随着智能电子设备在日常生活中的广泛使用和导光板产业的蓬勃发展,促进导光板模芯等精密加工技术的提高与精密加工设备的优化升级。导光板模芯上的微结构阵列加工属超精密加工范畴,本课题围绕着导光板模芯的加工与在位检测,主要研究了微结构密集阵列精密加工与工艺改进、精度为2μm的高精度在位检测系统、微结构阵列加工过程中误差分析与补偿。本课题的研究在智能与现代精密制造的背景下具有重要的意义。针对Y轴调节平台调节过程繁琐、调节精度不高等问题设计了一种自动装卸模芯、自动调节模芯水平斜度的调节平台。通过模芯平面度测量和改进研究,提高了模芯水平斜度调节精度。针对宏微复合对刀繁琐复杂的情况,总结了一种简单易用、方便快捷的对刀方法。选择硬度大且耐磨度高的材质模具钢、7075铝合金和黄铜作为模芯,在微结构密集阵列精密加工机床上,进行金刚石刀具和不同材质模芯耦合加工实验,得到了圆形等间距、圆形错位、圆形相切等不同类型的微结构阵列网点。利用白光干涉仪对微结构三维形貌等加工质量和精度进行分析,得出在模具钢材质模芯上加工的微结构阵列质量和精度均优于7075铝合金材质模芯,黄铜材质模芯上加工的微结构质量不高、精度较低。通过分析精密加工和在位检测功能需求,进行了在位检测系统硬件平台的搭建和软件的实现。针对具有密集特征的微结构阵列网点和检测系统视野范围较小的情况,利用精度0.12μm的光栅尺作为标定物高精度的求出像素当量值。通过Halcon和MFC联合编程,设计了简单易用的高精度在位检系统。针对微结构阵列图像中明显的高斯噪声,利用线性递归高斯滤波降噪处理,高斯噪声得到了有效抑制并对图像进行了向前、向后两次滤波处理。采用Otsu自动阈值分割算法,实现了对不同材质模芯、不同光亮强度、不同微结构阵列网点类型的高效率高精度阈值分割。采用Canny算子边缘粗定位和二次曲线拟合法亚像素边缘检测,提取了完整的微结构边缘轮廓。利用高精度白光干涉仪对微结构进行深度检测,根据勾股定理和刀尖球形半径求出微结构微点直径,通过和在位检测系统测量值对比,验证了在位检测系统的精度满足要求。对微结构密集阵列加工过程中存在的误差进行分析和补偿,对给定不同电压下压电陶瓷位移输出值和压电陶瓷驱动器实际放大系数进行实验研究,利用最小二乘法对压电陶瓷升压过程中位移输出曲线进行拟合,补偿了压电陶瓷的非线性位移输出。通过加工实验,验证了压电陶瓷非线性补偿提高微点直径精度的可行性。利用激光干涉仪测量导轨定位精度和IMAC 400控制器螺距补偿原理对机床导轨进行定位精度补偿,补偿后的导轨定位精度得到提高,保证了加工的微结构阵列微点圆心距的精度。