菲涅尔透镜是一种光学元件,由于其具有小型化、重量轻和出色的光学性能,具有广泛的应用领域,例如光电子、光子器件、先进的照明系统以及集中的太阳能系统。它们已经演化为具有更好性能和更高功能的单个元素阵列。这些阵列通常由矩形、六边形等多边形形状的单个元件来实现,以实现高填充率。随着现代技术不断发展,对光学薄膜的需求不断增加。Roll-to-Roll(R2R)压印是一种低成本,高生产率的制造工艺,能够以高分辨率和高精度将微结构从辊筒模具复制到柔性膜上,且符合大批量、自动化生产任务要求。然而,非连续非旋转对称的微结构很难在圆柱表面上制造。本文以圆柱表面多边形菲涅尔结构的加工为研究对象,对现有辊筒机床进行了改造,分析研究了多边形菲涅尔结构在辊筒模具上加工的可行性,完成了辊筒上多边形菲涅尔结构加工实验并进行了测量和误差分析。论文重点开展了以下四部分的研究工作:1.对现有辊筒机床进行了改造,增加了具有定位功能的刀具旋转A轴,从而可以在切削过程中实时调整刀具的转角。2.开发了新的金刚石微刮削(DMS)方法,可以在辊筒模具上实现多边形菲涅尔结构的加工。研究了平面多边形菲涅尔结构在辊筒表面生成算法,在考虑多边形菲涅尔结构几何参数和金刚石刀具几何形状的基础上,对加工刀具路径进行了规划和优化,并研究了金刚石刀具圆弧半径补偿方法。3.对影响辊筒模具上多边形菲涅尔结构加工精度的误差源进行了分析研究,提出相应的补偿方案,并在保证加工质量的前提之下提高了加工效率。分析了辊筒直径测量误差、刀尖偏离A轴旋转中心以及刀尖旋转轴线与辊筒的旋转轴线不垂直等情况对多边形菲涅尔轮廓加工精度的影响,并进行了相应的补偿和修正。4.在直径为60.316mm的辊筒模具上加工了最大侧边长度为1.7mm,特征深度为10 um的多形菲涅尔结构,验证了金刚石微刮削方法在辊筒上加工多边形菲涅尔结构的可行性。使用泰勒轮廓仪(Taylor-Hobson Form Taly-surf)测量了辊筒模具上多边形菲涅尔结构平均表面粗糙度为Ra6.7nm、轮廓精度优于PV 1μm;采用Contour GT-X 3D光学轮廓仪测量了多边形菲涅尔结构的三维形貌,通过分析软件将其从辊筒上三维结构转化为平面三维形貌。通过测量结果分析影响辊筒模具多边形菲涅尔结构加工精度的误差源,并进行实验改进和算法补偿。