CN110142647A - 一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置及方法，属于超精密机床关键运动部件性能测试领域。该测量装置包括直线运动误差测量模块、俯仰姿态测量模块、油腔压力测量模块和油膜温度测量模块，直线运动误差测量模块安装在液体静压导轨的溜板上，并位于导轨一侧以实时测量导轨的直线运动误差，俯仰姿态测量模块安装在溜板上，并位于导轨上方以实时测量导轨的俯仰姿态，油腔压力测量模块设于液体静压导轨的滑块上，并与滑块上的油腔导通以实时测量油腔压力，油膜温度测量模块设于滑块内且靠近油腔，以实时测量油膜温度。本发明可实现液体静压导轨的直线运动误差、俯仰姿态、油腔压力、油膜温度的实时测量，具有测量方便、准确等优点。

Description

一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置及方法

技术领域

本发明属于超精密机床关键运动部件性能测试领域，更具体地，涉及一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置及方法。

背景技术

超精密机床在精密复杂零件、光学元件、高精度透镜等具有超精密表面的零部件的加工方面起着极其重要的作用，液体静压导轨作为超精密机床关键的支承和运动部件，具有精度高、承载大、摩擦小、隔振性能好等优点。液体静压导轨一般包括底座、设于底座上的导轨以及设于导轨上通过滑块与导轨实现滑动配合的溜板，液体静压导轨依靠滑块上的油腔与导轨间形成的油膜起到支承作用，通过在油腔的进油口处安装节流器来反馈调节油腔压力。

由于液体静压导轨常用于重载、长时间工作的场合，其稳态性能参数的实时测量对于保证系统的稳定性及超精密零部件的加工质量具有极其重要的意义，上述性能参数主要包括油腔压力、油膜温度、直线运动误差和俯仰姿态。其中，油腔压力是液体静压导轨一项重要的技术参数，对于检测和提高导轨承载力、油膜刚度等性能起着重要作用，但是目前的油腔压力的测量基本是通过测量供油压力，再根据经验推算油腔压力，这种方法测量精度难以保证，造成供油压力的调节存在较大误差。液体静压导轨多用于大负载或高速度加工场合，其运动摩擦产生热量会使油膜温度上升，粘度降低，滑块与底座之间的油膜厚度会随之减小，这样会使油膜的刚度和承载能力受到影响，因此需要对油膜温度进行实时地测量，同时为了不破坏导轨的封油面，温度传感器安装时又不能与液压油直接接触，因此油膜温度的精确测量一直难以解决。此外，由于加工精度存在误差，使得静压导轨的导轨直线度和表面误差会对导轨的直线运动精度造成影响，进而会反映在加工的零件上，另外工作中由于受到负载的不平衡力的影响，也会造成导轨的直线运动误差和俯仰姿态变化，因此需要对导轨的直线运动误差和俯仰姿态进行测量和补偿，现有的直线运动测量常用方法有激光准直法，但由于光束容易受到干扰而出现偏移且校准过程极为复杂、设备昂贵，性价比较低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置及方法，其通过设计与液体静压导轨各部件相配合的直线运动误差测量模块、俯仰姿态测量模块、油腔压力测量模块和油膜温度测量模块，实现液体静压导轨的直线运动误差、俯仰姿态、油腔压力、油膜温度的实时准确测量，为导轨工作性能的主动调节提供了参考依据，为液体静压导轨精度的进一步提高奠定了基础。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置，所述液体静压导轨包括底座、设于该底座上的导轨以及设于该导轨上的溜板，并且该溜板通过滑块与所述导轨实现滑动配合，同时所述滑块上开设有与所述导轨间形成油膜的多个油腔；该稳态性能实时测量装置包括直线运动误差测量模块、俯仰姿态测量模块、油腔压力测量模块和油膜温度测量模块，其中，所述直线运动误差测量模块安装在所述溜板上，并位于所述导轨的一侧，由此用于对所述导轨的直线运动误差执行实时测量；所述俯仰姿态测量模块同样安装在所述溜板上，并位于所述导轨的上方，由此用于对所述导轨的俯仰姿态执行实时测量；所述油腔压力测量模块设于所述滑块上，并与此滑块上的所述多个油腔分别保持导通，由此用于实时测量各油腔的压力；此外，所述油膜温度测量模块设于所述滑块内部且靠近所述多个油腔，以实时测量各油腔内的油膜温度。

