一种基于机器视觉的自动跟踪监测系统及采用该系统实现的靶丸、充气管的装配监测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于惯性约束聚变中（ICF)祀自动装配领域。
【背景技术】
[0002] 惯性约束聚变（ICF)的思想是利用高能粒子束在几纳秒的时间内将気氣祀丸压 缩到每立方厘米几百克的高密度，压强为几亿个大气压，从而使祀丸在局部形成热斑点火 并燃烧。上世纪80年代末，美国科学家曾利用地下核爆的福射能量成功地驱动了惯性约束 核聚变，证实了运一技术路线的可行性。
[0003] 随着激光技术的出现，人们开始研究利用强激光的极高功率密度和极好的方向性 来轰击気-氣祀，让它们产生受控的惯性约束核聚变从而释放出聚变能，运就是"激光核聚 变"。
[0004] 祀的制备是ICF实验的核屯、内容，目前低溫冷冻祀是研究热点，低溫冷冻祀结构 复杂，由十几零件组成，装配过程主要有五个环节。本申请主要针对祀丸充气管装配。 阳〇化]祀丸充气管是祀装配工艺中一个重要的环节，在的装配过程中，由于尺寸微小，而 且祀丸充气管材料比较脆，稍有失误便可能会导致充气管或祀丸损坏，
[0006] 由于空间排布限制，国内外主要由熟练技术人员通过高倍率显微镜目视观测对 准，采用运种装配方式进行装配，使得装配精度较低，且装配的时间长。
[0007] 祀丸充气管装配是冷冻祀精密装配中的重要组成部分，其目标是要将一根外径约 10ym的充气管插入祀丸（外径约0. 5mm)上直径约12~15ym的充气孔中，祀丸壁厚约为 10ym至几十微米之间，由于祀丸和充气管都非常脆弱，装配时稍有偏差就会导致祀丸和充 气管的损坏，为了保证装配精度、效率和成功率，需要研制高精度的监测系统，在装配过程 中实时监测祀孔和充气管的位置，反馈给运动控制执行机构，实现高精度、高效的装配。
【发明内容】
[0008] 本发明是为了解决现有祀丸充气管装配过程中需熟练技术人员通过高倍率显微 镜目视观测对准，导致装配精度低和装配效率低问题，本发明提供了一种基于机器视觉的 自动跟踪监测系统及采用该系统实现的祀丸、充气管的装配监测方法。
[0009] 一种基于机器视觉的自动跟踪监测系统，它包括第一显微视觉系统、第二显微视 觉系统、第=显微视觉系统、充气管微调辅助夹持件、反射镜、负压吸附头、祀丸微调整平 台；
[0010] 所述的第一显微视觉系统、第二显微视觉系统和第=显微视觉系统的结构完全相 同，负压吸附头放置在祀丸微调整平台上，负压吸附头用于吸附祀丸，
[0011] 反射镜的中屯、设有通孔，充气管位于反射镜的上方，且穿过反射镜的通孔，反射镜 与水平面成45°角，反射镜和第一显微视觉系统位于同一水平面，
[0012] 充气管微调辅助夹持件用于对所夹持的充气管进行水平及竖直方向上的微调，
[0013] 反射镜和充气管微调辅助夹持件依次设置在祀丸的上方，且祀丸、反射镜和充气 管同轴设置，
[0014] 第一显微视觉系统位于祀丸微调整平台的一侧，第二显微视觉系统和第=显微视 觉系统位于祀丸微调整平台的另一侧，
[0015] 第一显微视觉系统用于通过反射镜的反射对祀丸成像，监测祀丸上的祀孔的位 置，
[0016] 第二显微视觉系统和第=显微视觉系统在水平方向上输出的光路正交设置，且第 二显微视觉系统和第=显微视觉系统用于监测充气管的空间位置和姿态。
[0017] 采用所述的一种基于机器视觉的自动跟踪监测系统实现的祀丸、充气管的装配监 测方法，所述的装配监测方法的具体过程为：
