一種基于機器視覺的自動跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)實現(xiàn)的靶丸、充氣管的裝配監(jiān)測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于慣性約束聚變中（ICF)祀自動裝配領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 慣性約束聚變（ICF)的思想是利用高能粒子束在幾納秒的時間內(nèi)將気氣祀丸壓 縮到每立方厘米幾百克的高密度，壓強為幾億個大氣壓，從而使祀丸在局部形成熱斑點火 并燃燒。上世紀80年代末，美國科學家曾利用地下核爆的福射能量成功地驅(qū)動了慣性約束 核聚變，證實了運一技術(shù)路線的可行性。
[0003] 隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)，人們開始研究利用強激光的極高功率密度和極好的方向性 來轟擊気-氣祀，讓它們產(chǎn)生受控的慣性約束核聚變從而釋放出聚變能，運就是"激光核聚 變"。
[0004] 祀的制備是ICF實驗的核屯、內(nèi)容，目前低溫冷凍祀是研究熱點，低溫冷凍祀結(jié)構(gòu) 復雜，由十幾零件組成，裝配過程主要有五個環(huán)節(jié)。本申請主要針對祀丸充氣管裝配。 陽〇化]祀丸充氣管是祀裝配工藝中一個重要的環(huán)節(jié)，在的裝配過程中，由于尺寸微小，而 且祀丸充氣管材料比較脆，稍有失誤便可能會導致充氣管或祀丸損壞，
[0006] 由于空間排布限制，國內(nèi)外主要由熟練技術(shù)人員通過高倍率顯微鏡目視觀測對 準，采用運種裝配方式進行裝配，使得裝配精度較低，且裝配的時間長。
[0007] 祀丸充氣管裝配是冷凍祀精密裝配中的重要組成部分，其目標是要將一根外徑約 10ym的充氣管插入祀丸（外徑約0. 5mm)上直徑約12~15ym的充氣孔中，祀丸壁厚約為 10ym至幾十微米之間，由于祀丸和充氣管都非常脆弱，裝配時稍有偏差就會導致祀丸和充 氣管的損壞，為了保證裝配精度、效率和成功率，需要研制高精度的監(jiān)測系統(tǒng)，在裝配過程 中實時監(jiān)測祀孔和充氣管的位置，反饋給運動控制執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)高精度、高效的裝配。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有祀丸充氣管裝配過程中需熟練技術(shù)人員通過高倍率顯微 鏡目視觀測對準，導致裝配精度低和裝配效率低問題，本發(fā)明提供了一種基于機器視覺的 自動跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)實現(xiàn)的祀丸、充氣管的裝配監(jiān)測方法。
[0009] 一種基于機器視覺的自動跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)，它包括第一顯微視覺系統(tǒng)、第二顯微視 覺系統(tǒng)、第=顯微視覺系統(tǒng)、充氣管微調(diào)輔助夾持件、反射鏡、負壓吸附頭、祀丸微調(diào)整平 臺；
[0010] 所述的第一顯微視覺系統(tǒng)、第二顯微視覺系統(tǒng)和第=顯微視覺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)完全相 同，負壓吸附頭放置在祀丸微調(diào)整平臺上，負壓吸附頭用于吸附祀丸，
[0011] 反射鏡的中屯、設(shè)有通孔，充氣管位于反射鏡的上方，且穿過反射鏡的通孔，反射鏡 與水平面成45°角，反射鏡和第一顯微視覺系統(tǒng)位于同一水平面，
[0012] 充氣管微調(diào)輔助夾持件用于對所夾持的充氣管進行水平及豎直方向上的微調(diào)，
[0013] 反射鏡和充氣管微調(diào)輔助夾持件依次設(shè)置在祀丸的上方，且祀丸、反射鏡和充氣 管同軸設(shè)置，
[0014] 第一顯微視覺系統(tǒng)位于祀丸微調(diào)整平臺的一側(cè)，第二顯微視覺系統(tǒng)和第=顯微視 覺系統(tǒng)位于祀丸微調(diào)整平臺的另一側(cè)，
[0015] 第一顯微視覺系統(tǒng)用于通過反射鏡的反射對祀丸成像，監(jiān)測祀丸上的祀孔的位 置，
[0016] 第二顯微視覺系統(tǒng)和第=顯微視覺系統(tǒng)在水平方向上輸出的光路正交設(shè)置，且第 二顯微視覺系統(tǒng)和第=顯微視覺系統(tǒng)用于監(jiān)測充氣管的空間位置和姿態(tài)。