作为进一步优选的，所述直线运动误差测量模块优选包括两个位移传感器，它们安装在所述溜板上并与所述导轨的侧面垂直；此外，所述两个位移传感器沿所述导轨的长度方向分布，也即沿水平前后方向分布。

作为进一步优选的，所述俯仰姿态测量模块优选包括三个位移传感器，并分别定义为第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器；所述三个位移传感器各自安装在所述溜板上并与所述导轨的上表面垂直，其中所述第一位移传感器和所述第二位移传感器沿所述导轨的长度方向分布，即沿水平前后方向分布，所述第二位移传感器和所述第三传感器沿所述导轨的宽度方向分布，即沿水平左右方向分布。

作为进一步优选的，所述油腔压力测量模块优选包括与所述油腔数量对应的压力传感器，该压力传感器经由压力传感器安装孔而安装在所述滑块上，并且所述压力传感器安装孔通过供油通道与所述油腔导通。

作为进一步优选的，所述直线运动误差优选设定为导轨的偏转角α，并且采用如下公式计算：

α＝tan^-1((n1+n2)/d)

其中，n1和n2分别为所述直线运动误差测量模块中的所述两个位移传感器各自检测到的位移变化，d为所述直线运动误差测量模块中的所述两个位移传感器彼此之间的中心距离。

作为进一步优选的，所述俯仰姿态优选设定为导轨的实际平面与水平前后方向的夹角β1以及导轨的实际平面与水平左右方向的夹角β2，并且这两夹角具体采用如下公式计算：

β1＝tan^-1(h1/s1)

β2＝tan^-1(h2/s2)

其中，h1为所述第一位移传感器和所述第二位移传感器各自测得的位移变化的差，s1为所述第一位移传感器和所述第二位移传感器彼此之间的中心距离，h2为所述第二位移传感器和所述第三位移传感器各自测得的位移变化的差，s2为所述第二位移传感器和所述第三位移传感器彼此之间的中心距离。

作为进一步优选的，所述导轨优选包括彼此平行布置的两个导轨板，所述滑块优选包括中间滑块和两侧位滑块；其中该中间滑块位于所述两个导轨板之间，其左右表面上安装有分别对应与所述两个导轨板的侧面保持接触的油垫，并且所述油腔开设于该油垫上；此外，所述两侧位滑块分别位于所述两个导轨板的下方，并且它们的上、下表面上安装有分别与所述导轨板的下表面以及所述底座的上表面分别相接触的油垫，所述油腔则开设于该油垫上；

作为进一步优选的，所述中间滑块左、右表面的前后端优选分别安装有一油垫，且左、右表面上的所述油垫左右对称；所述侧位滑块上、下表面的前后端分别同样安装有一油垫，且上、下表面上的所述油垫上下对称。

作为进一步优选的，所述油膜温度测量模块优选包括温度传感器，所述温度传感器的数量与所述油腔的数量对应；其中，各个温度传感器均安装在所述滑块内部的温度传感器安装孔道内，该温度传感器安装孔道开设在靠近所述油腔处，其顶端与所述油腔内表面的距离优选设计为4～6mm；所述滑块优选由铸铁材料制成，所述油垫优选由锌基合金材料制成。

按照本发明的另一方面，提供了一种液体静压导轨稳态性能实时测量方法，其采用所述装置实现，该方法包括以下步骤：

在测量过程中，利用直线运动误差测量模块实时测量导轨的直线运动误差，利用俯仰姿态测量模块实时测量导轨的俯仰姿态，同时利用油腔压力测量模块实时测量各油腔的压力，利用油膜温度测量模块实时测量各油膜温度，以此同步实现液体静压导轨的直线运动误差、俯仰姿态、油腔压力和油膜温度的性能实时测量。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明通过设计安装在液体静压导轨溜板上并位于导轨一侧的直线运动误差测量模块，安装在溜板上并位于导轨上方的俯仰姿态测量模块，设于滑块上并与滑块上的油腔导通的油腔压力测量模块，设于滑块内且靠近油腔的油膜温度测量模块，同时实现液体静压导轨直线运动误差、俯仰姿态、油腔压力和油膜温度等稳态性能的实时精确测量，为供油压力的主动调节提供依据，补偿导轨加工、摩擦产生热量等因素造成的误差，保证液体静压导轨的加工精度。

