本发明涉及机床几何误差测量技术领域，特别涉及一种机械式激光跟踪双球杆仪。
背景技术：
目前，数控机床几何误差测量仪器常用仪器主要包括激光跟踪仪、激光干涉仪等，激光干涉仪测量精度高，但是每次只能测量单项误差，且光路调整困难。激光跟踪仪是一种三维空间测量仪器，被广泛应用于数控机床、三坐标测量领域，但是该仪器价格非常昂贵，测量成本过高。
技术实现要素：
为了克服现有仪器的缺点，本发明的目的在于提供了一种机械式激光跟踪双球杆仪，采用激光干涉原理实现距离测量，采用双球杆仪结合伸缩杆的方式实现三维空间距离的变化与跟踪，具有运动灵活、操作简单、测量高效的优点。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种机械式激光跟踪双球杆仪，包括机械式跟踪装置及其安装的激光干涉测长单元；所述的机械式跟踪装置包括伸缩装置，伸缩装置的前端连接有前端连接单元14，伸缩装置的后端连接有后端连接单元7；
伸缩装置包括基座1，基座1两侧安装有固定直线导轨2，固定直线导轨2和一级伸缩单元6后端连接，一级伸缩单元6能够沿固定直线导轨2轴向移动；一级伸缩单元6前端和二级伸缩单元8后端连接；二级伸缩单元8前端与三级伸缩单元9后端连接；三级伸缩单元9前端与四级伸缩单元10后端连接；一级伸缩单元6、二级伸缩单元8、三级伸缩单元9、四级伸缩单元10均能够沿固定直线导轨2轴向移动，实现伸缩装置的收缩与伸长；
所述的前端连接单元14包括框式连接器14-1，框式连接器14-1上部连接于主轴连接器14-4下部，框式连接器14-1下部安装有前端球窝14-2，前端球窝14-2上安装有前端精密球14-3，前端球窝14-2和前端精密球14-3构成精密球铰；前端精密球14-3安装在前端转接块13前方下部，前端转接块13连接在四级伸缩单元10的前端；
所述的后端连接单元7包括连接在基座1下部的双耳连接器7-1，双耳连接器7-1的下部中间连接有后端精密球7-2，后端精密球7-2下部与后端球窝7-3连接，后端精密球7-2和后端球窝7-3构成精密球铰；后端球窝7-3固定安装于支柱7-4顶部，支柱7-4连接在固定板7-5上，固定板7-5固定安装机床工作台上；双耳连接器7-1与支柱7-4的外圆柱面小间隙配合，保证双耳连接器7-1不会发生侧向倾覆。
所述的激光干涉测长单元包括激光器3、干涉镜5和反射镜11，激光器3安装于基座1上，激光器3的前方设有干涉镜5，干涉镜5安装在干涉镜支架4上，干涉镜支架4连接在基座1上；反射镜11安装在反射镜支架12上，反射镜支架12固定安装于前端转接块13上；激光器3、干涉镜5与反射镜11三点一线。
所述的一级伸缩单元6包括安装于固定直线导轨2上的第一滑块6-3与第二滑块6-4，第一滑块6-3与第二滑块6-4能够沿固定直线导轨2轴向移动，第一滑块6-3与第二滑块6-4安装于连接板6-2上部，连接板6-2下部安装有移动直线导轨6-5，连接板6-2、第一滑块6-3、第二滑块6-4以及移动直线导轨6-5皆对称安装于基座1两侧，移动直线导轨6-5的前端连接有保持架6-6；连接板6-2的后端连接有移动限位块6-1，移动限位块6-1防止滑块脱离固定直线导轨2。
所述的二级伸缩单元8、三级伸缩单元9以及四级伸缩单元10与一级伸缩单元6具有相同结构组成，任何一个伸缩单元对应位置处的滑块均与上一个伸缩单元对应位置处的移动直线导轨相配合组成移动副。
所述的一级伸缩单元6、二级伸缩单元8、三级伸缩单元9以及四级伸缩单元10空间排布，收缩后的总长度稍大于各伸缩单元长度。
所述的干涉镜5安装于干涉镜支架4上的竖直腰槽上，干涉镜5沿竖直腰槽调整；干涉镜支架4安装于基座1上的横向腰槽内，干涉镜支架4沿横向腰槽调整，最终实现干涉镜5上下、左右方向调整。
所述的反射镜11固定安装于反射镜支架12上的竖直腰槽内，反射镜11沿竖直腰槽调整；反射镜支架12安装于前端转接块13上的横向腰槽内，反射镜支架12沿横向腰槽调整，最终实现反射镜11上下、左右方向调整。
本发明的有益效果：
本发明利用激光干涉法实现距离测量，采用双球铰运动副为激光干涉仪的空间姿态调整提供保证，通过伸缩单元的被动拉伸实现跟随。同时满足高精度测量、三维空间测量、动态测量等要求，且装置运动灵活、操作简单、测量高效，有效提高数控加工中心几何误差测量效率，同时克服现有测量装置与方法测量成本过高的问题。
附图说明
