Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор работ, посвященных исследованию точности механизма транспортирования ленты видеомагнитофона 9
Выводы к главе 1 20
2. Теоретическое исследование точности рабочей зоны механизма транспортирования ленты видеомагнитофона 21
2.1. Постановка задачи 21
2.2. Анализ требований к точности рабочей зоі іьі механизма траі іспортирования ленты видеомагнитофона 22
2.3. Математическая модель системы "блок вращающихся головок - магнитная лента - направляющие элементы рабочей зоны механизма транспортирования ленты" 24
2.4. Определение поперечного сдвига видеоголовки с видеодорожки 31
2.4.1. Определение коэффициента fa 33
2.4.2. Определение зависимости растяжения магнитной ленты от параметров механизма транспортирования ленты видеомагнитофона 36
2.4.3. Учет работы систем автоматического регулирования 41
2.5. Определение временных искажений 44
2.5.1. Определение нестабильности начала поля 44
2.5.2. Определение отклонения средней частоты строк. 46
2.5.3. Определение нестабильности частоты строк 47
2.6. Определение положения магнитной ленты на наклонной направляющей блока видеоголовок 49
Постановка задачи 55
2.6.1. Определение геометрического положения базового края магнитной ленты на блоке видеоголовок (для случая контакта в крайних точках "арка") 55
2.6.2. Определение геометрического положения базового края магнитной ленты на блоке видеоголовок (для случая контакта в одной точке "прогиб") 65
2.6.3. Определение положения магнитной ленты в рабочей зоне механизма транспортирования ленты (для случая контакта в одной точке "прогиб") с учетом действующих сил 72
2.6.4. Определение положения магнитной ленты в рабочей зоне механизма транспортирования ленты (для случая контакта в двух точках "арка") с учетом действующих сил 80
2.6.5. К вопросу о допустимом давлении фланцев направляющих элементов на магнитную ленту 94
2.7. Влияние условий контакта магнитная лента - видеоголовка на искажения видеосигнала 98
Выводы к главе 2 99
3. Экспериментальное исследование влияниялогрешностеи сборки рабочей зоны механизма транспортирования ленты на положение магнитной ленты на наклонной направляющей блока видеоголовок 101
3.1. Постановка задачи 101
3.2. Методика и приборное обеспечение экспериментального исследования 103
3.3. Обработка результатов измерений 106
3.4. Анализ результатов экспериментального исследования и сравнение с расчетными данными 108
Стасистический анализ сравнения экспериментальных и расчетных данных 110
Выводы к главе 3 114
4. Методы практического использования разработанной модели 115
4.1. Алгоритм расчета требуемой точности изготовления и сборки деталей и узлов рабочей зоны механизма транспортирования ленты видеомап іитофона 115
4.2. Перспективные направления использования комплексного расчета требуемой точности 117
4.2.1. Пример: возможность взаимозависимого расширения допусков на высоту установки направляющих роликов и блока видеоголовок с использованием селективной сборки 118
4.2.2. Пример: возможность взаимозависимого расширения допусков на диаметры верхнего и нижнего барабанов блока видеоголовок с использованием селективной сборки
121
4.3. Следствие системного анализа погрешностей механизма транспортирования ленты 124
Принцип действия системы автотрекинга, изменяющей положение магнитной ленты
относительно направляющей блока видеоголовок 125
Выводы к главе 4 126
Заключение 128
Литература 131
Приложения 139
- Математическая модель системы "блок вращающихся головок - магнитная лента - направляющие элементы рабочей зоны механизма транспортирования ленты"
- Определение положения магнитной ленты на наклонной направляющей блока видеоголовок
- Методика и приборное обеспечение экспериментального исследования
- Пример: возможность взаимозависимого расширения допусков на высоту установки направляющих роликов и блока видеоголовок с использованием селективной сборки
Введение к работе
Актуальность проблемы. Несмотря на бурное развитие в последние годы технологий оптической и магнитной записи видеоинформации на диски, видеоаппаратура как средство записи и воспроизведения информации продолжает неуклонно развиваться. Об этом свидетельствуют те факты, что объем продаж видеомагнитофонов (ВМ) в 1998 году в США составил 25 млн. штук, а объем их продаж в 2000 году вырос на 5% по сравнению с 1999 годом. Кроме того, развитие дисков сдерживается отсутствием единого стандарта записи и высокой стоимостью носителей, и, поэтому, наряду с разработкой альтернативных технологий ведущие фирмы продолжают разрабатывать форматы цифровой записи на магнитную ленту (МЛ). Так, с 2000 года на рынке распространяются ВМ формата Digital VHS.