2.本发明中每一油腔对应配备有一压力传感器和一温度传感器，使得各油腔的压力及温度相互独立测量，互不影响，保证测量的准确性。

3.本发明的温度传感器安装在中间滑块内部的温度传感器安装孔道内，该温度传感器安装孔道开设在靠近油腔处，且其顶端与油腔内表面的距离优选设计为4～6mm，通过上述参数设计配合特定材料的滑块及油垫，利用温度传感器安装孔道内的温度传感器即可保证油腔内油膜温度的实时精确测量，解决现有技术无法精确测量油膜温度的问题。

4.本发明中的油腔开设在油垫上，由此一方面便于油腔的加工，另一方面便于油腔大小的调整，即通过更换开设不同大小油腔的油垫即可实现油腔大小的调整。

5.本发明中的滑块设计成包括中间滑块和两侧位滑块，并使中间滑块得左右表面通过油垫与两导轨板的侧面实现配合，侧位滑块的上下表面通过油垫与导轨板的下表面和底座的上表面实现配合，由此通过在油垫中的油腔中通入液压油，即可使得中间滑块与导轨板之间、侧位滑块与导轨板和底座之间形成油膜，实现有效的静压支承作用。

6.本发明中的中间滑块的左右表面的前后端分别安装有一油垫，且左右表面上的油垫左右对称，侧位滑块上下表面的前后端分别安装有一油垫，且上下表面上的油垫上下对称，由此形成12个左右对称且前后对称的油腔，实现均匀的静压支承。

附图说明

图1是本发明实施例提供的液体静压导轨稳态性能实时测量装置与液体静压导轨的安装示意图；

图2a是图1的前视图(省略底座)；

图2b是图1的后视图(省略底座)；

图3是直线运动误差及俯仰姿态测量原理图，其中(a)为直线运动误差测量原理图，(b)为俯仰姿态测量原理图。

图4a是压力传感器在中间滑块上的安装示意图；

图4b是油垫在中间滑块上的安装示意图；

图5a是中间滑块的剖视图；

图5b是图5a的左视图；

图5c是图5a的局部放大图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-溜板，2-导轨，3-底座，4-位移传感器，5-位移传感器支架，6-侧位滑块，7-压力传感器，8-中间滑块，9-导线孔道，10-油垫，11-压力传感器安装孔，12-压力测量并接点，13-油腔，14-出油孔，15-进油孔，16-导线，17-温度传感器安装孔道，18-温度传感器，19-导热硅胶。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置，该测量装置包括直线运动误差测量模块、俯仰姿态测量模块、油腔压力测量模块和油膜温度测量模块，用于实现液体静压导轨性能的实时测量，包括直线运动误差、俯仰姿态、油腔压力和油膜温度等稳态性能的实时测量。

该测量装置依托于液体静压导轨的既有结构进行安装布置，如前所述液体静压导轨一般包括底座3、设于底座3上的导轨2以及设于导轨2上方通过滑块与导轨2实现滑动配合的溜板1，滑块上开设有与导轨间形成油膜的油腔13，具体如图1所示，导轨板2与底座3通过螺钉固定连接，底座3固定于超精密机床的大理石床体上，组成静止组合体。应用时，测量装置中的直线运动误差测量模块安装在溜板1上，并位于导轨2的一侧以实时测量导轨2的直线运动误差；俯仰姿态测量模块安装在溜板1上，并位于导轨2的上方以实时测量导轨2的俯仰姿态；油腔压力测量模块设于滑块上，并与滑块上的油腔导通，以实时测量各油腔的压力；油膜温度测量模块设于滑块内且靠近油膜位置处，以实时测量各油膜温度。

具体而言，如图1、图2a、图2b所示，直线运动误差测量模块包括两个位移传感器4，两个位移传感器通过位移传感器支架5安装在溜板1上跟随溜板1运动，两个位移传感器与导轨2的侧面垂直，且两个位移传感器沿水平前后方向分布(即两个位移传感器的中心连线与导轨2的长度方向平行)，通过两个位移传感器可以实时测量导轨任意位置的直线运动误差。通过设于导轨一侧面的两个位移传感器可实现导轨直线运动误差(具体为导轨2的偏转角α)的实时测量，由此可为滑块表面油腔供油压力的主动调节提供依据，对直线运动误差进行补偿，具体是为中间滑块左右表面油腔供油压力的主动调节提供依据，具体是根据直线运动误差调节油腔压力，进而控制油膜厚度调整油垫与导轨板之间的距离，实现直线运动误差的补偿。