[0018] 首先，通过负压吸附头吸附祀丸，并保证祀丸上的祀孔竖直朝上，通过充气管微调 辅助夹持件夹持充气管的夹持端，使得充气管竖直向下，
[0019] 其次，祀丸通过微调整平台进行微调，使得第一显微视觉系统通过反射镜的反射 对祀丸成像，监测祀丸上的祀孔的位置，
[0020] 使充气管的插入端穿过反射镜的通孔，充气管的插入端对准祀丸上的祀孔，并与 祀丸上的祀孔保持在20微米距离范围内，
[0021] 通过第一显微视觉系统、第二显微视觉系统和第=显微视觉系统共同监测充气管 和祀丸上的祀孔之间的空间位置关系，
[0022] 最后，设定充气管的运动距离，通过充气管微调辅助夹持件使充气管竖直向下运 动，使充气管插入到祀丸上的祀孔内，完成祀丸、充气管的自动装配监测。
[0023] 本发明创新之处在于实现了对祀丸和充气管=路正交正向监测，为自动化装配监 测提供了基础。充气管从正上方插入，祀丸正上方祀孔一般无法实现正向观测，国外类似仪 器为了避免阻挡充气管，一般采用斜视监测，由于被测件尺寸微小，成像镜头一般放大倍数 较大，成像镜头景深较小，斜视监测无法实现对祀丸孔的全轮廓成像，所W斜视监测一般由 有经验的操作者人工目视对准，无法实现自动监测，本发明及实现了正向观测，又不遮挡充 气管插入，可W实现装配过程的自动化。
[0024] 本发明为了实现正向对祀孔成像，同时保证充气管从上方插入，首次提出了采用 中空反射镜的方案，即保证充气管从反射镜孔插入，同时通过反射镜转折光路，实现了对祀 孔的正向观测，避免原来倾斜观察无法准确的确定空的位置，通过水平相互正交的两路系 统，实现了充气管空间位置和姿态检测，通过事先精密标定，实现了祀丸孔和充气管的精确 自动对准，对准精度优于2微米。使得祀丸充气管的装配精度和速度显著提高。
【附图说明】
[00巧]图1为本发明所述的一种基于机器视觉的自动跟踪监测系统的原理示意图； 铺---------------------龄表示调焦电动平移台，
[00%] 图2为第一显微视觉系统通过反射镜反射，将祀孔转像到水平位置的成像原理 图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0027] 一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种基于机器视 觉的自动跟踪监测系统，它包括第一显微视觉系统1、第二显微视觉系统2、第=显微视觉 系统3、充气管微调辅助夹持件4、反射镜5、负压吸附头6、祀丸微调整平台7;
[0028] 所述的第一显微视觉系统1、第二显微视觉系统2和第S显微视觉系统3的结构完 全相同，负压吸附头6放置在祀丸微调整平台7上，负压吸附头6用于吸附祀丸8，
[0029] 反射镜5的中屯、设有通孔，充气管9位于反射镜5的上方，且穿过反射镜5的通孔， 反射镜5与水平面成45°角，反射镜5和第一显微视觉系统1位于同一水平面，
[0030] 充气管微调辅助夹持件4用于对所夹持的充气管9进行水平及竖直方向上的微 调，
[0031] 反射镜5和充气管微调辅助夹持件4依次设置在祀丸8的上方，且祀丸8、反射镜 5和充气管9同轴设置，
[0032] 第一显微视觉系统1位于祀丸微调整平台7的一侧，第二显微视觉系统2和第S 显微视觉系统3位于祀丸微调整平台7的另一侧，
[0033] 第一显微视觉系统1用于通过反射镜5的反射对祀丸8成像，监测祀丸8上的祀 孔的位置，
[0034] 第二显微视觉系统2和第=显微视觉系统3在水平方向上输出的光路正交设置， 且第二显微视觉系统2和第S显微视觉系统3用于监测充气管9的空