В процессе развития видеоаппаратуры постоянно изменяется и совершенствуется конструкция механизма транспортирования ленты (МТЛ), так как МТЛ является важнейшей неотъемлемой частью видеомагнитофона. На данном этапе одной из основных проблем является обеспечение взаимозаменяемости видеофонограмм при требовании снижения стоимости МТЛ, которая, в свою очередь, определяется высокой точностью МТЛ.
За время существования видеоаппаратуры созданы достаточно совершенные методы общего расчета МТЛ, проанализированы и изучены различные явления, специфичные только для МТЛ ВМ. Что же касается проблемы обеспечения адекватной точности, то здесь также проведены обширные исследования, определено влияние отдельных параметров на искажения видеосигнала, предложены методы расчета отдельных параметров МТЛ. Однако до сих пор остро стоит проблема создания единой комплексной методики расчета требуемой точности МТЛ ВМ.
На данный момент ни одна из существующих математических моделей не отражает всего многообразия явлений, определяющих взаимодействие видеоголовки (ВГ), МТЛ и магнитной ленты.
В связи с этим тема настоящего исследования представляется актуальной, тем более, что в процессе сборки МТЛ различные операции регулировки и настройки до сих пор производятся вручную. Сокращение, а в пределе полное устранение ручных операций позволит значительно снизить стоимость производства видеоаппаратуры.
Цель и задачи исследования. Целью данной диссертационной работы является создание математической модели для расчета требуемой точности изготовления и сборки деталей и узлов рабочей зоны МТЛ ВМ. Эта модель должна учитывать взаимосвязанное влияние различных параметров МТЛ на искажения видеосигнала, а именно, влияние как параметров, определяющих отклонение ВГ от ее номинального положения, так и параметров, определяющих отклонение МЛ от ее номинального положения.
Для достижения этой цели в работе решены следующие задачи:
На основании анализа работ, посвященных исследованию точности МТЛ ВМ, выявлены подходы к созданию единой модели для расчета точности, определены неучтенные группы факторов, а также отдельные неучтенные, но существенные параметры МТЛ, и определены наиболее перспективные подходы, на основе которых целесообразно создавать комплексную модель.
Проанализированы и классифицированы виды искажений видеосигнала, а также обуславливающие их причины, связанные с параметрами МТЛ.
Проанализированы процессы, происходящие в рабочей зоне МТЛ и влияющие на положение ВГ и МЛ.
На основе проведенного анализа разработана модель, описывающая взаимосвязь между различными группами параметров МТЛ (и их погрешностями) и искажениями видеосигнала.
Проведена экспериментальная проверка работоспособности разработанной модели.
Научная новизна работы. Впервые разработана математическая модель, наиболее полно и комплексно описывающая связь параметров искажений видеосигнала и погрешностей изготовления и установки деталей и узлов рабочей зоны МТЛ ВМ. Эта модель учитывает не только погрешности деталей блока видеоголовок (БВГ) и колебательные процессы в рабочей зоне, но и погрешности расположения направляющих элементов рабочей зоны МТЛ и динамические воздействия со стороны этих элементов на МЛ, а также упругое растяжение МЛ.
Впервые разработан метод описания разности значений какого-либо параметра МТЛ различных ВМ как произведения коэффициента, зависящего от закона распределения значений данного параметра, и величины допуска на этот параметр. Определены значения
коэффициентов для нормированного и центрированного нормального распределения и для равновероятного распределения.
Практическая значимость работы. Практическая значимость диссертации заключается в том, что с помощью разработанной модели можно рассчитывать допуски на параметры деталей и узлов рабочей зоны МТЛ при проектировании и производстве ВМ с учетом взаимосвязанного влияния погрешностей на искажения видеосигнала. Расчет комплексного влияния погрешностей на искажения видеосигнала позволит расширить некоторые допуски и, таким образом, снизить стоимость производства ВМ, или целенаправленно управлять точностью контакта видеоголовка - магнитная лента, непосредственно влияющей на искажения видеосигнала.
Выносимые на защиту положения. На защиту выносятся следующие положения.
