一种天线反射器双面金属薄膜图形整体精确定位方法
阅读说明：本技术 一种天线反射器双面金属薄膜图形整体精确定位方法 (Method for accurately positioning whole double-sided metal film graph of antenna reflector ) 是由 尚凯文 王瑞 吴敢 曹生珠 魏广 杨建平 骆水莲 赵栋才 格桑顿珠 张延帅 于 2020-12-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种天线反射器双面金属薄膜图形整体精确定位方法,通过在反射器裙边位置制备正反双面一体化靶标,从而避免或减小由于反射器正反两面靶标自身精度误差带来的影响；并将CCD可视放大辅助定位技术应用于天线反射器激光刻蚀,从而大幅度提高天线反射器双面定位精度,以便于后续的激光刻蚀加工过程中确保正反双层金属薄膜图形整体相对位置精度。(The invention discloses a method for accurately positioning the whole of a double-sided metal film graph of an antenna reflector, which is characterized in that a front-side and a back-side integrated targets are prepared at the skirt edge of the reflector, so that the influence caused by the self-precision error of the targets on the front side and the back side of the reflector is avoided or reduced; and the CCD visual amplification auxiliary positioning technology is applied to the laser etching of the antenna reflector, so that the double-sided positioning precision of the antenna reflector is greatly improved, and the integral relative position precision of the front and back double-layer metal film patterns is ensured in the subsequent laser etching processing process.)
技术领域
本发明属于天线反射器高精度定位的技术领域，具体涉及一种天线反射器双面金属薄膜图形整体精确定位方法。
背景技术
频率选择表面(Frequency Selective Surface，FSS)是指在导电金属表面分布周期性的缝隙或在介质上排列周期性的金属贴片，达到频率选择的目的，即一种空间滤波器。三维曲面激光刻蚀技术是目前天线反射器FSS制造中最具优势和潜力的一种频率选择表面制造方法。
为了获得更好的频率选择透过性能，卫星天线(尤其是极高频、甚高频天线)往往采用双层甚至多层复合结构的FSS设计，这就对天线表面FSS的加工提出了更高的要求：在保证反射器正面或反面内FSS金属薄膜图形的尺寸精度和相对位置精度满足要求的同时，还必须确保正反两面间FSS金属薄膜图形的方向的一致性和正反相对位置精度。但在实际刻蚀加工过程中，由于天线反射器靶标点自身位置精度误差、人眼观察误差等所造成的偏差，都将影响天线壳体在机器坐标系中的定位精度，最终影响天线表面FSS金属薄膜图形振子的刻蚀精度和位置精度，从而导致天线电气性能下降。而天线反射器正反两面FSS的加工过程中需要进行天线壳体在机器坐标系中的二次定位，因此，如何确保三维曲面天线反射器双面FSS加工的定位精度，降低天线壳体两次定位过程中所引入的位置误差，是双层FSS激光刻蚀加工中的主要技术难点。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种天线反射器双面金属薄膜图形整体精确定位方法，能够实现天线反射器正反双面高精度定位，以便于后续的激光刻蚀加工过程中确保正反双层金属薄膜图形整体相对位置精度。
实现本发明的技术方案如下：
一种天线反射器双面金属薄膜图形整体精确定位方法，包括如下步骤：
步骤一、天线反射器壳体成形后，在反射器裙边设定位置制作正反双面一体化靶标；
步骤二、利用反射器装夹工装，将反射器装夹并固定在刻蚀加工平台上；
步骤三、采用CCD可视放大技术辅助完成天线反射器正面或反面三个靶标点的定位测量。
进一步地，步骤一中，所述正反双面一体化靶标即为在反射器裙边加工的通孔，以确保双面靶标点的一致性，所述通孔中心线相互平行且与口径平面垂直，以通孔中心点作为正、反面定位靶标点，其中，正反双面一体化靶标的数量不少于3个。
