专利名称：相对于磁带的纵向伺服带恢复伺服系统横向位置的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及相对于磁带上记录的纵向定义的伺服磁道或伺服带对磁头进行横向定位的伺服系统，更具体地说，涉及一旦失去横向位置，对横向位置进行恢复的技术。
利用一个伺服系统把磁头移动到所希望的数据磁道的中央并把磁头定位在那里，并且跟踪所希望的数据磁道的中央。为了增加数据磁道的密度，从而增大给定磁带的数据容量，数据磁道正在变得越来越小和彼此越来越靠近。因此，希望把纵向定义的伺服磁道或伺服带放在穿过整个磁带宽度的各个位置，这些伺服磁道或伺服带由一组数据磁道分开。这允许伺服磁道或伺服带能靠近数据磁道并限制由于磁带伸展等造成的偏移。这还允许使用更大量的磁道，这是由于伺服磁道或伺服带与数据磁道之间的关系更加精确。
一种有优越性的伺服磁道是美国专利5,689,384中的那种，它是基于定时的。磁性伺服磁道图案含有若干个转换，它们是在穿过伺服磁道宽度的多于一个方位取向上记录的，从而使得在磁头横向穿过伺服磁道宽度移动时，在该图案上任何一点读取伺服图案所得到的伺服位置信号脉冲的定时连续地变化。由伺服检测器产生的脉冲定时被解码，以提供速度不变位置信号，供伺服系统使用以把数据磁头定位在所希望的数据磁道上。
任何一个伺服磁道可以附加多个穿过伺服磁道宽度的索引的定义伺服位置，称作伺服带，从而进一步增加了能放在各伺服带之间的空间中的数据磁道的个数。这里，“伺服带”包含单个位置伺服磁道或具有多个索引的伺服位置的伺服磁道。
于是，为了使数据磁道数最大，伺服带的宽度按其实际可能尽量地窄，而伺服带之间的间隔要按实际可能尽量地大。在美国专利5,689,384中讨论了使伺服带相对于数据磁道的位置尽可能精确的途径，其中包含利用一个双伺服检测器，以检测相对于位于数据磁道相对两侧的两个定义的伺服带的横向位置。从两个定义伺服磁道检测到的伺服信号可以被平均或单独检测以提供冗余度，从而更好地把磁头定位在数据磁道上。在一个例子中，穿过磁带宽度可以放置5个定义的伺服带，每个伺服带可能有6个索引位置穿过定义的伺服带宽度。再有，磁头可以有多个读/写换能器，它们位于各伺服检测换能器之间，从而对每个索引位置可以提供大量数据磁道。
这种伺服系统通常利用复合致动器以提供大的工作动态范围和高带宽。典型的复合致动器包含一个粗调致动器部分，如步进电机，以及一个微调致动器部分，如安装在粗调致动器部分上的音圈电机。这样，数据磁头能利用粗调致动器部分在磁带的整个宽度上在索引位置之间和在伺服磁道之间移动，并能利用复合致动器的微调致动器部分跟踪磁道的横向移动。复合致动器的微调致动器部分通常跟踪磁道引导干扰，以把磁头定义在所希望的数据磁道的中央。然而，它有很有限的运动范围。粗调致动器部分将微调致动器部分从一个索引位置携带到另一个索引位置在伺服带之间移动。
结果，当复合致动器使磁头在各组数据磁道之间移动时，相应的双伺服检测器穿过数据磁道的扩展横向范围运动，而伺服系统缺少来自伺服带的用于反馈以实现精确控制的任何伺服信号。粗调致动器部分的步进电机通常由步进驱动脉冲向前或向后驱动。这样，在粗调致动器被移动时，对脉冲个数进行计数，以估计何时粗调致动器已移动到一定距离，使得跨过一组或多组数据磁道并达到所希望的一组双伺服带，其愿望是把双伺服检测器放在目标伺服带内。然后，利用位置误差信号(PES)进一步把粗调致动器移动到伺服带内所希望的索引位置。然后微调致动器将锁定在该伺服带内所希望的索引位置并跟踪该索引位置。如果粗调致动器能移动到一个新的绝对横向位置，而该位置处在足以检测PES的某一容差之内，则在获取目标索引位置的过程序列中不会发生问题。
然而，粗调致动器是由步进电机利用螺杆进行驱动，而且通常没有绝对位置检测器提供粗调致动器位置反馈。步进电机基本上是以开环方式通过提供步进信号来驱动，电机对步进信号的实际响应未受到监视。可能由于机械原因，如齿轮摩擦或质点效应，使粗调致动器可能滞留在走向新的绝对基准位置的路上的某一位置，或者由于作用于粗调致动器的非线性因素，如弹簧力效应、齿轮的变形以及齿轮和螺杆的啮合间隙，粗调致动器可能跳过新的绝对基准位置。当这些误差大到足以把伺服读元件移到伺服带之外时，该磁道跟踪伺服系统便完全丢失了横向位置，于是该获取过程失败。
可以提供一个检测系统实时监视磁头相对于磁带的绝对位置，如光学检测器及相关的电子元件，但需要安装空间而且增大成本。当横向位置丢失时，可能的作法是将磁带和粗调致动器移动到“原始位置”并导出该原始位置的地点，然后通过把磁带和粗调致动器移动到磁头附近，以期得到恢复。然而，这不但浪费时间而且有高度破坏性，而且可能是无效的。
根据本发明的第一方面，提供了一种如权利要求1中定义的方法。
根据本发明的第二方面，提供了一种如权利要求6中定义的伺服系统。
根据本发明的第三方面，提供了一种如权利要求11中定义的磁带数据存储装置。
