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.

结合超精密制造技术,讨论了轮廓仪测量大曲率半径表面形貌存在的精度缺陷。提出了利用NIKONAutocollimator 6D自准直仪辅助Form Talysurf PGI 1250A以提高轮廓仪测量精度的改进方法。当自准直仪的光轴与样品顶点的法线共轴时,旋转样品其顶点的法线方向不变,因此自准直仪的反射像位置也不会变,并且自准直仪有很高的精度,从而可将其用于寻找顶点。基于相关参数对提高轮廓仪测量精度进行了理论计算和Zemax模拟。搭建实验装置对不同曲率半径的样品进行测量,与改进前实验结果进行对比,证明了轮廓仪测量精度提高到原来的2～4倍,适用于测量大曲率半径表面形貌,验证了改进方法的合理性和有效性。

在光学测量中，常以Zernike多项式作为基底函数对测量得到的离散数据进行拟合，把实际波面或面形表示为Zernike多项式各项的线性组合，用拟合得到的曲面方程去反应实际波面或面形的属性。现研究了用不同精度的测量设备得到的抽样数据进行基于Zernike多项式的曲面拟合，研究了测量设备精度和抽样点数目对拟合精度的影响，得出通过增加抽样点可以对由较低精度设备测得的抽样数据进行较高精度拟合的结论。

提出用部分补偿透镜进行非球面检验的方法.对部分补偿透镜的设计方法和要求进行了研究,针对3种不同参数的非球面设计了部分补偿透镜,结构比零补偿器更简单.分析了各种部分补偿透镜的非球面度补偿范围,证明用简单且易于制造的部分补偿透镜补偿不同相对孔径和非球面度的非球面.测量精度可达到λ/10.