进一步地，步骤一中，对于不能在表面进行开孔的反射器，正反双面一体化靶标即为在反射器正反面对应位置分别粘贴的纸质靶标，分别测量正反面靶标点及反射器型面数据，并将正反面的测量数据转化为同一坐标系下的靶标点数据和反射器型面数据；利用正反面的靶标点依次进行定位及刻蚀加工；其中，正反双面一体化靶标的数量应分别不少于3个。
进一步地，步骤二中，所述装夹工装在装夹反射器过程中不产生应力及变形，且后续的刻蚀加工过程中装夹工装与激光刻蚀头无干涉。
进一步地，步骤三中，CCD可视放大技术辅助定位测量的具体过程为通过多轴数控加工设备的移动机构和CCD摄像机的捕获功能以及图像采集功能获得视场范围内待加工工件的图像信号，并利用计算机进行图像处理获取工件定位点及特征点在机器坐标系中的坐标值。
有益效果：
(1)本发明提供了一种普遍适用于平面及曲面工件双层及多层FSS激光刻蚀加工的定位新方法，可以解决因激光刻蚀过程中对待加工工件定位误差导致的激光刻蚀精度降低的问题。
(2)本发明方法首次提出了采用天线反射器靶标一体化制作技术，从而避免或减小由于反射器正反两面靶标自身精度误差带来的影响，并进一步提高天线反射器表面FSS激光刻蚀加工精度，在国内外期刊未见报道。
(3)采用本发明方法制造的天线反射器正反两面FSS振子图形对准精度优于50μm。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
图2为本发明实施例正反双面FSS天线反射器激光刻蚀加工实物图；(a)为反射器凸面，(b)为反射器凹面。
图3为本发明实施例天线反射器表面刻蚀单元图形阵列微观照片。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种天线反射器双面金属薄膜图形整体精确定位方法，利用三维曲面反射器壳体靶标一体化技术、三维曲面反射器在线定位技术，同时借助于高精度反射器专用工装，完成天线反射器正反双面高精度定位，以便于后续的激光刻蚀加工过程中确保正反双层金属薄膜图形整体相对位置精度。其本质是在天线反射器壳体成形后，在反射器裙边适当位置制备正反双面一体化靶标，从而避免或减小由于反射器正反两面靶标自身精度误差带来的影响；另外，将CCD(Charge Coupled Device，电荷耦合器件)可视放大辅助定位技术应用于天线反射器激光刻蚀，利用可见激光束和CCD照相系统进行工件特征点的非接触式在线测量定位，从而大幅度提高天线反射器双面定位精度，并最终提高反射器激光刻蚀加工精度。
一种天线反射器正反双面金属薄膜图形精确定位新方法，如图1所示，包括如下步骤：
1、天线反射器壳体成形后，在反射器裙边适当位置制作正反双面一体化靶标；其中，天线反射器正反双面一体化靶标制作可采用在反射器裙边适当位置打适当直径通孔的方法确保双面靶标点的一致性，通孔中心线相互平行且与口径平面垂直，以正反面通孔中心点作为定位靶标点；而对于一些不能在表面进行开孔的工件，可在工件正反面对应位置分别手工粘贴纸质靶标，由于此时人眼对准存在误差，可通过分别测量正反面靶标点及反射器型面数据，并将正反面的测量数据转化为同一坐标系下的靶标点数据和反射器型面数据。利用正反面的靶标点依次进行定位及刻蚀加工。其中，正反两面靶标点的制作应分别不少于3个。
2、加工高精度反射器专用工装，将反射器装夹于工装并固定在刻蚀加工平台上；其中，用来固定反射器的加工工装应确保待加工工件稳定、牢固，且装夹过程中不产生应力及变形，另外，确保刻蚀加工过程中工装与激光刻蚀头无干涉。
3、采用CCD可视放大辅助定位技术完成天线反射器正面三个靶标点的定位测量；CCD可视放大辅助定位方法为通过多轴数控加工设备的移动机构和CCD摄像机的捕获功能以及图像采集功能获得视场范围内待加工工件的图像信号，并利用计算机的软件功能获取工件定位点及特征点在机器坐标系中的坐标值。
输入天线反射器型面数据、中心点数据、刻蚀单元图形数据及定位点数据，并设置激光刻蚀工艺参数，完成天线反射器正面FSS激光刻蚀加工。
将天线反射器翻面并装夹固定后，采用CCD可视放大辅助定位技术完成天线反射器反面三个靶标点(与正面的三个靶标点为同一组靶标)的定位测量；
输入定位点数据后，采用相同激光刻蚀工艺参数，完成天线反射器反面FSS激光刻蚀加工。
实施例1
首先，在加工成形的反射器壳体正反面制作一体化靶标，再采用电弧离子镀膜的方法在天线反射器表面制备一层金属铝膜(厚度约1.5μm)，并加工天线反射器专用工装，将待加工天线装夹于刻蚀工装并固定在样品台上。然后，利用可见激光束和CCD照相系统进行工件特征点的非接触式在线测量定位(共测量三个靶标点)，将定位点、刻蚀型面、刻蚀中心点及刻蚀单元图形数据分别调入刻蚀软件后，进行天线反射器正面激光刻蚀加工。刻蚀完成后，将反射器翻面并固定后，采用前述方法进行天线反射器定位及反面激光刻蚀加工，如图2(a)、(b)和图3所示。分别完成天线反射器双面FSS刻蚀加工后，采用三维曲面图形测量分析设备CNC670测试正反面刻蚀单元图形对准精度(抽测10组)，结果表明，天线反射器双面FSS图形对准精度均优于50μm。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。