测量机由三根刚体臂、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。