大型高精度镜板的平面度测量，一直没有真正实用的测量方法。为实现三峡工程重点设备的国产化，急需能够实用的高精度大型镜板平面度测量仪器。本文以三峡大型镜板平面度测量为目标，对大型高精度镜板平面度测量方法进行了研究。 根据三峡大型高精度镜板平面度的测量要求，在分析和总结了前人所做工作的基础上，创造性提出了大型镜板平面度水平仪随机走位自动测量法。 为实现这一测量方法，对以下关键技术进行了研究： 对测量系统进行位置运动学分析，运用齐次矩阵变换理论建立了水平仪随机走位坐标转换数学模型，将测量点位置和测量值转换到同一坐标系中，以满足平面度评定的要求。 对测量系统进行了运动控制学研究，采用了位置控制与力控制相结合的组合控制方案，并设计出充分体现这一控制思想的机械结构和控制系统，实现了测量系统的自动行走与测量。 充分利用单片机与台式机各自的特长，设计了主从控制方式，现场测量控制、测量数据采集与控制程序编制、数据转换处理分别在单片机和台式机上进行。 对平面度误差评定方法进行了探讨，采用了适合于多测量点的最小二乘法平面度误差评定方法。 在上述研究工作的基础上，设计制造出一套实用的测量系统。仪器包括机械结构、高精度水平仪、测量控制系统、数据采集与传输系统、数据转换与平面度评定软件五个主要部分。 测量系统精度达到2.4μm，重复性标准差0.8μm。实验表明，该系统可以满足三峡大型镜板平面度的测量。系统已通过三峡办公室组织的专家验收，并已与三峡镜板生产厂家签订了订购合同。