下载文档原格式
阐述激光头的结构及各部件的组成
本文章出自: 网址
激光头组成激光头主要由激光发射系统、激光传播系统和光接收系统组成。
激光头
的基本组成如图所示。
(1)激光发射系统主要由半导体
激光二极管
和衍射光栅组成。
激光二极管
能发射出波长、相位一致的激光，其波长为0.65~0.78μm左右。
衍射光栅可以把激光二极管
发射出的单柬光分裂成三束光。
对于单束循迹则无衍射光栅。
(2)激光传播系统
光学系统按照读取信息激光束的数目可分为单束光学系统和三束光学系统。
单束光学系统是用一支激光束来完成所有信息的读取，而三束光学系统是用衍射光栅将激光二极管
发出的光束分成主光束和二支辅助光束共同读取信息。
激光传播系统由起不同作用的光学镜片组成，并形成光路。
由图169中可看出激光传播系统由物镜、1/4波长片、准直透镜、分光棱镜、圆柱透镜等组成。
各光学镜片的作用如下: (
3)物镜，又称聚焦透镜，它的作用是把平行激光束会聚并聚焦于光盘的信号面上读取信号。
物镜是光学系统中最主要的光学镜片，它的另一个作用是收集从光盘信号面上反射回来的光脉冲信号，送往光电检测器。
物镜的质量决定了激光头
的质量，光束通过物镜后必须聚焦成一个极小的光点，其直径必须小于1.67μm，否则无法读出信号，为提高分辨信号的能力，其聚焦光点的直径应选取1μm。
物镜可分为玻璃球面和塑料非球面透镜，现多数激光头采用的是非球面塑料物镜，其质量约为0.1g，焦距为4.5mm。
物镜机构比较复杂而精密，通常采用的有模压铰链型、四线型和轴向滑动型。
DVD的伺服系统电路吴永恺影碟机的伺服部分大致可分为以下几部分：（1）激光头伺服；（2）进给伺服；（3）数据播放系统通道；（4）主轴电机伺服；（5）托盘加载控制。
由于兼容规格不同，因此（1）-（4）部分相应于DVD与CD时也不同。
首先要检出碟片的类型，再根据设计要求来选用。
一、激光头伺服1、激光功率控制（APC）激光发射二极管是红光激光管，波长为650um，专为DVD而设计。
在同一封装内含有针状光电二极管，监测投射在它上面的光的总量，用以控制经光敏管检测的电流要保持恒值。
（如图1）所示，PD监测电流Im流经可变电阻，如箭头所示方向，APC电路的通断被控于伺服处理器IC503脚，在“H”高电平时导通。
当激光发射二极管正在发射时，投射到光电二极管上的光通量转变成R501及串接在激光头内部的可变电阻VR上的电压，加在前置放大器RF Amp IC502的50脚。
此电压与集成块内部参考电压LDref相比较，从LDO输出控制激光电流，驱动驱动管Q501，所以Im×（VR+R501）=LDref。
由引得知激光电流I D （mA）之间的变化关系。
调整VR，使RF电平达恒值。
基于上述议程（LDref=178mV),激光电流可以从跨接于Q501上的电阻R503两端测出，以探知激光束的老化与否。
因此，测量R503两端电压时要避免瞬间短接，否则易损毁激光管。
2、聚焦伺服控制碟片到透镜镜头的距离经常会由于盘片歪斜和表面振动或因旋转因素引起的振动而形成聚焦深度变化。
聚焦伺服装置由聚焦误差检测器、相位补偿器和驱动器组成。
（1）聚焦误差的产生聚焦伺服中的散焦可依据象差法侧得，其原理（如图2）所示。
利用透镜在X和Y轴向的阴影，当透镜与盘片之间距离发生变化时，光束会聚在光敏检测器二极管上。
形成的椭圆形效应被检测聚焦误差采用，分成4个部分（A+C）-（B+D）来计算。
可由图1看到3种情况出现：A、透镜与碟片距离太近；B、最佳状态；C、透镜与碟片距离较远。
伺服控制知识点总结一、基本概念1. 伺服系统伺服系统是由伺服执行元件、位置传感器、控制器和电源组成的控制系统。
其中，伺服执行元件一般为电机，位置传感器用于检测电机的位置，控制器用于根据传感器的反馈信号控制电机的运动，电源用于为电机提供动力。
2. 伺服电机伺服电机是一种能够根据外部控制信号精确控制位置、速度和力的电机。
常见的伺服电机有直流伺服电机、交流伺服电机和步进伺服电机等。
3. 位置传感器位置传感器用于检测伺服电机的位置，并将检测到的位置信息反馈给控制器。
常见的位置传感器有编码器、光栅尺、霍尔传感器等。
