惯性约束核聚变(ICF)是目前最有希望实现可控方式核聚变能利用的聚变方式,激光惯性约束核聚变是其研究的主要方向。ICF靶的制造装配是整个聚变实验的关键环节,其尺寸极其微小而且材料易碎易变形,装配精度要求高,难以利用传统的方法实现检测和装配。在调研国内外相关技术的基础上,本文提出了利用多维显微视觉的方式对ICF靶丸充气管CFTA(Capsule Fill-Tube Assembly)结构的检测装配的解决方案,并研制了一套基于机器视觉的精密靶装配系统。本文首先分析ICF靶丸-充气管的结构和定位要求,提出了基于多路显微视觉的装配策略。并且创新性的利用中空反射镜结构解决了高倍率镜头正向成像和正向操作的矛盾,完成总体的结构设计,分别对成像、机械结构和照明等单元进行了分析。针对靶丸与充气管图像的特点,深入研究了图像处理算法,结合基本的边缘检测与亚像素定位算法,对靶丸边缘采用霍夫变换检测圆周,采用图像匹配检测注入孔,利用基于Hessian矩阵的方法检测充气管中心。最后设计了靶丸和充气管的对接装配流程,利用控制软件实现了对流程的控制,并对装配方案进行了实验验证和精度分析。根据最终实验结果,本文提出的基于机器显微视觉的装配系统满足了靶装配定位要求的精度,即定位精度优于2μm,角度检测精度优于0.5°。