针对高精度非球面检测过程中,测量力对接触式传感器测头测量不确定度的影响问题,本文在建立接触式测头简化结构模型的基础上,分析建立了测杆倾斜、滑动以及弯曲变形对测量精度的影响模型。并通过仿真分析得出了高精度非球面测量过程中接触式测头受非球面相对口径等的影响规律,即,其中测杆的弯曲变形是测量力影响的主要分量。为进一步提高接触式测量的精度奠定了基础。

由于研磨阶段非球面的面形误差将由几十微米收敛到几个微米,因此采用高重复精度的离散测量技术是决定误差收敛效率、影响加工进程的关键.在新一代数控光学加工中心(FSGJ-Ⅱ)上,设计了双测头对非球面进行面形定量检测的轮廓测量机构.通过对测头运动导轨在x、z方向的直线精度的分析,建立了导轨直线度误差补偿模型,以较低的成本实现了较高的测量精度.

为了完成各类零件的形状检测与评定,提高零件加工质量,针对零件二维轮廓的测量要求,设计了一套功能完备的通用型轮廓测量软件。在软件的编制过程中,以提高其通用性为原则,直接读取文本数据,并可评定二维形貌的各项设计尺寸;改进了直线度、圆度误差的计算方法,减少了计算机运算时间,提高了测量精度;设计了一项图形对比功能,可将设计尺寸与被测轮廓进行整体对比,以判定被测零件是否合格;提出一种交互式的所见即所得的打印方法,用户可自行设计打印版面,提高了打印文档的灵活性。

分析了投影栅相位法三维轮廓测量系统的非线性误差。建立了几何光学模型,从理论上推导出被测点的相对高度与像点坐标的关系,研究了系统结构参数改变引起的高度误差的变化。详细阐述了像点坐标误差和系统非线性误差对系统精度的影响,并给出了高度误差补偿方法。据此提出修正的非线性高度拟合公式,实验结果证明新拟合公式的优越性。

提出了一种基于光学三角原理的物体形貌测量方法.从理论上推导出了被测点的相对高度与像点距离的线性公式,通过这个公式可以由像点距离计算出被测点的高度.在实际的测量系统中,通过工作台的精确位移和像点的移动距离可标定出线性公式中的未知系数.把被测物体放在工作台上,先测出被测点的像的相对位移,然后再通过公式计算出被测点相对屏幕的距离.试验中测量了一个圆柱体上的一些点的三维坐标,通过这些数据绘出了圆柱体的三维形貌.

在量子隧道效应的基础上，建立了适用于增坦表面的扫描隧道显微镜微观轮廓测量的数学模型，并采用傅里叶变换方法对该模型进行了仿真验证。仿真结果表明，该模型较好地反映了扫描隧道显微镜对样品表面轮廓的测量过程。最后，文中还对该模型的适用范围进行了讨论。

为了提高离轴凸非球面反射镜的面形精度和光轴精度,研究了离轴凸非球面反射镜的加工与检测技术。首先,描述了离轴三反消像散（TMA）光学系统以及作为该光学系统次镜的离轴凸非球面反射镜的光学参数和技术指标。然后,介绍了非球面计算机控制光学表面成型（CCOS）技术及FSGJ非球面数控加工设备。最后,给出了非球面研磨阶段检测用的轮廓测量法和离轴凸非球面抛光阶段检测用的背部透射零位补偿检测法,并对背部透射零位补偿检测中离轴凸非球面反射镜光轴精度的控制技术进行了研究。检测结果表明：采用背部透射零位补偿检测法检测得到的离轴凸非球面反射镜的面形精度为0.017λ（均方根值,λ=0.632 8μm）;用Leica经纬仪测量反射镜的光轴精度其结果达到9.4″,满足光学设计技术指标要求。

针对液晶投影器能容易地通过图象板与微机连接，接收ＰＣ机发出的数字电信号并把接收到的信号转换成模拟的光信号投影，可以根据实际应用时控制投影光栅的周期及相移，提出了基于ＬＣＤ投影的全电子的ＰＭＰ方法。

波长移相干涉技术通过改变光源的波长实现移相,可以克服硬件移相引入的误差,同时原理上可以实现多组干涉信号的分离.主要应用于大尺寸干涉仪及需要分离多表面干涉信号的系统中.加权多步波长移相算法是其主要的算法,中心思想是通过时域加入合适的窗函数,抑制寄生信号,提出包含轮廓或厚度信息的有用信号.文中介绍其设计思想,进行算法设计,并对一光学件进行了测试和比对.

为了完成各类零件的形状检测与评定,提高零件加工质量,针对零件二维轮廓的测量要求,设计了一套功能完备的通用型轮廓测量软件。在软件的编制过程中,以提高其通用性为原则,直接读取文本数据,并可评定二维形貌的各项设计尺寸;改进了直线度、圆度误差的计算方法,减少了计算机运算时间,提高了测量精度;设计了一项图形对比功能,可将设计尺寸与被测轮廓进行整体对比,以判定被测零件是否合格;提出一种交互式的所见即所得的打印方法,用户可自行设计打印版面,提高了打印文档的灵活性。