大口径非球面光学元件已经广泛应用于大型天文望远镜、卫星系统、激光核聚变装置等民用重大科技工程及国防尖端技术领域，其作为关键组件对精度要求极高。目前，该类元件一般采用“先磨削再抛光”的加工方式，在已有的磨削和抛光加工类型中，“平行磨削+气囊抛光，并辅以检测技术”的工艺体系具有高效、可控等多重优势，极具应用价值和发展潜力。　　本文针对非球面光学元件平行磨削和气囊抛光加工过程在线监测技术以及磨削工艺阶段检测技术展开一系列研究，从磨削加工过程光学元件表面质量在线监测、磨削阶段光学元件超精密检测、气囊抛光加工过程去除函数在线监测以及抛光加工运动控制等四个方面进行了试验研究和理论探索，并进行计算机辅助技术的开发和实现。主要内容有:　　1.对磨削加工过程进行实时监测试验研究，选用声发射传感器、加速度传感器和测力仪等设备，自行设计研制数据采集与传输系统，完成实时监测系统的开发与实现;采用Taguchi方法科学设计试验，实时采集不同工艺参数组合下声发射、振动和磨削力信号，并对加工后元件进行检测，为后续进一步理论研究提供科学依据及数据支撑。　　2.对磨削加工过程光学元件表面质量在线监测技术进行了理论研究，基于支持向量机理论，建立工艺参数和加工状态因素识别模型，实现定量描述加工过程中各要素对表面质量的影响程度;基于识别技术并结合磨削加工工艺特点，提出一种新的支持向量机模型——插值·因子-支持向量回归机，通过输入工艺参数组合和加工后的预期表面质量，反算出加工状态因素特征参数的阈值，试验结果表明，上述模型能够有效实现对表面质量的在线监测。　　3.从大量程检测平台的开发和基于高精度小量程检测设备通过拼接技术实现对大口径光学元件的检测两个角度，研究磨削工艺阶段大口径光学元件检测技术。建立单项几何误差自适应补偿和空间误差补偿数学模型，相关试验结果表明，上述模型有效提高了大量程检测平台的精度;提出多段拼接测量方法及后续数据处理数学模型，并应用泰勒霍普森Form TalysurfPGI1240轮廓仪进行了试验验证。　　4.进行气囊抛光加工过程实时监测试验，搭建试验系统，采集不同工艺参数下加工状态因素信号，对声发射、振动和气囊压力在抛光加工过程中体现出的特点进行了探索性研究;基于最小二乘拟合数学原理和监测试验数据，建立气囊抛光加工去除函数在线监测数学模型，实现应用气囊压力对去除函数关键特征参数的在线监测。　　5.建立气囊抛光加工进给运动和进动运动的和运动即五轴联动控制模型，并以该模型为核心技术，开发计算机编程关键算法，运用多项计算机技术，设计开发“气囊抛光加工计算机辅助制造系统”，应用该系统进行不同进动运动控制算法下的非球面光学元件气囊抛光加工试验，根据试验结果分析不同控制算法各自的优缺点和适用性，并验证了五轴联动控制模型的正确性与辅助制造系统的工程应用性及可靠性;以前述章节在线监测数学模型为核心技术，运用多项计算机技术，设计开发“磨抛加工过程智能监测系统”，并进行实际的加工监测试验，其结果证明了该系统可以有效应用于磨抛加工过程智能监测。