[发明专利]一种基于线扫描的弹性臂姿态测量方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及弹性臂姿态测量技术领域，特别涉及一种基于线扫描的弹性臂姿态测量方法及系统。  

背景技术

随着人们需求的日益提高和硬盘技术的飞速发展，硬盘的存储容量越来越大，体积越来越小，读写速度愈来愈快；而作为硬盘的主要存储介质盘片相应出现以下特征： 

（1）盘片磁道密度日益激增。现阶段盘片密度接近1Tb/in2，随着各种新技术的不断涌现，预计到2015年前后，盘片的密度将达到10Tb/in2。与此同时，对应的磁道宽度会由30～50nm被压缩到10nm以下。

（2）盘片转速进一步提高。常见硬盘转速可达5400 RPM和7200 RPM，为了更进一步降低寻轨时间而提高读写速度，转速还将增加。目前已经出现了转速高达15000RPM的硬盘，其平均寻轨时间低于4ms。 

根据3σ法则，在硬盘数据的读取过程中，为达到数据读写准确性和可靠性的要求，磁头的定位误差不得超过磁道宽度的10%。因此，为了从高速旋转的盘片上准确无误读写到数据，对磁头的寻轨精度提出了更高的要求。其中，严格控制磁头的弹性臂的静姿态机械参数是非常重要的。在弹性臂的生产过程中，很多加工因素和一些不可预知的因素会影响弹性臂的静姿态机械参数。为了提高磁头的一次合格率以及降低后续工序的成本，在生产过程中采用测量、调校、再测量的工艺流程。可以看出，精密的测量是生产中严格控制弹性臂的静姿态机械参数的关键；只有严格地将弹性臂的各项机械参数控制在规定数值范围内，才能使安装在弹性臂上的读写磁头能精确寻道。 

对于弹性臂静姿态机械参数，在硬盘技术中多以LBT、Sag angle和Sag twist等参数来衡量。如图1所示，LBT表示为A、B两点连线AB与G、H两点连线GH绕弹性臂中心线（图1中的虚线）方向的夹角。Sag twist表示为G、H两点连线GH与K、L两点连线KL绕弹性臂中心线方向的夹角。 

Sag angle表示为G、H、I、J拟合平面GHIJ与K、L、M、N拟合平面KLMN在弹性臂中心线方向的夹角。 

目前，测量弹性臂静姿态机械参数主要使用影像处理坐标测量仪，其测量原理主要是利用点激光的聚焦特性，通过对弹性臂上不同的测量点自动聚焦，测量返回的激光能量密度最大值，然后计算焦距的变化，作为测量点之间高度的变化；再结合已知的测量点的平面相对位置关系，就可以得到各个点的空间三维坐标信息，从而计算出弹性臂的静姿态机械参数。其中，点激光由激光器产生，为一个圆形的光点，如图2左边的图像所示，在圆形的中心处最亮，向四周逐渐变暗。点激光的亮度呈高斯分布，如图2中右边的表格所示，中间的数值最高，两边的数值逐渐降低为0。在测量过程中需要不断移动该激光器的位置使点激光移动到需要测量的位置。该方法主要存在以下问题： 

1、效率极低。基于现有测量采用点激光，每次测量只能针对弹性臂表面上的一点，对于一个弹性臂的测量就需要测量其表面上的多个点。一台影像处理坐标测量仪的UPH（Unit Per Hour，每小时的产出）为80左右，不能跟上生产的需求，只能采用抽检的方式对产品进行检验，因此效率很低且操作麻烦。

2、定位精度不高。由于依靠机械运动对测量点进行定位，电机的运动误差在一定程度上影响了重复定位的一致性，导致弹性臂表面点的定位出现偏差。 

有鉴于此，本发明提供一种基于线扫描的弹性臂姿态测量方法及系统。 

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种基于线扫描的弹性臂姿态测量方法及系统，以解决现有技术中采用点激光方式定位精度不高，且工作效率低的问题。 

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案： 

一种基于线扫描的弹性臂姿态测量方法，其包括：

A、将弹性臂固定在运动控制平台上，控制运动控制平台单向移动、并开启激光器发出线激光扫描弹性臂，同时由CDD摄像机获取弹性臂的二维的激光扫描图像；

B、对所述激光扫描图像进行特征信息提取，获取弹性臂的轮廓线；

C、将所述轮廓线转化成三维坐标信息并存储；

D、根据三维坐标信息计算弹性臂的测量参数。

所述的基于线扫描的弹性臂姿态测量方法，其中，在步骤A中，所述激光器发出的线激光为一条连续的激光线，激光器的投射方向与水平方向呈预定夹角；所述线激光具有第一线宽，激光扫描图像中的激光光带具有相应宽度的第二线宽。 

所述的基于线扫描的弹性臂姿态测量方法，其中，所述步骤B具体包括：