微结构光学薄膜具有各种形式,如裸眼3D、菲涅尔结构阵列、微球面阵列等,广泛应用于显示屏幕设备、通讯设备、新能源制造等领域,具有庞大的市场需求。光学薄膜制造的关键是在辊筒模具上加工出高质量的光学微结构,采用金刚石刀具切削技术可以在辊筒模具上加工多种光学微结构,通过辊筒模压技术可以连续制造微结构光学薄膜,相对于传统的平板模压和注塑技术具有更高的生产率和更低的成本,是目前批量生产光学薄膜性价比最高的加工工艺之一。辊筒模具加工技术作为辊筒模压技术的核心环节,在我国起步较晚,目前还需要依赖国外进口的辊筒机床才能满足辊筒模具大尺寸、高精度、高复杂度的要求。本课题根据辊筒机床的功能及控制需求,基于Aerotech的A3200多轴运动控制器,搭建了辊筒机床数控加工系统的硬件平台,开展了伺服系统PID仿真及实验调试优化,开发了一套人机交互界面,并通过加工实验验证了该数控系统的有效性。首先,基于辊筒模具径向菲涅尔结构加工的需求,开发了带刀具旋转轴的四轴联动辊筒机床,并完成了数控加工系统硬件平台的搭建及调试。其次,详细分析了A3200控制器的PID控制算法,利用Simulink仿真软件建立辊筒机床直线轴的数学模型,对伺服环的增益参数进行整定,得到了理论上优化的PID参数值,以此为基础进行实验调试优化。直线轴的位置跟随精度均达到亚微米级,且运行速度稳定。同时,开发了一套操作简单、界面友好的数控系统软件。其中包括通讯控制模块、轴的运动状态显示及操作模块、程序操作模块、I/O状态显示及操作模块等。所设计的数控系统软件能实时读取辊筒机床伺服轴的运动状态信息和加工程序运行时的状态信息,并显示在软件界面上。最后,对辊筒模具径向菲涅尔结构的加工过程进行了仿真分析,开展了辊筒机床的外圆车削实验、以及裸眼3D光学微结构的加工实验。实验验证了辊筒机床数控系统的稳定可靠性能。