穆勒矩阵椭偏仪是一种先进的光学测量仪器,与常规测量仪器相比,具有非接触、非破坏、快速和信息量丰富等优良特性。穆勒矩阵椭偏仪通过多入射角、多方位角等测量条件优化配置,可以实现纳米结构更高精度测量。变角机构是穆勒矩阵椭偏仪实现多角度测量的关键,是椭偏仪的重要组成部分。变角机构的性能直接影响着整个仪器的测试准确度和测试精度。本论文着重研究穆勒矩阵椭偏仪变角机构的机械设计与实现,论文研究工作主要包括以下几个方面:通过对比分析现有椭偏仪产品结构设计,并对不同类型变角机构的运动方式和优缺点进行分析比较。根据实际需求制定变角机构的整体设计方案。在此基础上,通过变角机构载荷核算,求出整个装置所需输入转矩,完成电机选型。基于变角机构设计方案,完成零部件的参数设计和三维实体造型;借助于Pro/E Wildfire软件平台对零部件进行虚拟装配,检测元件间的干涉情况。通过Pro/E的仿真模块,查看机构的整体运动轨迹,并对角度、角加速度以及受力的仿真结果进行分析,对设计方案进行仿真验证。利用ANSYS Workbench软件平台对变角机构的部分关键零部件进行结构静力分析,查看其变形情况,从而在设计阶段避免其薄弱环节。同时,通过自由模态分析,研究变角机构的振动特性。对工程实现的变角机构进行整体装配和调试,测量双臂实际旋转角度,通过重复性测量实验验证所设计的变角机构角度运动性能指标。在此基础上全面分析了变角机构的误差来源,并提出了相应地改善措施。