随着现代科学技术的进步和发展,人们对于加工技术的要求越来越高,尤其是对于数控机床和加工中心的加工与制造精度的要求,数控机床的几何误差(位置误差、水平和竖直直线度误差、俯仰和偏摆角误差、滚转角误差)直接影响机床的加工精度。机床运动平台在实际工况下会因加载等原因与空载状态下的几何误差有所不同,因此准确同时在线检测出导轨的多项几何误差并进行补偿是提高数控机床加工精度的必要手段。目前,虽然多自由度同时检测方法种类比较繁多,但是大多数测量方法都存在一定的不足之处。激光多自由度测量系统大多由于系统结构复杂、使用光学元件多等原因造成系统不稳定,安装和调试困难。因此提出一种研究制造成本低、精度高、抗干扰能力强且操作简单易行的多自由度几何误差在线测量系统具有重要的意义。本文基于电涡流传感器的位移探测原理提出了一套导轨多自由度几何误差在线测量系统。建立误差补偿模型,基准面对五项几何误差测量引起的误差进行了最小二乘拟合与误差补偿,保证测量的准确性。根据直线度和角度误差测量原理设计与搭建了完整的导轨五自由度误差在线测量系统,位置误差机床本身即可以测得。通过合理布局电涡流位移传感器安放位置,实现了使用最少的位移传感器同时测量五自由度几何误差。最后基于Labview图形化编辑软件,按模块化方式编写了测量系统程序,包括数据采集模块、滤波模块、数据处理模块、数据显示模块和数据保存模块。本文利用位移调整架、数显万分表对测量系统进行了标定,以及利用激光准直仪、光电自准直仪和电子水平仪对基准平面对直线度误差和角度误差测量引起的误差进行了测量,保证系统测量的准确性。为了验证该测量系统的稳定性、重复性和准确性是否可以满足普通机床几何误差测量的要求,进行了相关实验。实验结果表明,系统的直线度重复性误差小于1.2μm,角度重复性误差小于1.8″,直线度测量结果与准直仪法的测量结果对比残差小于±1.4μm,偏摆角和俯仰角测量结果与光电自准直仪的测量结果对比残差分别小于±1.2″和±1.6″,滚转角测量结果和电子水平仪的测量结果对比残差小于±1.5″。稳定性实验表明系统的直线度误差在30分钟和10秒内的漂移分别为0.46μm和0.7μm以内,系统的角度误差在30分钟和10秒内的漂移分别为0.75″和0.19″以内。由测量结果可知,该测量系统具有较好的稳定性、重复性和测量精度。