Принцип взаимосвязанного рассмотрения всех различных групп факторов МТЛ, а именно: факторов, определяющих отклонение ВГ от ее номинального положения, и факторов, определяющих отклонение МЛ от ее номинального положения, - для адекватного анализа требуемой точности рабочей зоны МТЛ ВМ.
Метод расчета реальной траектории движения МЛ вокруг реального БВГ как траектории движения вокруг гипотетической мнимой (или нескольких мнимых) стойки для адекватного определения геометрического зазора между МЛ и наклонной направляющей БВГ.
Способ учета динамических факторов и упругости МЛ для адекватного описания ее положения в рабочей зоне МТЛ.
Метод описания разности значений какого - либо параметра МТЛ различных ВМ как
произведения коэффициента, зависящего от закона распределения значений данного параметра, и величины допуска на этот параметр.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на семинарах кафедры киновидеоаппаратуры СПбГУКиТ. Основные результаты работы изложены в 7 публикациях.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и четырех приложений. Диссертация изложена на 138 страницах печатного текста и включает 40 иллюстраций и список литературы из 95 наименований.
Математическая модель системы "блок вращающихся головок - магнитная лента - направляющие элементы рабочей зоны механизма транспортирования ленты"
Точность изготовления и сборки рабочей зоны МТЛ ВМ непосредственно влияет на качество записи и воспроизведения видеоинформации. Поэтому требования к необходимой точности деталей и узлов рабочей зоны однозначно определяются допустимым уровнем искажений видеосигнала.
Качество записи и воспроизведения видеосигнала определяется отклонением ВГ от ее номинального положения на ВД по каждой из трех осей координат, показанных на Рис. 1. Отклонение по оси, совпадающей с направлением ВД (Ох), приводит к временным искажениям, в частности к нестабильности частоты строк и нестабильности начала поля. Нестабильность частоты строк проявляется как горизонтальное дрожание телевизионного изображения, нестабильность начала поля может проявляться как геометрические искажения или горизонтальное дрожание верхней части изображения. Отклонение ВГ по оси, перпендикулярной направлению ВД (Oz), приводит к снижению отношения сигнал-шум, что проявляется как снижение четкости и контрастности изображения и его повышенная "зашумленность" (искажения "снег"). Отклонение ВГ по оси, перпендикулярной плоскости МЛ (Оу), приводит к изменениям условий контакта головка - лента. Избыточное вдавливание ВГ в МЛ влечет ускорение износа ВГ, недостаточное вдавливание приводит к увеличению контактных потерь, что проявляется также как снижение отношения сигнал-шум. Различие уровней видеосигнала, воспроизводимого отдельными ВГ проявляется как мелькание изображения с частотой полей (кадров).
Отклонения ВГ приведут к ухудшению качества и цифрового изображения, хотя проявляться это будет в иной форме.
Различные конструктивные и технологические погрешности изготовления деталей и сборки рабочей зоны МТЛ ВМ приводят к отклонению ВГ или МЛ от их взаимного номинального положения , и, таким образом, вызывают какое-либо из вышеуказанных искажений видеосигнала.
Таким образом, параметрами, определяющими необходимую точность рабочей зоны МТЛ ВМ, являются допустимая величина снижения уровня видеосигнала и допустимая величина временных искажений. Эти параметры определяются различными стандартами и изложены в [3, 62, 63, 87]. В частности, для ВМ формата VHS допустимое снижение уровня видеосигнала - не более ЗдБ, нестабильность частоты строк Afc - не более ± 0,2%, нестабильность начала поля Ат не более ±15 мкс, отклонение среднего значения частоты строк от номинального Afc - не более ± 0,5%. Допустимое снижение уровня видеосигнала можно перевести в величину поперечного сдвига ВГ с ВД (6) известным соотношением [85] где А - снижение уровня видеосигнала (дБ), В - ширина ВД.
Здесь стоит отметить, что данное выражение не учитывает снижение уровня сигнала, возможное из-за ухудшения условий контакта головка-лента, которые определяются глубиной вдавливания ВГ в МЛ. Глубина вдавливания зависит от многих параметров как МТЛ, так и формата видеозаписи, и анализ этого вопроса является темой отдельного научного исследования. В рамках данной работы даны рекомендации по величине выступания ВГ и допуску на нее, эти рекомендации основаны на анализе информации об этих параметрах для различных форматов видеозаписи (раздел 2.7).