4. 控制器控制器是伺服系统中的核心部件，其主要功能是根据传感器的反馈信号计算出电机的控制指令，并将指令输出给电机驱动器。
5. 电机驱动器电机驱动器接收控制器输出的控制指令，通过控制电机的电源电压和频率来控制电机的转速和扭矩。
二、伺服控制原理1. 闭环控制伺服控制采用闭环控制的原理，即通过不断地检测输出和反馈，在控制过程中校正误差，从而实现精确的位置、速度和力控制。
在闭环控制系统中，控制器通过比较实际输出和期望输出之间的差距，不断调整控制指令，使输出逐渐趋近期望值。
2. PID控制PID控制是伺服控制中常用的一种控制算法，即比例、积分、微分控制算法的组合。
比例控制用于根据误差的大小调整控制输出；积分控制用于消除持续的误差；微分控制用于预测误差的变化趋势，并及时做出调整。
PID控制算法可以根据实际情况进行调整，适用于各种伺服控制场景。
3. 伺服控制系统的设计伺服控制系统的设计需要考虑多个因素，包括伺服系统的要求、控制器的选择、传感器的选择、电机的选择、控制算法的选择等。
在设计伺服控制系统时，需根据实际情况权衡各种因素，从而达到满足控制要求并尽可能减小成本的目标。
三、伺服控制应用领域1. 工业自动化在工业自动化领域，伺服控制被广泛应用于各种生产设备的位置和速度控制，如注塑机、包装机、数控机床等。
伺服控制可以实现快速、稳定、精确的运动控制，提高生产效率和产品质量。
激光头原理和结构1。
前言自从1982年直径12cm的数字音频光盘CD问世以来，数字视频光盘DVD(digital video disk）一直是新一代光盘的一个梦想，虽然在几年前出现了VCD，但是对于光盘来讲，技术上没有改变，只是对数据进行了压缩，画质也只是VHS水准，不过是过渡性产品,在国外没有形成市场.数字图象信号具有在被编辑时画质不劣化，容易被计算机处理等优点,所以能记录2小时以上高画质的数字图象的光盘，已经让人盼望已久.最近几年,短波长的半导体激光器技术,薄型化光盘基板技术,对物透镜的高数值孔径NA化技术等的进步，使光盘的记录密度高密度化成为可能,同时数字连续可变画面压缩技术也有很大的进步,使长时间高画质的连续可变画面收录在一张光盘里成为可能.在以上这些技术基础被奠定之后，世界上的十家大企业共同制定了新世代数字视频光盘DVD（digital video disk）的标准,既在和原有CD同样尺寸下，记录容量为原来光盘7.5倍4.7G，并采用高画质的MPEG2数字信号压缩方式，使之能够存储135分的电影。
DVD播放机主要是由光学头和MPEG2解码器两个关键技术组成的,其中MPEG2解码器由于是通用标准，目前开发出芯片的厂商不下十几家，而光学头的技术还主要掌握在日本厂商手中。
光盘技术就是一束被聚焦到回折界限的最小激光束照射到盘面，由于记录着信息的盘面的凹凸对光的反射不同，就可以读出盘上的信息.对于光学头来讲，它特有的技术有如下几个：a. 通过利用被聚焦到回折界限的最小激光束，穿过0.6mm的透明塑料层，从凹凸信息面取出信号。
b. 使用半导体激光二极管，使用数值孔径NA为0。
6的对物透镜，把激光束聚焦为由波长决定的回折界限为止的最小光束。
c.光盘外形的误差和不同光盘交换时带来的对物透镜的焦点位置在光盘信息记录面的位置变化，还有光盘回转时光盘面上下振动也会引起焦点位置变化，为了对焦点位置变化进行自动补正，必须把能够以精度为正负1μm对焦点位置控制的误差检出机能和控制用的伺服机构内藏在光学头里。
第3章习题解答3.1 简述数控伺服系统的组成和作用。
数控伺服驱动系统按有无反馈检测元件分为开环和闭环（含半闭环）两种类型。
开环伺服系统由驱动控制单元、执行元件和机床组成。
驱动控制单元的作用是将进给指令转化为执行元件所需要的信号形式，执行元件则将该信号转化为相应的机械位移。
闭环（半闭环）伺服系统由执行元件、驱动控制单元、机床，以及反馈检测元件、比较环节组成。
位置反馈元件将工作台的实际位置检测后反馈给比较环节，比较环节将指令信号和反馈信号进行比较，以两者的差值作为伺服系统的跟随误差，经驱动控制单元驱动和控制执行元件带动工作台运动。
3.2 数控机床对伺服系统有哪些基本要求？数控机床对伺服系统的基本要求：⒈精度高；⒉快速响应特性好；⒊调速范围宽；⒋系统可靠性好。