所公开的内容是一种伺服系统和方法，用于相对磁带上平行的、纵向定义的多个伺服带横向定位磁头，定义的伺服带每个由平行于定义伺服带的多个数据磁道分开，定义的伺服带以纵向移动的图案排列以便识别，磁带驱动器有一驱动系统用于以标称速度沿纵向移动磁带以在磁带上读和/或写数据。
用于恢复横向位置的伺服系统包含双通道伺服检测器，如双通道读磁头和检测器，用于检测该磁头相对于两个定义伺服带的横向位置；复合致动器，它有微调致动器部分用于相对定义的伺服带横向移动该磁头，以及粗调致动器部分用于相对定义的伺服带横向移动微调致动器部分；原始横向位置检测器，用于检测该复合致动器是否在到磁带边缘的预先确定的距离内；纵向位置估计器，用于估计磁带的纵向位置；以及伺服控制器。
伺服控制器与双伺服检测器、复合致动器、原始横向位置检测器、纵向位置估计器以及驱动系统耦合，用于操作复合致动器以把双伺服检测器横向定位在两个定义伺服带处，并在两个定义伺服带的每个处跟踪相同的索引位置，从而定位该磁头。
伺服控制器响应横向位置的丢失，检测由纵向位置估计器估计的磁带纵向位置。如果检测的磁带估计纵向位置是在到磁带一端的一个预先确定的距离内，则伺服控制器操作磁带驱动器继续移动磁带沿纵向离开被检测到的磁带端部；否则，确定驱动器移动磁带的方向并且使驱动器沿着相反的方向连续移动磁带。伺服控制器检测原始横向位置检测器，以确定复合致动器是否在横向处于到磁带边缘的预先确定的距离内。如果复合致动器是在到磁带边缘的预先确定的距离内，则伺服控制器沿横向操作粗调致动器部分以使其离开磁带边缘；否则，操作粗调致动器使其沿横向移向边缘。伺服控制器检测双伺服检测器以检测任何两个定义伺服带；并且，一旦检测到任何两个定义的伺服带，则检测两个伺服带之间的纵向偏移，以识别两个定义伺服带中哪个已被检测到。
为更充分地理解本发明，应参考下文中结合附图所做的详细描述。
现在参考附图仅以举例方式描述本发明的实施例，这些附图中图1是现有技术的磁带的图形表示，该磁带有多个以定时为基础的伺服带，这些伺服带被用于实现本发明；图2是图1的现有技术以定时为基础的伺服带的一部分的扩展图形表示；图3是可实现本发明的磁带驱动器的等比例部分部件分解图；图4是根据本发明的用于操作图3的磁带驱动器的伺服系统一个实施例的方框图；图5是图1中定义的伺服带相对纵向偏移表；图6是图1中两个定义伺服带的图形表示，说明对图5中纵向偏移的测量；以及图7-9是流程图，描述本发明方法的一个实施例，这是由图4的伺服系统执行的。
在下文中参考附图以最佳实施例描述本发明，这些图中相似的标号代表相同或相似的部件。尽管是利用特定的实施例来描述本发明，但本领域技术人员将会理解，考虑这些教导，可以实现各种改变而不离开本发明的范围。
参考图1和图2，这是在美国专利5,689,384中描述的那一类以定时为基础的伺服图案，这里磁性伺服磁道图案包含穿过伺服磁道宽度以不同方位取向记录的转换。在图1的特定实例中，5个以纵向定时为基础的定义伺服带30-34被预先记录在磁带36上用于在这些位置上进行磁道跟踪。在定义伺服带中记录的磁转换图案是重复的一组帧38，每一个有不同的方位取向。在图1的例子中，磁头15包含至少两个窄伺服读元件45、46，允许两个伺服带同时被检测，从而提供4个双检测带，其输出可以被平均或冗余使用以减小误差率。
参考图1，在定义的伺服带内对横向位置的检测是通过导出两个伺服图案间隔之比来实现的，它对带速不敏感。具体地说，横向位置可以是(1)突跳(burst)40和41的转换之间的距离(称作距离“A”)与(2)突跳40和42的转换之间的距离(称作距离“B”)之比。这些距离是以恒定速度通过转换之间的定时测量到的。这样，当磁头伺服读元件45、46向磁带36边缘47移动时，突跳40和41的转换之间的时间与突跳40和42的转换之间的时间二者之比变大，因为突跳40和41的“A”转换之间的距离变大，而突跳40和42的“B”转换之间的距离保持不变。
参考图2，每个伺服带可以有多个索引的定义伺服位置，例如对一个单独可检测的伺服带有6个单独的索引的定义伺服位置60-65，如突跳40和41所示。
再参考图1，磁带36具有保护带48、49位于磁带的边缘，有4个数据磁道区域或位置50-53位于定义的伺服带之间。在磁头15处有多个读和写元件57用于在磁带上读和/或写数据。当伺服元件45、46被适当地定位在定义的伺服带30-34时，读和写元件57被相对于磁带36的数据磁道位置适当地定位以传送数据。
为了最大限度地增加数据磁道个数，伺服带的宽度要按实际尽可能地窄，而伺服带之间的间隔要按实际尽可能地大，从而允许有空间用于数据磁道50-53。这样，在各组数据磁道之间移动磁头时，相应的双伺服检测器穿过数据磁道的扩展横向范围运动，而伺服系统缺少伺服带用于进行精确控制的反馈。
