CN102640215A - 伺服图案的检测和获取 - Google Patents

Abstract

提供了用于获取伺服信号的锁定的方法、伺服系统和带驱动器。监视至少一个伺服元件的信号以检测有效伺服信号。如果未检测到有效伺服信号，则在第一方向上移动该精细致动器，直到检测到有效伺服信号或者达到精细致动器行程限制。当检测到有效伺服信号时，将该精细致动器移动到中立位置，并在该第一方向上移动粗略致动器。当达到精细致动器行程限制时，将所述精细致动器移动到第一位置，并在与所述第一方向相反的第二方向上移动粗略致动器。

Description

伺服图案的检测和获取

技术领域

本发明涉及用于相对于磁带横向地定位数据头部的伺服系统，更具体地，涉及检测和获取记录在磁带上的轨道跟踪伺服图案。

背景技术

磁带提供了用于物理地存储可以被存档或者可以被存储在自动数据存储库的储存架中并且当需要时被访问的数据的手段。最大化可以存储的数据量的一种方法是最大化介质上的平行轨道的数量，并且这通常通过采用提供轨道跟踪并允许轨道间隔非常紧密的伺服系统来实现。

用于磁带数据存储的轨道跟踪伺服系统通常包括预记录的伺服轨道的轨道跟踪伺服图案，以允许相对于伺服轨道精确地定位具有伺服元件的带头部。带头部包括相对于伺服元件精确地定位并且追踪平行于伺服轨道的数据轨道的一个或多个读/写元件。具体地，安装在带头部上的伺服元件读取伺服图案并将伺服信号馈送到伺服控制环路中。

在高轨道密度带存储设备中，可以在轨道跟踪系统中使用复合致动器（actuator）。该复合致动器通常包括粗略致动器和精细致动器。精细致动器部分具有高带宽响应，并且可以跟踪带引导（tape guiding）中的快速改变。该精细致动器通常用于“精细”轨道跟踪，允许带头部准确跟踪带的小位移。但是，精细致动器的运动范围有限，并且通常将不会跨过在带的整个长度上跟踪数据轨道所需的运动的整个动态范围。粗略致动器通常用于带头部的大的移动，比如获取伺服信号的锁定以及将带头部从一组伺服轨道移位到另一组伺服轨道。尽管粗略致动器能够有非常大的划距（stroke distance），但是粗略致动器具有慢得多的响应。

带通常被包含在一个或两个卷轴的带盒中，并且带在供应卷轴和接收卷轴之间移动。卷轴通常具有在带纵向移动时致使带横向移动的跳动（runout）。通常提供带导轨来限制带横向移动的幅度以便其不超过轨道跟踪伺服系统的横向移动能力。但是，即使在采用带导轨时，仍发生迅速的横向瞬时偏移。认识到横向瞬时偏移的出现可能如此迅速并且覆盖的距离可能如此之大以至于伺服信号不再在精细致动器的范围内。另外，应该认识到，粗略致动器可能移动的太慢而不能获得在伺服锁定时间阈值内的伺服信号。结果，由于不能进行轨道跟踪，读取可能停止，并且写入可能停止以防止对相邻轨道的重写以便不引起读回错误。

随着带移动到甚至更高的轨道密度，横向移动的问题变得更严重，即使具有导轨的带路径也是如此。因此，存在对于改善的带定位系统的需要，以在操作期间迅速获得关于伺服信号的锁定以及提供精确的稳定性和相对于带头部对带的追踪。

发明内容

随着带移动到甚至更高的轨道密度，横向移动的问题变得更严重。这是因为随着轨道变得更小并且更靠近在一起，未对准的机会增加。因此，存在对于改善的带定位系统的需要，以在操作期间迅速获得伺服信号的锁定以及提供精确的稳定性和相对于带头部对带的追踪。

