微靶裝配在線監(jiān)測系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高質(zhì)量的微靶是激光約束核聚變(Inertial confinement fusion，簡稱ICF)中實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的基礎(chǔ)和保障，靶球作為微靶中一個(gè)關(guān)鍵部件，在微靶裝配體中的位置直接影響著“點(diǎn)火”實(shí)驗(yàn)的成敗。目前，國內(nèi)外公開的有關(guān)微靶裝配裝置的研究工作取得了一定成果。但是，在微靶裝配過程中對各零部件位置關(guān)系的在線測量方法以及在裝配完成后對靶球中心位置的測量研究工作在國內(nèi)很少有報(bào)道。
　　 本論文以微靶裝配中各零部件的結(jié)構(gòu)特征、幾何參數(shù)和

2、空間位置關(guān)系以及測量精度要求的研究分析為基礎(chǔ)，提出了一套基于顯微圖像和激光共焦兩種非接觸測量方式的在線監(jiān)測系統(tǒng)方案。本系統(tǒng)中主要研究的關(guān)鍵技術(shù)有：顯微圖像測量和激光共焦測量混合系統(tǒng)融合技術(shù)，系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù)，以及在線監(jiān)測系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究。
　　 本文研究的在線監(jiān)測系統(tǒng)充分考慮了與微靶裝配系統(tǒng)中的微操作系統(tǒng)兼容性，確定了基于懸臂式在線監(jiān)測系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，并完成了整體系統(tǒng)的制造，調(diào)試和主要的實(shí)驗(yàn)研究工作。

3、>　　 按照測量控制功能要求，設(shè)計(jì)開發(fā)了基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制卡及相應(yīng)軟件系統(tǒng)，完成了對四個(gè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的綜合控制。
　　 在前期探索工作的基礎(chǔ)上，從測量光路、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和信號處理算法三方面對共焦測頭進(jìn)行了改進(jìn)。分析研究了減小共焦測頭測量光斑尺寸的方法，綜合了激光光束的透鏡變換、像差和實(shí)際需求的因素，對原有測量光路進(jìn)行了改進(jìn)，采用非球面物鏡進(jìn)行聚焦，獲得了10μm左右的測量光斑；在新型共焦測頭機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將改進(jìn)后的測量光

4、路進(jìn)行了折疊，有效減小了測頭體積；針對現(xiàn)有光電信號處理算法存在的不足，初步提出了改進(jìn)算法，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該算法的可行性。確定了顯微圖像測量系統(tǒng)的總體構(gòu)成，并對測量方法進(jìn)行了分析研究。
　　 建立了在線監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，對系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)誤差進(jìn)行了檢測，并根據(jù)誤差理論，對在線監(jiān)測系統(tǒng)的測量不確定度進(jìn)行了分析。
　　 提出了一種根據(jù)新型共焦測頭本身的測量光路特點(diǎn)，并輔助PSD完成對兩個(gè)共焦測頭測量光線調(diào)整對準(zhǔn)的方法，并從