[發明專利]一種交會對接敏感器用超高精度反射鏡一體式加工方法

在審

• 申請號: 201811512396.2
• 申請日: 2018-12-11
• 公開（公告）號: CN109437599A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 龔德鑄;唐黎;鐘俊;孫建波;張慧鋒;趙人杰;孟憲剛;張佳星;劉啟海;華寶成;盧純青;趙春暉;王世新;鄭巖;袁琦;鄒月;張成龍;韓強
• 申請（專利權）人: 北京控制工程研究所
• 主分類號: C03C23/00
• 分類號: C03C23/00;C03C17/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 高志瑞

本發明公開了一種交會對接敏感器用超高精度反射鏡一體式加工方法，所述方法包括如下步驟：步驟一：對反射鏡支架加工，并進行相關應力釋放；步驟二：對金屬反射鏡加工，并進行相關應力釋放；步驟三：將反射鏡和反射鏡支架進行微應力裝配，形成反射鏡組件，并進行組件應力釋放和深度清潔；步驟四：對反射鏡組件進行離子束建模；步驟五：根據步驟四中的離子束建模，對反射鏡組件開展非接觸式離子束拋光，獲得超高精度反射鏡組件；步驟六：對步驟五中的超高精度反射鏡組件進行光學鍍膜。本發明解決了超高精度反射鏡組件，高精度高穩定性與小型化輕量化的矛盾，使得反射鏡組件始終保持高精度面形和高穩定性。

技術領域

本發明屬于航天交會對接光學成像敏感器技術領域，尤其涉及一種交會對接敏感器用超高精度反射鏡一體式加工方法。

背景技術

目前，國內外的航天交會對接光學成像敏感器技術領域，一般通過反射鏡進行光路折轉，以縮小光學系統體積，實現整機小型化輕量化。例如美國MSFC的VGS、AVGS、NAVGS產品，以及中國的第二代交會測量子系統和第三代交會對接光學成像敏感器(即本文描述的產品)。VGS系列產品，是NASA為近距離逼近階段自主自動交會對接研究的一種基于視覺的導航敏感器，用于交會對接演示驗證實驗(DARTN)等。中國第二代交會測量子系統，用于2013年中國SY7衛星空間抓捕等交會測量任務。本文描述的交會對接光學成像敏感器，用于載人三期、探月三期的載人飛船、貨運飛船、空間站、嫦娥五號等型號的空間交會對接任務。

交會對接光學成像敏感器用超高精度反射鏡，材料可以選擇非金屬材料，例如我國第二代交會測量子系統中采用的方案，反射鏡使用熔石英JGS1材料，并采用膠粘和金屬壓接反射鏡邊緣的方式固定反射鏡，反射鏡面形精度高，但體積龐大，直接影響整機的小型化和輕量化。材料也可以選擇金屬材料，例如美國的VGS系列，和本文描述的交會對接光學成像敏感器。但美國的VGS系列的金屬反射鏡，反射鏡和反射鏡支架分別加工完成后，采用螺釘硬連接方式固定反射鏡，其最大優點為設計加工簡單，且反射鏡體積相對較小。但由于反射鏡單獨加工后存在應力釋放形變，反射鏡二次組裝，也存在應力形變等影響，導致反射鏡組件形成后，面形精度不高、穩定性差。反射鏡面形不佳，直接影響整機測量精度，這也是美國的VGS系列測量精度比相對我國交會對接光學成像敏感器差一個數量級的原因之一。

總之，現有的非金屬反射鏡組件，如玻璃反射鏡，則體積龐大，直接影響整機小型化輕量化，導致工程應用性差。而現有金屬反射鏡組件，作用是折轉目標光源進入相機視場成像。反射鏡面形不佳，將導致成像光點形變，無法準確提取質心，嚴重影響測量精度；反射鏡面形不佳，將導致鏡面發生衍射效應，不必要的雜光進入相機視場，影響整機正常工作；并且即使本身面形精度較高的反射鏡，在安裝于反射鏡支架上后，受到安裝應力，也會發生形變，影響測量精度；環境試驗前后受力學、熱學應力影響，反射鏡面形和指向發生變化，影響測量精度。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種交會對接敏感器用超高精度反射鏡一體式加工方法，解決了超高精度反射鏡組件，高精度高穩定性與小型化輕量化的矛盾，使得反射鏡組件始終保持高精度面形和高穩定性。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：一種交會對接敏感器用超高精度反射鏡一體式加工方法，所述方法包括如下步驟：

步驟一：對反射鏡支架加工，并進行相關應力釋放；

步驟二：對金屬反射鏡加工，并進行相關應力釋放；

步驟三：將反射鏡和反射鏡支架進行微應力裝配，形成反射鏡組件，并進行組件應力釋放和深度清潔；

步驟四：對反射鏡組件進行離子束建模；

步驟五：根據步驟四中的離子束建模，對反射鏡組件開展非接觸式離子束拋光，獲得超高精度反射鏡組件；

步驟六：對步驟五中的超高精度反射鏡組件進行光學鍍膜。