3.3 数控伺服系统有哪几种类型？简述各自的特点。
数控伺服系统按有无检测装置分为开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。
开环伺服系统是指不带位置反馈装置的控制方式。
开环控制具有结构简单和价格低廉等优点。
半闭环伺服系统是通过检测伺服电机的转角间接地检测出运动部件的位移（或角位移）反馈给数控装置的比较器，与输入指令进行比较，用差值控制运动部件。
这种系统的调试十分方便，并具有良好的系统稳定性。
闭环伺服系统将直接测量到的位移或角位移反馈到数控装置的比较器中与输入指令位移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。
闭环控制系统的运动精度主要取决于检测装置的精度，而与机械传动链的误差无关，其控制精度将超过半闭环系统。
3.4 简述步进电动机的分类及其一般工作原理。
从结构上看，步进电动机分为反应式与激磁式，激磁式又可分为供电激磁和永磁式两种。
按定子数目可分为单段定子式与多段定子式。
按相数可分为单相、两相、三相及多相，转子做成多极。
在输入电信号之前，转子静止不动；电信号到来之后，转子立即转动，且转向、转速随电信号的方向和大小而改变，同时带动一定的负载运动；电信号一旦消失，转子立即自行停转。
第五节三相感应电动机电气制动控制电路电动机断开电源以后，由于其本身及其拖动的生产机械转动部分的惯性，不会马上停止转动，而需要一段时间才会完全停下来，这往往不能适应某些生产机械生产工艺和提高效率的要求。
为此，采用了一些制动方法来实现快速和准确的停车。
常用的有机械制动和电气制动两种制动方式。
机械制动是利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转，如电磁抱闸。
电气制动是靠电动机本身产生一个和电动机原来旋转方向相反的制动力矩，迫使电动机迅速制动停转。
常用的电气制动方式有反接制动、能耗制动和回馈制动（再生发电制动），下面仅对反接制动和能耗制动分控制电路进行介绍。
一、反接制动控制电路反接制动是依靠改变电动机定子绕组的电源相序来产生制动力矩，迫使电动机迅速停转。
其制动原理如图3-25所示。
（a）接线图（b）制动原理图图3-25 反接制动原理图在图3-25（a）中，当QS向上投合时，电动机定子绕组的电源相序为L1-L2-L3，电动机将沿旋转磁场方向[如图3-25（b）中顺时针方向]以n<n1的转速正常运转。
当需要电动机停转时，可断开开关QS，使电动机先脱离电源（此时转子凭惯性仍按原方向旋转），随后，将开关QS迅速向下投合，此时L1、L3两相电源线对调，电动机定子绕线组的电源相序变为L3-L2-L1，旋转磁场反转（如图3-25b中逆时针方向），此时转子将以n1+n的相对转速沿原转动方向切割旋转磁场，在转子绕组中产生感生电流，其方向用右手定则判断，如图3-25（b）所示。
而转子绕组一旦产生电流又受到旋转磁场的作用产生电磁转矩，其方向由左手定则判断。
可见此转矩方向与电动机的转动方向相反，使电动机制动而迅速停转。
应当注意的是，当电动机转速接近零值时，应立即切断电动机电源，否则电动机将反转。
为此，在反接制动设施中，常利用速度继电器来地切断电源。
通常情况下，在120-3000r/min 范围内速度继电器触头动作，当转速低于100r/min时，其触头恢复原位。
伺服系统课件伺服系统课件伺服系统是一种广泛应用于各种机械设备中的控制系统，它具有高精度、高可靠性和高响应速度等特点。
在现代工业中，伺服系统被广泛应用于机床、机器人、自动化生产线等领域。
为了更好地理解和掌握伺服系统的原理和应用，许多学校和培训机构都开设了相关的课程，并提供相应的课件。
一、伺服系统的基本原理伺服系统的基本原理是通过对输出信号和反馈信号进行比较，控制执行机构的运动，使其达到预定的位置、速度或力矩。
伺服系统通常由控制器、执行机构和反馈装置组成。
控制器负责接收输入信号，并根据反馈信号进行控制算法的计算，然后输出控制信号给执行机构。
执行机构根据控制信号的变化来调整自身的运动状态。
反馈装置负责采集执行机构的运动信息，并将其反馈给控制器，以便控制器进行调整。
