对于某些微小零件如静压导轨中气浮元器件、半导体晶圆等，都具有平面度精度高、平面尺寸小的特点。当零件的尺寸较小且平面度优于0.5微米时，常规的平晶难以进行定量检测。纳米三坐标测量机、三维轮廓仪等精密测量仪器可以满足微小零件平面度的测量要求，但由于其价格昂贵，对环境要求高，难以工程应用。因此，有必要探索一种便于应用、成本合理的微小零件平面度的精密测量方法。　　本文基于柔性导向机构的优良导向特性，提出了微小零件平面度测量装置的系统方案。该方案由二维共面双复合柔性导向机构作为系统的扫描运动平台，采用一维平行四边形柔性导轨与LVDT传感器相结合作为测头，构成平面度精密测量系统。基于能量守恒原理分析了双复合柔性导向机构的静力学特性，采用有限元方法数值计算了柔性导轨结构不对称、载荷不对称对其导向精度的影响，验证了双复合柔性导轨导向精度的健壮性。完成了微小平面测量系统的设计、加工和试验，分析了系统测量不确定度。　　采用标准平晶作为平面基准进行了初步测试，在20mm×20mm范围内，应用最小二乘法对实验数据进行了平面度评价，获得平面度误差为0.36微米。