[发明专利]微装配系统的微装配空间的数字化方法及系统

摘要

一种微装配系统的微装配空间的数字化方法，通过计算机显微视觉断层扫描技术、计算机显微视觉切片扫描技术在微装配系统各单目显微视觉系统所在的方向对微装配空间进行断层扫描获取断层扫描位置，沿显微视觉系统光轴垂直的两个正交方向上进行切片扫描获取切片扫描图像，计算各单目显微视觉系统所在的方向的三维数字化微装配空间，并计算各方向上单目显微视觉系统获取的微装配空间的相交空间，即为微装配系统的数字化微装配空间。该方法不仅在保证高分辨率的同时，提高微装配空间范围，而且将超视场或超景深的微装配系统空间信息用数字化形式表示出来，以实现在微装配空间/微操作空间下高效率、高精度、全自动的装配或操作，具有广泛的应用前景及经济效益。

主权项

1.一种微装配系统的微装配空间的数字化方法，其特征在于，所述方法采用计算机显微视觉断层扫描技术、计算机显微视觉切片扫描技术在微装配系统的微装配空间各单目显微视觉系统所在的方向对微装配空间进行断层扫描获取焦平面断层扫描位置，沿显微视觉系统光轴垂直的两个正交方向上进行切片扫描获取切片扫描图像，基于各单目显微视觉系统焦平面的不同断层位置的切片扫描图像重构显微视觉系统的三维切片视场空间，从而获取微装配空间的三维断层空间，并计算三维微装配空间并实现微装配系统的微装配空间数字化，包括以下步骤：(1)利用计算机显微视觉切片扫描技术、计算机显微视觉断层扫描技术获得微装配空间的切片扫描图像序列和断层空间位置序列：针对X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和任意轴即R轴方向上的显微视觉系统，在微装配空间的X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上进行断层扫描，获取各方向显微视觉系统的焦平面在微装配空间的断层空间位置序列；针对X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上显微视觉系统：其中X轴方向上的显微视觉系统焦平面在微装配空间中的每个断层空间位置，分别利用二维精密定位系统控制其沿着Y轴、Z轴方向进行切片扫描获取每个断层位置的切片扫描图像序列；Y轴方向上的显微视觉系统焦平面在微装配空间中的每个断层空间位置，利用二维精密定位系统控制其沿着X轴、Z轴方向进行切片扫描获取每个断层空间位置的切片扫描图像序列；Z轴方向上的显微视觉系统焦平面在微装配空间中的每个断层空间位置，利用二维精密定位系统控制其沿着X轴、Y轴方向进行切片扫描获取每个断层空间位置的切片扫描图像序列；R轴方向上的显微视觉系统焦平面在微装配系统中的每个断层空间位置，利用二维精密定位系统控制其沿着垂直R轴两个正交方向上进行切片扫描获取每个断层空间位置的切片扫描图像序列；(2)X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的单目显微视觉系统在微装配空间的X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的不同断层空间位置的切片扫描图像结合对应断层扫描的精密定位系统的步长重构切片扫描图像的三维切片视场空间，计算X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上不同断层空间位置的三维切片视场空间的数字化信息以及微装配空间的三维断层空间数字化信息，从而计算X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的单目显微视觉系统获取的数字化微装配空间；在此基础上计算X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上各单目显微视觉系统获取的数字化微装配空间相交空间，得到微装配系统的数字化微装配空间；(2.1)根据X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的单目显微视觉系统焦平面在微装配空间中不同断层空间位置的切片扫描图像序列，计算X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上显微视觉系统的三维切片视场空间范围；(2.2)对X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的显微视觉系统的三维切片视场空间栅格化以及栅格数值化，获取对应方向上三维切片视场空间数字化信息；(2.3)根据X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的显微视觉系统的三维切片视场空间数字化信息，计算X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上微装配空间的三维断层空间的数字化信息；(2.4)根据X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上微装配空间的三维断层空间数字化信息分别计算微装配系统在X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的数字化微装配空间；(2.5)沿X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上微装配空间的三维空间关系匹配；(2.6)计算X轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴、或者X轴和Y轴和Z轴和R轴方向上的微装配空间的相交空间；所述的微装配空间是指所搭建的微装配系统空间中能同时观测到微机械手或微机器人、工作台及待装配物体等全局信息的空间。