis 227 und dann durch den OR-Schaltkreis 228 zu lassen, um vom Inhalt des Zählers 225 eins zu subtrahieren. Das Signal TES auf der Leitung 129 wird zur zeitlichen Synchronisierung von dem Schaltkreis 232 verzögert. Ebenso wird ein Signal für eine rückwärts gerichtete oder entgegengesetzte Bewegung von dem Schaltkreis 220 über die Leitung 235 geschickt. Immer wenn der Vergleich der Signale QUAD und TES eine relative Bewegungsrichtung anzeigt, die der per Befehl angeordneten Richtung entgegengesetzt ist, erlaubt es das Signal auf der Leitung 235 dem AND-Schaltkreis 236, das verzögerte Signal TES von der Leitung 129 durch den OR-Schaltkreis 237 zu leiten, um zu dem Inhalt des Zählers 225 eins hinzuzuaddieren. Wie noch deutlich werden wird, bedeutet die Spitzenamplitude des Signals QUAD 152, daß der Strahl sich in der Mitte der Spur befindet. Zu diesem Zeitpunkt muß der Wert im Zähler 225 gerade sein. Um den Zählerstand zu verändern, wird die niedrigstwertige Bitposition des Zählers 225 ermittelt. Wenn das niedrigstwertige Bit eins ist, ist der Zählerstand ungerade. Diese Angabe wird über die Leitung 240 zu dem AND-Schaltkreis 241 geschickt. Der AND-Schaltkreis 241 erhält die Möglichkeit, ein Signal zu schicken, das den Spitzenwert des Signals QUAD auf der Leitung 152 anzeigt. Wenn ein AND-Schaltkreis 241 das Signal QUAD bei einer ungeraden Bedingung in der Spurmitte weiterleitet, reagiert der AND-Schaltkreis 242 auf das Signal zur Anzeige der Gegenrichtung auf der Leitung 235, um die Ausgabe des AND- Schaltkreises 241 weiterzuleiten und zum Stand des Zählers 225 eins hinzuzuaddieren. Ebenso reagiert der AND-Schaltkreis 244 auf das von dem AND-Schaltkreis 241 weitergeleitete Signal für die QUAD-Spitzenamplitude, das von dem Richtungsgleichheitssignal auf der Leitung 226 aktiviert wurde, um von dem Stand des Zählers 225 zusätzlich eins zu subtrahieren. Figur 8 entspricht den Schaltkreisen 125 und 126 in Figur 3.
  • Unter Bezugnahme auf Figur 9 wird als nächstes die Steuerung des Leistungsverstärkers 117 durch den monostabilen Multivibrator 148 zum Zeitpunkt der Spurerfassung beschrieben. Der Leistungsverstärker 117 umfaßt einen Eingangsverstärker 250, der als Pegelumsetzer fungiert. Das Ausgangssignal des Verstärkers 250 betätigt das Leistungsverstärkerelement 251, um das Steuerungssignal über die Leitung 57D an den Feinaktuator 46A zu schicken. Der Spannungsausschlag des Ausgangs des Verstärkers 250 wird durch ein Paar entgegengesetzt gepolter Zenerdioden 252 und 253 auf einen vorbestimmten Spannungsausschlag um eine Referenzspannung VR herum begrenzt. Der Schalter 254 ist normalerweise geschlossen, so daß die Referenzspannung VR die positiven und negativen Ausschläge des Ausgangs des Verstärkers 250 begrenzt. Bei dem Signal für das Verbleiben einer Viertelspur auf der Leitung 145 öffnet der monostabile Multivibrator 148, in Figur 9 als Impulsgenerator 148 gezeigt, für einen Moment den Schalter 254, wie durch eine gestrichelte Linie 149 angedeutet. Dadurch wird die Begrenzung des Spannungsausschlags am Eingang zum Leistungsverstärker 251 aufgehoben, so daß ein wesentlich größerer Spannungsausschlag möglich ist, wodurch sich der dynamische Bereich des Verstärkers 117 erhöht. Diese Erhöhung des dynamischen Bereichs erlaubt es dem Leistungsverstärker 117, für einen Moment zusätzliche Amplitudensteuerungssignale zu dem Aktuator 46A zu schicken, um eine genauere Kontrolle über die Spurerfassungsoperation auszüben. In einem gebauten Ausführungsbeispiel war der Schalter 254 ca. 50 Mikrosekunden lang offen. Dies erhöht deutlich die Fähigkeit des Leistungsverstärkers 117, eine größere Stromamplitude zu liefern, die zu dem Aktuator 46A geschickt wird, um bei Bedarf eine schnelle Geschwindigkeitsabnahme zu bewirken. Nach Ablauf des zeitgesteuerten Impulses von dem Generator 148 begrenzen die Zenerdioden 252, 253 im Spurverfolgungsmodus wieder das Eingangselement 251 des Leistungsverstärkers.
