国防工业、航空航天、汽车制造、半导体和微电子工业等领域发展迅速,超精密加工零件的数量和质量需求都急剧增长,尤其是对零件表面面形精度和粗糙度的要求与日俱增。相应地,超精密加工表面形貌测量技术也面临着新的挑战,一方面测量精度要更高,另一方面测量速度要更快以适应现代快速生产和在线测量的需求。白光扫描干涉仪是一种速度快、精度高的非接触式三维形貌测量方式,不损伤被测样品,在超精密加工领域中广泛应用,但是由于衍射极限的限制,超精密加工表面粗糙度测量结果偏低,无法对表面加工质量做出正确有效地判断,影响对加工工艺的反馈和指导,最终导致成品率下降。因此,开展对白光扫描干涉仪测量误差和修正方法的研究,揭示衍射误差影响机理,有利于提高形貌测量精度,为白光干涉在线测量技术的实现奠定基础。本文在调研了表面形貌测量方法和白光扫描干涉仪测量误差及修正方法研究现状的基础上,分析了硅片自旋转磨削表面的测量结果,提出了基于功率谱密度的高频形貌误差修正算法,有效地将表面粗糙度测量偏差降低至10%以下。本文主要研究工作内容如下:(1)考虑表面梯度误差和横向分辨率,基于MATLAB平台建立了白光扫描干涉虚拟测量模型,通过简谐波、方波、三角波三种基本信号和磨削信号的响应结果分析误差影响机理,结果显示超精密磨削表面测量误差主要是横向分辨率不足造成的高频失真。(2)对比分析磨削表面形貌原子力显微镜和白光扫描干涉仪的测量结果及其粗糙度,对实验测量得到的和工件旋转磨削表面形貌预测模型生成的磨削表面形貌进行功率谱密度的计算和分析,结合分形理论的数学模型,揭示了磨削表面形貌的分形特征。(3)提出了基于功率谱密度的高频形貌误差修正算法对磨削表面二维轮廓测量结果进行修正,研究发现所提出的修正算法可以有效补偿形貌的高频失真,将粗糙度偏差由56.5%降低到4.9%。(4)分别采用分解叠加法和二维功率谱密度法将基于功率谱密度的高频形貌误差修正算法扩展到三维,并对磨削表面三维形貌进行修正,通过对比得出分解叠加法的修正效果更好,可以将三维粗糙度偏差由56.0%降低到7.4%。