范光照臺灣大學：機械工程學研究所張匡儀Chang, Kuang-IKuang-IChang2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61146本研究主要是針對DVD探頭上的音圈馬達運動發展出一套新的檢測方法，以避免因為利用電壓值換算的過程，導致磁滯現象的誤差來源。藉由與DVD探頭並聯一個和DVD探頭上完全相同的音圈馬達，本文稱之為第二組音圈馬達，並使用組裝完成的邁克生干涉儀，利用干涉的條紋數，進而換算出第二組音圈馬達所行走的距離。同時，套用光碟機聚焦控制的原理，當待測物反射面不在讀取頭物鏡的聚焦面時，經由感測器所得到的失焦訊號，帶動物鏡重回聚焦平面而完成自動聚焦控制，進而帶動並聯的第二組音圈馬達，使兩組音圈馬達產生近似相同的位移量。最後再由邁克生干涉儀推算出待測物體的表面輪廓，完成高精度的DVD探頭系統表面輪廓量測儀。A novel DVD-pickup-head-measurement system is presented. In order to avoid any kind of error caused by hysteresis in the voice coil motor ( VCM ) located at DVD-pickup head, we develop an advanced system with an additional VCM observed by a Michelson inferometer. And the secondary VCM will be parallel with traditional VCM on DVD pickup head. According to Ohm’s law, these two VCMs are driven with equivalent current. As a result, both VCMs move in accord. The displacement of the secondary VCM can be obtained by counting the fringes. In addition, this system takes into account the auto-focusing control principle; therefore, when the distance between objective lens and workpiece is not exactly at focal distance, the focus error signal ( FES ) detected by the photodetector will actuate both the voice coil motor located on DVD pickup head and also the secondary VCM to keep the focal distance. Thus, by means of feedback signal of the FES, the auto-focus control can be completed. Furthermore, we are able to obtain surface profile of the workpiece and achieve a higher resolution.摘要….. I Abstract ……………………………………………………………….II 目錄….. III 圖表目錄 VI 第一章 緒論 1 1-1 研究緣起與目的 1 1-2 相關論文回顧 2 1-2-1非接觸式量測探頭 2 1-2-2雷射光學尺 5 1-3 研究方法與內容概要 6 第二章 關鍵元件與運作原理介紹 9 2-1 DVD讀取頭及關鍵元件介紹 9 2-1-1雷射二極體 10 2-1-2光感測器 13 2-1-3音圈馬達 18 2-2 DVD讀取頭光學原理 26 2-2-1光學聚焦方式探討 26 2-2-2 S曲線的量測架設 28 2-3雷射探頭系統量測原理 30 2-3-1 DVD讀取頭運作原理 30 2-3-2自動聚焦與量測原理 31 2-3-3音圈馬達驅動電壓量測與架設 35 2-4 控制模組 36 2-4-1數位訊號處理器簡介 37 2-4-2 DSP TMS320C32簡介 39 第三章 干涉儀的原理與構造 41 3-1干涉術 41 3-1-1光學干涉基本原理 41 3-1-2干涉術 42 3-1-3干涉條紋對比度 44 3-2干涉儀之介紹 49 3-2-1 Michelson干涉儀 50 3-2-2 Mirau干涉儀 51 3-2-3 Linnik干涉儀 52 3-3 Michelson干涉儀之光路推導 54 3-3-1 Jones Vector 54 3-3-2光路推導 58 3-3-3光學元件介紹 64 3-4 Michelson干涉儀之性能實驗 67 3-4-1光感測器之訊號 67 第四章 DVD探頭自動聚焦控制 72 4-1系統辨識 72 4-2 致動器設計以及分析 74 4-2-1驅動器設計 74 4-2-2致動行為開路分析 78 4-3自動聚焦控制器分析 79 4-4音圈馬達之回授 84 第五章 系統特性 86 5-1音圈馬達驅動電壓之性質 86 5-1-1雷射輸出功率之影響 86 5-1-2兩組音圈馬達之關係 88 5-1-3不同表面對S曲線的影響 89 5-2自動聚焦探頭的重覆性分析 92 5-3電子系統 95 5-3-1干涉儀訊號之電子系統 95 5-3-2量測解析度 97 第六章 結論與討論 98 6-1 討論 98 6-2 結論 100 參考文獻 101 附錄…...............................................................................................106 A S曲線的理論推導與模擬………………1845666 bytesapplication/pdfen-US音圈馬達回授探頭干涉音圈馬達DVD pickup headDVD probeinterferometryVCMMichelson interferomtervoice coil motorfeedback on voice coil motorthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61146/1/ntu-93-R91522713-1.pdf