Как было указано выше, в настоящее время отсутствует модель для комплексного расчета требуемой точности деталей и узлов рабочей зоны МТЛ ВМ, связывающая эти параметры с искажениями видеосигнала. Основной недостаток всех ранее предложенных методов - отсутствие одновременного учета возможного отклонения как ВГ, так и МЛ.
На основе алгоритма преобразования систем координат, позволяющего связать параметры МТЛ с взаимным расположением движущихся ВГ и МЛ, изложенного в работах [3,6], разработана модель для расчета основных допусков на изготовление деталей и сборку узлов рабочей зоны МТЛ ВМ. Данная модель позволяет связать параметры точности МТЛ с искажениями видеосигнала. Модель разработана для наиболее распространенного МТЛ типа "М - заправки", применяемого в ВМ формата VHS, однако после некоторых корректировок может быть применима и к МТЛ других типов.
Для обеспечения допустимого уровня искажений видеосигнала необходимо определить допустимые отклонения взаимного положения ВГ и ВД. Это возможно сделать, зная координаты движущихся ВГ относительно ВД в любой момент времени. Задачей данного раздела является разработка модели, описывающей связь между параметрами МТЛ и функцией взаимного положения движущихся ВГ и МЛ от времени.
Ниже приводится описание вышеуказанного алгоритма преобразования систем координат с соответствующими корректировками, необходимыми для решения поставленной задачи.
Определение положения магнитной ленты на наклонной направляющей блока видеоголовок
Из полученных зависимостей следует, что наибольшее влияние на величину временных искажений оказывают колебательные процессы в рабочей зоне МТЛ и те погрешности, которые приводят к изменению относительной скорости ВГ - МЛ или промежутков времени записи - воспроизведения строчных или кадровых (полевых) синхроимпульсов. В частности, это погрешности радиуса БВГ, частоты вращения ВГ, средней скорости МЛ, угла между ВГ (Дхг) и те погрешности, которые обуславливают изменение растяжения МЛ (в основном, это погрешности натяжения и радиуса БВГ).
Из погрешностей расположения направляющих элементов рабочей зоны на временные искажения влияет скручивание плоскости свободного участка МЛ перед входом на БВГ (cm), т. к. приводит к изменению растяжения МЛ.
Итак, на данном этапе получены все формулы (41), (50), (55), (57), связывающие искажения видеосигнала с параметрами МТЛ и их погрешностями. Однако, в полученных зависимостях кроме непосредственных параметров МТЛ (которые можно измерять и/или контролировать), фигурируют величины, являющиеся функциями этих параметров. Это амплитуды составляющих колебательных возмущений и величина бул. определяющая положение МЛ на направляющей БВГ и зависящая от погрешностей расположения направляющих элементов рабочей зоны МТЛ. Исследование колебательных возмущений в рабочей зоне МТЛ представляет собой самостоятельную задачу, которая требует учета многих параметров конкретных МТЛ и, вероятно, разработки различных моделей для каждого конкретного случая. В рамках данной работы представляется возможным раскрыть зависимость положения МЛ на БВГ.
В общем случае, из-за погрешностей расположения направляющих элементов рабочей зоны МТЛ, положение МЛ на БВГ может отличаться от номинального, т.е. МЛ может контактировать с наклонной направляющей БВГ не по всей длине направляющей, и это приводит к дополнительному поперечному смещению ВГ с ВД. Таким образом, задача сводится к тому, чтобы определить, в зависимости от погрешностей изготовления деталей и сборки узлов рабочей зоны МТЛ, величину максимального зазора ул и положение этой точки на направляющей БВГ.
Рассмотрим модель развертки рабочей зоны МТЛ типа М-заправки (Рис. 6). В различных конструкциях МТЛ положение МЛ может регулироваться по-разному. Как правило, сверху МЛ прижимается верхним фланцем HP, а снизу может прижиматься (кроме наклонной направляющей БВГ) нижним фланцем НС или какого - либо другого направляющего элемента вне рабочей зоны.
Можно выделить три возможных варианта положения МЛ (отличных от номинального положения) на БВГ (Рис. 6): "арка" - когда нижняя кромка МЛ контактирует с БВГ в крайних точках направляющей, "прогиб" - когда нижняя кромка МЛ имеет только одну точку контакта с направляющей БВГ и "перекос", который можно рассматривать как частный случай "прогиба" - когда одна точка контакта находится в какой - либо из крайних точек направляющей. Вероятности возникновения этих вариантов одного порядка, поэтому при построении расчетной модели необходимо рассматривать все случаи.
