在非球面及自由曲面加工中，应用最为成熟的是计算机控制光学表面成型(CCOS)技术。现有CCOS 技术普遍采用恒压力研抛方法，加工过程中研抛压力保持恒压，通过控制驻留时间实现所需的去除量。本文研究了基于变压力的CCOS研抛方法，增加了调控维度，通过同时控制研抛压力和驻留时间实现所需的去除量。首先，对该方法建立了加工控制的数学模型。然后，测量分析了磨头输出力的稳定性和响应速度，去除函数的稳定性。最终，在K9 材料平面镜上开展了正弦压力抛光的材料去除实验。结果表明，实测与理想正弦研抛压力周期一致，力误差标准差约为0.35N，对去除面形PV和RMS的影响均不到9%；实际与仿真加工的面形轮廓周期一致，加工区域的面形误差在17%以内。本文实现了变压力研抛，验证了基于变压力的CCOS研抛方法在光学加工中的有效性。

基于工业机器人的高灵活度光学加工系统可以加工大型或形状复杂的工件。但是，机器人自身定位误差特性会引起磨盘在工件表面上的定位精度降低，从而导致加工精度和加工效率的下降。本文研究了减小定位误差的方法并在仿真和光学加工实验中进行了验证。首先用API T3激光跟踪仪实时测出固定在机械臂末端的抛光工具在工作区域内的定位误差，以此为基础对驻留点进行误差补偿。实验测量结果表明，通过补偿后抛光工具的定位精度达到了光学精密加工的要求。通过仿真，计算了误差补偿前后磨盘的定位误差引起的驻留时间误差及去除量误差。结果表明，补偿之后，80%口径内去除量误差由整体去除量的3.68%降低至0.90%。最后，通过抛光实验验证了，经过位置误差的补偿并重新规划加工轨迹后，有效提高了加工效率，磨削量控制更精确。

针对现有530 mm能动磨盘的检测系统(有效检测口径420 mm)，系统分析了检测过程中的球头误差、传感器安装角度误差和坐标定位误差，并给出了各项误差对检测精度的影响。同时，还针对检测基座不完全水平的问题建立模型，应用最小二乘法实现了检测数据的去倾斜处理。给出了实测数据去倾斜前后和误差补偿前后的检测精度对比情况，结果表明去倾斜算法能较好地还原实测数据，补偿检测中的系统误差有助于提高检测精度。