从而，本发明的实施例提供了在获取伺服信号的锁定时利用精细致动器的方法、伺服系统和带驱动器。在一个实施例中，该精细致动器被设置到第一位置。在一个实施例中，该第一位置是相对于粗略致动器的中立（neutral）位置。监视至少一个伺服元件的信号以检测有效伺服信号。如果未检测到有效伺服信号，则在第一方向上移动该精细致动器，直到检测到有效伺服信号或者已经达到精细致动器行程限制。

在一个实施例中，当检测到有效伺服信号时，将该精细致动器设置到第一位置，并在第一方向上移动粗略致动器。此外，在一个实施例中，当达到精细致动器行程限制时，将所述精细致动器移动到第一位置，并在与所述第一方向相反的第二方向上移动粗略致动器。

附图说明

现在将参考附图仅通过例子描述本发明的实施例，附图中：

图1例示实施根据本发明的实施例的伺服系统的带驱动器；

图2例示根据本发明的实施例的带头部和伺服控制器的未按比例绘出的框图；以及

图3是根据本发明的实施例的获取伺服图案的方法的流程图。

具体实施方式

图1例示利用根据本发明的一个实施例的伺服系统的诸如磁带驱动器的带驱动器10。磁带21沿着从磁带盒23的供应卷轴22到接收卷轴24的带路径移动，卷轴包括由驱动马达操作的驱动系统的驱动卷轴。该磁带穿过带头部25沿着带路径在纵向方向上移动。带头部由伺服系统的致动器27支撑，该致动器27可以包括例如复合致动器。例如磁带头部的带头部25可以包括多个读和写元件以及多个伺服读元件。该带可以包括多个伺服轨道或者条带（band），它们在与数据轨道平行的带的纵向方向上记录在带上。伺服读元件（未示出）是轨道跟踪伺服系统的部分，用于在带21在纵向方向上移动时跟随纵向轨道的横向移动而在横向方向上移动带头部25，由此在数据轨道上定位带头部25来跟踪数据轨道。

复合致动器27具有诸如步进马达的粗略致动器（图2中示出，下文中是426）以及安装在粗略致动器上的诸如音圈马达的精细致动器（图2中示出，下文中是420）。在一个实施例中，该精细致动器部分具有高带宽响应，并且跟踪磁带引导中的快速改变。但是，精细致动器的移动范围被限制为其不能跨过在磁带的全部长度上跟踪数据轨道所需的移动的整个动态范围。在一个实施例中，精细致动器的移动范围（例如精细致动器的行程限制）是900微米。在一个实施例中，粗略致动器能够具有大的划距并且被用于在大的横向距离上（例如在12到8500微米的范围）移动带头部。尽管粗略致动器能够具有非常大的划距，但是粗略致动器具有比精细致动器慢得多的响应。

在联合受让的美国专利No.5,793,573中描述了复合致动器的一个例子，该专利通过全部参考合并于此。本领域技术人员理解，可以采用许多不同类型的复合致动器来实施本发明的实施例。

认识到，横向瞬时偏移的出现可能如此迅速并且覆盖距离如此之大以至于伺服信号不再在精细致动器的范围内，并且粗略致动器偏移得太慢而不能获得在锁定容限窗内的伺服信号。结果，由于不能进行轨道跟踪，读取可能停止，并且写入可能停止以防止重写相邻的轨道以便不引起读回错误。

带驱动器10另外包括伺服控制器30，其提供用于实施伺服系统以操作复合致动器的电子模块和处理器。本例子的磁带21可以提供在具有供应卷轴22或者具有供应卷轴22和接收卷轴24两者的带盒或带匣中。

在一个实施例中，至少从带的移动的幅度的观点来说，带导轨41、42、43、44减小了带例如来自供应卷轴22或接收卷轴24的跳动的过量横向移动。但是，当卷轴上有破损时，带经常经历例如来自堆叠偏移或者错开缠绕的迅速的横向瞬时偏移，在所述错开缠绕中带的一圈缠绕相对于相邻的缠绕偏移得相当大。快速横向瞬时偏移的其他通常的原因包括1）褶皱的带边缘，其中带相对于带导轨凸缘行进并且突然横向偏移退回到轴（bearing），2）损坏的带边缘，其导致带在接触到带导轨时横向跳跃，以及3）当接收卷轴或者供应卷轴跳动显著而使得卷轴凸缘碰到带边缘时。应该认识到，带21可以很薄，在边缘具有很小的横向劲度。