Условия возникновения того или иного варианта необходимо определить для целей возможной алгоритмизации модели. Логически - это проверка наличия контакта в крайних точках направляющей, выразить ее можно следующим образом (Рис. 7). Дпг1 ДН1 = - точки контакта на входе БВГ нет, Дпг2 ДН2 = - точки контакта на выходе БВГ нет, где Дпг1, Дпг2 - погрешности установки фланцев HP по высоте на входе и выходе БВГ соответственно, ДН1 = [Ahov + Дпб - R ао Aan/cos(an - Дап) - R (Дакх - Дакг)] cos(an); ДН2 = [Ahov + Дпб + R ао Дап/соэ(ап - Дап) + R (Дакх + Aakz)] cos(an) - погрешности положения крайних точек направляющей БВГ по высоте (вдоль оси БВГ) относительно их номинального положения, an и Дап - номинальный угол наклона направляющей БВГ и его погрешность соответственно, Ahov - погрешность расстояния между основанием БВГ и центральной точкой наклонной направляющей, Дпб - погрешность установки БВГ по высоте, R - радиус нижнего цилиндра БВГ, у -номинальный угол наклона БВГ в плоскости, проходящей через номинальное положение его оси и перпендикулярной кратчайшему отрезку, соединяющему ось БВГ с центральной точкой наклонной направляющей (на Рис. 7, в) это плоскость хОу). Последнее слагаемое выражает дополнительное смещение крайних точек направляющей БВГ за счет того, что угол охвата БВГ (2ао) всегда больше 180, sin(Aakz) = sin(q ) sin(Aa6z) - синусы углов наклона радиусов, идущих к крайним точкам направляющей БВГ, от их номинального положения из-за погрешностей наклона БВГ вдоль осей Ох и Oz (зависимости можно получить из элементарного геометрического анализа (Рис. 8)), где Дабх, Аабг - погрешности угла наклона БВГ относительно осей Ох и Oz,
Здесь линейные отклонения по высоте относительно номинальной линии вверх и значения отклонений углов по часовой стрелке считаются положительными.
Положение МЛ на БВГ определяется многими факторами, которые можно, условно, разделить на "статические" и "динамические". Наиболее существенные из "статических" (или геометрических) это ограничение положения МЛ фланцами НС, направляющих роликов (HP) и наклонной направляющей БВГ. Из "динамических" факторов можно выделить воздействие силы прижима к наклонной направляющей из-за наличия воздушной подушки между МЛ и БВГ и разницы диаметров барабанов БВГ и упругие свойства МЛ. Из-за комплексного влияния всех этих факторов плоскость МЛ может огибать БВГ по довольно сложному закону, однако, учитывая то, что реальные погрешности достаточно малы, в первом приближении можно принять следующую модель движения МЛ. Пусть МЛ огибает некую (или некие) гипотетическую мнимую наклонную стойку, параметры которой близки к параметрам реального БВГ, по некому известному закону. В таком случае геометрическое положение базового края МЛ на БВГ можно будет описать уравнениями, описывающими этот известный закон (уравнения кривой).
Методика и приборное обеспечение экспериментального исследования
В процессе данного исследования проводилось измерение зазора между базовым краем МЛ и наклонной направляющей БВГ в зависимости от изменения высоты верхних ограничительных фланцев HP. Фланцы HP ограничивают положение МЛ сверху, при изменении их высоты (подъеме вверх) МЛ отходит от направляющей БВГ, и образуется зазор. В результате этого положение ВД отклоняется от номинального, ВГ сходит с ВД, что вызывает снижение отношения сигнал - шум и, соответственно, ухудшение качества изображения. Экспериментальная установка состояла из базовой модели ВМ "Электроника ВМ-12", индикаторной головки, офтальмологического микроскопа МБС телекамеры и компьютера. Измерения производились в режиме воспроизведения ВМ в два этапа: измерение зазора в зависимости от уровня высоты фланца входного HP при номинальном положении выходного, измерение зазора в зависимости от уровня высоты фланца выходного HP при номинальном положении входного.
