相较于球面光学元件,非球面光学元件在成像质量方面有着无可比拟的优势,应用于光学系统中可在很大程度上矫正各种像差、改善成像质量、提升系统鉴别能力、优化系统结构等。近年来,伴随着高精尖产品及技术的迫切需要,非球面光学元件的需求也正与日俱增,有着十分广阔的市场前景,但同时也对其加工与检测精度提出了更高的要求与更加严格的标准。非球面精密磨削与抛光涉及计算机控制、工具、材料和检测等技术,是先进加工技术的集中体现,但如何实现其高效高质量加工依然是各国研究的重点与难点。本课题基于非球面加工难度大、加工效率低等问题,在现有基础上对其进行了精密磨削与抛光相关工艺研究,通过对比试验对其工艺流程的优化进行了探究。其次,对磨削过程中产生的误差进行了分析与研究,如砂轮磨损与对刀误差,基于计算机视觉技术对其误差量进行了定量研究与补偿。与此同时,更是基于轴对称非球面特性分别提出了非球面三维重构技术与数控插值技术。非球面三维重构技术基于数控技术与图像采集、处理模块进行了非球面光学元件全角度的面形描述,不仅可以测定其面形与加工精度、修正区域与局部补偿量,而且还可以进行未知非球面的逆向工程研究。此外,非球面数控插值技术对数控程序的直线插补方法进行了改进,在保证加工精度的前提下进行等步长加工,理论分析与实例验证可知其有助于非球面高效高质量磨削的实现。最后,比较平行磨削方法进行了非球面点磨削技术研究,并在此基础上进行了多功能精密磨床的总体方案设计与相关动态特性分析。