参考图3，图中显示一个磁带驱动器10，它可以实现本发明。图中显示了磁带驱动器底架11上的磁头和支承组件12的部件分解图。磁头15由复合致动器14支持。如前文讨论的那样，磁头可以包含多个读和写元件以及多个伺服读元件。复合致动器14使磁头15相对于磁带横向定位，以在定义的伺服带之间和在定义的伺服带内的索引位置之间移动磁头，以跟踪希望的伺服带。复合致动器14包含粗调致动器部分16，它利用例如步进电机17，还包含微调致动器部分20，它利用例如装在粗调致动器上的音圈致动器。如前文讨论的那样，主要使用粗调致动器部分(16-17)，在磁带整个宽度上在各伺服带之间移动磁头15，并能主要使用复合致动器14的微调致动器部分20跟踪一个伺服带的横向移动。在共同转让的美国专利5,793,573中描述了复合致动器14的一个实例。而且本领域技术人员会理解，许多不同类型的复合致动器可以用来实现本发明。在所示实例中，粗调致动器部分的步进电机17通过螺杆22(例如蜗轮传动装置)对磁头进行定位。
磁带可以在带盒中提供，带盒接收/弹出步进电机23可提供驱动器元件用于接收和弹出带盒。带驱动器10还可以包含由电机29A、29B驱动的卷轴28A、28B，用于纵向移动磁带穿过磁头15。可以提供一个带盒检测器26，如LED或RF接收器，以指示是否存在带盒。
伺服控制器提供电子模块和处理器以实现本发明。
图4显示根据本发明的伺服系统的一个实施例，它有伺服控制器27以操作图1的复合致动器14。伺服检测器115与磁头15的伺服元件45、46耦合，伺服检测器115包含一个伺服传感器用于检测磁头相对于的定义伺服带的横向位置。伺服检测器115可以包含伺服控制器27的一个电子模块。提供了一个位置控制器116，它可以包含一个在控制单元内的功能模块，用于伺服和数据管理，而完整的控制单元可以包含一个微处理器(如Intel i930)，带有附加的非易失性存储器117用于存储信息和程序以进行位置控制。伺服输入118把位置控制耦合于伺服检测器115。
位置控制器116在伺服信号输出端120、121提供例如数字伺服输出数据以操作复合致动器对致动器部分定位。本领域技术人员将会理解，可以采用各种装置提供所需的信号供给伺服检测器和位置控制功能模块。微调伺服驱动器124把输出端120处的磁道跟踪伺服输出信号转换成适当的驱动信号，用于操作微调致动器部分20，而粗调致动器驱动器125把输出端121处的粗调伺服输出信号转换成例如适当的步进驱动信号，用于操作图1的粗调致动器部分16、17的步进电机17。位置控制器还跟踪粗调致动器部分的当前步进计数，它可以在启动时由基准位置处开始操作进行初始化。位置控制功能模块116、存储器117、伺服输入118、输出120、121、以及驱动器124和125还可以包含伺服控制器27的电子模块。
如前文讨论的那样，复合致动器的微调致动器部分通常跟踪磁道引导干扰以把磁头定位在所希望数据磁道的中央。然而，它有很有限的活动范围。粗调致动器部分在索引位置之间和定义的伺服带之间携带微调致动器部分。
结果，复合致动器使磁头15在各组数据磁道之间移动，相应的双检测器45、46穿过数据磁道扩展横向范围移动，在此期间伺服系统缺少任何伺服带用于反馈以进行精确控制。这样，在粗调致动器被移动的过程中，用于驱动步进电机17前后运动的步进驱动脉冲数被增减计数，以估计何时粗调致动器已移动了某一距离，使得已经穿过了一组或多组数据磁道并已达到所希望的一组两个伺服带，其愿望是把双伺服检测器45、46放在目标定义伺服带内。然后，进一步利用伺服系统位置误差信号(PES)把粗调致动器移动到该伺服带内所希望的索引位置。然后，微调致动器可以锁定在所希望的伺服带并跟踪该伺服带。如果粗调致动器能够移动到一个新的绝对横向位置，而该位置处在足以检测PES的某一容差之内，则在获取目标带的过程中不会发生问题。
然而，粗调致动器是由步进电机17利用螺杆22进行驱动，如图3中所示，而且通常没有绝对位置检测器提供粗调致动器位置反馈。这样，步进电机17基本上是以开环方式通过提供步进信号来驱动，电机对步进信号的实际响应未受到监视。可能由于机械原因，如齿轮摩擦或质点效应，使粗调致动器16、17可能滞留在走向新的绝对基准位置的路上的某一位置，或者由于作用于粗调致动器的非线性因素，如弹簧力效应、齿轮的变形以及齿轮和螺杆的啮合间隙，粗调致动器可能跳过新的绝对基准位置。当这些误差大到足以把伺服读元件移到伺服带之外时，该磁道跟踪伺服系统便完全丢失了横向位置，于是该获取过程失败。
参见图1，定义的伺服带30-34被安排成一个纵向偏移的图案以便于识别。本发明利用定义的伺服带的相对纵向偏移，如图5的表130中描述的。此外，参见图1，列131表明一个由双伺服检测器的伺服检测器46(n)正在检测的定义的伺服带，而列132表明一个由伺服检测器45(n+1)同时在检测的定义伺服带。列133表明由伺服检测器45检测的定义伺服带相对于由伺服检测器46检测的定义伺服带的相对纵向偏移位置，并且符号(早或晚)表示磁带36正从右向左移动通过磁头15。当磁带以相反方向移动时，相对纵向偏移位置的符号是相反的。
