介绍了一种利用波面干涉仪和精度为0.2″的端齿盘组合测量六面体相邻两面垂直度误差的新方法,建立了基于最小二乘算法的评定垂直度误差分布的数学模型,介绍了测量装置及测量实验步骤。该方法不但测量精度高,而且能够获得两个面之间垂直度误差分布数据,可用于六面体面体形位误差的高精度修形加工。针对精度为2″的标准直角棱镜的测量实验表明该方法测量结果可信,精度优于0.5″。可推广到其他多面体类零件形位误差的高精度测量。

针对框体类零件超精密加工的难点问题——内表面间垂直度误差的高精度测量，提出了一种基于波面干涉技术测量的新方法，建立了垂直度测量系统，分析了各调整误差对测量结果的影响。该方法能够实现框体类零件内表面间垂直度误差的高精度测量与评价，并能得到误差的三维分布，测量结果可直接用于零件的确定性修形加工。实验表明，该方法可实现0．6#的综合测量精度。

研制了一种基于柱面坐标系的新型专用非球面坐标测量机，通过测量非球面多条子午截线实现对非球面形的全口径检测。在结构设计方面，采用了龙门框架加回转运动的形式，利用高精度气浮导轨实现水平运动，利用端齿盘实现对工件的精确分度，通过点位测量的方式实现对非球面形的高精度检测。在软件方面，建立了系统的数学模型和柱面坐标系下回转对称非球面形全口径检测算法，并在VC＋＋6．0和Matlab平台上编制了测控软件和数据处理软件。系统最大测量口径为600mm，测量高度为25mm，最小测量步长为1mm，经过系统误差补偿后，系统精度优于1μm，满足了精磨、粗抛阶段非球面形检测要求。试验表明：系统运行良好，精度满足要求，同时具有良好的通用性，可用于非球面精磨、粗抛阶段的检测。

介绍了一种新颖的非球面轮廓仪的测量原理和测量试验，它通过测量非球面与某一参考球面之间的偏离量来唯一确定非球面的面形误差，通过调整测量臂长以及回转轴线与光轴之间的夹角实现对不同非球面的测量。系统主要由高精度两维转台，高刚度测量臂，四自由度微调系统和高精度扫描测量传感器组成，并分别在VC＋＋6．0与MATLAB平台上开发了测控软件以及数据处理软件。该测量方法的优点是测量所需传感器量程小，测量运动为一个简单的回转运动；缺点是测量调整自由度多，校准困难。建立了测量系统的数学模型，通过测量数据与名义面形之间的非线性优化，在获得面形误差的同时获得了非球面面形参数误差。通过测量多条截线实现了对非球面面形的全口径检测。最后对直径200mm，顶点曲率半径1400mm的凹形抛物面镜进行了测量，结果表明，系...

摆臂式轮廓测量法通过测量非球面与某一球面之间的偏离量实现对非球面形的测量,但无法测量非球面的顶点曲率半径。在开发了测量试验系统的基础上,通过对测量原理的深入研究,利用被测非球面名义面形与测量数据建立了测量参考球面半径非线性最小二乘优化模型,利用该模型,可以在测量非球面形误差的同时获得被测非球面的顶点曲率半径值。同时分析了该模型的理论收敛误差,并在MATLAB下对算法进行了仿真。最后对直径200mm,顶点曲率半径1400mm的凹形抛物面镜进行了测量实验。仿真和测量试验表明了算法的有效性。

在开发的摆臂式测量试验系统的基础上，对影响系统测量不确定度的各种误差因素进行了分析，建立了测量系统与被测工件之间的相对位姿误差、转台轴向窜动和径向跳动、测量臂的挠性变形以及测头半径之间的影响模型；同时对实际测量过程中的温度、振动等环境误差因素进行了实测。最后对直径200mm、顶点曲率半径1400mm的凹形抛物面镜进行了测量实验。分析与实验表明：测量系统合成标准不确定度小于0．5um。