以高陡度曲面和大口径凸非球面为代表的复杂面形元件在空间光学系统、航空航天,先进武器装备系统等高科技领域中得到了越来越广泛的应用。当前,在复杂曲面制造过程的适应性检测中存在诸多瓶颈问题:一是在研磨、铣磨和粗抛光阶段,高陡度类复杂曲面的坐标检测问题。高陡度给三坐标测量机（Coordinate Measurement Machine,CMM）带来更加显著的空间运动误差和测头误差,进一步放大了测量不确定度。当陡度过高时,测头产生滑移甚至无法正常接触工件表面。二是抛光和终检阶段,大口径凸非球面类复杂光学曲面的干涉测量问题。传统补偿检验受限于大口径补偿器的制造与装调,而非零位或近零位子孔径拼接测量的精度还难以达到高精度要求。为解决上述问题,本文开展复杂曲面的扫描拼接测量技术研究,通过分面片扫描拼接实现高陡度曲面的坐标测量,基于计算全息补偿器（Computer Generated Hologram,CGH）实现大口径凸非球面的零位子孔径拼接干涉测量,为复杂面形制造过程提供超精密检测技术支撑。具体的研究内容主要包括以下几个方面:（1）针对高陡度复杂曲面坐标测量问题,研究了被测曲面的高陡度、变曲率特性对CMM测量不确定度的影响,阐述了基于多个子面片扫描拼接的坐标测量原理。建立了基于最小二乘的子面片同步拼接模型,提出了基于位形优化的子面片全局拼接优化算法,并对算法进行了仿真分析与验证。搭建了子面片坐标扫描测量系统,并对高陡度半球面和高陡度自由曲面进行了坐标拼接测量实验验证。（2）针对大口径凸非球面的子孔径扫描测量平台需求,为提高测量效率和精度、降低被测镜的装夹变形和测量成本,设计了基于可更换CGH补偿器的高精度立式子孔径拼接工作站。通过在Solidworks中进行建模和有限元仿真分析,设计并优化了干涉仪的垂直运动立柱结构、被测镜的四维运动调整平台和CGH五维运动组合调整平台。同时,根据机器人运动学理论,建立了立式拼接工作站的运动学模型,进行了正向运动学和逆向运动学分析。（3）针对大口径凸非球面干涉测量问题,在子孔径拼接测量技术中引入CGH零位补偿测量技术,采用多片可更换的CGH,进行相位函数优化设计,实现所有子孔径区域的零位补偿测量。同时,通过在CGH相位函数中添加载频,有效隔离了非工作衍射级次的干扰;通过测量零级衍射的透射波前,实现CGH基板误差的精确校正。利用设计的CGH完成了340mm口径的凸非球面的零位子孔径拼接测量,应用子孔径拼接算法获得全口径面形误差,并与全口径背面透过零位补偿测量结果进行互检。