关节臂测量仪组成如图2-1系统组成图，工作时由1—固定平台、2—磁性表座（或吸盘、三脚架）、3—测量机主机、4—电脑及软件、5—测头几部分组成。测量时必须稳定固定在平台上（不要求水平但要求整个测量过程保持测量机及被测工件的相对位置稳定），测量机主机通过吸盘或螺钉固定，便携式计算机通过USB信号线连接主机，软件完成测量数据采集和处理并生产测量报告。
关节臂测量仪由三根刚体臂、六个活动关节和一个测头组成。三根臂相互连接，其中一个为固定臂，它安装在任意基座上，以支撑测量机所有部件，另外两个活动臂可运动于空间任意位置，以适应测量需要，其中一个为中间臂，一个为末端臂并在此尾端安装测头。第一根固定臂与第二根中间臂之间、第二根与第三根末端臂之间、第三根与接触测头之间均为关节式连接，可作空间回转，而每个活动关节装有相互垂直的回转角传感器，可测量各个臂和测头在空间的位置。每个关节的回转中心和相应的活动臂构成一个极坐标系统，回转角即极角由传感器测量，而活动臂两端关节回转中心距离为极坐标的极径长度，可见该测量系统是由三个串连的极坐标系统组成，当测头与被测件接触时，测量系统可给出测头在空间的三维位置信息，测头与被测件在不同部位接触时，根据所建立的测量数学模型，由计算机给出被测参数实际值。
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