光学元器件在空间相机系统中的重要地位不言而喻,随着对光学系统大视场、轻量化和降低系统复杂程度的要求越来越高,光学自由曲面得到越来越多的重视,同时光学自由曲面的加工成为目前的一个难题。目前光学研磨机、抛光机和龙门式机床在加工自由曲面时会有一定局限性,本文采用工业机器人作加工设备,建立了一套工业机器人在光学自由曲面加工过程中的数控方案。　　 人手修抛在光学加工中无法被完全替代,但是局限性也显而易见,本文阐述了人手修抛过程中操作人员心理生理状态各种因素对去除量精度和效率的影响,结合工业机器人的特点,分析机器人在这些方面的绝大多数优势和个别局限,为设计工业机器人用作光学加工时的方法提供指导。　　 实现了光学设计坐标系和机器人加工坐标系的对接,针对光学自由曲面设计出一套两种坐标系的转换算法,并推导出计算公式,同时针对常见的离轴非球面推导出特定的转换算法。试验表明,利用这种坐标转换算法,可以保证加工过程中加工工具与被加工表面的完美贴合并使得工具方向与曲面法线方向保持一致,最大限度降低切向作用力。　　 根据机器人的结构特点,设计并加工出符合机器人加工的磨头结构,对于40mm口径以下的磨头采用外包式夹具,对于60mm以上口径的磨盘采用直插式夹具。试验表明这样结构能避免磨头在加工过程中出现的倾斜和碰撞现象,保证了加工过程的稳定和平滑。　　 分析了机器人加工中在可靠性和安全性方面容易出现的问题,在机器人转数电池和频繁往复运动润滑维护和加工过程防止碰撞方面提出相应的设计维护方案,保证了加工过程的可靠与安全。　　 利用坐标转换算法作为理论基础,引入加工过程中各种参数分析结果作为指导,配置符合机器人结构特性的磨头,加上安全性和可靠性设计方案,最终实现了工业机器人对光学自由曲面的加工。