在一个实施例中，带导轨41、42、43、44是无凸缘带导轨。尽管无凸缘带导轨具有消除了由于与凸缘的相互作用引起的带边缘的损坏的优点，但是它们允许多得多的带横向移动。在一些环境中，采用无凸缘带导轨允许磁带21在任一方向上横向偏移100微米或更多。此横向偏移使得伺服系统难以获得和维持伺服信号。

图2是根据本实施例的其中可以实现本发明的带驱动系统400的部分的框图，所述带驱动系统400具有带头部配件411、伺服控制器430和粗略马达440。还例示了在带介质421的轨道中记录的代表伺服图案450。头部配件411具有精细致动器420，该精细致动器420具有音圈马达（VCM）414和一对弯曲部分（flexure）以及带头部415。带头部415具有：两个伺服元件445，在位置上与两个伺服轨道450对应；以及在伺服元件445之间隔开的一个或多个读/写元件（未示出）。图2中的头部415上的元件的布置是为了例示的目的。应该认识到，头部上的元件的其他配置是可能的。例如，本发明可应用于具有单个伺服元件或者多于两个伺服元件的头部的其他配置。

伺服控制器430具有处理器432、存储器436、数字到模拟转换器（DAC）434和VCM驱动器418（例如精细伺服驱动器）。处理器432具有：输入，用于接收从伺服元件445反馈回的位置信号；第一输出，通过其控制粗略马达440；第二输出，通过其为DAC 434提供输入值；以及第三输出，被提供给存储器436。在一个实施例中，处理器432具有伺服逻辑和编程指令，用于获取伺服锁定以及跟踪伺服图案450。

存储器436存储用于伺服元件445的位置控制的信息和编程。在一个实施例中，该存储器可以是非易失性存储器，比如ROM、闪存、磁计算机存储设备（例如硬盘、软盘和磁带）以及光盘。另外，存储器可以是易失性存储器，比如RAM、DRAM和SRAM。存储器436具有用于从处理器接收位置信息的输入以及通过其将位置信息馈送到处理器432的输出。DAC434具有耦合以接收来自处理器432的输出的输入，以及通过其为VCM驱动器418提供电流的输出。VCM驱动器418具有耦合以接收DAC 434的输出的输入，以及耦合以驱动精细致动器420的VCM 414的输出。VCM 414使弯曲部分416偏斜以将伺服元件445相对于带421长度横向地移动小的距离。处理器432、DAC 434、驱动器418、VCM 414以及伺服元件445包括精细伺服循环。

现在将参考图3的流程图描述一个实施例中的本发明的操作。在步骤602，带驱动器10开始获取伺服信号的锁定。在一个实施例中，带驱动器10响应于对带介质421的读和/或写的命令而开始获取伺服信号的锁定。响应于对带介质421的读和/或写的命令，带驱动器10加载带盒23。但是，在其他实施例中，带盒可能已经被加载到带驱动器10中。在步骤604，精细致动器420被设置到相对于粗略致动器426的第一横向位置。在一个实施例中，该第一横向位置是通过将输出DAC设置为等于0（输出DAC=0）的精细致动器的中立（neutral）位置。在该中立位置处，精细致动器420距离粗略致动器426的每一端在横向上等距，因此可以以相同的能力在相对于中立位置的任一方向上位移。本领域普通技术人员应当理解，第一横向位置可以是相对于粗略致动器426的精细致动器的任意开始位置；但是，中立位置是优选的。