[0017] 采用所述的一種基于機器視覺的自動跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)的祀丸、充氣管的裝配監(jiān) 測方法，所述的裝配監(jiān)測方法的具體過程為：
[0018] 首先，通過負壓吸附頭吸附祀丸，并保證祀丸上的祀孔豎直朝上，通過充氣管微調(diào) 輔助夾持件夾持充氣管的夾持端，使得充氣管豎直向下，
[0019] 其次，祀丸通過微調(diào)整平臺進行微調(diào)，使得第一顯微視覺系統(tǒng)通過反射鏡的反射 對祀丸成像，監(jiān)測祀丸上的祀孔的位置，
[0020] 使充氣管的插入端穿過反射鏡的通孔，充氣管的插入端對準祀丸上的祀孔，并與 祀丸上的祀孔保持在20微米距離范圍內(nèi)，
[0021] 通過第一顯微視覺系統(tǒng)、第二顯微視覺系統(tǒng)和第=顯微視覺系統(tǒng)共同監(jiān)測充氣管 和祀丸上的祀孔之間的空間位置關(guān)系，
[0022] 最后，設(shè)定充氣管的運動距離，通過充氣管微調(diào)輔助夾持件使充氣管豎直向下運 動，使充氣管插入到祀丸上的祀孔內(nèi)，完成祀丸、充氣管的自動裝配監(jiān)測。
[0023] 本發(fā)明創(chuàng)新之處在于實現(xiàn)了對祀丸和充氣管=路正交正向監(jiān)測，為自動化裝配監(jiān) 測提供了基礎(chǔ)。充氣管從正上方插入，祀丸正上方祀孔一般無法實現(xiàn)正向觀測，國外類似儀 器為了避免阻擋充氣管，一般采用斜視監(jiān)測，由于被測件尺寸微小，成像鏡頭一般放大倍數(shù) 較大，成像鏡頭景深較小，斜視監(jiān)測無法實現(xiàn)對祀丸孔的全輪廓成像，所W斜視監(jiān)測一般由 有經(jīng)驗的操作者人工目視對準，無法實現(xiàn)自動監(jiān)測，本發(fā)明及實現(xiàn)了正向觀測，又不遮擋充 氣管插入，可W實現(xiàn)裝配過程的自動化。
[0024] 本發(fā)明為了實現(xiàn)正向?qū)肟壮上瘢瑫r保證充氣管從上方插入，首次提出了采用 中空反射鏡的方案，即保證充氣管從反射鏡孔插入，同時通過反射鏡轉(zhuǎn)折光路，實現(xiàn)了對祀 孔的正向觀測，避免原來傾斜觀察無法準確的確定空的位置，通過水平相互正交的兩路系 統(tǒng)，實現(xiàn)了充氣管空間位置和姿態(tài)檢測，通過事先精密標定，實現(xiàn)了祀丸孔和充氣管的精確 自動對準，對準精度優(yōu)于2微米。使得祀丸充氣管的裝配精度和速度顯著提高。
【附圖說明】
[00巧]圖1為本發(fā)明所述的一種基于機器視覺的自動跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)的原理示意圖； 鋪---------------------齡表示調(diào)焦電動平移臺，
[00%] 圖2為第一顯微視覺系統(tǒng)通過反射鏡反射，將祀孔轉(zhuǎn)像到水平位置的成像原理 圖。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0027] 一：參見圖1說明本實施方式，本實施方式所述的一種基于機器視 覺的自動跟蹤監(jiān)測系統(tǒng)，它包括第一顯微視覺系統(tǒng)1、第二顯微視覺系統(tǒng)2、第=顯微視覺 系統(tǒng)3、充氣管微調(diào)輔助夾持件4、反射鏡5、負壓吸附頭6、祀丸微調(diào)整平臺7;
[0028] 所述的第一顯微視覺系統(tǒng)1、第二顯微視覺系統(tǒng)2和第S顯微視覺系統(tǒng)3的結(jié)構(gòu)完 全相同，負壓吸附頭6放置在祀丸微調(diào)整平臺7上，負壓吸附頭6用于吸附祀丸8，
[0029] 反射鏡5的中屯、設(shè)有通孔，充氣管9位于反射鏡5的上方，且穿過反射鏡5的通孔， 反射鏡5與水平面成45°角，反射鏡5和第一顯微視覺系統(tǒng)1位于同一水平面，
[0030] 充氣管微調(diào)輔助夾持件4用于對所夾持的充氣管9進行水平及豎直方向上的微 調(diào)，
[0031] 反射鏡5和充氣管微調(diào)輔助夾持件4依次設(shè)置在祀丸8的上方，且祀丸8、反射鏡 5和充氣管9同軸設(shè)置，
[0032] 第一顯微視覺系統(tǒng)1位于祀丸微調(diào)整平臺7的一側(cè)，第二顯微視覺系統(tǒng)2和第S 顯微視覺系統(tǒng)3位于祀丸微調(diào)整平臺7的另一側(cè)，
[0033] 第一顯微視覺系統(tǒng)1用于通過反射鏡5的反射對祀丸8成像，監(jiān)測祀丸8上的祀 孔的位置，
[0034] 第二顯微視覺系統(tǒng)2和第=顯微視覺系統(tǒng)3在水平方向上輸出的光路正交設(shè)置， 且第二顯微視覺系統(tǒng)2和第S顯微視覺系統(tǒng)3用于監(jiān)測充氣管9的空