图1为本发明的轴侧图。
图2为本发明一级伸缩单元轴侧图。
图3为本发明前端连接单元轴侧图。
图4为本发明后端连接单元轴侧图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步详细说明。
如图1所示，一种机械式激光跟踪双球杆仪，包括机械式跟踪装置及其安装的激光干涉测长单元；所述的机械式跟踪装置包括伸缩装置，伸缩装置的前端连接有前端连接单元14，伸缩装置的后端连接有后端连接单元7；
伸缩装置包括基座1，基座1两侧安装有固定直线导轨2，固定直线导轨2和一级伸缩单元6后端连接，一级伸缩单元6可沿固定直线导轨2轴向移动；一级伸缩单元6前端和二级伸缩单元8后端连接；二级伸缩单元8前端与三级伸缩单元9后端连接；三级伸缩单元9前端与四级伸缩单元10后端连接；一级伸缩单元6、二级伸缩单元8、三级伸缩单元9、四级伸缩单元10均能够沿固定直线导轨2轴向移动，实现伸缩装置的收缩与伸长；
采用多级伸缩的方式可以有效的缩小仪器的总体积，增大仪器使用场合。
如图2所示，所述的一级伸缩单元6包括安装于固定直线导轨2上的第一滑块6-3与第二滑块6-4，第一滑块6-3与第二滑块6-4能够沿固定直线导轨2轴向移动，第一滑块6-3与第二滑块6-4安装于连接板6-2上部，连接板6-2下部安装有移动直线导轨6-5，连接板6-2、第一滑块6-3、第二滑块6-4以及移动直线导轨6-5皆对称安装于基座1两侧，移动直线导轨6-5的前端连接有保持架6-6；连接板6-2的后端连接有移动限位块6-1，移动限位块6-1防止滑块脱离固定直线导轨2。
所述的二级伸缩单元8、三级伸缩单元9以及四级伸缩单元10与一级伸缩单元6具有相同结构组成，任何一个伸缩单元对应位置处的滑块均与上一个伸缩单元对应位置处的移动直线导轨相配合组成移动副。每一级伸缩单元均采用左右对称两条移动直线导轨以保证整体刚度，每根移动直线导轨均与上一级伸缩单元中的两个滑块相配合组成移动副，可以有效地增大伸缩装置的刚度，增大伸缩长度。
所述的一级伸缩单元6、二级伸缩单元8、三级伸缩单元9以及四级伸缩单元10空间排布，收缩后的总长度稍大于各伸缩单元长度。
所述的基座1的前后端均安装有固定限位块15，防止一级伸缩单元6中的第一滑块6-3与第二滑块6-4脱离固定直线导轨2。
如图3所示，所述的前端连接单元14包括框式连接器14-1，框式连接器14-1上部连接于主轴连接器14-4下部，框式连接器14-1下部安装有前端球窝14-2，前端球窝14-2上安装有前端精密球14-3，前端球窝14-2和前端精密球14-3构成精密球铰；前端精密球14-3安装在前端转接块13前方下部，前端转接块13连接在四级伸缩单元10的前端，前端转接块13有效保证四级伸缩单元10两直线导轨之间的间距。
如图4所示，所述的后端连接单元7包括连接在基座1下部的双耳连接器7-1，双耳连接器7-1的下部中间连接有后端精密球7-2，后端精密球7-2下部与后端球窝7-3连接，后端精密球7-2和后端球窝7-3构成精密球铰；后端球窝7-3固定安装于支柱7-4顶部，支柱7-4连接在固定板7-5上，固定板7-5固定安装机床工作台上；双耳连接器7-1与支柱7-4外圆柱面小间隙配合，可以保证球铰的正常工作，同时避免基座1产生倾覆。
前端连接单元14和后端连接单元7均包含有精密球铰，类似于双球杆仪的两端，具有非常精密的重复定位精度，完全满足于机床几何精度的检测。双球杆仪安装于主轴一端利用精密球与球窝的磁引力保证精密球与球窝的接触，若双球杆仪质量过大，则连接的可靠性会变差。前端连接单元14中的前端精密球14-3设计在前端转接块13的下部，将拉应力变为压应力，承载性更大。
如图1所示，所述的激光干涉测长单元包括激光器3、干涉镜5和反射镜11，激光器3安装于基座1上，激光器3的前方设有干涉镜5，干涉镜5安装在干涉镜支架4上，干涉镜支架4连接在基座1上；反射镜11安装在反射镜支架12上，反射镜支架12固定安装于前端转接块13上；激光器3、干涉镜5与反射镜11三点一线。
所述的干涉镜5安装于干涉镜支架4上的竖直腰槽上，干涉镜5沿竖直腰槽调整；干涉镜支架4安装于基座1上的横向腰槽内，干涉镜支架4沿横向腰槽调整，最终实现干涉镜5上下、左右方向调整。
所述的反射镜11固定安装于反射镜支架12上的竖直腰槽内，反射镜11沿竖直腰槽调整；反射镜支架12安装于前端转接块13上的横向腰槽内，反射镜支架12沿横向腰槽调整，最终实现反射镜11上下、左右方向调整。
