大口径非球面镜以其优异的光学特性,在天文观测、空间探测、目标识别等领域的应用越来越广泛。在大口径非球面镜制造的研磨阶段,由于粗糙度值较大,通常采用轮廓测量的方式进行面形检测;传统的三坐标轮廓测量仪受测量范围的限制,很难满足大口径非球面镜的检测需求,并且检测过程中需要来回搬运被测件,操作困难。激光跟踪仪具有测量范围大、响应速度快、检测范围广、并能够提供在位测量等诸多优点,在大口径非球面镜轮廓检测中具有明显的优势。本论文对基于激光跟踪仪的大口径非球面镜研磨阶段面形检测技术展开研究,分析测量系统的误差分布,针对测角误差,提出误差补偿方案,提高系统检测精度;开发设计大口径非球面镜立式自动检测系统,提高检测效率,降低检测成本,实现大口径非球面镜的快速高精度面形检测,弥补现有检测方式在研磨阶段检测的不足,并对进一步的加工提供指导意见。论文的主要研究工作从以下几个方面展开:1分析了激光跟踪仪的结构及工作原理,并分析了其对大口径非球面镜检测的原理,讨论测量误差对面形检测结果的影响。并对激光跟踪仪测量系统的测距误差,测角误差,几何误差,靶球误差及环境误差等主要误差进行了分析。2针对激光跟踪仪在大口径非球面镜检测中对测量精度影响较大的角度误差进行分析,提出一种通过标定测角误差信息,利用S多项式拟合,以矫正测角误差的方法。对标定实验中的采样方案进行讨论,根据不同频段的角度误差,提出了不同的采样方案,满足不同的精度需求。并讨论分析了标定实验中的采样位置误差和随机误差对测量结果的影响。搭建检测平台,并对激光跟踪仪角度误差进行标定,得到角度误差分布。3研究了激光跟踪仪对大口径非球面镜研磨阶段面形自动检测技术。设计研制了二维平移机构,并对其作用面积进行最优化求解;开发了自动测量控制程序,实现了激光跟踪仪对大口径非球面镜的自动面形在位检测。并对4m量级反射镜的检测结果进行角度误差的矫正,并于非接触式探头测量结果进行比较,具有较好的一致性,RMS偏差小于10%。