具体的，如图3的(a)中所示，导轨的偏转角α采用如下公式计算：

α＝tan^-1((n1+n2)/d)

其中，n1和n2分别为直线运动误差测量模块中的两个位移传感器检测到的位移变化，d为直线运动误差测量模块中的两个位移传感器的中心间的距离。在初始未供油状态下，通过三坐标测量仪校准溜板与导轨板，使溜板的侧面与导轨板的侧面处于平行，两位移传感器此时测得的数据(导轨板侧面到位移传感器的距离)为初始数据，供油后两位移传感器测得的数据(导轨板侧面到位移传感器的距离)与其对应的初始数据的差值即为n1和n2。

如图1、图2a和图2b所示，俯仰姿态测量模块包括三个位移传感器4，定义为第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器，三个位移传感器具体通过位移传感器支架5安装在溜板1上，随溜板1的前后滑动而沿着导轨侧面运动，三个位移传感器与导轨2的上表面垂直，且三个位移传感器分设于导轨2的前后端，如图2a和图2b所示，其中第一位移传感器位于导轨2的后端，第二位移传感器和第三位移传感器位于导轨2的前端，第一位移传感器和第二位移传感器沿水平前后方向布置，第二位移传感器和第三传感器沿水平左右方向布置。通过设于导轨上表面的三个位移传感器可以实时测量导轨任意位置的俯仰姿态，由此可为滑块表面油腔供油压力的主动调节提供依据，对俯仰姿态的变化进行补偿，具体是为侧位滑块6上下表面油腔供油压力的主动调节提供依据，具体是根据俯仰姿态数据调节油腔压力，进而控制油膜厚度调整油垫与导轨板和底座之间的距离，实现俯仰姿态误差的补偿。

如图3的(b)中所示，导轨俯仰姿态具体为导轨2的实际平面(即上表面)与水平前后方向的夹角β1以及导轨2的实际平面(即上表面)与水平左右方向的夹角β2，两夹角具体采用如下公式计算：

β1＝tan^-1(h1/s1)

β2＝tan^-1(h2/s2)

其中，h1为第一位移传感器和第二位移传感器测得的位移差，s1为第一位移传感器和第二位移传感器的中心间的距离，h2为第二位移传感器和第三位移传感器测得的位移差，s2为第二位移传感器和第三位移传感器的中心间的距离。在初始未供油状态下，通过三坐标测量仪校准溜板与导轨板，使溜板的下表面与导轨板的上表面平行，三个位移传感器此时测得的数据(导轨板上表面到位移传感器的距离)为初始数据，供油后三个位移传感器测得的数据(导轨板上表面到位移传感器的距离)与其对应的初始数据的差值即为各位移传感器测得的位移变化，第二位移传感器和第一位移传感器对应的位移变化之差即为h1，第三位移传感器和第二位移传感器对应的位移变化之差即为h2。

为防止导轨板表面受到传感器触头的滑伤，本发明的位移传感器优选非接触式的电涡流位移传感器，量程为0.5mm，测量精度为0.01μm，位移传感器的触头在导轨的任何位置都与导轨板的表面保持350μm左右。

具体的，油腔压力测量模块包括多个压力传感器7，多个压力传感器7通过螺钉安装在滑块的压力传感器安装孔11内跟随滑块运动，即滑块上开设有用于安装各压力传感器的压力传感器安装孔11，且压力传感器安装孔11通过供油通道与油腔13导通。具体的，压力传感器7的布置数量与油腔13数量对应，即每一油腔对应配备有一压力传感器7，以此使得各油腔中的油膜压力独立测试，互不影响。

