微型靶關(guān)鍵器件裝配系統(tǒng)的研究.pdf

1、核聚變能具有無放射性污染和儲量十分豐富等優(yōu)點,是人類解決能源危機的重要能源形式,激光慣性約束核聚變是實現(xiàn)可控核聚變的兩種主要方式之一。它的工作原理是利用多束高能激光同時照射在含有氚-氘燃料靶球上,產(chǎn)生巨大的慣性力使靶球中的氚-氘達到產(chǎn)生核聚變的條件。由激光慣性約束核聚變的原理可知靶球必需被精確地裝配在聚變靶的中心位置,但目前聚變靶的裝配由相關(guān)技術(shù)人員手工完成,裝配精度和效率均無法滿足聚變實驗的要求,因此關(guān)于微型靶關(guān)鍵器件裝配系統(tǒng)的研究對

2、激光慣性約束核聚變實驗具有重要意義。
　　本文針對激光慣性約束核聚變靶裝配的需求,在對靶零部件的夾持、顯微視覺定位和裝配力控制的關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,研制了一種具有顯微視覺與力覺的激光慣性約束核聚靶裝配系統(tǒng),并開展了相關(guān)的實驗。
　　首先,根據(jù)靶裝配的要求和被裝配靶器件的特點,對靶裝配過程進行分析,并得到靶裝配的關(guān)鍵技術(shù);確定靶裝配總體策略;根據(jù)對靶裝配任務(wù)和總體策略的分析,靶裝配系統(tǒng)采用精密機械-顯微視覺-力覺-計算機控制

3、的總體方案。并從靶器件夾持工具系統(tǒng)、運動承載系統(tǒng)和檢測監(jiān)視系統(tǒng)三個子系統(tǒng)分別進行研制。
　　其次,研制了一種具有力反饋的真空吸附式靶器件夾持工具系統(tǒng),針對各被裝配靶部件分別研制了不同的末端夾持器,并在對吸附過程力學(xué)分析的基礎(chǔ)上確定了真空吸附系統(tǒng)的參數(shù)。
　　通過對靶裝配控制過程特點的分析,確定了靶裝配的控制策略,即大范圍的定位采用位置控制;對于精確的局部操作,非接觸式采用顯微視覺控制,接觸式采用力控制。確定顯微視覺的識別和定

4、位算法,并根據(jù)小孔成像原理建立顯微視覺的映射模型,根據(jù)對套件插入診斷環(huán)裝配過程的分析建立起裝配力模型,并在該模型的基礎(chǔ)上得到裝配力控制的方法。
　　最后,通過實驗驗證顯微視覺的識別與定位算法,得到顯微視覺控制中的圖像雅克比矩陣,在此基礎(chǔ)上得出顯微視覺定位的精度;通過實驗獲得真空吸附系統(tǒng)負壓控制的靜動態(tài)性能;通過套件插入診斷環(huán)力控制實驗的力曲線,獲得了裝配力的控制效果,進行了靶裝配實驗檢驗靶裝配系統(tǒng)對靶裝配的可行性和有效性。