图6显示一种算法，可由图4的伺服系统27用于实现图5的表。这样，作为一个实例，例如可以测量伺服带33和34穿过磁头15的距离“L”的相对偏移，其作法是测量从位置140到位置141的磁带移动距离，并把由移动定时和带速转换得到的移动距离与图5的表130中表示的移动距离加以比较。这样，该距离代表从定义的伺服带33的突跳帧145的第一磁转换143到定义的伺服带34的突跳帧148的第一磁转换146的一个度量。在相反方向，该测量可以包含另一种伺服带测量顺序，从而首先检测定义的伺服带34的突跳帧148的(现在)最后一个磁转换146，然后检测定义的伺服带33的突跳帧145的(现在)最后一个磁转换143。作为另一种作法，通过对不同突跳帧的定时间隔计数，由“n”到“n+1”的双伺服检测器45、46总是在伺服带测量的同一序列中测量定义的伺服带的转换之间的距离间隔。这样，在前向方向(磁带从右向左移动)，如前述一样利用代表从位置140到位置141的“L”的距离间隔。然而，在相反方向，利用代表“200-L”的间隔，这样，在相反方向，首先检测到定义伺服带33的突跳帧145的磁转换143，然后在位置153检测突跳帧152的磁转换150。
这样，一旦把双伺服检测器45、46放在定义的伺服带，则利用表130中所示的定义伺服带之间的纵向偏移来识别双伺服检测器45、46所在位置的特定的定义伺服带。
图7-9描述由图4的伺服系统27进行的本发明方法的一个实施例，该方法用于在一旦丢失横向位置时恢复横向位置，无需在图7的步骤160开始处增加一个绝对位置监视步骤。
现在参考图7以及图3和图4，卷轴电机29A、29B可以包含带有Hall检测器161A、161B的无刷电机，这些检测器可以检测电机的转动，例如对每一满转上的24个位置进行检测。这样，电机29A、29B可以作为速度计提供信号。这一信号可由伺服系统利用以把带速控制在所希望的标准之内。另一种作法是，检测器161可以包含一个速度计固定在电机29A或29B的驱动主轴上。通常，当一个磁带从单卷轴带盒中展开时，磁带必须从特定起始位置卷绕，例如在磁带的开始处，所以，位置控制器116可以对来自检测器161A、161B之一的信号计数，当磁带展开时增加计数，当磁带卷回到带盒轴上时减去计数。这样，与代表磁带总长度的计数相比，由本计数能知磁道带的纵向大体位置。
根据本发明，在步骤162，位置控制器116确定纵向位置是否在磁带的一端的预定距离内，例如，在丢失横向位置时的计数小于一个预定计数“N”，表明磁带在距磁带开始端(即BOT)的一个预定距离内。在一个例子中，由计数“N”代表的预定距离可以设在磁带的中间。这样，如果计数小于“N”，则在步骤162中为“是”，磁带更靠近BOT，于是在步骤163中位置控制器116操作驱动器电机28使磁带沿着离开BOT的前进方向移动，走向磁带的远端，或者说末端(EOT)。如果计数大于“N”，则在步骤162中为“否”，磁带更靠近EOT，于是在步骤164中位置控制器116操作驱动器电机28沿着后退方向离开EOT向着BOT移动。结果，即使已经丢失了横向位置，但必须移动磁带以得到伺服信号，将不允许磁带从卷轴之一展开掉，而是将磁带从靠近端移走。
另一种作法是，步骤162的预定距离计数“N”可以设为较短的距离，更靠近BOT，于是可以实现步骤165和166。在这一实施例中，步骤162的预定距离计数“N”可以设为磁带总长度的一个小百分数，例如，对于长度为600米的磁带，在每端有5米用于安全目的，有5米用于信息，计数“N”可以设为一个组合距离40米，表明如果磁头15处在预定距离内，则为“是”，在步骤163中把磁带从BOT移开。类似地，在步骤165中，确定距磁带的远端(EOT)的距离，步骤165中的预定距离计数“M”可以设为一个到EOT的距离，它与步骤162中的相同或者是磁带总长度的一个更小百分数，例如一个组合距离40米。这样，如果在步骤162中磁头处在预定距离之外，则过程进到步骤165，如果步骤165表明磁头15处在大于计数“M”的一个计数表明的预定距离内，则为“是”，于是在步骤164位置控制器116操作驱动器电机28使磁带沿后退方向离开EOT向着BOT移动。再有，如果在步骤162磁头在预定距离之外，则过程进入步骤165，如果在步骤165磁头还是在预定距离之外，则过程进入步骤166。在步骤166，位置控制器确定失去横向位置时磁带的移动方向，例如通过确定磁带是否是在向后退，并在步骤163或164中操作驱动器电机28使磁带沿相反方向移动，在步骤168中转动带轴。这样，如果磁带处于到BOT和EOT的两个预定距离之外，是在磁带的中间部分的某个地方，则伺服系统有超过30米的长度来寻找伺服带和恢复磁道跟踪。
通过反转磁带的方向，在进行恢复时它是在与原始方向相反的方向上移动，其结果是磁带将回到失去横向位置的那一点。这样，在恢复横向位置时，磁带运动可立即再次转向，于是磁带沿原始方向运动，为执行下一个操作做好了准备。