在步骤606，伺服元件445开始监视在第一横向位置（例如输出DAC=0的中立位置）处的伺服信号以检测伺服图案450。

在步骤608，处理器432确定伺服元件445是否检测到有效的伺服信号。当满足预定伺服锁定阈值时，处理器432确定存在有效的伺服信号。预定伺服锁定阈值可以由用户、管理员设置，或者可以由带驱动器的制造商设置。在一个实施例中，当在多于50%的伺服样本中检测到伺服信号时，满足预定伺服锁定阈值。例如，如果伺服元件监视了二百个（200）伺服样本并且在该二百个（200）样本内感测到一百个（100）或更多伺服信号，则处理器432将确定满足预定伺服锁定阈值，因此，存在有效伺服信号。本领域普通技术人员应当理解，预定伺服锁定阈值可以对每个用户而不同以及对不同的操作条件而不同。例如，预定伺服锁定阈值可以根据设计选择、系统改进或者用户对风险的承受力而改变。通过例子，在其他实施例中，如果在多于10%的样本中检测到伺服信号，则处理器432可以确定满足预定伺服锁定阈值，因此存在有效的伺服信号。此外，如果在多于90%的样本中检测到伺服信号，则处理器432可以确定满足预定伺服锁定阈值，因此存在有效的伺服信号。

如果在步骤608中处理器432确定伺服元件445检测到有效的伺服信号，则处理前进到步骤620。在步骤620，一旦在预定的伺服锁定阈值内检测到有效的伺服信号，处理器432就将伺服系统400锁定到带头部伺服元件445的当前横向位置（步骤620）。伺服控制器430进行跟踪在允许读和/或写相关数据轨道上的数据的期望横向位置处的伺服信号的通常轨道跟踪功能，如本领域普通技术人员所理解的。

但是，如果在步骤608中处理器432确定未检测到有效的伺服信号，则精细致动器420相对于粗略致动器426在第一方向上移动增量X(步骤610）。当精细致动器420相对于粗略致动器426在第一方向上移动了增量X时，输出DAC=DAC+Y，其中Y是将精细致动器420在第一方向上移动了增量X的DAC值。在一个实施例中，增量X可以是一个伺服条带之间的距离（例如200微米）。但是，本领域普通技术人员应当理解，增量X可以适当地比200微米更大或更小。具体地，增量X可以通过伺服调谐处理确定和/或经由驱动微代码动态地改变。

在步骤611，伺服元件445监视精细致动器420的第二横向位置（输出DAC=DAC+Y）处的伺服信号以检测伺服图案450。例如，伺服元件445通过在伺服元件445经过伺服图案450的变换时监视和接收模拟信号脉冲来监视伺服信号。在步骤612，处理器432根据关于步骤608描述的方法确定伺服元件445是否检测到有效的伺服信号。

如果在步骤612中处理器432确定伺服元件445检测到有效的伺服信号，则处理前进到步骤615。在步骤615，处理器432将输出发送到DAC以将精细致动器移动到相对于粗略致动器426的第一横向位置（例如中立位置，输出DAC=0）。另外，在步骤615中，处理器将输出发送到粗略马达440以在第一方向上移动粗略致动器426。处理然后前进到步骤617。

如果在步骤612中处理器432确定伺服元件445没有检测到有效的伺服信号，则处理前进到步骤614。

在步骤614，处理器432确定是否达到精细致动器行程限制。例如，当精细致动器移动了900微米时，处理器432确定达到精细致动器行程限制。如上所述，精细致动器具有有限的移动范围。如果还未达到精细致动器的行程限制，则处理返回到步骤610。在步骤610，精细致动器420相对于粗略致动器426在第一方向上移动另一增量X。

但是，如果在步骤614中确定已经达到了精细致动器行程限制，则处理前进到步骤616。在步骤616中，处理器432将输出发送到DAC 434以将精细致动器420移动到第一横向位置（例如中立位置，输出DAC=0）。另外，在步骤616中，处理器将输出发送到粗略马达440以在与第一方向相反的第二方向上移动粗略致动器426。在一个实施例中，粗略致动器可以在第二方向上移动到在从12到1500微米的范围内的任意位置。