Измерение зазора при изменении уровня высоты входного HP проводилось в точке направляющей БВГ, соответствующей углу охвата БВГ 30 (Рис. 33). Оптическая ось микроскопа была расположена под углом а = 50 к образующей БВГ (Рис. 34). Измерение зазора при изменении уровня высоты выходного HP проводилось в точке направляющей БВГ, соответствующей углу охвата БВГ 140. Оптическая ось микроскопа была расположена под углом а = 25 к образующей БВГ.
Изменение уровня высоты фланца HP производилось вращением его оси -винта. Уровень высоты контролировался индикаторной головкой (цена деления 0.01 мм). Высота входного HP изменялась на 20, 50, 100 и 200 мкм относительно номинального уровня. Высота выходного HP изменялась на 20, 50,100, 200, 300, 400 и 500 мкм относительно номинального уровня.
Величина зазора фиксировалась с помощью офтальмологического микроскопа МБС -10. Изображение, сформированное объективом микроскопа, поступало на черно-белую ПЗС - телекамеру, закрепленную на микроскопе, размер ПЗС матрицы 320 х 240 элементов.
Сигнал с телекамеры поступал на компьютер, телеизображение создавалось, и фиксировалось с помощью программного средства ASUS Live 3000 Version 2.10. в виде графических файлов ( .bmp), а также в режиме реального времени (файлы типа .avi).
Определение величины зазора производилось сравнением полученных образцов изображений при различных значениях контрастности и яркости с изображением тест-объекта (ОМОУ4.2 ГОСТ 7513-75, цена деления 0.01 мм), полученным при том же увеличении микроскопа. В процессе обработки анализировались графические файлы, а также отдельные кадры заснятых видеорядов. Примеры образцов изображений, полученных при различных значениях уровня высоты HP, и изображение тест - объекта приведены в Приложении 4.
После сравнения с тест - объектом производилась коррекция полученных результатов для учета углового расположения оптической оси микроскопа относительно образующей БВГ (Рис. 34). Действительная величина зазора а) - схема расположения оптической оси микроскопа относительно БВГ б) - соотношение между изображением и действительной величиной зазора В соответствии с Рис. 34 действительная величина зазора определяется как Д = l/sin(a), где I - величина изображения зазора. 108 Экспериментальная зависимость изменения величины зазора от уровня высоты входного HP и соответствующая зависимость, полученная в результате расчета, представлены на Рис. 35. Экспериментальная зависимость изменения величины зазора от уровня высоты выходного HP и соответствующая зависимость, полученная в результате расчета, представлены на Рис. 36. Расчет величины зазора производился в соответствии с моделью, разработанной для случая одноточечного контакта МЛ и направляющей БВГ (подраздел 2.6.3, зависимость (67)). При расчете задавалась величина (соответствующая задаваемой в эксперименте) погрешности положения соответствующего HP по высоте, остальные значения параметров принимались номинальными, и определялась величина зазора между МЛ и направляющей в ее соответствующей точке (для погрешности входного HP соответствующей углу охвата 30, для выходного HP соответственно 140). Подпрограмма, позволяющая определять величину зазора в любой точке наклонной направляющей в зависимости от высоты подъема HP, представлена в Приложении 3, раздел 2. Как видно из Рис. 35 и Рис. 36 экспериментальные и расчетные данные достаточно хорошо согласуются. Хотя на Рис. 35 при больших значениях погрешности установки HP расчетные значения зазора и выходят за область экспериментальных, однако величина максимального отклонения расчетных значений от экспериментальных сравнима с величиной разброса экспериментальных значений.
Пример: возможность взаимозависимого расширения допусков на высоту установки направляющих роликов и блока видеоголовок с использованием селективной сборки
Колебательные процессы в рабочей зоне были смоделированы следующим образом: радиальное биение верхнего барабана БВГ - 5 мкм, разность величины выступания отдельных ВГ - 4 мкм, результирующее радиальное биение ВГ было
принято как геометрическая сумма этих слагаемых (л/52+42), торцевое биение верхнего барабана БВГ - 5 мкм, колебания скорости МЛ рассчитаны из условия, что ВВ имеет эксцентриситет 5 мкм, частота колебаний была принята 30 Гц (колебания меньше 25 Гц отрабатывает САР СП, а на высоких частотах импедансные ролики).
Проведенные расчеты показали, что при этих типичных допусках на параметры МТЛ искажения видеосигнала находятся в допустимых пределах (нестабильность начала поля ±15 мкс и максимальный поперечный сдвиг ВГ с ВД ± 18 мкм) при допуске на диаметр верхнего барабана до 32 мкм. Таким образом, допуск на диаметр верхнего барабана БВГ может быть расширен в четыре раза.