  • Unter Bezugnahme auf Figur 10 und 11 wird nun die Erzeugung eines Signals QUAD beschrieben. Der QUAD-Detektor 62 hat vier unabhängige lichtempfindliche Elemente A, B, C und D. Zur Erzeugung eines Spurführungsfehlersignals TES auf der Leitung 63 werden die Elemente A und D mit dem analogen Stromsummierungsschaltkreis 260 verbunden, um das Summierungssignal A + D zum positiven Eingang des differentiellen Verstärkers 261 zu schicken. Ebenso sind die Ausgangssignale der Elemente B und C mit einem zweiten Stromsummierungsschaltkreis 262 verbunden, der sein Summierungssignal B + C wiederum zu dem negativen Eingang des differentiellen Verstärkers 261 schickt. Die Differenz zwischen den Stromsummen A + D und B + C liefert auf der Leitung 63 das Spurführungsfehlersignal TES. Der QUAD- Detektor ist die Linie, die so dargestellt ist, daß die Trennung zwischen dem Elementepaar A und D einerseits und dem Elementenpaar B und C andererseits auf einer zu verfolgenden Spurmittellinie wie etwa der Spurmittellinie 167 liegt. Die Aufzeichnungsspuren können entweder, wie dargestellt, in den Rillen oder in den Mesas 431 liegen. Während der Spurverfolgung bewegt sich die relative Position der Spurmittellinie 167 gegenüber den Elementen A, B, C und D, so daß unterschiedliche Lichtintensitäten auf die Elementepaare fallen und ein Spurführungsfehlersignal TES erzeugt wird, das die räumlichen Beziehungen des Strahls 47 zum Beispiel zu einer verfolgten Spur richtig anzeigt. Während der Spurpositionierung wird das Signal TES 165 erzeugt, wie am besten in Figur 11 zu erkennen ist.
  • Das über die Leitung 152 geschickte Signal QUAD ist bloß eine Summe der Ströme aus allen elektrischen Elementen A, B, C und D des QUAD-Detektors 62. Das Signal QUAD wird durch einen Summierungsschaltkreis 265 erzeugt, der das Signal 246 in Figur 11 erzeugt. Bei genauer Betrachtung zeigt Figur 11, daß das Signal QUAD gegenüber dem Signal TES 165 um 90 Grad versetzt ist und dadurch die Quadraturanforderungen für die Anzeige der Bewegungsrichtung erfüllt.
