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针对利用激光跟踪仪对数控加工中心进行线性测量成本过高的问题,开发了一种三维激光干涉球杆仪。利用激光干涉法实现距离测量,设计全新测量光路,并通过伸缩杆的被动拉伸实现跟随测量。采用双球铰运动副为激光器的空间姿态调整提供保证,并搭配激光器、镜组微调等装置实现随时对光。利用ANSYS Workbench软件对装置进行建模并验证模型精度。建立机构运动学方程,利用MATLAB对运动空间进行仿真。通过实验验证激光光路,证明了该设计的可行性。