一种基于转镜的光存储信息的高速读取方法及装置与流程

文档序号:34580352发布日期:2023-06-28 14:10阅读:26来源:国知局
一种基于转镜的光存储信息的高速读取方法及装置

本发明涉及光存储领域,更具体地,涉及一种基于转镜的光存储信息的高速读取方法及装置。


背景技术:

1、在介绍光盘数据读取之前,我们首先应该了解一下光盘的数据存储方式,与软盘、硬盘相同,都是以二进制数据的形式来存储信息的。刻录信息的时候,将上位机传输过来的数据经过二值化编码后发送给光调制器,上位机调制激光源强度,调制后的激光束通过光路系统,经物镜聚焦后作用到介质上。激光强度较强的位置在存储介质烧蚀出小凹坑,而光强较弱的位置不会烧蚀介质。所以,在存储介质上,存在被烧蚀和未烧蚀两种不同的状态,这两种状态就刻写信息的“1”和“0”两种不同状态。而读取信息的过程描述如下,激光扫描介质,在凹坑处由于反射光与入射光相互抵消入射光不返回,而在未烧蚀的无凹坑处,入射光大部分返回。这样,根据光束反射能力的不同,就可以把存储介质上的二进制信息读出,然后再将这些二进制信息经过反解码转换成为原始的刻录信息。

2、目前来说,光盘的信息读取速度相比硬盘来说还是很慢,我们通常在光盘或光驱上能看到的8x、16x等标识,代表的就是光盘的读取速度。cd光盘的1x是18.75kb/s,那么52x=975kb/s,以最快的52x速度读写容量为700mb的cd盘需要735.179秒,即12分15.179秒来完成。其实,光盘数据密度和转速决定了光盘的读取速度上限。提高光盘读取速度的方法其一是减少光盘数据密度,其二就是提高转速。但随着科学技术的飞速发展,需要的数据也随之海量增加,减少光盘数据密度必然不太现实。


技术实现思路

1、本发明要克服现有技术的不足,提供了一种基于转镜的光存储信息的高速读取方法及装置,解决了现有技术中数据读取速度慢的问题。

2、本发明通过理论验证加实际刻写,实现了一种基于转镜的光存储信息的高速读取方法。利用转镜的高速旋转特性,采集卡每检测到一个转镜的行脉冲之后高速采集一行数据。在数据采集过程中,大行程气浮位移台连续移动,可以迅速采集完成单个视场的数据。然后,位移台移动到下一个视场,就可以实现大面积的数据采集。利用z轴位移台控制物镜焦距的变化,实现了三维数据的读取。

3、本发明提出的一种基于转镜的光存储信息的高速读取方法,包括以下步骤:

4、步骤一:启动转镜,使转镜在固定频率下沿着x方向匀速转动;

5、步骤二:设置采集区域、平面方向采集高度、单视场采集区域、起始采集位置偏移量、采集精度、z方向采集高度和采集层数。根据转镜的转动频率、转镜的单次扫描长度和起始采集位置偏移量,计算采集卡接收到转镜行脉冲信号后的采集延迟时间;

6、步骤三:计算大行程气浮位移台的移动速度,控制大行程气浮位移台在y方向运动,并在经过采集区域的起始位置时,产生位置触发信号,使能采集卡采集数据;

7、步骤四:采集卡使能后,每接收到一个行脉冲信号,采集卡采集一行数据;

8、步骤五:大行程气浮位移台完成y方向的一次匀速运动,采集卡采集得到包含冗余数据、校验位等信息的全数据,经二次处理后,得到有效数据;

9、步骤六:如果采集区域大于单视场采集区域,控制大行程气浮位移台多次移动并且重复执行步骤三至步骤五,直至获取得当前层的所有有效数据;如果采集层数大于1,控制z轴位移台多次移动并且重复上述过程,直至获取整个三维区域内的有效数据。

10、步骤七:根据数据存储时的编码规则对采集到的整个三维区域内的有效数据进行数据解码,得到整个三维区域内的原始存储数据。

11、进一步地,启动转镜之后,经过大约15秒的加速时间达到匀速,另外,转镜的出厂转动频率有6000hz,12000hz,24000hz和33000hz四档。

12、进一步地,步骤二中采集卡接收到转镜行脉冲信号后的采集延迟时间td=do÷(l×f),单位s。式中,do为起始采集位置偏移量,单位um;l为转镜的单次扫描长度,单位um;f为转镜的频率,单位hz。起始采集位置偏移量do可以由用户自定义,大小不超过转镜的单次扫描长度的一半即可。

13、进一步地,步骤三中大行程气浮位移台在y方向移动总计经历加速-匀速-减速三个阶段,采集卡采集数据的时间位于大行程气浮位移台匀速移动的阶段;大行程气浮位移台的移动速度由转镜的频率和采集精度共同决定,大行程气浮位移台的速度v=p×f,单位um/s。其中,p为采集精度,单位um。