在步骤169中，伺服系统检验主要差错，例如从检测器161接收信号失败，如果存在差错，则在步骤170停止卷轴电机并在步骤171结束该过程。然而，如果无差错，则过程在步骤172进行横向位置恢复。
参考图8以及图1和图4，提供了一个原始横向位置检测器175用于检测复合致动器是否在磁带的边缘的预定距离内。做为举例，原始横向位置检测器可以位于向着磁带路径的底面，并检测图1的磁头15是否已向下移动使得伺服检测器45靠近带36的边缘47。如果磁头15所处位置使伺服检测器45在定义的伺服带33之外并向着边缘47，则原始横向位置检测器175可以接通并提供一个信号。其他结构安排是可能的，包括让原始横向位置检测器175指出磁头已运动到磁带36的底半部。
在步骤180中，图4的位置控制器116确定底横向位置检测器175是否接通。如果是，则在步骤181中位置控制器116操作粗调致动器部分17以使磁头15向上移动并离开图1的磁带36的边缘47。如果检测器175被关闭，则在步骤182中位置控制器116操作粗调致动器部分17以使磁头15向下向着图1的磁带36的边缘47移动。在步骤183中，伺服系统检验是否存在任何差错，如带停止。如果存在差错，则步骤184在步骤185处结束处理过程。
在步骤188，位置控制器116响应伺服检测器115以确定是否已检测到定义的伺服带30-34的伺服转换，表明双伺服检测器45、46是在两个定义的伺服带之上。通常，被记录的伺服转换的密度比数据密度低得多，所以接收的代表伺服转换的伺服信号有比数据低得多的频率和大得多的辐值。这样，数据可以不被伺服检测器115检测到，于是步骤188可以包含确定是否检测到任何信号，其假设是任何被检测到的信号都代表伺服转换。
如果未检测到伺服信号，在步骤188中为“否”，表明双伺服检测器45、46保持在数据区上，步骤189确定粗调致动器是否在使磁头15向上移动离开磁带36的边缘47。如果是，则步骤181继续沿那个方向移动粗调致动器。如果粗调致动器使磁头15向磁带36的边缘47移动，则在步骤189中为“否”，步骤180确定底检测器175是否已接通，并相应地移动粗调致动器，如前文讨论的那样。
如果步骤188确定检测到定义的伺服带30-34的伺服转换，则为“是”，现在双伺服检测器45、46位于一组定义的伺服带上。因此，在步骤190中位置控制器116停止并保持粗调致动器。
于是对于现在定义的伺服带，该过程识别哪些伺服带被检测到，从而通过测量定义伺服带的纵向偏移代表的时间间隔来恢复横向位置，如在图5的表130中描述的那样，见前文中的讨论。检测时间间隔的一种方式是由位置控制器116测量时钟计数器值以此测量时间间隔。
为了利用这些时钟计数器值作为有效信息，应以某种标准控制带速。根据本发明，是利用定义的伺服带30-34本身的特点来检验带速。如前文讨论的那样，并参考图1，“B”值代表突跳40和42的转换之间的时间，称作“B”距离。不管磁头伺服读元件45、46在定义的伺服带中的横向位置如何，在突跳40和42的“B”转换之间的距离(因此是时间间隔)保持不变。所以，步骤192包含通过检验“B”时间间隔来检验磁带速度。步骤193代表妨碍检验时间间隔的主要差错，如驱动器电机操作失效，它的发生使过程在步骤185结束。由于“B”时间间隔已被用于确定磁头15横向定位的PES，所以不需要附加电路来检验带速。在步骤195中，确定磁带是否是在标称速度的某一标准内被驱动。例如，磁带速度应在标称速度10％之内。
如磁带尚未在该标准之内，则在步骤195中为“是”，该过程循环返回到步骤192再次检验“B”时间间隔。
一旦磁带已达到希望的速度，便在步骤196中检验磁带的纵向方向，以确定(例如参考图6和前文的讨论)要被检测的定义的伺服带的顺序以测量“L”间隔，或者，另一种做法是，如果磁带沿向前方向(带从右向左移动)，则要利用代表从位置140到位置141的“L”的间隔，如果磁带沿反方向，则要利用代表“N-L”的间隔。
然后，在步骤200，由图4的伺服系统27利用选定的算法，利用图5的表，测量由双伺服换能器45、46检测到的定义伺服带之间的相对偏移。这样，作为举例，例如伺服带33和34穿过磁头15的相对偏移，即距离“L”，可以通过测量从位置140到位置141的磁带移动时间并与图5的表130所代表的移动距离加以比较来测得。在反方向，该测量可以包含改变伺服带测量顺序，从而首先检测到定义伺服带34的突跳帧148的(现在)最后一个磁转换146，然后检测到定义伺服带33的突跳帧145的(现在)最后一个磁转换。另一种作法是，如前文讨论的那样，定义伺服带的转换之间的间隔可以由双伺服检测器45、46以相同的伺服带测量顺序“n”到“n+1”进行测量，在向前方向上计数的时间间隔代表从位置141到位置140“L”，在反方向，该间隔代表“N-L”。于是位置控制器可以根据图5的表130识别出双伺服检测器45、46当前处在的定义伺服带30-34。