二、伺服系统的应用领域伺服系统在各个领域都有广泛的应用。
在机床领域，伺服系统可以实现高精度的切削加工，提高加工质量和效率。
在机器人领域，伺服系统可以实现机器人的精确定位和运动控制，使机器人能够完成各种复杂的任务。
在自动化生产线领域，伺服系统可以实现产品的高速运输和精确定位，提高生产效率和质量。
三、伺服系统的优势和挑战伺服系统相比于传统的开环控制系统具有许多优势。
首先，伺服系统具有高精度和高可靠性，可以实现对输出位置、速度和力矩的精确控制。
其次，伺服系统具有高响应速度，可以快速调整执行机构的运动状态，适应快速变化的工作环境。
此外，伺服系统还具有较低的能耗和噪音，能够提供更加舒适和安静的工作环境。
然而，伺服系统也面临一些挑战。
首先，伺服系统的设计和调试较为复杂，需要专业的知识和技能。
其次，伺服系统的成本较高，对于一些小型企业和个人来说，可能难以承受。
此外，伺服系统对环境的要求较高，对温度、湿度和电磁干扰等因素都有一定的限制。
四、伺服系统课件的设计和应用为了帮助学生更好地理解和掌握伺服系统的原理和应用，许多学校和培训机构都开设了相关的课程，并提供相应的课件。
伺服电机在激光设备中的应用伺服电机是一种高精度的电机，被广泛应用于激光设备领域。
其具
有良好的速度、力矩控制性能，可以稳定地传达控制信号，实现准确
的位置控制及运动控制。
在激光设备中，伺服电机主要应用于以下几
个方面：
一、激光光路调焦系统中的应用
伺服电机可以通过运动控制系统控制镜头的位置，进行自动调焦。
通过改变激光光路中镜头的位置，可以实现激光光斑在焦平面上保持
最小，从而保证激光切割或者激光焊接的质量。
二、激光切割机器人中的应用
伺服电机驱动机器人实现激光切割，可以控制机器人的运动轨迹及
速度，同时精确控制激光的开关，保证切割质量和切割速度。
三、激光打标机中的应用
激光打标机需要通过控制激光末端镜头的位置和速度，实现精确标记。
伺服电机可通过控制运动轨迹，调整镜头位置，从而精确控制激
光打标的位置。
在激光设备的应用中，伺服电机不仅具有高精度、高速度的优势，
同时可通过运动控制系统控制机器的运动轨迹，使设备能够更加智能
化和高效化。
随着伺服电机技术的不断进步，其应用范围也不断拓展，
相信未来伺服电机在激光设备中的应用仍将不断增加，为激光加工设备的发展提供更好的技术支持。
浙江工贸职业技术学院教学单元设计20 —20 学年第学期课程名称：激光设备控制系统集成与开发授课班级：任课教师：所在系部及教研室：第一部分：组织教学和复习上次课主要内容 (时间：…2…分钟）激光自动控制框图表示方法第二部分：学习新内容【步骤一】宣布教学内容、目的（时间：…3…分钟）掌握激光伺服控制系统定义【步骤二】新知识的引入：激光伺服控制系统定义（时间：…30…分钟）“伺服”—词源于希腊语是“奴隶”的意思在自动控制系统中能够以一定的准确度响应控制信号的系统称为伺服系统也称随动系统伺服控制系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统因此各种电机的位置控制系统就属于伺服控制系统伺服控制系统是指物体的位置、方位、状态等输出被控量能够跟随输入目标（或给定值）的任意变化而变化的自动控制系统伺服系统广泛应用于各种激光设备的机械手、工作台、激光头的位置速度控制当中这是一个伺服控制系统的典型框图传感器检测实时的工作台的位置信息与设定值进行比较得出偏差位置控制器发出控制指令电机带动工作台移动到达指定位置同时为了实现对工作台速度的精确控制对电机进行速度检测与设定值进行比较速度控制器发出指令调节电机速度可见，伺服控系统的主要任务是按控制命令的要求对功率进行放大、变换与调控等处理使驱动装置输出的力距、速度和位置的控制非常灵活方便第四部分：总结（时间：…5…分钟）1、伺服控制系统又称随动系统，是用来精确地跟随或复现某个过程的控制系统。
2、伺服控制系统专指被控制量（系统的输出量）是机械位移或位移速度、加速度的反馈控制系统。
第五部分：布置作业，说清楚作业的要求（时间：…5…分钟）下面选项中不属于激光伺服控制系统的被控量的是（）A.速度B.位移C.温度D.角度。