进一步的，导轨2包括两平行布置的导轨板，定义为左导轨板和右导轨板，两平行布置的导轨板对称的用螺钉安装在底座上。为了使溜板1与导轨2实现良好的滑动配合，本发明中的滑块优选设计为包括中间滑块8和两侧位滑块6(定义为左侧位滑块和右侧位滑块)，中间滑块8和两侧位滑块6通过螺钉固定连接在溜板1的下表面构成运动组合体。其中，中间滑块8与直线电机的动子固定连接，直线电机动子动作时带动运动组合体一起前后运动，中间滑块8位于左导轨板和右导轨板之间，左导轨板和右导轨板分设于中间滑块8的左右两侧。如图2a所示，中间滑块8的左右表面上设置有油垫10，其中左表面上的油垫10与左导轨板的侧面接触，右表面上的油垫10与右导轨板的侧面接触，液体静压导轨的油腔13开设在该油垫10上，每一油垫10上均开设有油腔13。两侧位滑块6分别位于两导轨板的下方，两侧位滑块6的上下表面分别安装有油垫10，左侧位滑块6上下表面的油垫分别与左导轨板的下表面和底座的上表面接触，右侧位滑块6上下表面的油垫分别与右导轨板的下表面和底座的上表面接触，每一油垫10上均开设有油腔13。

进一步的，中间滑块8的左表面上优选安装有两个油垫，两个油垫优选安装在中间滑块左表面的前后端，中间滑块8的右表面上优选安装有两个油垫，两个油垫优选安装在中间滑块右表面的前后端，左表面的两个油垫与右表面的两个油垫左右对称，每一油垫上均开设有油腔13。侧位滑块6的上表面上优选安装有两个油垫，两个油垫优选安装在侧位滑块上表面的前后端，侧位滑块6的下表面上优选安装有两个油垫，两个油垫优选安装在侧位滑块下表面的前后端，且上表面上的两个油垫与下表面的两个油垫上下对称，每一油垫上均开设有油腔13。由此，共具有12个油腔，油腔与导轨及底座之间共形成12个油膜支承用来支承运动组合体沿导轨板前后直线滑动，则压力传感器7需配备12个。

如图4a和图4b所示，以中间滑块8为例对供油路径及压力传感器7的安装方式进行说明，中间滑块8上开设有进油孔15以及与进油孔15导通的进油通道，进油孔15上安装有节流器，中间滑块8与两导轨板接触的两侧面设有油垫10，油垫上开设有油腔13以及将油腔13与进油通道导通的出油孔14，中间滑块8上开设有压力传感器安装孔11，压力传感器7安装在压力传感器安装孔11内，压力传感器安装孔11通过供油通道与进油通道导通，如图4a和图4b所示，连通于压力测量并接点12处，以此使压力传感器安装孔11与油腔13导通。外部液压油依次经进油孔15、进油通道和出油孔14进入油腔13中，用来在运动组合体与导轨板之间形成油膜提供支承作用，由于压力传感器安装孔11与进油通道导通，因此液压油从进油孔15进入后向油腔13供油的同时也向压力传感器安装孔11的位置供油，液压油与压力传感器安装孔11内的压力传感器7的触头直接接触，通过该压力传感器7检测得到的压力即为油腔13中的压力。利用上述方法可以测得一个油腔的压力，在侧位滑块6和中间滑块8上共有12个油腔，装有12个压力传感器7，可以实时测得12个油腔的压力。侧位滑块6中的供油路径及压力传感器7的安装方式与中间滑块类似，在此不赘述。具体的，压力传感器的量程优选为0～10MPa，测量精度为0.03Mpa，满足油压测量的需要。

如图5a～图5c所示，以中间滑块的油膜温度测量为例对油膜温度测量模块进行说明，油膜温度测量模块包括温度传感器18，中间滑块8的内部开设有温度传感器安装孔道17，温度传感器18安装在温度传感器安装孔道17内跟随中间滑块运动，温度传感器18的导线16通过导线孔道9引出到外部。温度传感器18与温度传感器安装孔道17之间填充有导热硅胶19，利于热量的传导，温度传感器安装孔道17的顶端与油腔13内表面的距离h为4～6mm，其中，温度传感器安装孔道17的顶端到中间滑块外表面的距离为1.5～3.5mm，中间滑块外表面到油腔13内表面的距离为2.5mm。优选的，中间滑块由铸铁制成，油垫由锌基合金制成，由于油垫导热性能优异，采用上述参数设计时，在达到热平衡后，可将温度传感器18的顶端触头检测的温度视为与油腔13内的油膜温度相等。侧位滑块中的油膜温度测量与中间滑块相同，在此不赘述。本发明优选温度传感器的量程为-30℃～150℃，测量精度为0.15℃，满足油温测量的需要。

