[发明专利]基于多自由度激光机器人的FSS雷达罩加工方法及加工装置

说明书

本发明涉及一种基于多自由度激光机器人的FSS雷达罩加工方法及加工装置，首先采用三维建模技术进行FSS雷达罩的模型设计，采用旋压成型工艺获得待加工的共形雷达罩金属罩体，然后通过激光机器人的轨迹控制结合双自由度移动平台实现所有FSS单元结构的加工。采用CCD图像传感器实现激光非接触式对焦。本发明的有益效果在于：采用激光非接触式加工方式，加工过程对雷达罩罩体不会产生应力作用，通用性强，而且可以在一个加工周期内完成所有FSS单元结构的加工，工作效率高。

技术领域

本发明涉及机器人激光加工技术以及微波波段雷达罩技术领域，尤其涉及一种基于多自由度激光机器人的FSS雷达罩加工方法及加工装置。

背景技术

频率选择表面（Frequency Selective Surface，FSS）是指周期性排列的金属谐振贴片或金属表面谐振缝隙结构，其本质是一种空间滤波器，其结构能够实现优良的选频特性，根据其结构的不同能够实现对电磁波的带通、带阻、高通、低通等特性。其原理在于当某一频率的电磁波入射到FSS时，如果与FSS发生谐振，该入射电磁波将被全反射（贴片型表现为带阻）或全透射（缝隙结构表现为带通）。

随着现代高科技的发展，雷达大量应用于飞机、导弹、航海等领域，雷达罩的运用也日趋广泛。雷达罩是电磁波的窗口，其作用是保护天线，防止环境对雷达天线工作状态的影响和干扰，从而减少驱动天线运转的功率，提高其工作可靠性，保证雷达天线全天候工作。雷达罩的存在，延长了天线的使用寿命，简化了天线的结构，减轻了结构的重量。雷达罩作为雷达系统的重要组成部分，其性能好坏直接影响到雷达系统的功能。可以说，雷达罩与天线同等重要。要求雷达罩对天线的电磁辐射特性的影响最小，并且满足战术技术指标的要求。常规的雷达罩一般只应用于保护天线结构，对电磁波透明，这导致飞行器前端制导雷达舱成为其雷达散射截面（Radar Cross Section，RCS）的主要贡献来源之一，大大影响了飞行器的隐身性能。将频率选择表面技术应用于雷达罩可以实现只透过特定频率，通过与飞行器共形使带外雷达波反射到远离雷达探测方向的效果，大大缩减RCS，进而改善飞行器的带外隐身性能。

雷达罩的结构一般位于飞行器前端，配合飞行器气动布局进行共形设计，外形一般为圆锥型、球形或锥形加球形组合的形式，更多情况下为双曲率不可展曲面。对于可展曲面，可以采用柔性屏展开加工然后进行贴附的形式完成，常用的工艺方法有印刷电路工艺、镀膜加光刻、数控加工等方式。对于不可展曲面，前述方法都不能直接应用，需要进行小曲面剖分近似的形式，用可展曲面分片贴附进行组合，这种方式严重破坏了金属层导电连续性，会产生严重的边界截断效应，其滤波性能受到严重影响。并且，飞行器高速飞行过程中由于与大气的摩擦导致温度升高，贴附的形式容易脱落，严重影响正常通信能力。传统数控加工方式为刀具接触式加工，但是由于雷达罩表面金属层几何厚度与刀具尺寸相比差距较大，采用接触式加工方法时雷达罩受刀具切削力，容易导致结构变形。

采用激光机器人加工的形式实现了非接触式加工，机器人在其工作空间内，其末端坐标可以任意姿态到达其工作空间的任意位置，具有高度柔性，可以适应复杂曲面，直接在曲面结构上面进行单元的刻蚀，直接加工出FSS结构。根据三维软件建立的模型数据获取需要的加工信息。这种方式可以适应曲面的复杂性，具有通用性强、加工速度快的特点。现有技术中，还没有用激光机器人进行曲面FSS雷达罩加工的应用。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种基于多自由度激光机器人的FSS雷达罩加工方法及加工装置，加工过程对雷达罩罩体不会产生应力作用，通用性强，工作效率高。

本发明解决技术问题所采用的方案是：一种基于多自由度激光机器人的FSS雷达罩加工方法，包括以下步骤：

步骤S1：根据待加工雷达罩的滤波特性要求设计得到FSS单元结构，通过三维建模技术建立按特定规律布设有N个FSS单元结构的FSS雷达罩三维模型，其中N为大于1的正整数；

步骤S2：利用旋压成型工艺获得待加工雷达罩的罩体；