  • Figur 11 zeigt auch einen verkürzten Teil der Platte 30, in dem die an den Rillen des Rillenmediums ausgerichteten Spuren dargestellt sind. Die Rillen sind konzentrische Kreise auf der Platte 30, die allein zu Illustrationszwecken als gerade Linien dargestellt sind. Die Spurmittellinien 167, 168 und 169 liegen in der Mitte der jeweiligen Rillen und korrespondieren jeweils mit den Spurmittellinien, die in Figur 4 dargestellt sind. Wenn der Lichtstrahl auf das Medium 30 trifft und auf die Spuren in den Rillen fokussiert ist, trifft auf den Detektor 62 die maximale Reflexionslichtintensität, wie durch die gestrichelte Kreislinie 270 angezeigt wird. Wenn sich der Strahl quer zu der Spur bewegt, verringert sich die Lichtintensität und geht bei den zusammenfassend mit der Zahl 271 bezeichneten vertikalen Grenzen zwischen Rillen und Mesas durch eine Nullachse. Auf der Mesa ist die Spur defokussiert, so daß die Amplitude durch die fokussierte Reflexion noch weiter reduziert wird, und zwischen den Spuren entsteht daher eine negative Spitze. Im AND-Schaltkreis 241 werden die Spitzen des Signals auf der Leitung 152 erkannt, und das ungerade Signal wird auf der Leitung 240 weitergegeben. Ebenso entdeckt der Richtungsschaltkreis 220 mit Hilfe bekannter Verfahren die positiven Spitzen des Signals QUAD 246.
  • Als nächstes wird auf die Figuren 11 und 12 Bezug genommen. Der Geschwindigkeitszustandsschätzungsschaltkreis, der in Figur 12 dargestellt ist, ist zwischen der Leitung 133 (Figur 3 und 5) und dem Summierungsschaltkreis 131 zwischengeschaltet, um das Signal für die gemessene Geschwindigkeit zu glätten. Diese Glättung liefert während der gesamten Positionierungsoperation ein kontinuierliches analoges Geschwindigkeitssignal. Zu der Glättung gehört das Modellieren der mechanisch-dynamischen Eigenschaften des Feinaktuators und des Relativpositionsfehlersensors 56. Wenn die Spurüberquerungsfrequenz (hohe radiale Geschwindigkeit) während einer Positionierung eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, werden die digitalen Geschwindigkeitsschaltkreise eingesetzt, während bei Geschwindigkeiten unterhalb der Spurüberquerungsfrequenzschwelle zur Messung der radialen Geschwindigkeit das Signal TES auf der Leitung 63 verwendet wird. Die in Figur 12 dargestellten Schaltkreise koppeln und modifizieren selektiv entweder das Signal für die gemessene Geschwindigkeit auf der Leitung 133 oder das Signal TES auf der Leitung 63, um ein kontinuierliches analoges Geschwindigkeitsanzeigesignal auf die Leitung 133A zu schicken, das in Figur 3 die Eingabe in den Summierungsschaltkreis 131 auf der Leitung 133 ersetzt.
  • In Figur 12 empfängt der Summierungsschaltkreis 400 drei Eingaben, die summiert werden, um das Signal für die geschätzte Geschwindigkeit auf die Leitung 133A zu schicken. Ein erstes Eingangssignal wird von dem Feinaktuatorsteuerungssignal auf der Leitung 159 empfangen (das Steuerungssignal ohne den Kompensationseffekt für den radialen Schlag, der über die Leitung 118 geliefert wird) (Figur 3). Der Steuerungsstrom für den Feinaktuator 46 auf der Leitung 159 wird in dem Schaltkreis 401 durch ein Modell der Kraftkonstante des Feinaktuators modifiziert. Eine zweite Eingabe ist das Signal RPE auf der Leitung 58E, das von den Schaltkreisen 402 modifiziert wird. In einer ersten Modifikation wird das Signal RPE durch ein Modell der Federkonstante des Feinaktuators 46 modifiziert, während in dem zweiten unabhängigen Modifikationsteil des Schaltkreises 402 ein Modell der Viskositätsdämpfungskonstante des Feinaktuators 46 das Signal RPE auf der Leitung 58E modifiziert. Die dritte Eingabe des Schaltkreises 400 auf der Leitung 403 liefert eine zeitgesteuerte Geschwindigkeitsnachkalibrierungseingabe, je nach Spurüberquerungsfrequenz aus der Leitung 133 oder aus der Leitung 63, wie noch deutlich werden wird. Das Fehlersignal RPE aus dem Schaltkreis 402 wird von der Summe der ersten und dritten Eingabe aus dem Schaltkreis 401 bzw. 403 subtrahiert. Der Summierungsschaltkreis 400 schickt sein Summensignal durch den Kompensationsschaltkreis 404, der den Summierungsschaltkreis durch ein Integral der Umkehrung eines Modells des Massenwertes des Feinaktuators 46 modifiziert. Der Kompensatorschaltkreis 404 schickt sein kompensiertes Signal durch einen Tiefpaßfilter TP 405 auf die Leitung 133A.
