微靶裝配在線(xiàn)監(jiān)測(cè)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(jiǎn)稱(chēng)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(guó)內(nèi)外公開(kāi)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(guò)程中對(duì)各零部件位置關(guān)系的在線(xiàn)測(cè)量方法以及在裝配完成后對(duì)靶球中心位置的測(cè)量研究工作在國(guó)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(cè)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(cè)量方式的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)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(cè)量和激光共焦測(cè)量混合系統(tǒng)融合技術(shù)，系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù)，以及在線(xiàn)監(jiān)測(cè)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(xiàn)監(jiān)測(cè)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(xiàn)監(jiān)測(cè)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(cè)量控制功能要求，設(shè)計(jì)開(kāi)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(duì)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(cè)量光路、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和信號(hào)處理算法三方面對(duì)共焦測(cè)頭進(jìn)行了改進(jìn)。分析研究了減小共焦測(cè)頭測(cè)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(duì)原有測(cè)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(cè)量光斑；在新型共焦測(cè)頭機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，將改進(jìn)后的測(cè)量光

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