步骤202代表主要差错，如未能由双伺服检测器45、46检测到任何信号，如果存在差错，则在步骤185终止该过程。步骤203确定伺服带是否仍未被识别出来，如果是，则重复步骤200。
这样，通过检测纵向偏移来识别出是哪两个定义伺服带，使横向位置得到恢复。一旦识别出双伺服检测器45、46的当前位置作为识别出的定义伺服带30-34，则在步骤203中为“否”，磁头15的横向位置已被恢复到这组定义伺服带的范围内。
为得到更精确的横向位置，如索引位置代表的位置，步骤205把过程推进到图9。在步骤207，伺服控制器27把该伺服的目标索引位置设在基本上处于两个定义伺服带中央的索引位置。再参考图2，该中央或由索引位置62或由索引位置63代表。步骤209确定是否存在主要差错，如果是，则在步骤210结束该过程。步骤212确定双伺服检测器45、46是否在两个定义伺服带中央的设定索引位置，或者是否在索引位置的指定标准范围(标称磁道跟踪标准范围)内。如果不是，伺服控制器27的位置控制器116移动粗调致动器部分17以把双伺服检测器定位在所述两个定义伺服带中央基本上处于目标索引位置之处，并再次执行步骤209和212。
如果PES处在指定标准范围内，则在步骤212中为“否”，伺服系统27可以开始磁道跟踪目标索引位置。该过程进入步骤213以确定在此时是否有主要差错，如果是，则该过程在步骤210终止。
步骤215确定伺服系统27是否在进行磁道跟踪并被锁定在目标索引位置。如果不是，则该过程循环，而伺服系统锁定在该目标索引位置。当伺服系统被锁定在定义的伺服带的目标索引位置时，在步骤220，通过位置控制器116把粗调致动器的当前位置标识重新设定到粗调致动器的实际当前位置，它是在图8的步骤200中识别出的定义伺服带的锁定目标索引位置，该位置是在步骤207中选定的，从而确定了磁头15的精确位置。
这样，在已经丢失之后又恢复了磁头的精确横向位置，无需增加绝对位置监视器，节省了绝对位置监视器的安装空间和费用。实现位置恢复还无需把磁带和/或粗调致动器重置于“原始位置”，从而在丢失横向位置时发生的事件附近完成恢复。结果，与需要回到“原始位置”的情况相比，可在显著减少的时间内进行恢复，并有较小的破坏性动作，而且比利用绝对位置监视器减少费用。
如前文讨论的那样，当丢失横向位置时，如果磁带处在离开磁带端的纵向位置，则在图7的步骤163或步骤164中移动方向被反转，以把磁带带回穿过原始位置。然后，图9的步骤220可以再把方向反转，从而使磁带现在沿原始方向移动，并在恢复横向位置之后为下一个操作做好准备。
本领域技术人员将会理解，上述步骤可以改变顺序和改变成等效步骤。
尽管已详细说明了本发明的最佳实施例，对于本领域技术人员，虽然可对那些实施例进行修改而不离开如下列权利要求中提出的本发明的范围。
权利要求
1.一种恢复磁带驱动器伺服系统横向位置的方法，所述伺服系统用于相对于磁带(36)上的多个平行的、纵向定义的伺服带(30-34)横向定位磁头(15)，所述定义的伺服带(30-34)每个由平行于所述的定义伺服带(30-34)的多个数据磁道分开，所述的定义伺服带(30-34)以纵向偏移的图案排列以便识别，所述磁带驱动器(10)有一驱动系统用于以标称速度纵向移动所述磁带(36)以在所述磁带(36)上读和/或写数据，所述伺服系统包含一个双伺服检测器(45、46)用于检测所述磁头(15)相对于两个所述定义的伺服带(30-34)的横向位置，一个复合致动器(14)具有微调致动部分(20)用于相对所述定义的伺服带(30-34)横向移动所述磁头(15)及粗调致动器部分(16)用于相对所述定义的伺服带(30-34)横向移动微调致动器部分(20)，一个原始横向位置检测器(175)用于检测所述复合致动器(14)是否在到所述磁带(36)边缘的预定距离内，一个纵向位置估计器用于估计所述磁带(36)的纵向位置，以及一个伺服控制器(27)用于操作所述复合致动器(14)以把所述双伺服检测器(45、46)横向定位在两个所述定义的伺服带(30-34)处，以磁道跟踪所述两个定义的伺服带(30-34)，从而定位所述磁头(15)，该用于恢复横向位置的方法包含响应所述横向位置的丢失，检测所述纵向位置估计器估计的所述磁带(36)的纵向位置；如果所述检测到的所述磁带(36)的估计纵向位置是在到所述磁带(36)一端的一个预定距离内，则操作所述磁带驱动器(10)继续移动所述磁带(36)沿纵向离开所述被检测的磁带(36)端部；检测所述原始横向位置检测器(175)以确定所述复合致动器(14)是否处于到所述磁带(36)的所述边缘的预定距离内；如果所述复合致动器(14)是在到所述磁带(36)的所述边缘的预定距离内，则操作所述伺服控制器(27)移动所述粗调致动器部分(16)沿横向离开所述磁带(36)的所述边缘；否则，操作所述伺服控制器(27)使所述粗调致动器部分(16)沿横向移向所述边缘；检测所述双伺服检测器(45、46)以检测任何两个所述定义的伺服带(30-34)；以及一旦检测到所述定义的伺服带(30-34)中的任何两个，则检测所述纵向偏移以识别所述两个定义的伺服带(30-34)中哪些已被检测到。