  • Die Modifikation des Signals der geschätzten Geschwindigkeit anhand der tatsächlich gemessenen Geschwindigkeit auf der Leitung 133A wird zeitlich so gesteuert, daß sie mit den Enden der jeweiligen Geschwindigkeitsmeßperioden zusammenfällt. Der Schalter 410 steuert zeitlich die Modifikation der geschätzten gemessenen Geschwindigkeit während der gesamten Positionierungsoperation. Die Zeitsteuerung wird durch den Schaltkreis 411 gesteuert, der den elektronischen Schalter 410 während einer vorbestimmten Periode geschlossen hält, zum Beispiel durch einen monostabilen Multivibrator, der in dem Schaltkreis 411 durch das Wort "HALTEN" angedeutet ist. Der Schaltkreis 411 hat vier Eingänge zu zwei AND-Funktionsschaltkreisen A1 und A2. Der Schaltkreis A1 steuert zeitlich den Schalter 410 bei jeder Implementierung des digitalen Geschwindigkeitsmeßschaltkreises, d.h. über der Spurüberquerungsfrequenzschwelle, und der Schaltkreis A2 steuert die Zeitsteuerung des Schalters 410, wenn das Geschwindigkeitssignal mit Hilfe des Signals TES auf der Leitung 63 erzeugt wird, also unter der Spurüberquerungsfrequenzschwelle. Ein OR-Schaltkreis "O" leitet die Ausgaben der AND-Schaltkreise A1 und A2 im Sinne einer Logisch-ODER-Verknüpfung weiter, um den HALTEN-Teil des Schaltkreises 411 zu betätigen.
  • Der Schaltkreis 411 wird von dem Komparatorschaltkreis 412 gesteuert. Der Komparatorschaltkreis 412 empfängt das Referenzgeschwindigkeitssignal auf der Leitung 132 (Figur 3) zum Vergleich mit einem Spurüberquerungsfrequenzschwellenwert, der über die Leitung 413 eingeht. Da das Schwellensignal auf der Leitung 413 eine Konstante ist, kann es durch einen Spannungsteiler oder eine andere geeignete Spannungs- oder Stromquelle bereitgestellt werden. Der Komparator 412 wirkt als Schalter, der ein Aktuationssignal über die Leitung 414 schickt, wenn die Referenzgeschwindigkeit auf der Leitung 132 geringer ist als das Schwellensignal auf der Leitung 413, und wenn die Referenzgeschwindigkeit auf der Leitung 132 höher ist als das Schwellensignal auf der Leitung 413, wird ein Deaktuationssignal über die Leitung 414 geschickt. Das Referenzgeschwindigkeitssignal auf der Leitung 132 stellt die Spurüberquerungsfrequenz dar. Das Aktuationssignal auf der Leitung 414 wird an den AND-Schaltkreis A2 geschickt, um die von der Leitung 63P empfangenen Spurüberquerungssignale zum Betätigen des HALTEN-Teils des Schaltkreises 411 weiterzuleiten, so daß der Schalter 410 geschlossen wird. Der AND-Schaltkreis A1 wird in die Lage versetzt, das Signal für das Ende der Meßperiode auf der Leitung 187 (Figur 5) weiterzuleiten, indem der Umwandler 415 das Nichtaktuationssignal auf der Leitung 414 in ein Aktuationssignal auf der Leitung 416 umkehrt. Das Signal auf der Leitung 187 wird durch den Schaltkreis 417 verzögert, um Schaltkreisverzögerungen zu kompensieren. Wenn der digitale Geschwindigkeitsschaltkreis das Signal für die gemessene Geschwindigkeit auf die Leitung 133 schickt, wird am Ende der einzelnen Meßperioden der AND-Schaltkreis A1 betätigt, um die Schließung des Kalibrierschalters 410 zeitlich zu steuern.