Однако, ограничение на диаметр верхнего барабана накладывает еще один аспект. Важна разница между диаметрами верхнего- и нижнего барабанов. От этой разницы зависит сила прижима МЛ к наклонной направляющей БВГ. Существует оптимальная величина разницы диаметров, определяемая для конкретного формата. Согласно [95] для типичных параметров БВГ (близких к формату VHS) она составляет 5 -20 мкм.
Таким образом, допуск на диаметр верхнего и нижнего барабанов БВГ можно расширить в четыре раза, однако при этом необходимо, чтобы разница диаметров верхнего и нижнего барабанов лежала в допустимых пределах, а это можно обеспечить при помощи селективной сборки (подбирая соответствующие верхний и нижний барабаны).
Данный пример показывает возможность взаимозависимого расширения отдельных допусков с применением селективной сборки. Расчет пределов возможного расширения допусков произведен с помощью разработанной модели. Любое расширение допусков в конечном счете позволит снизить себестоимость МТЛ, поскольку: более широкие допуски могут позволить сократить время отдельных технологических операций изготовления и обработки деталей (за счет увеличения скорости обработки или увеличения глубины обработки за один проход), в пределе возможно сокращение количества проходов режущего инструмента или даже исключение отдельных операций, более широкие допуски могут позволить снизить класс точности обрабатывающего оборудования, более широкие допуски позволяют сократить время сборочных и регулировочных операций, которые выполняются вручную, а пределе возможно и исключение отдельных ручных операций. Как уже было отмечено выше, одной из отличительных особенностей данного анализа погрешностей МТЛ является то, что в разработанной модели в единую систему сведены как возможные отклонения ВГ от своего номинального положения, так и отклонения МЛ от своего номинального положения. Такой системный подход приводит к важным следствиям. Так, разработанная модель позволяет рассчитать положение МЛ в любой точке на направляющей БВГ для комплексной оценки требуемой точности МТЛ. Однако, погрешности МТЛ можно не только оценивать и рассчитывать, но и компенсировать в процессе работы МТЛ. В частности, такое компенсирование возможно за счет целенаправленного управления положением МЛ на направляющей БВГ. Это приводит к идее создания CAT нового принципа действия: система, которая изменяет не положение ВГ относительно ВД, а положение МЛ (ВД) относительно ВГ. Принцип действия системы автотрекинга, изменяющей положение магнитной ленты относительно направляющей блока видеоголовок Как известно, главная цель системы автотрекинга CAT - минимизировать поперечный сдвиг ВГ с ВД в процессе воспроизведения поля. Кроме того, CAT также используются для устранения шумовых полос на изображении при воспроизведении с неноминальной скоростью (поскольку изменяется угол между траекторией движения ВГ и ВД). Во всех существующих CAT относительно ВД перемещается ВГ. Основные недостатки существующих CAT - это сложность конструкции и, как следствие, высокая стоимость (поскольку исполнительный механизм крепится внутри БВГ) и ограниченный диапазон неноминальных скоростей воспроизведения (без шумовых полос) из - за ограниченной амплитуды перемещения ВГ. CAT, которая регулирует положение МЛ относительно ВГ, позволит в значительной степени устранить эти недостатки. Конструктивно (на уровне функциональных компонентов) CAT такого типа могла бы быть реализована следующим образом.
На направляющей БВГ в нескольких местах устанавливаются пьезокерамические актуаторы, которые смогут менять положение (высоту базового края) МЛ над направляющей БВГ по сигналу, поступающему с ВГ, на требуемую величину на каждом участке направляющей (Рис. 40, на рисунке актуаторы показаны дискретно, в частности, они могут быть закреплены под гибкой полосой и, таким образом, поддерживать "гибкую" направляющую). Такая система имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционными.
Простота изготовления, поскольку актуаторы крепятся на наружной поверхности БВГ, тогда как в традиционных системах внутри вращающегося барабана.
Возможность расширения диапазона неноминальных скоростей движения МЛ, при которых возможно воспроизведение изображения без шумовых полос (поскольку возможно увеличение амплитуды перемещения актуаторов, т.к. они крепятся снаружи БВГ, и пространственные ограничения существенно меньше).
