目前,常用于零件平面度测量的仪器主要有三坐标测量机、表面轮廓仪和激光干涉仪等,这些测量仪器往往结构复杂、价格高昂,同时对使用人员也提出了很高的技术要求,存在一定的限制。因此,本课题基于二维小角度传感器设计了一套平面度测量系统,该系统精度高、体积小、易于装调,测量前只需要在软件界面设定对待测面的测点分布和测量步距即可完成全自动测量。论文首先分析了被测加工表面平面度测量所需要的条件;在分析二维小角度传感器的特点以及测量条件的基础上,提出了角度-轮廓的坐标测量系统的设计方案并建立了实验系统;利用Lab VIEW软件编写了面内二维移动平台的驱动控制程序,可以控制移动平台带动待测件按照预设的布点路线移动,以实现面内坐标扫描;角度传感器采集待测面的各个测量点处角度轮廓数据并转换成对应的正切值,利用先三次样条插值再积分的数据处理方式,获得相邻两点间的高度差,通过高度差的累加获得各测量点的高度值;构建测量点三维坐标,通过坐标处理从而获得待测面的面形信息;最后利用平面度误差评定算法进行数据计算,得到待测面的平面度。所建立测量系统的最大测量范围为60×60mm,当以光斑不重叠时的扫描距离作为XY向测量步距（实验中取2mm）,可分辨的扫描点的Z向高度差值优于5nm,测量范围为10μm。理论分析和实验结果表明,本系统能够很好地完成表面面形和平面度的测量工作,且具有自动化高、精度高、体积小和成本低等优点,非常适用于一些工业生产加工过程中空间受限的测量场合。