Dipl.-Ing. Florian B.Wörter

Computer Science Professional



Laserleistungssteuerung für Sony DADC

Im Rahmen meiner HTL-Diplomarbeit habe ich mit meinem Kollegen Christian Stockhammer eine anpassbare Laserleistungssteuerung für die Firma Sony DADC entwickelt, welche ich im folgenden Artikel kurz vorstellen will.

Unter Mastering erfahren Sie, wie die Herstellung eines CD-Stempels (Master) funktioniert. Mit Hilfe dieses Masters werden dann in der Produktion die eigentlichen CDs gepresst.

Vor diesem Projekt wurde während des gesamten Belichtungsvorganges die Leistung des Belichtungslasers konstant gehalten. Dies brachte aber ungünstige Nebenwirkungen wie z.B. ein Laserrauschen oder Laserabschwächung mit sich. Weiters war keine Korrekturmöglichkeit vorhanden, wenn durch fertigungstechnische Fehler der Photolack nicht exakt gleichmäßig aufgetragen wurde.

Dieses Projekt hat durch Variation der Laserleistung in Abhängigkeit der Laserposition über dem Master die oben genannten Probleme gelöst und geholfen den Ausschuss zu minimieren.

Die Steuerung des Lasers erfolgt über eine analoge Spannung, die proportional zur gewünschten Leistung des Belichtungslasers ist und vom Steuerungscomputer über eine Multifunctional PCI Card von National Instruments ausgegeben wird. Diese Multifunktionskarte wird auch dazu verwendet, die aktuelle Radiusinformation (Position des Belichtungslasers über dem Master) von der Cuttingmaschine einzulesen.

 Das Team


Wie Sie an der Abbildung links vielleicht erkennen können, befinden wir uns in einem Reistraum im Mastering-Bereich der Firma Sony DADC in Anif.

Die beiden sitzenden Vermumten sind unsere beiden Betreuer Dipl.-Ing. Christoph Aglassinger (links, Abteilungsleiter Elektrotechnik HTL Saalfelden) imd Friedrich Bichler (rechts, Sony DADC). Die beiden Stehenden sind Florian Wörter (links) und Christian Stockhammer (rechts).

Wir möchsten uns an dieser Stelle bei zwei Menschen bedanken, die uns bei der Lösung von einigen Problemen wirklich sehr weitergeholfen haben: Prof. Willfried Rohm (HTL Saalfelden) und Andreas Schmit (Skidata). Danke!

Das Mastering



Abb. 1: Oberfläche einer Compact Disc



Abb. 2: Eine Cuttingmaschine

Abb. 3: Das Signal-Rack




Um eine CD herstellen zu können, muss vorerst ein sogenanter Master, einfacher gesagt ein Stempel, erstellt werden, von dem dann letztendlich die fertige CD gepresst wird. Die Produktion eines solchen Masters bedarf vieler Einzelschritte. Einen dieser Einzelschritte stellt das Belichten des noch nicht fertigen Masters dar. Auf eine Glasscheibe wurde zuvor eine dünne Schicht Photolack aufgebracht. Nun wird das auf dem fertigen Datenträger zu speichernde digitale Image (Array von Nullen und Einsen) in belichtete und nicht belichtete Stellen auf der Glasoberfläche umgewandelt. Anschließend wird diese Glasplatte mit Chemikalien behandelt, und die belichteten Stellen werden weggeätzt. Es entstehen Höhen und Tiefen, Bits und Lands, auf der Masteroberfläche. Das ergibt dann letztendlich die bekannte Oberfläche einer Compact Disc (Abb. 1).



Der gesamte Belichtungsvorgang geschieht in einer sogenannten Cuttingmaschine, welche man sich vereinfacht als einen riesengroßen CD-Brenenr vorstellen kann. (Abb. 2)

Das Signalrack (Abb. 3) ist eine Zusammenschaltung mehrerer Computer und Messeinrichtungen. Diese bereiten die Informationen des Belichtungsvorganges für die Cuttingmaschine vor.



Die Lösung - LAEdit und LAProcess 

Wir haben uns in der Projektierungsphase entschieden, die Aufgabenstellung in zwei Problembereiche zu unterteilen, welche jeweils mit einem Programm abgebildet und gelöst werden. Mit Hilfe von LAEdit (Abb. 1) kann die Leistungskennlinie erstellt und optimiert werden. Dieses Programm generiert eine Datei, welche von LAProcess (Abb. 2) gelesen und verarbeitet werden kann. LAProcess steuert dann den eigentlichen Belichtungsprozess. Dies hat u.a. den Vorteil, dass die Leistungskennlinie nicht zwingend im Reinstraum erstellt werden muss. Ein Mitarbeiter kann sie in seinem Büro optimieren und mit der generierten Datei in den Reinstraum gehen und den Belichtungsprozess starten.

LAEdit (Laserpower Adjustment Editor)

Mit Hilfe dieses Tools soll das leichte Erstellen und Optimieren der Kennlinie Laserleistung in Abhängigkeit der Laserposition über dem Master ermöglicht werden. Dazu werden einige Stützpunkte angegeben. Diese werden im gezeigten Diagramm als Fixpunkte eingetragen und zwischen ihnen wird wahlweise linear oder mit einer mathematische Spline-Funktion interpoliert. Dabei stellt die Abszisse (X-Achse) den Radius und die Ordinate die zur gewünschten Laserleistung proportionale Spannung (0 - 10V) dar. Nach der Fertigstellung der Kennlinie wird für das Programm LAProcess ein Processfile generiert.

LAProcess (Laserpower Adjustment Process)

Dieses Programm läuft sozusagen online während des Belichtungsvorganges und hat die Aufgabe die Laserleistung anhand des eingelesenen Processfiles zu steuern. Dieses File kann man sich als eine Sammlung von Radius- und dazugehörigen Spannungsinformationen vorstellen. LAProcess ermittelt den aktuellen Radius und gibt die für den Radius vorgesehene Spannung am Ausgang der Multifunktionskarte aus.