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述操作磁带驱动器(10)继续移动所述磁带(36)沿纵向移动的步骤还包含以所述标称速度的预定标准范围内的速度移动所述磁带(36)。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述定义的伺服带(30-34)包含以定时为基础重复磁转换伺服图案，在所述重复图案的第一组转换之间有固定的距离间隔，在所述重复图案的第二组转换之间有横向可变的距离间隔，而且其中所述操作磁带驱动器(10)继续移动所述磁带(36)以所述速度沿所述纵向移动的步骤还包含检测所述重复图案的固定间隔转换的移动时间以测量所述磁带(36)的速度供与所述标称速度比较。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述一旦检测到所述定义的伺服带(30-34)中的任何两个便检测所述纵向偏移的步骤还包含检测所述两个定义伺服带(30-34)中每个的所述横向可变转换的移动距离与所述固定间隔转换的移动距离之比，以确定所述伺服检测器相对于所述定义的伺服带(30-34)的横向位置，并操作所述伺服控制器(27)移动粗调致动器部分(16)以把所述双伺服检测器(45、46)基本上定位在所述两个定义的伺服带(30-34)的中央。
5.如前述权利要求中任何一个所述的方法，其中所述沿纵向继续移动所述磁带(36)的步骤还包含如果被检测的所述磁带(36)的估计纵向位置处在距所述磁带(36)任何一端的预定距离之外，则确定所述驱动器(10)移动所述磁带(36)的方向，并操作所述驱动器(10)使磁带(36)沿相反方向移动。
6.一种磁带驱动器伺服系统，所述伺服系统用于相对于磁带(36)的多个平行的、纵向定义的伺服带(30-34)横向定位磁头(15)，所述定义的伺服带(30-34)每个被多个平行于所述定义的伺服带(30-34)的数据磁道分开，所述定义的伺服带(30-34)按纵向偏移的图案排列以便识别，所述磁带驱动器有一驱动系统(10)用于以标称速度纵向移动所述磁带(36)以在所述磁带(36)上读和/或写数据，所述用于恢复横向位置的伺服系统包含双伺服检测器(45、46)，用于检测所述磁头(15)相对于两个所述定义的伺服带(30-34)的横向位置；复合致动器(14)，具有微调致动器部分(20)用于相对所述定义的伺服带(30-34)横向移动所述磁头(15)及粗调致动器部分(16)用于相对所述定义的伺服带(30-34)横向移动所述微调致动器部分(20)；原始横向位置检测器(175)，用于检测所述复合致动器(14)是否在到所述磁带(36)边缘的预定距离内；纵向位置估计器，用于估计所述磁带(36)的纵向位置，以及伺服控制器(27)，与所述双检测器(45、46)、所述复合致动器(14)、所述原始横向位置检测器(175)、所述纵向位置估计器以及所述驱动器系统(10)耦合，用于操作所述复合致动器(14)以把所述双伺服检测器(45、46)横向定位在两个所述定义的伺服带(30-34)，并磁道跟踪所述两个定义的伺服带(30-34)，从而定位所述磁头(15)，所述伺服控制器(27)响应所述横向位置的丢失，检测所述纵向位置估计器估计的所述磁带(36)的纵向位置；如果检测的所述磁带(36)的估计纵向位置是在到所述磁带(36)一端的一个预定距离内，则操作所述磁带驱动器继续使所述磁带(36)沿纵向离开所述被检测的磁带(36)端部；检测所述原始横向位置检测器(175)以确定所述复合致动器(14)是否处于到所述磁带(36)的所述边缘的预定距离内；如果所述复合致动器(14)是在到所述磁带(36)的所述边缘的预定距离内，则操作所述粗调致动器部分(16)沿横向离开所述磁带(36)的所述边缘；否则，操作所述粗调致动器部分(16)使其沿横向移向所述边缘；检测所述双伺服检测器(45、46)以检测任何两个所述定义的伺服带(30-34)；以及一旦检测到所述定义的伺服带(30-34)中的任何两个，则检测所述纵向偏移以识别所述两个定义的伺服带(30-34)中哪些已被检测到。
7.如权利要求6所述的伺服系统，其中所述伺服控制器(27)操作所述磁带驱动器继续移动所述磁带(36)沿所述纵向移动，而且以所述标称速度的预定标准范围内的速度移动所述磁带(36)。