对于每一油腔而言，对应配合有一温度传感器18，中间滑块8内对应开设有用于安装温度传感器18的温度传感器安装孔道17以及供导线16引出的导线孔道9，即每一温度传感器18对应配备有一组温度传感器安装孔道17和导线孔道9，且各组温度传感器安装孔道17和导线孔道9互不冲突，互不影响，以保证各油腔油膜温度的相互独立测量，保证测量结果的准确性。当具有12个油腔时，则对应设置有12个温度传感器18，各温度传感器18设置在各滑块(包括两侧位滑块和中间滑块内，并靠近各油腔，优选的，温度传感器安装孔道17的顶端与油腔13内表面的距离为4mm，保证测量的精确性。

优选的，底座3上设置有光栅尺，溜板1上安装有光栅读数头，溜板运动时读数头与光栅尺配合可以确定溜板在行程方向上的准确位置，为位移传感器的测量提供位置数据，如此可以测得任意位置的直线误差和俯仰姿态。

下面对本发明的测量装置的工作过程进行说明。测量时，首先外部供油系统将液压油通过节流器经进油孔送入各油腔，在油腔处形成油膜，溜板和侧位滑块、中间滑块组成的运动组合体脱离底座，油膜在该运动组合体和导轨板以及底座之间起到静压支承作用，利用直线电机带动该运动组合体沿导轨板前后滑动，五个位移传感器利用电涡流效应实时的检测导轨的直线运动误差和俯仰姿态，在前后滑动的同时，油腔的压力和温度分别通过压力传感器和温度传感器实时的检测，这三种传感器均通过导线连接到工控机内部的数据采集卡上，数据采集卡将三种传感器的模拟信号通过AD转换模块转换为数字信号，在工控机运行的可视化软件上进行数据处理并将最终的稳态性能数据显示在界面上，同时把测量时间、测量位置(光栅尺数据)、位移传感器数据、压力传感器数据、温度传感器数据实时的保存在txt文件中，该测量方法为油腔供油压力的主动调节、运动误差补偿和液体静压导轨精度进一步提高的研究提供了数据支撑，也为液体静压导轨工作时的关键参数实时监控和系统稳定工作提供了保证。

本发明基于多传感器的融合实现液体静压导轨稳态性能的实时测量，通过位移传感器、温度传感器、压力传感器配合实时获取导轨的运动精度、俯仰姿态、油膜温度、油腔压力等，可以为供油压力的主动调节提供依据，实时的调节12个油腔的压力值，补偿导轨加工、摩擦产生热量等因素造成的误差，保证液体静压导轨的加工精度。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液体静压导轨稳态性能实时测量装置，所述液体静压导轨包括底座(3)、设于该底座(3)上的导轨(2)以及设于该导轨(2)上的溜板(1)，并且该溜板(1)通过滑块与所述导轨(2)实现滑动配合，同时所述滑块上开设有与所述导轨间形成油膜的多个油腔(13)，其特征在于：

该稳态性能实时测量装置包括直线运动误差测量模块、俯仰姿态测量模块、油腔压力测量模块和油膜温度测量模块，其中，所述直线运动误差测量模块安装在所述溜板(1)上，并位于所述导轨(2)的一侧，由此用于对所述导轨(2)的直线运动误差执行实时测量；所述俯仰姿态测量模块同样安装在所述溜板(1)上，并位于所述导轨(2)的上方，由此用于对所述导轨(2)的俯仰姿态执行实时测量；所述油腔压力测量模块设于所述滑块上，并与此滑块上的所述多个油腔(13)分别保持导通，由此用于实时测量各油腔的压力；此外，所述油膜温度测量模块设于所述滑块内部且靠近所述多个油腔，以实时测量各油腔内的油膜温度。

2.如权利要求1所述的液体静压导轨稳态性能实时测量装置，其特征在于，所述直线运动误差测量模块优选包括两个位移传感器，它们安装在所述溜板(1)上并与所述导轨(2)的侧面垂直；此外，所述两个位移传感器沿所述导轨(2)的长度方向分布，也即沿水平前后方向分布。

