在对新一代产品几何技术规范GPS（geometrical product specification）采样要求分析的基础上,采用现有仪器对样品轴的圆柱度进行多组实测,同时结合计算机模拟分析,深入探讨现行测量方法的局限性和存在问题,即现有的仪器和现行的测量方案难以满足GPS采样规范隐含的采样面密度和采样频率要求。计算机模拟分析与工件实测结果均表明,实现圆柱度精确测量评定的关键是提高轴向采样频率fL和采样面密度DS。文中提供利用2D面阵传感器结合多孔径重叠扫描拼接技术进行圆柱度测量的实例,给出其轴向采样频率fL和采样密度DS均为现有仪器约40倍条件下获得的初步结果,为圆柱度的测量评定提供新策略。

针对现行圆柱度测量方法的局限性和存在的问题,提出一种基于面阵传感技术的圆柱度测量新方法———多孔径重叠扫描拼接测量。该方法以数字光栅条纹投射技术为单视角测量手段,利用多孔径重叠扫描拼接技术实现各个单视角面形数据的精确融合拼接,从而获得零件的整个圆柱表面的面阵数据。文中给出圆柱度扫描拼接测量原理、拼接模型及算法,并通过对样品轴实测证明该方法的准确性和可行性。该方法具有非接触、高效、全场的特点,且能够满足新一代GPS（geometrical product specifications,产品几何技术规范）标准的采样要求,从而为圆柱度的精确评定提供可靠的数据信息。

终端光学组件中的靶镜姿态是保证激光打靶精度的主要因素之一,为了实现微米级的打靶精度,需要利用调焦模块中的调平机构对靶镜姿态进行调节。针对终端光学组件在靶球上倾斜安装的实际情况（±45°）,对三顶三拉调平机构在等腰三角形支承布局下的螺栓组进行了受力分析,得到归一化等效拉力与特征尺寸比值的关系方程和关系图线;利用ANSYS软件对调平结构和调节平板进行了相应约束下的变形分析;利用星点检验法对实际研制的调焦模块进行了星点图检验。结果表明,特征尺寸比值H/l1存在一个特定的数值1/2,它区分了螺栓组的顶、拉主导性变化;从变形角度正立等腰三角形布局和倒置等腰三角形布局对应适合于上半球和下半球上的安装情况;星点检验结果证实了终端光学组件中的调平机构设计可以保证靶镜的变形引起的影响在允许的范围之内。

用FFT对圆形干涉条纹图进行处理时,插值是其中很重要的一步.本文提出一种新的插值方法,该方法是从整个图形出发,利用最小二乘法进行迭代.实验证明利用该方法可以得到满意的结果.

相位去包裹是移相干涉技术中关键的组成部分。一些去包裹算法在处理具有较多无效成像点的干涉图时，会在处理结果中引入较大的算法误差。提出了通过对去包裹位相进行二次校正的方法，实现去包裹位相算法误差的有效消除。文中通过基于DCT变换的最小二乘去包裹算法为例进行了说明，并通过一光学平晶表面的处理结果对方法进行了验证。

光学件波面测量在光学加工业中有着大量的需求,近年来相关测量技术发展非常迅速,其中移相技术是较典型的代表,发展日趋成熟并得到了广泛应用.以PG-15型平面干涉仪为硬件基础,采用移相技术,解决了其中移相值标定、相位解调、误差处理中的难点,研制了数字波面干涉仪.对干涉仪中的这几个关键技术问题进行了讨论,并给出了相应的解决方法.

利用相关拼接技术实现光学波面检测,可以用较小的测量口径实现较大面积的测量,并保持高的测量精度、高的空间分辨率和系统的低成本.获得高精度的子孔径波面分布和有效的拼接方法是这一技术的关键.最简单的两两拼接的方法由于在拼接过程中存在误差积累,对全孔径拼接精度有很大的影响.采用误差均化的拼接方法,要求所有拼接区中相差值的平方和同时达到最小.从本质上看,这是一种并行算法.给出了在平面直角坐标系下误差均化拼接的数学模型和求解方法,进行了计算机仿真.结果证明该方法是切实有效的.

相移器的相移误差包括平移误差与倾斜误差，使同一幅干涉图诸像素点的相移量并不相等，但仍然在同一平面上。据此，本文提出了消除相移器位移误差与倾斜误差的最小二乘迭代算法。通过对相移平面的最小二乘拟合，即可以消除相移器平移误差与倾斜误差对位相分布求解结果的影响。并通过数值模拟，验证了这种算法在消除相移器位移误差与倾斜影响上的有效性。

为了设计大口径透镜姿态调整机构,研究了三顶三拉调平结构布置方式的调节性能及其对受力变形和光束质量的影响。采用几何方法,得出了三顶三拉结构在任意三角形布置下升高量与调整角度变化的关系,定义了角度调整的相关系数;利用有限元分析软件分析了3类支承点布置情况下调节平板的变形情况。分析结果表明,三顶三拉调整机构具有调整量可计算的特点,当调节平板的尺寸为580 mm×570 mm×20 mm,采用等腰三角形支承点布置方式时,重力引起的最大变形为12.51μm。对采用了等腰三角形三顶三拉结构的透镜姿态调整机构进行了装校调试及打靶实验,结果证实了该布点方式对姿态调整的有效性和调整完成后精度的稳定性。