在步骤617中，在粗略马达440在第二方向上移动粗略致动器426时，伺服元件445监视伺服信号。在步骤618中，处理器432根据关于步骤608所述的方法确定伺服元件445是否检测到有效的伺服信号。如果在步骤618中检测到有效的伺服信号，则处理前进到步骤620。在步骤620中，则在该伺服信号锁定伺服，如本领域普通技术人员所理解的。

如果未检测到有效的伺服信号，则在当前方向上再次移动粗略致动器（步骤619）。当前方向可以被定义为紧接在前的精细致动器420的方向（例如精细致动器在步骤618中移动的方向）。当前方向可以是第一方向或第二方向。例如，如果处理来自于步骤615，其中粗略致动器当前在第一方向上移动（见步骤615），则在步骤619中粗略致动器将在第一方向上移动。但是，如果处理来自于步骤616，其中粗略致动器当前在第二方向上移动，则在步骤619中粗略致动器将在第二方向上移动。一旦粗略致动器在当前方向上移动，处理就返回到步骤617。

如上所述，重复步骤617、618和619，直到在步骤618中检测到有效的伺服信号。一旦在预定伺服锁定阈值内检测到有效的伺服信号，处理器432就将伺服循环锁定到带头部伺服元件445的当前横向位置（步骤620）。伺服控制器430进行跟踪在允许读和/或写相关数据轨道上的数据的期望横向位置处的伺服信号的通常轨道跟踪功能，如本领域普通技术人员所理解的。

尽管以上实施例讨论了在获取伺服信号的锁定的整个处理中有限次地（例如在步骤610、615、616和619中）将精细致动器420移动增量X，但是应当理解，在伺服元件445监视伺服信号时，精细致动器420可以在整个处理中持续移动。例如，精细致动器420在步骤610-612中始终在第一方向上移动，直到达到精细致动器限制或者检测到有效的伺服信号。

类似地，尽管以上实施例讨论了在获取伺服信号的锁定的整个处理中伺服元件445和处理器432有限次地（例如在步骤606、612和618中）监视有效的伺服信号，但是应该理解，伺服元件445和处理器432可以持续监视伺服信号。在一个实施例中，伺服元件445和处理器432每隔15微秒监视伺服信号。

尽管以上实施例描述了相对于粗略致动器426在一个方向上移动精细致动器，但是重要的是注意，在一个实施例中，粗略致动器426在与精细致动器420移动的相同的方向上移动，以便可以避免达到精细致动器420的限制。在一个实施例中，粗略致动器每隔200微秒移动。

本发明可以采取完全硬件实施例、或包含用于操作磁带驱动器10的硬件和软件元素两者的实施例的形式。

此外，本发明的方法可以采取计算机程序产品的形式，所述计算机程序产品存储在提供由计算机或任意指令执行系统使用或与之结合使用的程序代码的计算机可用或计算机可读介质上并且可从该计算机可用或计算机可读介质访问。为了此描述的目的，计算机可用或者计算机可读介质可以是可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与之结合使用的程序的任意装置。

存储介质可以是电子的、磁的、光的、电磁的、红外的或者半导体系统（或装置或设备）。计算机可读介质436的例子包括半导体或固态存储器、磁带、可移除计算机磁碟以及随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、刚性磁盘和光盘。光盘的当前例子包括致密盘只读存储器（CD-ROM）、致密盘读/写（CD-R/W）和DVD。