8.如权利要求7所述的伺服系统，其中所述定义的伺服带(30-34)包含以定时为基础的重复磁转换伺服图案，在所述重复图案的第一组转换之间有固定的距离间隔，在所述重复图案的第二组转换之间有横向可变的距离间隔，其中所述双伺服检测器(45、46)检测所述转换，而且其中伺服控制器(27)还检测所述双伺服检测器(45、46)检测到的所述重复图案中所述固定间隔转换的移动时间以测量所述磁带(36)的速度供与所述标称速度比较，操作所述磁带驱动器继续以所述速度沿所述纵向方向移动所述磁带。
9.如权利要求8所述的伺服系统，其中所述伺服控制器(27)一旦检测到所述定义的伺服带(30-34)中的任何两个，则检测所述纵向偏移，还确定所述两个定义伺服带(30-34)每个的由所述双伺服检测器(45、46)检测的所述横向可变转换的移动距离与所述双伺服检测器(45、46)检测的所述固定间隔转换的移动距离之比，以进一步确定所述伺服检测器相对于所述定义的伺服带(30-34)的横向位置，并移动粗调致动器部分(16)以把所述双伺服检测器(45、46)基本上定位在所述两个定义的伺服带(30-34)的中央。
10.如权利要求6至9的任何一个所述的伺服系统，其中所述伺服控制器(27)还响应所述磁带(36)的被检测的估计纵向位置处在距所述磁带(36)任何一端的预定距离之外的情况，确定所述驱动器移动所述磁带(36)的方向，并操作所述驱动器使所述磁带(36)沿相反方向移动。
11.一种相对磁带(36)传送数据的磁带数据存储器驱动器，所述磁带(36)有多个平行的、纵向定义的伺服带(30-34)在磁带上，所述定义的伺服带(30-34)每个由平行于所述定义的伺服带(30-34)的多个数据磁道分开，所述定义的伺服带(30-34)按纵向偏移的图案排列以便识别，该磁带数据存储驱动器包含磁头(15)，用于在所述磁带(36)上读和/或写数据；驱动器系统(10)，用于沿所述纵向以标称速度移动所述磁带(36)，以允许所述磁头(15)在所述磁带(36)上读和/或写数据；双伺服检测器(45、46)，用于检测所述磁头(15)相对于两个所述定义的伺服带(30-34)的横向位置；复合致动器(14)，有微调致动器部分(20)用于相对所述定义的伺服带(30-34)横向移动所述磁头(15)及粗调致动器部分(16)用于相对所述定义的伺服带(30-34)横向移动所述微调致动器部分(20)；原始横向位置检测器(175)，用于检测所述复合致动器(14)是否在到所述磁带(36)边缘的预定距离内；纵向位置估计器，用于估计所述磁带(36)的纵向位置；以及伺服控制器(27)，与所述双检测器(45、46)、所述复合致动器(14)、所述原始横向位置检测器(175)、所述纵向位置估计器以及所述驱动器系统(10)耦合，用于操作所述复合致动器(14)以把所述双伺服检测器(45、46)横向定位在两个所述定义的伺服带(30-34)，并磁道跟踪所述两个定义的伺服带(30-34)，从而定位所述磁头(15)，所述伺服控制器(27)响应所述横向位置的丢失，检测所述纵向位置估计器估计的所述磁带(36)的纵向位置；如果检测的所述磁带(36)的估计纵向位置是在到所述磁带(36)一端的一个预定距离内，则操作所述磁带驱动器继续使所述磁带(36)沿纵向离开所述被检测的磁带(36)端部；检测所述原始横向位置检测器(175)以确定所述复合致动器(14)是否处于到所述磁带(36)的所述边缘的预定距离内；如果所述复合致动器(14)是在到所述磁带(36)的所述边缘的预定距离内，则操作所述粗调致动器部分(16)沿横向离开所述磁带(36)的所述边缘；否则，操作所述粗调致动器部分(16)使其沿横向移向所述边缘；检测所述双伺服检测器(45、46)以检测任何两个所述定义的伺服带(30-34)；以及一旦检测到所述定义的伺服带(30-34)中的任何两个，则检测所述纵向偏移以识别所述两个定义的伺服带(30-34)中哪些已被检测到。
全文摘要
一种伺服系统和方法，用于相对于多个伺服带(30－34)定位磁头(15)，这些伺服带(30－34)是在磁带上纵向定义的并按纵向偏移的图案排列以便识别。伺服控制器(27)响应横向位置的丢失，检测所估计的磁带(36)的纵向位置。如果所估计的纵向位置处在到磁带(36)一端的预定距离之内，则伺服控制器(27)操作驱动器(10)继续使磁带(36)离开被检测的端部。伺服控制器(27)检测原始横向位置检测器(175)以确定复合致动器(14)是否处于到磁带(36)边缘的预定距离内。如果是，则操作复合致动器(14)的粗调致动器部分(16)使其沿横向离开磁带(36)的边缘；否则向着边缘移动。伺服控制器(27)检测双伺服检测器(45、46)以检测任何两个所定义的伺服带(30－34)；一旦检测到任何两个所定义的伺服带(30－34)，则检测纵向偏移以识别两个所定义的伺服带(30－34)中哪些已被检测到。
文档编号G11B5/584GK1447965SQ0181417
公开日2003年10月8日 申请日期2001年7月6日 优先权日2000年8月16日
发明者N·X·布伊, J·A·科斯基, 佐佐木昭光, 鹤田和弘 申请人:国际商业机器公司