  • Der analoge Summierungsschaltkreis 420 schickt das Kalibriersignal als dritte Summierungseingabe über den Schalter 410 auf die Leitung 403 zu dem analogen Summierungsschalter 400. Die Leitung 421 verbindet den Ausgang des Kompensationsschaltkreises 404 als subtraktive Eingabe mit dem Summierungsschaltkreis 420. Die tatsächlich gemessenen Signale werden über den Schalter 422 bzw. 425 zu dem Summierungsschaltkreis 420 geschickt. Der Schalter 422 ist immer geschlossen, wenn der Komparator 412 das Aktuationssignal über die Leitung 416 des Meßperiodensignals auf der Leitung 187 schickt, um das digitale Geschwindigkeitsmeßsignal auf der Leitung 133 als positives Summierungssignal zum Summierungsschaltkreis 420 zu schicken. Wenn daher die Positionierungsgeschwindigkeit die Schwelle auf der Leitung 413 überschreitet, ist das Korrektursignal an den Summierungsschaltkreis 400 die Differenz zwischen dem gemessenen Signal auf der Leitung 133 von dem digitalen Meßschaltkreis und dem Rückmeldungssignal auf der Leitung 421.
  • Wenn die Positionierungsgeschwindigkeit den Schwellenwert 413 unterschreitet, wird das Signal TES auf der Leitung 63 zu dem Verstärkungsdifferenzierungssteuerungsblockschaltkreis 426 geschickt. Der Schaltkreis 426 schickt das an die Verstärkung angepaßte Signal TES an den Schalter 427 und von dort zu dem Abtastkreis und Haltekreis AH 428. Der Schaltkreis AH 428 empfängt das Eingangssignal bei jedem Nulldurchgang des Signals TES (zwei Nulldurchgänge pro Spurüberquerung), wie durch das Signal auf der Leitung 63P dargestellt. Der elektronische Schalter 425 ist immer geschlossen, wenn der Komparator 412 das Aktuationssignal auf der leitung 414 schickt. Der Schalter 410 liefert die Zeitsteuerung für die Kalibrierung des Signals für die gemessene Geschwindigkeit auf der Leitung 133A.
  • Für das aus dem Signal TES auf der Leitung 63 errechnete Geschwindigkeitssignal müssen Polaritätskorrekturen vorgenommen werden. Als nächstes wird auf Figur 11 Bezug genommen, in der ein Teil des gerillten Mediums 30 mit Spurmittellinien 167, 168 und 169 dargestellt ist, die sich in den Rillen befinden, während sich auf den Mesas 431 zwischen den Rillen keine Spuren befinden. Das Spurführungsfehlersignal TES 165 (auf der Leitung 63) ist in räumlicher Beziehung zu dem gerillten Medium 30 dargestellt. Die tatsächlichen Stellen der Spurüberquerungssignale sind durch die vertikalen Linien 167-169 dargestellt, die Nulldurchgänge des Signals TES 165 auf den Mesas durch die Linien 433. Je nach der relativen Bewegungsrichtung in bezug auf die Rillen- oder Spurüberquerungen 167-169 ändert sich die Polarität des Signals, das zu dem Schalter 427 geschickt wird. Daher muß die tatsächliche relative Richtung des Strahls 47 beim Überqueren der Spuren 431 in der Polarität umgekehrt werden. Dazu wird das Ausgangssignal des Verstärkungsanpassungsschaltkreises 426 über die Leitung 435 zu dem Richtungsschaltkreis 436 geschickt, der über die Leitung 437 ein Richtungsanzeigesignal empfängt. Das Richtungsanzeigesignal auf der Leitung 437 ist die tatsächliche Richtung, wie sie durch den Vergleich des Quadratursignals und des Signals TES ermittelt wurde. Der Schaltkreis 436 ist im Grunde ein