微型靶件装配中自动对焦方法的研究.pdf

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1、20传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2012年第31卷第7期微型靶件装配中自动对焦方法的研究王海强，李杏华，张林，吴文荣(1．中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川绵阳621900：2．天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津300072)摘要：惯性约束激光聚变(ICF)实验对微靶的装配精度要求越来越高，基于机器视觉的在线监测系统是微靶零件测量的主要手段。精确的光学聚焦是进行稳定、高精度测量的前提。提出了一种基于三维精密位移平台的主动对焦方法。通过实

2、验选取了合适的清晰度评价函数。采用大步长找区域，小步长找点的搜索策略，实现了系统的快速精确对焦，调焦精度可优于10m，总体调焦时问约为30S。克服了手动调焦时间长，不能保证成像完全清晰的问题。关键词：惯性约束激光聚变；显微测量；自动对焦；步进运动中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)07-0020-03Researchonauto-focusmethodformicrotargetassemblyWANGHai—qiang，LIXing．hua。，ZHANGLin，WUWen．

3、rong(1．LaserFusionResearchCenter，ChinaAcademyofEn昏neeringPhysics，Mianyang621900，China；2．StateKeyLaboratoryofPrecisionMeasuringTechnologyandInstruments，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：Inertialconfinementfusion(ICF)needsmicro—targetinhighprecision

4、assembly，andtheonlinemonitoringsystembasedonmachinevisionistheprimarymeansoftargetmeasuring．Preciseopticalfocusingisthepremiseofstable，high—precisionmeasurements．Anactiveauto—focusmethodbasedon3Dpreciseshiftplatformisproposed．Thesystemachievesfastandprecisefoc

5、us．Suitabledefinitionevaluationfunctionisselectedthroughexperiment．Searchingstrategyuseslongsteptofindtheregion，smallsteptofindtheprecisionfocuspoint．ItisprovedthattheprecisionisbetterthanlOl~m，andtheoveralltimeisabout30s．Theissuethatusinglongtimeandnotentirel

6、yclearofmanualfocusisovercomed．Keywords：inertialconfinementfusion(ICF)；microscopicimagemeasurement；auto-focus；steppermoving0引言眼观察进行手动调焦的方法不仅效率低，而且不能保证得2011年3月，Et本大地震过后世界各国对于核反应堆到梯度方向变化最大的清晰图像。目前，自动对焦技术的(裂变)的发展都持谨慎态度，但对于能源的需求却与Et俱研究热点主要集中在基于图像处理的实现方法上。该增。在形式众多的

7、新能源中，核聚变能由于其释放的能量方法充分利用了计算机处理数字信号的高速度和灵活性进密度高、燃料丰富、环境污染小、安全系数高等优点而备受行图像的实时处理和调焦机构的精确控制，实现相机的对关注。惯性约束激光聚变(inertialconfinementfusion，焦。从空间的角度看，聚焦的图像比散焦的图像有更锐化的ICF)微靶是激光核聚变技术中的一个关键元件。微靶零边缘，选择合适的清晰度算法，配合焦点搜索策略就可以得件的尺寸介于微米与毫米尺度之间，其装配精度直接影到聚焦的图像。本文通过大量的现场实验，选取了合适的清响

8、物理实验结果的精度和可靠性。如何在靶零件装配过程晰度评价函数，并采取大步长和小步长相结合的焦点搜索策中实现靶零件位置的精密在线检测成为迫切需要解决的问略为ICF微靶装配系统开发了实用的自动对焦系统。题。1系统工作原理基于机器视觉的在线监测系统是微靶装配的主要ICF微靶装配系统的主体结构如图1所示，主要由精工具。获得清晰稳定的图像是监测系统稳定，高精度地采密位