Измерение после завершения работы контрольно-измерительного инструмента — трудоемкий этап. Из-за сложной конструкции контрольно-измерительного инструмента и большого количества точек измерения на трехмерной поверхности, обычно используется настольная трехкоординатная шкала. Хотя точность настольной трехкоординатной шкалы высока, она неудобна в использовании, особенно при частичном контроле, когда изделие имеет большую удельную площадь и много «мертвых зон». Таким образом, выявились недостатки настольного измерения координат. Поэтому появился другой известный метод измерения — шарнирно-сочлененный измерительный инструмент, напоминающий робота.

Множество рычагов фиксированной длины соединены между собой шарнирами, вращающимися вокруг взаимно перпендикулярных осей, а на конечном валу установлено координатно-измерительное устройство системы обнаружения. Как правило, количество оборотов плечевых, локтевых и запястных суставов обозначается тремя числами, разделенными знаком «-». Конфигурация 2-2-3 может иметь значения a0-b0-d0-e0-f0 и a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0. В измерительных машинах с шарнирными манипуляторами и угловым вращением, чтобы соответствовать современным условиям, количество шарниров обычно меньше 7, как правило, для ручного измерения.

Измерительная машина с шарнирным манипулятором заменяет эталон длины эталоном угла и соединяет несколько стержней и один щуп последовательно через поворотный шарнир, при этом конец щупа свободно перемещается в пространстве. В целом, она состоит из основания, 6 шарниров, 2 рычагов, измерительной головки и других частей. Измерительная система имеет шесть степеней свободы, что позволяет легко осуществлять измерение сложных заготовок. В качестве эталона измерения в координатно-измерительной машине с шарнирным манипулятором используется угол поворота каждого шарнира и рабочего рычага, что позволяет осуществлять измерение координат путем преобразования координатной системы. Таким образом, основным измеряемым параметром в системе сбора данных является угол каждого шарнира, а длина рабочего рычага определяется калибровкой механической конструкции.