大型激光驱动器光机组件视觉检测与定位研究

Large laser facility has important strategic significance to national security and energy. The facility is an important symbol of national security, energy and scientific research. Opto-mechanical assembly is an important part of the large laser facility, and is a key factor for the successfully running of large laser facility. Therefore, the detection and location of the opto-mechanical assembly is very important for the construction and running of the facility, and it has important significance in applications and research. To deal with the plenty of difficulties and problems in the detection and location process, this project includes the following aspects: (1)Optics damage detection using sparse representation and cascaded saliency model;(2)The extration of salient feature set of optp-machanical assembly based on visual cognition models; (3)The detection and localization of the opto-mechanical assembly based on the hybrid model and online learning of saliency features; (4) The pose estimation of opto-mechanical assembly based on the improved sub-pattern bilinear model. Finally, we establish a detection and localization prototype system for the opto-mechanical assembly of the large laser facility. Then the system will be applied and tested on the current large laser facility, and it also will provide technical support for the future ignition facilities.

大型激光驱动器装置对国家安全、能源等具有重要的战略意义，世界各国均已将该装置作为国家安全、能源和科研水平的重要标志。光机组件是大型激光驱动器的重要组成部分，是大型激光驱动器顺利运行的关键因素，光机组件的视觉检测和定位是激光装置集成安装和运行顺利开展的保障，具有重要的应用意义和研究意义。鉴于大型激光驱动器集成环境的复杂性、光机组件自身的复杂性等问题，现有的视觉检测和定位方法难以直接应用，亟待开展新的理论和方法研究，为此本项目拟开展如下研究：（1）基于级联显著性模型和稀疏分类的光学元件损伤检测；（2）基于视觉认知模型的光机组件稳定显著性特征集提取；（3）基于混合目标模型和显著性特征在线学习的光机组件检测与定位；（4）基于子模式双线性模型的光机组件位姿估计。最终建立一个面向大型激光驱动器光机组件的检测和定位原型系统，在我国的大型激光驱动器上进行应用验证，并为我国未来点火装置的建设提供技术支撑。

项目针对大型激光驱动器光机组件的视觉检测和定位问题开展研究，主要成果包括：a)视觉显著性模型及检测方法研究，b)基于视觉注意力机制的跟踪定位方法研究c).基于视觉先验的刚性部件三维检测与定位方法研究，d)基于视觉-激光传感信息的光机组件检测、定位与对准方法研究，e)光机组件视觉检测、定位与装配验证与应用系统。共发表/接收论文30篇，其中包括IEEE Transaction on Systems, Man and Cybernetics: Systems，IEEE Transactions on Instrumentation & Measurement，Signal Processing: Image Communication，IEEE Signal Processing Letters，Neurocomputing，Assembly Automation等国际期刊论文，《自动化学报》、《机器人》等国内顶级期刊，以及IEEE ICRA、ICPR、SMC、ROBIO等机器人领域重要国际会议。申请发明专利10项。.相关成果，获得“北京市科学技术二等奖”（工业机器人高精度装配关键技术及应用，2015年），并被推荐申报军队科技进步二等奖（大口径光学器件机器人柔性装配技术，2018，已通过初评）。.项目负责人，入选“中国科学院青年创新促进会会员”（2015年），晋升为研究员（2017）。参与人员2人晋升为副研究员，培养博士生5人。.研发了国内首套大口径光机组件机器人柔性精密装配系统。项目成果，可以推广应用到大口径器件自动化装配过程的自动化检测与定位、引导等，包括大型激光驱动器光机组件，卫星大部件，飞机部件，以及工业精密部件的检测、定位和装配过程。