全自動(dòng)定心車床跟大多數(shù)的定心儀一樣都是采用旋轉(zhuǎn)鏡片的方式來(lái)確定鏡片的光軸和機(jī)械軸，檢測(cè)鏡片的偏心的同時(shí)并車削鏡片的鏡座。以檢測(cè)和加工一體的這種方式，定心精度可以最高達(dá)到0.5μm。

圖1.鏡組的鏡片的光軸不在一條直線上；鏡片間隔也不正確

如圖1所示，當(dāng)鏡頭組的3個(gè)鏡片的光軸不在一條直線且鏡片間隔與理論值也相差較遠(yuǎn)時(shí)，該鏡頭的成像質(zhì)量較差。一個(gè)優(yōu)秀的成像質(zhì)量較好的鏡頭，它的鏡片的光軸應(yīng)該盡量在一條直線上且鏡片間隔與理論值應(yīng)該相差較小。如圖2所示。

圖2.鏡組的鏡片的光軸在一條直線上；鏡片間隔正確

全自動(dòng)定心車床的工作原理可以用圖3來(lái)大致說(shuō)明。光學(xué)元件加工后，不進(jìn)行定心磨邊，而是直接用軍用級(jí)（-40~+125℃）的玻璃-金屬膠將它與機(jī)械座進(jìn)行一體化膠合。把鏡片的鏡座放在自由度極高的樣品調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，此時(shí)鏡片要已經(jīng)放置在鏡座上。這時(shí)ATS200檢測(cè)鏡片的光軸與ATS200本身的主軸的偏心，軟件里顯示出該偏心并通過(guò)樣品調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)整鏡座的空間位置，使其偏心最小，此時(shí)鏡片的光軸與主軸基本重合。然后根據(jù)實(shí)際光學(xué)加工零件的尺寸公差和光學(xué)材料的折射率和阿貝數(shù)，讓光學(xué)設(shè)計(jì)重新優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)間隔和定位精度。

圖3

接著進(jìn)入到加工工序，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果最后對(duì)光學(xué)零件機(jī)械座進(jìn)行外圓、厚度和角度的修削加工，使尺寸間隔和公差控制在µm級(jí)精度。鏡片的鏡座還是在旋轉(zhuǎn)，并用微米級(jí)驅(qū)動(dòng)高精度高硬度的車刀車削鏡座外緣。先車削鏡座的上表面接著車削側(cè)面最后在車削底面。加工完畢后，儀器使用標(biāo)準(zhǔn)的偏心檢測(cè)系統(tǒng)和非接觸式光學(xué)位移傳感器進(jìn)行檢測(cè)，偏心檢測(cè)系統(tǒng)采用高精度的自準(zhǔn)直儀和光學(xué)位移傳感器來(lái)確保精度。然后根據(jù)實(shí)際光學(xué)加工零件的尺寸公差和光學(xué)材料的折射率和阿貝數(shù)，讓光學(xué)設(shè)計(jì)重新優(yōu)化調(diào)整系統(tǒng)間隔和定位精度。

圖4

全自動(dòng)光學(xué)定心車工作原理的中心思想是讓光學(xué)設(shè)計(jì)、光學(xué)加工和光機(jī)裝校構(gòu)成一個(gè)閉合反饋的研制鏈，合理分配指標(biāo)和公差，使光學(xué)系統(tǒng)達(dá)到最佳的整體指標(biāo)，同時(shí)降低整體研制成本。