14、进一步地,步骤四中采集卡采集一行数据的时长t=1÷f,单位s。单视场采集区域的数据量c=hxy÷p*n,式中,hxy表示平面方向采集高度,n表示采集卡在转镜的单次扫描长度下的采集的数据量。因为采集卡的内存有限,需要保证c不能超过采集卡的最大内存。单视场采集区域的数据采集耗时ttotal=hxy÷p×t。因为转镜是按固定频率f旋转,则ttotal=hxy÷(p×f),由公式可知,平面方向采集高度和采集精度固定的情况下,转镜频率越高,耗时越短。

15、进一步地,步骤四中的行脉冲信号与转镜同频并且同步,按照转镜的转动频率同步输出的方波信号即行脉冲信号。

16、进一步地,步骤五中采集卡采集得到包含冗余数据、校验位等信息的全数据,全数据除包含冗余数据、校验位等信息等种信息之外,还可能与原始存储数据的位置正交或者反向。所以,采集得到的数据需要进行二次处理,二次处理具体包括滤波、旋转和二值化处理过程。

17、进一步地,滤波用于剔除采集到的数据中的无效数据;旋转旨在将采集到的数据和原始存储数据的位置和方向保持一致;原始存储数据以二进制的形式刻录在存储卡中,但采集卡采集得到的数据大小为0和255,因此,需要对采集得到的数据进行二值化处理。

18、进一步地,步骤六中所述的获取整个三维区域内的有效数据通常有两种方式。方式一,采集卡采集完单视场采集区域的数据之后,控制z轴位移台移动到下一层,然后,控制采集卡继续采集新一层的数据,重复上述步骤,直到采集完整个三维方向上的单视场采集区域内的数据。然后,移动大行程气浮位移台到下一个视场,再重复上述步骤,直止采集完整个三维区域内的数据。方式二,采集卡采集完单视场采集区域的数据之后,控制大行程气浮位移台移动到下一个视场重复采集,直至整个平面的数据采集完成。然后,控制z轴位移台移动到下一层采集数据,重复上述步骤直到采集完整个三维区域内的数据。如果只需要获取某一块三维区域内的数据,可以采用方式一;如果只需要获取某一层的数据,可以采用方式二。

19、进一步地,z轴位移台移动到下一层的距离s=hz÷hn,单位um,式中,hz表示采集高度,单位um,hn表示采集层数。s大小需要与原始数据存储时的层间距保持一致。

20、进一步地,步骤七中的数据解码跟数据存储时的编码规则有关,反向编码即可以恢复原始存储数据。一种最容易解码的情况是,存储数据的时候无任何编码处理,在这种情况下,只需要对有效数据二值化处理即可恢复原始存储数据。但实际情况,往往会对存储数据进行一定的编码,而光盘刻录本质都是二进制数据的排列组合,单个数据也必然都是由二进制数据编码组成。假设存储的数据的“1”是由n个“1”+m个“0”编码组成,“0”是由n+m个“0”编码组成。则得到的有效数据必然是n+m个“1”和“0”的阵列编码,按照编码规则反向编码,就可以恢复原始存储数据。

21、根据本技术实施例的第二方面,提供一种基于转镜的光存储信息的高速读取装置,包括:

22、转镜控制模块,用于控制转镜在固定频率下沿着x方向匀速转动;

23、信息获取模块,获取采集区域、平面方向采集高度、单视场采集区域、起始采集位置偏移量、采集精度、z方向采集高度、采集层数和转镜的单次扫描长度;

24、采集卡控制模块,用于控制控制采集卡使能和采集数据;

25、大行程气浮位移台控制模块,用于控制大行程气浮位移台移动和产生位置触发信号;

26、z轴位移台控制模块,用于控制z轴位移台移动;

27、数据处理模块,用于对采集到的包含冗余数据、校验位等信息的全数据二次处理,得到有效数据;

28、数据解码模块,用于对所述对采集到的整个三维区域内的有效数据进行数据解码,得到整个三维区域内的原始存储数据。

29、根据本技术实施例的第三方面,提供一种电子设备,包括:

30、一个或多个处理器;

31、存储器,用于存储一个或多个程序;

32、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行,使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-11任一项所述功能。

33、根据本技术实施例的第四方面,提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机指令,该指令被处理器执行时实现如权利要求1-11中任一项所述功能。

34、本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果:

35、由上述实施例可知,通过采集卡在大行程气浮位移台移动过程中持续采集数据。将采集得到的全数据进行滤波、旋转,二值化处理之后获得有效数据,再对获取的有效数据进行解码得到原始的存储数据。通过改变z轴位移台的高度,实现了三维区域内数据的读取。本发明创新地采用具有高速旋转功能的转镜,实现了数据的高速采集,并且使大行程气浮位移台和转镜保持同步,在数据采集过程中,大行程气浮位移台始终移动,极大减少了大行程气浮位移台的加减速时间,这使得即使采集大面积的数据也无需耗费很久的时间。

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