3.如权利要求1或2所述的液体静压导轨稳态性能实时测量装置，其特征在于，所述俯仰姿态测量模块优选包括三个位移传感器，并分别定义为第一位移传感器、第二位移传感器和第三位移传感器；所述三个位移传感器各自安装在所述溜板(1)上并与所述导轨(2)的上表面垂直，其中所述第一位移传感器和所述第二位移传感器沿所述导轨的长度方向分布，即沿水平前后方向分布，所述第二位移传感器和所述第三传感器沿所述导轨的宽度方向分布，即沿水平左右方向分布。

4.如权利要求1-3任一项所述的液体静压导轨稳态性能实时测量装置，其特征在于，所述油腔压力测量模块优选包括与所述油腔(13)数量对应的压力传感器(7)，该压力传感器(7)经由压力传感器安装孔(11)而安装在所述滑块上，并且所述压力传感器安装孔(11)通过供油通道与所述油腔(13)导通。

5.如权利要求2所述的液体静压导轨稳态性能实时测量装置，其特征在于，所述直线运动误差优选设定为导轨的偏转角α，并且采用如下公式计算：

α＝tan^-1((n1+n2)/d)

其中，n1和n2分别为所述直线运动误差测量模块中的所述两个位移传感器各自检测到的位移变化，d为所述直线运动误差测量模块中的所述两个位移传感器彼此之间的中心距离。

6.如权利要求3所述的液体静压导轨稳态性能实时测量装置，其特征在于，所述俯仰姿态优选设定为导轨的实际平面与水平前后方向的夹角β1以及导轨的实际平面与水平左右方向的夹角β2，并且这两夹角具体采用如下公式计算：

β1＝tan^-1(h1/s1)

β2＝tan^-1(h2/s2)

其中，h1为所述第一位移传感器和所述第二位移传感器各自测得的位移变化的差，s1为所述第一位移传感器和所述第二位移传感器彼此之间的中心距离，h2为所述第二位移传感器和所述第三位移传感器各自测得的位移变化的差，s2为所述第二位移传感器和所述第三位移传感器彼此之间的中心距离。

7.如权利要求1-6任一项所述的液体静压导轨稳态性能实时测量装置，其特征在于，所述导轨(2)优选包括彼此平行布置的两个导轨板，所述滑块优选包括中间滑块(8)和两侧位滑块(6)；其中该中间滑块(8)位于所述两个导轨板之间，其左右表面上安装有分别对应与所述两个导轨板的侧面保持接触的油垫(10)，并且所述油腔(13)开设于该油垫(10)上；此外，所述两侧位滑块(6)分别位于所述两个导轨板的下方，并且它们的上、下表面上安装有分别与所述导轨板的下表面以及所述底座的上表面分别相接触的油垫(10)，所述油腔(13)则开设于该油垫(10)上。

8.如权利要求7所述的液体静压导轨稳态性能实时测量装置，其特征在于，所述中间滑块(8)左、右表面的前后端优选分别安装有一油垫(10)，且左、右表面上的所述油垫(10)左右对称；所述侧位滑块(6)上、下表面的前后端分别同样安装有一油垫(10)，且上、下表面上的所述油垫(10)上下对称。

9.如权利要求7或8所述的液体静压导轨稳态性能实时测量装置，其特征在于，所述油膜温度测量模块优选包括温度传感器(18)，所述温度传感器(18)的数量与所述油腔的数量对应；其中，各个温度传感器(18)均安装在所述滑块内部的温度传感器安装孔道(17)内，该温度传感器安装孔道(17)开设在靠近所述油腔(13)处，其顶端与所述油腔(13)内表面的距离优选设计为4～6mm；所述滑块优选由铸铁材料制成，所述油垫优选由锌基合金材料制成。

10.一种液体静压导轨稳态性能实时测量方法，其采用如权利要求1-9任一项所述的装置实现，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在测量过程中，利用直线运动误差测量模块实时测量导轨(2)的直线运动误差，利用俯仰姿态测量模块实时测量导轨(2)的俯仰姿态，同时利用油腔压力测量模块实时测量各油腔的压力，利用油膜温度测量模块实时测量各油膜温度，以此同步实现液体静压导轨的直线运动误差、俯仰姿态、油腔压力和油膜温度的性能实时测量。