先进光学元件包括高精度平面和非球面元件,在国防及民用高技术领域都有着重要而广泛的应用。该类元件是硬脆性难加工材料,为保证其加工精度,必须严格控制超精密加工环境。机床配套辅助设备一般都会产生热、振动等,从而影响超精密加工环境。以本课题组自主研制的大尺寸高精度平面磨床2MK1760为例,配套辅助设备包括精密油冷却机、液压油泵和精密水冷机等,其发热和振动会严重影响超精密加工过程。因此必须对超精密机床的配套设备进行隔离,通常会采取放置于洁净车间之外及用密封隔音箱封闭等措施,这样就给操作人员监控机床加工环境带来很多不便。为保证操作人员能方便地监控超精密加工环境,查看加工环境历史数据,并及时发现和解决突发问题,设计一个高效稳定的超精密加工环境监控系统是非常必要的。由于超精密机床的配套设备普遍都没有与计算机通信的接口,本文设计的监控系统通过拍摄机床配套设备仪表图像,并对图像进行处理与识别,来获取超精密加工环境数据。监控系统包括上位机和下位机两部分,下位机主要进行图像处理与识别,其处理器是TMS320DM642,上位机主要进行数据分析与处理。图像处理与识别是监控系统的关键技术,本文深入研究了数字式和指针式仪表图像识别算法,并针对机床配套设备仪表识别的特殊情况,提出了一种模板扫描算法来快速检测仪表指针。此外,本文还对上位机和下位机进行了程序设计,对图像处理与识别算法进行了程序实现。最后,利用所开发的监控系统进行了数字式和指针式仪表识别实验,验证了图像处理识别算法的高效稳定性以及监控系统的合理性和稳定性。