适于存储和/或执行程序代码的数据处理系统将包括直接或者通过系统总线间接耦合到存储器元件436的至少一个处理器432。

本实施例描述了用于通过影响较快移动的精细伺服致动器420以确定伺服图案450的位置来获取伺服信号的锁定的方法、系统和计算机程序产品。本实施例克服了现有技术方法的缺点，在现有技术方法中，粗略致动器移动得太慢而不能获得在伺服锁定时间阈值内的伺服信号，导致读和/或写停止。在本实施例中，精细致动器420在第一方向上移动直到检测到有效的伺服信号或者达到精细致动器限制。如果达到了精细致动器限制，则这是伺服图案450处于第二方向的指示，因而，精细致动器420在第二方向上移动，直到检测到有效的伺服信号。如果检测到有效的伺服信号，则精细致动器420被设置到中立位置，并且粗略致动器426在当前方向上（紧接在前的精细致动器420的方向，例如精细致动器在步骤618中移动的方向）移动。结果，迅速并准确的获得伺服信号的锁定。

为了例示和描述的目的已经给出了本发明的描述，但是不意图穷尽或者将本发明限制到公开的形式。选择和描述该实施例以便最佳地说明本发明的原理、实际应用并使得本领域普通技术人员能够理解用于具有适合于预期的特定使用的各种修改的各种实施例的本发明。应该认识到，可以关于以上讨论的方法做出改变，包括对步骤的顺序的改变。此外，本领域技术人员将理解，可以采用与在此例示的不同的具体组件布置。对于本领域技术人员来说，不脱离如以下权利要求中阐述的本发明的范围，可以发生对那些实施例的修改和适应。

Claims (14)

1.一种用于检测和获取磁带的轨道跟踪伺服图案的方法，包括：

将精细致动器设置到第一位置；

监视至少一个伺服元件的信号以检测有效伺服信号；以及

如果未检测到所述有效伺服信号，则在第一方向上移动该精细致动器，直到以下之一：（a）检测到有效伺服信号，以及（b）已经达到精细致动器行程限制。

2.如权利要求1的方法，还包括：响应于检测到所述有效伺服信号，将该精细致动器设置到所述第一位置，并在该第一方向上移动粗略致动器。

3.如权利要求1的方法，还包括响应于达到所述精细致动器行程限制，将所述精细致动器设置到所述第一位置，并在与所述第一方向相反的第二方向上移动粗略致动器。

4.如权利要求1的方法，其中所述第一位置是相对于粗略致动器的中立位置。

5.如权利要求1的方法，其中有效伺服信号在预定伺服锁定阈值内。

6.如权利要求5的方法，其中所述预定伺服锁定阈值是伺服样本的百分之五十。

7.如权利要求1的方法，其中在所述第一方向上移动该精细致动器包括将所述精细致动器移动增量X。

8.一种用于检测和获取磁带的轨道跟踪伺服图案的伺服系统，所述伺服系统包括：

带头部，包括精细致动器和粗略致动器以及被配置用于监视伺服信号的至少一个伺服元件；

伺服控制器，耦合到所述带头部，用于相对于所述磁带横向地定位所述带头部；以及

其中所述伺服控制器响应于未检测到有效伺服信号，能够操作以在第一方向上移动所述精细致动器，直到以下之一：（a）检测到有效伺服信号，以及（b）已经达到精细致动器行程限制。

9.如权利要求8的伺服系统，还包括：所述伺服控制器响应于检测到所述有效伺服信号，能够操作以将该精细致动器设置到所述第一位置并在该第一方向上移动粗略致动器。

10.如权利要求8的伺服系统，还包括所述伺服控制器响应于达到所述精细致动器行程限制，能够操作以将所述精细致动器设置到所述第一位置并在与所述第一方向相反的第二方向上移动粗略致动器。

11.如权利要求8的伺服系统，其中所述第一位置是相对于粗略致动器的中立位置。

12.如权利要求8的伺服系统，其中有效伺服信号在预定伺服锁定阈值内。

13.如权利要求12的伺服系统，其中所述预定伺服锁定阈值是伺服样本的百分之五十。

14.一种磁带存储器驱动器，包括：

带驱动系统，用于在纵向方向上移动磁带经过所述带头部；以及

如权利要求8到13的任意一项所述的伺服系统。

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