光电轴角编码器轴线与棱体轴线不平行会降低转角误差测试结果的置信度, 为了减小光电轴角编码器转角测试误差, 将由光电轴角编码器轴线与棱体轴线不平行引入的转角测试误差控制在光电轴角编码器转角误差的1/3~1/5以内, 建立了由光电轴角编码器轴线和棱体轴线平行度引入的转角测试误差数学模型及Y向偏置数学模型。由仿真结果可知, 光电轴角编码器转角测试误差和Y向偏置随转角的增大呈现周期性变化, 周期分别为π和2π, 棱体轴线倾斜方向相同时, 两轴线夹角越大, 转角测试误差峰值和Y向偏置峰值越大, 两轴线夹角相同时, 棱体轴线倾斜方向大小只会改变转角测试误差曲线和Y向偏置曲线相位, 不会改变曲线形状。根据多面棱体-自准直仪法对建立的数学模型进行了实验验证。实验结果表明: 测试结果与数学模型具很好的自洽性。在实际测试中, 对转角误差进行预先测试, 绘制偏置曲线并对曲线进行最小二乘法拟合, 求取平行度与倾斜方向, 根据倾斜方向调整两轴线平行度大小, 直到误差峰值满足测试要求。

为实现对光学元件的高精度面形测量，建立了一种旋转支撑结构的高精度测量方法。对该方法的理论原理、数值仿真和误差分析等进行了研究。首先根据元件夹持工况仿真分析了支撑变形的特性。接着用泽尼克多项式拟合波面，建立了旋转支撑法的理论模型，并推导出光学元件去除支撑影响后的面形公式。用仿真分析的方式验证了理论模型，对计算的面形结果与理论面形进行了比较分析。最后，分析了影响旋转支撑法测量精度的误差项。仿真分析结果表明，通过两次旋转支撑结构的方式，可以有效地去除元件支撑造成的面形误差，计算值与真实值之间的误差为支撑误差的泽尼克多项式的高阶对称项，满足元件面形的高精度检测要求。

目前柱面镜检测的主要方法是样板比较法和干涉法。样板法对球面、柱面样板均有较高要求，而干涉法也需合适的高要求的辅助镜，并且对环境要求较严格。提出了用轮廓仪配用合适工装检测柱面镜的方法，该方法简洁、直观、快速，对环境要求较低。分析了该方法的检测误差，实验验证了分析的正确性，指出高精度轮廓仪在一定范围内能保证柱面镜的检测精度。这种方法不仅适用于零件的最终检测，也适用于加工过程中的检测。