微装配技术是制造由不同尺度和材料的微型零件构成的微机电系统的必备手段，在微光机电系统、微/纳米机器人技术、芯片实验室、细胞操作等领域有着广泛的应用。待装配微型零件的三维表面形貌信息是微装配系统进行装配操作时需要分析和检测的关键参数，为了保证微装配系统在夹持、对准和趋近操作时的正确性和准确性，必须检测待装配微型零件的三维表面形貌信息。目前聚焦法获取三维形状(Shape from focus,SFF)是基于视觉图像的非接触被动式三维表面形貌信息测量的主要方法，但是传统的SFF方法存在诸多问题。一方面在对被测物体点恢复精确的深度信息时，采用了近似的方式进行计算，并不能保证恢复的精度；另一方面，在获取视觉图像时需要将被测物体移动，这种方式并不适合于微装配系统使用。因此，针对于微装配系统进行显微视觉图像的深度信息获取方法研究具有非常重要的意义。
　　本文针对上述问题，提出并实现了一种基于三维空间插值技术的微装配空间显微视觉断层扫描图像的深度信息获取方法。该方法能够实现对微装配系统待装配微型零件的显微视觉断层扫描图像进行高精度的深度信息获取并成功恢复其三维表面形貌信息。在此基础上，根据所提出的深度信息获取方法原理，设计了模拟仿真和微装配系统两种方式获取显微视觉断层扫描图像并进行深度信息获取方法实验验证。
　　本文的主要研究工作和研究成果包括以下几个方面：
　　1.分析了微装配系统的系统构成以及显微视觉系统的成像原理。为了适应于微装配系统的特点并且能够保证同时获取微型零件的局部细节信息和全局形貌信息，采用显微视觉断层扫描技术获取包含微型零件完整三维表面形貌信息的显微视觉断层扫描图像序列。显微视觉断层扫描技术通过精密定位平台系统带动显微视觉系统在微装配空间中进行显微视觉断层扫描。
　　2.研究并提出了一种基于三维空间插值技术的微装配空间显微视觉断层扫描图像的深度信息获取方法的基本原理。首先结合显微视觉系统成像原理，在建立显微视觉断层扫描图像与微型零件空间位置关系的基础上，提出了一种获取显微视觉断层扫描图像清晰聚焦轮廓曲线的聚焦评价函数局部极值方法。通过对各个显微视觉断层扫描图像的清晰聚焦轮廓曲线进行深度赋值构建各个显微视觉断层扫描图像的三维空间，从而获取所有的显微视觉断层扫描图像的三维空间。其次，在获取所有的显微视觉断层扫描图像的三维空间基础上，提出了一种空间深度插值方法。通过对相邻显微视觉断层扫描图像的三维空间中的清晰聚焦轮廓曲线间进行空间深度插值，从而精确恢复待装配微型零件的深度信息，获取深度图和微型零件的3D模型。
　　3.设计了基于模拟图像的深度信息获取仿真实验用于方法验证和参数分析。通过计算光学模拟相机聚焦和散焦的过程，获取模拟三维几何体的显微视觉断层扫描图像序列，进行深度信息获取仿真实验。在此基础上，分析了深度信息获取方法中各项计算参数对结果可能造成的影响，并且通过仿真实验对分析结果进行了实验验证。仿真实验结果表明所提出的深度信息获取方法能够正确的进行深度信息获取计算，比传统的SFF方法具有更好的精度，并且通过合理确定深度信息获取中的影响参数能够获取更高精度的深度信息结果。
　　4.建立了微装配实验系统并进行实验验证。在实验中，以锥腔和微夹持器末端夹爪为实验对象，通过显微视觉断层扫描技术获取实验对象的显微视觉断层扫描图像序列并完成深度信息获取计算，得到深度图和实验对象的3D模型。将得到的实验对象3D模型与其自身的CAD模型通过ICP配准的方式进行精度分析。实验结果表明，该方法能够获取得到高质量待装配微型零件的三维表面形貌信息，对于微装配系统的微操作具有良好的指导作用。
　　本文的研究工作对微装配系统的三维表面形貌信息的自动检测算法开发奠定了理论基础，促进了自动微装配在线检测的广泛应用。