蓝光光盘库多轴运动控制系统研究与应用

发布时间：2020-05-24 20:21

【摘要】：随着信息技术的不断发展,数字生活正渗透到人们生活的方方面面。随之而来的是数据量的突发性增长。如何将数据信息长期保存,成为制约信息技术产业发展的关键因素。传统的数据中心采用磁盘、固态盘等作为存储媒介,在实现功能的同时却耗费了大量的电能。光盘库存储技术凭借存储功耗低,数据保存时间长的优点,逐渐得到数据存储行业的重视。目前对于光盘库系统的开发,大多集中于对文件存储和调度算法的研究,针对光盘库多轴控制系统的研究相对较少。本文通过对光盘库机械结构和运动控制需求的分析,充分查阅资料,分析对比现有解决方案,完成了一种大容量蓝光光盘库多种运动控制系统的开发工作。本文的主要研究内容和成果如下:1.研究分析了蓝光光盘库在国内外的发展现状。通过对几种比较主流的蓝光光盘库控制系统设计思路的分析对比,采用嵌入式方案来设计光盘库控制系统的各项运动功能。对光盘库各部分功能需求进行具体分析,针对性的设计解决方案。2.运动控制系统的硬件电路系统整体采用“ARM+运动控制芯片”的架构。完成了以ARM为运动控制核心,运动控制芯片协调工作的运动控制器设计。在实现多轴运动控制的同时,还设计了IO扩展电路板,增强控制系统的扩展能力。3.在软件部分,完成了整体运动控制程序的代码编写。将程序划分为主程序模块、串口通信模块、网络通信模块、FSMC总线模块和定位算法执行模块。具体分析了各模块代码实现的流程图,对部分代码的设计原则进行了讲解。4.搭建光盘库控制系统的实验平台,进行了硬件功能验证、网络通讯测试、串口通讯测试、单轴驱动精度测试、多轴控制逻辑测试、光盘库拾取功能测试以及整体功能应用测试。将光盘库设备部署在国工信云计算公司的数据中心进行试用。通过长时间的运行测试,运动控制系统整体功能达到了设计要求,目前各项运行数据正常。为接下来的应用研究,提供了良好的条件。
【图文】：

光盘库,实物,托架,光盘

9图 2-1 光盘库实物图Fig. 2-1 The physical of Optical disc librar光盘库机械结构如图 2-2 所示。其托架、转笼、运动控制板卡、IO 扩盘的调度。光盘托架、机械手、转定位置，机械手动作，将光盘托架取作，由步进电机驱动其沿着线性导轨取头，拾取头的动作也要由电机驱动动作要受到主控板节制。

光盘库,机械结构,光盘,托架

图 2-2 光盘库机械结构Fig. 2-2 The mechanical structure of Optical disc library光盘托架：光盘和光盘托架是一一对应关系，光盘托架承载光盘从转笼中弹出，，供机械手拾取动作。光盘托架成组的堆叠在转笼中，对光盘起保护和承载功能。转笼：负责对光盘托架的归纳，是光盘的存储仓库。每个转笼有 6 组（每组 88张）光盘托架，每个子光盘屉共有两个光盘转笼。当需要调取某一张光盘时，通过服务器确定光盘的存储位置，转笼将该组光盘托架移动到装载位，机械手动作，完成该光盘所在托架的弹出和光盘取放工作，反之亦然。转笼的转动靠旁边的步进电机驱动，是否准确到位由传感器检测反馈。光驱：数据读写的重要也是唯一的执行者。光盘库中一般设置多台光驱，选用传输速率较高的 SATA 接口。光驱的开合受到运动控制系统的控制，其读取的数据通过数据通道传递给服务器。当需要对光驱进行升级时，只需更换光驱，将相应的线路稍作调整，便可完成升级换代，无需对控制系统重新设计。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP333

【参考文献】