關節臂三坐標測量機由三根剛體臂、三個活動關節和一個測頭組成。三根臂相互連接，其中一個為固定臂，它安于任意基座上支撐測量機所有部件，另外兩個活動臂可運動于空間任意位置，以適應測量需要，其中一個為中間臂，一個為末端臂并在此尾端安裝測頭。第一根固定臂與第二根中間臂之間、第二根與第三根末端臂之間、第三根與接觸測頭之間均為關節式連接，可作空間回轉，而每個活動關節裝有相互垂直的回轉角傳感器，可測量各個臂和測頭在空間的位置。每個關節的回轉中心和相應的活動臂構成一個極坐標系統，回轉角即極角由圓分度傳感器測量，而活動臂兩端關節回轉中心距離為極坐標的極徑長度，可見該測量系統是由三個串連的極坐標系統組成，當測頭與被測件接觸時，測量系統可給出測頭在空間的三維位置信號，測頭與被測件在不同部位接觸時，根據所建立的測量數學模型，由計算機給出被測參數實際值。

關節臂三坐標

關節臂三坐標測量機的機械結構
關節坐標測量機的結構，關節1、2構成了一個整體的連接件，將固定臂與第二個測量臂連接起來；同樣，關節3、4也構成整體連接了第二、第三個測量臂；關節5、6連接第三個測量臂與測頭。相鄰構成整體的關節采用了雙軸承交叉軸、雙軸承內嵌軸結構，同時，為了測量機的整體平衡，特設計了一種平衡桿機構，詳見下文說明。

關節臂三坐標測量機關節部件在測量機的結構中，主要負責連接相鄰兩桿件，提供兩桿件相對的高精度回轉運動，采用角度傳感器測量回轉角度。對關節部件設計的要求是：結構緊湊，轉軸強度好、剛性好、變形小。各關節之間采用垂直連接；回轉部分的徑向跳動要小，同軸度要好。設計中要將關節回轉軸系與角度傳感器軸系合二為一。為了使測量機結構緊湊，將用于連接的兩相鄰關節設計成一個整體，關節軸線互相垂直，并采用了雙軸承式交叉及內嵌軸的設計方法，該方法借鑒了機床主軸的設計思想，能夠有效提高關節旋轉的回轉精度。測量機關節內部的具體設計結構。其中圖3-3為交叉軸，可繞其軸線旋轉，采用了雙軸承結構，減少了單一軸承結構旋轉時產生的徑向跳動誤差及偏轉誤差，提高了回轉精度。圖3-4所示為內嵌軸，也同樣采取了雙軸承結構，將內嵌軸安裝于交叉軸中，就形成了兩個軸線互相垂直的關節，且具有回轉精度高，結構緊湊的優點。