随着现代制造业的飞速发展，光电、机械、能源、船舶等行业对高精度大尺寸旋转轴系产品的需求越来越大，对大型精密止推零件的平面度要求也越来越高。对于平面度的检测，传统的检测手段如指示器法、表桥法、跨步仪法等已经满足不了我们的需求，主要表现在测量精度不够，并存在无法实现非连续面的检测，无法实现在位检测等缺点。上世纪九十年代后出现的激光跟踪仪作为一种大尺寸三维测量仪器，因其测量精度高、测量高效、能在位检测，可动态测量，便于携带等优点，在工业测量中得到了越来越广泛的应用。因此，本文提出了一种基于激光跟踪仪的大型精密零件平面度检测方法。本论文主要研究内容包括以下几个部分：1.调研了激光跟踪仪的结构组成以及工作原理，分析了影响激光跟踪仪测距和测角精度的主要因素。在此基础上，对单站测量平面度不确定度进行了理论分析，并通过实验验证了单站不能满足平面度要求为0.03mm（±0.015mm）的Φ5m止推环测量要求。因此，我们提出了基于激光跟踪仪的移站测量方法。2.介绍了移站测量的原理，建立了移站测量的数学模型。给出了移站测量的算法模型，并结合激光跟踪仪自身特点，提出了移站算法中初始值确定的方法，从而优化了算法模型。3.研究了移站测量的布局，通过仿真分析了不同的移站次数、不同布局和站间高度差对移站测量平面度的影响，并采用Monte-Carlo模拟方法对移站的不确定度进行了理论分析。4.使用移站测量技术对Φ5m大圆台平面度进行了测量实验，并与跨桥-水平仪法的检测结果进行了对比，通过实验及分析结果证明了移站测量方法的可行性。