高功率固体激光装置的负载能力是装置的一项重要指标,长期的现场数据和研究表明,光学元件表面广义疵病是影响装置负载能力的重要因素之一,而对表面广义疵病的检测和分析是控制光学元件质量进而提高装置负载能力的前提。论文采用模块化方法对光学元件表面广义疵病检测装置设计开发过程展开研究。针对项目需求,提出了采用模块化设计方法实现复杂的机电一体化测控系统,将系统分解成相对可独立的功能模块,并对设计过程进行管理,降低了系统设计的复杂度和不确定性,避免了项目研究思路的混乱和开发的不规范性。为实现精密光学元件表面广义疵病检测系统功能,论文从以下几个方面进行研究:①基于遵循ADT(公理化设计理论),运用DSM(设计结构矩阵)模块化思想,围绕总体目标自上而下层层展开,通过需求分析、功能分析与建模、模块化分解与求解,提出设计方案,并采用WBS(工作分解结构)表述整个系统设计任务模块,控制研发进度;②通过需求分析和功能建模,综合考虑系统的功能目标和约束条件,针对检测对象,通过模块化分解将功能子系统分为三部分,分别是:视觉子系统、运动控制子系统和图像处理与分析软件子系统;③在满足模块功能要求和约束条件的前提下,设计了照明系统、三维电控平台和夹持架,选用步进电机和光栅尺实现闭环高精度运动控制,通过线阵CCD获取疵病图像,采用图像处理技术得到疵病特征参数,使用Visual C++2005开发了软件子系统,实现了各个模块求解;④对系统进行测试,验证系统的主要性能是否达到设计指标,验证设计的有效性和实用性。