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。

介绍了用轮廓仪测量轴承套圈沟位置的新方法并改进了原有的方法，解决了用传统方法无法测量某些套圈沟位值的难题。

介绍了自行研制的FLY-I非球面轮廓仪的设计以及测量软件数学模型,其实用精度为1～2 μm.光学元件的抛光精度取决于精磨精度,本实验室现有的LOH高精度铣磨机床经过对第1次精磨后的光学元件面形进行修正,2次精磨后其精磨精度可达到2 μm.研究了这一非球面轮廓仪以配合LOH铣磨机床,测量得到1次精磨后的面形误差数据,经过误差反馈进行2次精磨,以保证光学元件的精磨精度.通过多次实验以及数据处理、分析,证明自行设计、装调的非球面轮廓仪达到了设计的精度要求,可满足实验室,光学加工车间对小型非球面精磨阶段面形的检测要求,即精磨面形误差在2 μm以内,同时也可直接用于中低精度非球面光学元件的最终检测.

正 材料表面相糙度对其机械性能有很大影响,因此对粗糙度的检测是非常重要的。多年来人们一直努力发展粗糙度的检测技术,相继出现了干涉显微镜,接触式轮廓仪等仪器。这些仪器虽然能以较高的深度分辨率在常压下检测多种不同材料表面,但横向分辨率低。例如:接触式轮廓仪的最大横向分辨率只有100nm,即不能探测小于100nm的微观结构。扫描电镜虽然有较高的横向分辨率,但其深度分辨率较低,并且只能在真空环境中工作。八十年代初发展起来的扫描隧道显微镜(STM)开创了观测材料表面微观结构的新途径。这种仪器即使工作在大气环境中也能同时以很高的横向分辨率(最高～0.2nm)和深度分辨率(最高～0.01nm)给出金属、半导体等材料表面的三维图象。本文介绍了我们自己研制的STM并讨论了用STM

分析了一种同轴式激光轮廓测量系统的工作原理,开发出了一套基于WINDOWS的测量控制软件,使它具有自动控制、数据采集、信息处理及结果输出等功能,可以用三维图形直观显示被测量物体表面微观形貌、进行多种表面粗糙度参数计算.此测量系统的分辨力优于0.1 nm,重复性2σ优于1.2 nm.

针对大口径非球面反射镜在研磨阶段后期其面形与理想面形存在较大偏差，且表面粗糙度较大、反射率较低，采用轮廓仪和普通干涉仪检测无法满足测试要求等问题，提出采用动态范围大且精度高的Shack—Hartmann波前传感器来检测大口径非球面反射镜。研究分析了Shack—Hartmann波前传感器检测系统的原理及系统误差并编写了相应的数据处理软件。为了验证该方法的可行性，对已经加工完成的350mm口径旋转对称双曲面面形进行了检测，测量得到的面形误差PV值、RMS值分别为0．388X、0．043k（k=632．8nm）；与干涉测量的标准结果进行了对比，得到的面形偏差PV值、RMS值分别为0．014x和0．001k。对比结果表明，Shack-Hartmann波前传感器的测量结果正确可靠，从而验证了Shack-Hartmann波前传感器检测大口径非球面反射镜的可行性。

结合非球面轮廓检验和抛光工艺技术设备的研究,探讨了一种规范化的针对中小口径非球面元件的加工方法,并具体分析了实现非球面高效率批量化生产的技术途径,为中小非球面元件的广泛应用提供了有利的技术支持.

介绍了电容式及电桥式两种新型的轮廓仪，重点介绍了其结构与工作原理，由于其操作方便，价格低廉，具有较好的精度，因而有较大的推广价值和应用前景。

对新型计算机接口技术一通用串行总线（USB）进行了介绍，设计了基于USB技术的实时测控系统，实现了对TALYSURF5轮廓仪的改造。重点讨论了如何通过增加并行协处理器来增强USB主控制器的实时控制，并简要介绍了系统的软件结构。

表面轮廓测量仪是用触针扫描法测量工件表面二维形状的距离、角度、圆弧半径等参数的仪器,X轴驱动系统是表面轮廓测量仪的一个重要部件,用以提供传感器的驱动与位置反馈信号.