影响高精度非球面磨削加工精度的不仅是机床、刀具和数控技术等参数,而且取决于制造系统所采用的测试手段和所能达到的测量精度.针对非球面制造系统的测量特点,将光栅测量技术和光学显微镜自动对焦技术引入环节,进而提高对非球面工件的测量精度,解决了制约非球面加工精度提高的测量问题.

根据高精度非球面补偿加工的要求,提出一种高精度非球面测量及数据处理系统.系统基于工控PC机和Windows98操作系统,用Visual C++作为开发工具,完成了硬件设计、数据采集、数据处理和非球面测量误差的评价.通过实验得到测量系统的随机误差,验证了系统的可靠性.

针对常规非球面检测技术存在的问题,特别是测量高精度工件表面具有一定的局限性,提出一种非接触式测量技术,即自动对焦测量技术.自行设计了一套偏心光束对焦系统.光路采用激光作为光源,一维位置敏感器件PSD作为光电探测器.激光、柱面平凸透镜和反射镜构成偏心光束对焦光路.电路分为PSD信号处理电路和电动机驱动电路,具有电压放大、消除地面干扰和滤波等作用.

根据光学非球面检测平台结构,建立了误差补偿数学模型。用激光干涉仪检测三轴定位误差和直线度误差,采用最小二乘法拟合出多项式系数,得到误差曲线,叠加后实现了误差补偿。测量出3个运动坐标轴两两之间的垂直度误差,采用坐标旋转完成误差补偿。利用机构误差的分析和检定技术,完成非实时误差的补偿。利用标准球做了对比试验。结果表明,经误差补偿后的非球面检测平台精度明显提高。

针对现有ＬＳＩ基板研磨过程中，表面误差修正中存在的问题，提出了一种表面误差自动修正系统。该系统采用激光技术测量研磨中的基板表面状况；并以此为基础建立加工状况数据库，同时采用楔形机构对基板表面误差修正控制。

为了解决非球面在线检测的系统误差问题,针对系统误差产生的机理、误差的数学模型、分离方法以及补偿方法进行了研究.提出一种将空间误差投影到不同平面上进行分析从而解决测量系统误差的新方法并建立了各系统误差的数学模型.根据最小二乘法的基本思想,建立了基于标准球面的系统误差分离数学模型,得到了各参数的最小二乘估计值,并利用误差修正模型进行了校正.利用标准球面进行测量实验,验证了该方法的有效性和精确性.实验结果表明所提出的解决测量系统误差的思路可行,最终可使测量系统精度达到1μm数量级,从而满足精磨阶段在线检测的需要.

根据高精度非球面表面检测的要求，设计了一种用于微纳精度测量的光学非球面检测平台伺服控制系统。系统基于DSP芯片控制技术，采用Ti公司生产的TMS320F2812芯片为运动控制电路的核心；基于Windows操作平台和CCS2．0集成开发工具进行软件开发。系统设计的目的是实现平台的多轴运动控制及伺服运动控制系统的软硬件模块的扩展。通过试验和运动仿真对系统的稳定性和精度进行了分析，分析结果表明系统达到了较高的定位控制精度。

为了克服游离磨粒抛光的随机性、磨料浪费以及产生的水合层等问题,提出了一种无水环境下熔融石英玻璃固结磨粒抛光技术。研究实现了稳定的抛光轮烧结工艺,并应用于熔融石英玻璃抛光加工,通过对加工产物和抛光轮粉末进行EDS能谱分析和XRD衍射分析,从微观上初步阐述了固结磨粒抛光的去除机理;从宏观上探索压力和转速对去除效率和表面粗糙度的影响。实验结果表明：加工过程中,在法向力和剪切力作用下,CeO2磨粒和熔融石英发生化学反应,CeO2将SiO2带出玻璃,实现材料去除;同时,压力和转速对加工效率影响并不遵循Preston公式,温升和排屑成为决定去除效率的关键。

液压缸在工程上可视为承受轴向压缩的阶梯细长压杆,其稳定性影响机构可靠性.液压缸由直径不同的缸体和活塞杆构成,把液压缸的每段结构视作1个受压单元,受压单元中的弯矩和剪力分别表示为状态向量,求出单元矩阵,通过各单元传递矩阵相乘,获得活塞杆2端的状态向量关系,根据液压缸不同约束条件,推导液压缸稳定性普遍方程.结合MATLAB优化设计技术,获取体积约束条件下液压缸的合理尺寸,通过和Ritz法计算结果比对,并进行模型实验验证,表明该方程计算结果接近准确值.

通过动力学模型和试验,分析了液压马达低速波动的机理和产生条件,认为非线性液压弹簧力和非线性摩擦力的耦合作用是液压马达低速波动主要原因;通过试验研究了非线性摩擦扭矩、泄漏系数、粘性阻尼系数、油液压缩系数等因素对液压马达低速波动的影响,揭示出液压马达低速波动是在负特性摩擦阻力工况下的自激振动现象,并提出了改善液压马达低速稳定性的措施。