Phasenkomparator, so daß die Steuerung des Schalters 427 immer ein richtig synchronisiertes Signal an den Schaltkreis AH 428 schickt. Der analoge Umkehrschaltkreis 439 kehrt die Polarität des Signals auf der Leitung 435 um, um an den Anschluß 440 des Schalters 427 ein umgekehrtes Signal zu schicken. Der Schaltkreis funktioniert so, daß bei einer relativen Bewegung des Strahls quer zu den Spuren von links nach rechts, wie in Figur 11 zu sehen, alle Signaldurchgänge positiv sind. Die Signaldurchgänge bei den Linien 433 werden also in ihrer Polarität umgekehrt, damit in AH 428 das Geschwindigkeitsanzeigesignal mit derselben Polarität anliegt. Andererseits werden bei einer Bewegung von rechts nach links die Spurüberquerungsgeschwindigkeitsanzeigesignale bei den Linien 167-169 in der Polarität umgekehrt.

Claims (6)

1. Ein Positionierungssystem in einem Datenspeichersystem, das eine Datenspeicherplatte (30) mit mehreren Signalspuren umfaßt, wobei das Positionierungssystem Ermittlungsmittel (46, 62) zum Schreiben und/oder Lesen von informationstragenden Signalen auf die oder von den Spuren sowie eine Servosteuerungsschleife mit einem Fehlermittel (130) zum Erzeugen eines Steuerungssignals zur Anwendung auf ein Bewegungsmittel (36) zur Bewirkung einer Querbewegung des Ermittlungsmittels über die Oberfläche der Speicherplatte zur Erlangung des Zugriffs auf eine Zielspur enthält, wobei die Ermittlungsmittel ein Mittel (62) zur Lieferung einer TES-Anzeige (Tracking Error Signal, Spurführungsfehlersignal) der absoluten Position der Ermittlungsmittel im Verhältnis zu einer Spur auf der Speicherplatte enthalten, wobei das Positionierungssystem ferner umfaßt:
ein Geschwindigkeitsprofilmittel (175) zur digitalen Anzeige gewünschter Quergeschwindigkeitswerte während des Positionierens auf die Spur;
ein Spurüberquerungserkennungsmittel (125), das auf das Spurführungsfehlersignal reagiert, um Spurüberquerungssignale zu erzeugen, die an einen Spurenzähler (126) geliefert werden, der darauf reagiert, um ein Signal zu erzeugen, das die Zahl der Spuren angibt, die während der aktuellen Positionierungsoperation schon überquert wurden; dadurch gekennzeichnet, daß:
das Geschwindigkeitsprofilmittel auf das Zählersignal aus dem Spurenzähler reagiert, um einen digitalen Abtastfrequenzwert zu erzeugen, der größer als 1 ist und linear mit dem Geschwindigkeitsprofil zusammenhängt; wobei das Positionierungssystem ferner umfaßt:
ein digitales Frequenzteilungsmittel (186), das mit dem Geschwindigkeitsprofilmittel und dem Spurüberquerungserkennungsmittel zur Frequenzteilung der Spurüberquerungsimpulse durch den digitalen Abtastfrequenzwert verbunden ist, um eine Folge frequenzgeteilter Spurüberquerungsimpulse zu produzieren;
Querspurgeschwindigkeitsmeßmittel (195, 198, 191, 192), die auf die Folge frequenzgeteilter Spurüberquerungsimpulse aus dem digitalen Frequenzteilungsmittel reagieren, zur Messung der Quergeschwindigkeit des Ermittlungsmittels beim Auftreten jedes Impulses der Folge; und
ein Vergleichsmittel (131), das auf die Signale für die gemessene Quergeschwindigkeit und die gewünschte Quergeschwindigkeit reagiert, um das Fehlersignal zu erzeugen und an das Bewegungsmittel zu liefern.