本发明将激光干涉仪和双球杆仪结合，实现机械式激光跟踪测量的效果，与激光跟踪仪相比，功能相同，成本更低。
1.一种机械式激光跟踪双球杆仪，其特征在于：包括机械式跟踪装置及其安装的激光干涉测长单元；所述的机械式跟踪装置包括伸缩装置，伸缩装置的前端连接有前端连接单元(14)，伸缩装置的后端连接有后端连接单元(7)；
伸缩装置包括基座(1)，基座(1)两侧安装有固定直线导轨(2)，固定直线导轨(2)和一级伸缩单元(6)后端连接，一级伸缩单元(6)能够沿固定直线导轨(2)轴向移动；一级伸缩单元(6)前端和二级伸缩单元(8)后端连接；二级伸缩单元(8)前端与三级伸缩单元(9)后端连接；三级伸缩单元(9)前端与四级伸缩单元(10)后端连接；一级伸缩单元(6)、二级伸缩单元(8)、三级伸缩单元(9)、四级伸缩单元(10)均能够沿固定直线导轨(2)轴向移动，实现伸缩装置的收缩与伸长；
所述的前端连接单元(14)包括框式连接器(14-1)，框式连接器(14-1)上部连接于主轴连接器(14-4)下部，框式连接器(14-1)下部安装有前端球窝(14-2)，前端球窝(14-2)上安装有前端精密球(14-3)，前端球窝(14-2)和前端精密球(14-3)构成精密球铰；前端精密球(14-3)安装在前端转接块(13)前方下部，前端转接块(13)连接在四级伸缩单元(10)的前端；
所述的后端连接单元(7)包括连接在基座(1)下部的双耳连接器(7-1)，双耳连接器(7-1)的下部中间连接有后端精密球(7-2)，后端精密球(7-2)下部与后端球窝(7-3)连接，后端精密球(7-2)和后端球窝(7-3)构成精密球铰；后端球窝(7-3)固定安装于支柱(7-4)顶部，支柱(7-4)连接在固定板(7-5)上，固定板(7-5)固定安装机床工作台上；双耳连接器(7-1)与支柱(7-4)的外圆柱面小间隙配合，保证双耳连接器(7-1)不会发生侧向倾覆；
所述的激光干涉测长单元包括激光器(3)、干涉镜(5)和反射镜(11)，激光器(3)安装于基座(1)上，激光器(3)的前方设有干涉镜(5)，干涉镜(5)安装在干涉镜支架(4)上，干涉镜支架(4)连接在基座(1)上；反射镜(11)安装在反射镜支架(12)上，反射镜支架(12)固定安装于前端转接块(13)上；激光器(3)、干涉镜(5)与反射镜(11)三点一线。
2.根据权利要求1所述的一种机械式激光跟踪双球杆仪，其特征在于：所述的一级伸缩单元(6)包括安装于固定直线导轨(2)上的第一滑块(6-3)与第二滑块(6-4)，第一滑块(6-3)与第二滑块(6-4)能够沿固定直线导轨(2)轴向移动，第一滑块(6-3)与第二滑块(6-4)安装于连接板(6-2)上部，连接板(6-2)下部安装有移动直线导轨(6-5)，连接板(6-2)、第一滑块(6-3)、第二滑块(6-4)以及移动直线导轨(6-5)皆对称安装于基座(1)两侧，移动直线导轨(6-5)的前端连接有保持架(6-6)；连接板(6-2)的后端连接有移动限位块(6-1)，移动限位块(6-1)防止滑块脱离固定直线导轨(2)。
3.根据权利要求2所述的一种机械式激光跟踪双球杆仪，其特征在于：所述的二级伸缩单元(8)、三级伸缩单元(9)以及四级伸缩单元(10)与一级伸缩单元(6)具有相同结构组成，任何一个伸缩单元对应位置处的滑块均与上一个伸缩单元对应位置处的移动直线导轨相配合组成移动副。
4.根据权利要求1所述的一种机械式激光跟踪双球杆仪，其特征在于：所述的一级伸缩单元(6)、二级伸缩单元(8)、三级伸缩单元(9)以及四级伸缩单元(10)空间排布，收缩后的总长度稍大于各伸缩单元长度。
5.根据权利要求1所述的一种机械式激光跟踪双球杆仪，其特征在于：所述的干涉镜(5)安装于干涉镜支架(4)上的竖直腰槽内，干涉镜(5)沿竖直腰槽调整；干涉镜支架(4)安装于基座1上的横向腰槽内，干涉镜支架(4)沿横向腰槽调整，最终实现干涉镜(5)上下、左右方向调整。
6.根据权利要求1所述的一种机械式激光跟踪双球杆仪，其特征在于：所述的反射镜(11)固定安装于反射镜支架(12)上的竖直腰槽内，反射镜(11)沿竖直腰槽调整；反射镜支架(12)安装于前端转接块(13)上的横向腰槽内，反射镜支架(12)沿横向腰槽调整，最终实现反射镜(11)上下、左右方向调整。
技术总结