2. Ein Positionierungssystem nach Anspruch 1, wobei in dem Geschwindigkeitsprofilmittel eine Tabelle mit Frequenzfaktoren und zugehörigen Geschwindigkeitssignalverstärkungs faktoren gespeichert ist, die beide direkt mit der Geschwindigkeit zusammenhängen, die durch das gespeicherte Spurquergeschwindigkeitsprofil angegeben sind, wobei die Frequenzfaktoren zur Erzeugung des digitalen Abtastfrequenzwertes zu einem Frequenzregistermittel (184) geschickt werden;
wobei das Quergeschwindigkeitsmeßmittel gemeinsam auf ein Geschwindigkeitsverstärkungsfaktorsignal aus dem Geschwindigkeitsprofilmittel und die Folge frequenzgeteilter Spurüberquerungs impulse reagiert, um die Quergeschwindigkeit des Ermittlungsmittels zu messen.
3. Ein Positionierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Querspurgeschwindigkeitsmeßmittel umfaßt: einen Impulsgenerator (190), der Impulse mit konstanter Frequenz liefert, einen mit dem Impulsgenerator verbundenen Zähler (189) zum Empfangen und Zählen der Impulse mit konstanter Frequenz, einen Verzögerungsschaltkreis (188), der das Spurüberquerungserkennungsmittel elektrisch mit dem Zähler verbindet, um zum Zurücksetzen des Zählers auf einen Referenzwert die frequenzgeteilten Spurüberquerungsimpulse an den Zähler zu liefern, sowie ein digitales Registermittel (191), das mit dem Zähler und dem Spurüberquerungserkennungsmittel verbunden ist, zum Reagieren auf alle frequenzgeteilten Spurüberquerungsimpulse, um den aktuellen Zählerstand von dem Zähler zu empfangen.
4. Ein Positionierungssystem nach Anspruch 3, das ferner umfaßt:
einen ersten Digital-Analog-Wandler (192) in dem Querspurgeschwindigkeitsmeßmittel, der mit dem digitalen Registermittel verbunden ist, um den darin gespeicherten Zählerstand zu empfangen und ein analoges Geschwindigkeitssignal zu liefern;
einen zweiten Digital-Analog-Wandler (197), der operativ mit dem Geschwindigkeitsprofilmittel verbunden ist, um den Verstärkungsfaktor zu empfangen und ihn umzuwandeln und als analoges Verstärkungsfaktorsignal weiterzuschicken; und
ein analoges Teilerschaltkreismittel (198), das elektrisch mit dem ersten und dem zweiten Digital- Analog-Wandler verbunden ist, um zur Erzeugung des Signals für die gemessene Querspurgeschwindigkeit das analoge Verstärkungsfaktorsignal durch das analoge Geschwindigkeitssignal zu teilen.
5. Ein Positionierungssystem nach Anspruch 4, das ferner umfaßt:
einen analogen Geschwindigkeitsvorhersager (200, 201, 202), der mit dem analogen Teilerschaltkreis verbunden ist, um zur Vorhersage der gemessenen Geschwindigkeit während der Zeit, die zwischen aufeinanderfolgenden normalisierten, im wesentlichen konstanten Spurüberquerungsimpulsen verstreicht, das analoge Signal für die gemessene Querspurgeschwindigkeit zu empfangen und anzupassen.
6. Ein Datenspeichersystem, umfassend:
eine Datenspeicherplatte (30) mit mehreren Spuren, die Signale speichern, und
ein Positionierungssystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche zum Bewegen des Ermittlungsmittels, um informationstragende Signale auf die Spuren zu schreiben und/oder von den Spuren zu lesen.
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