การวัดหลังจากสร้างเครื่องมือตรวจสอบเสร็จแล้วเป็นขั้นตอนที่ยุ่งยาก เนื่องจากโครงสร้างของเครื่องมือตรวจสอบมีความซับซ้อนมากขึ้น และพื้นผิวสามมิติมีจุดวัดมากขึ้น โดยทั่วไปจึงวัดด้วยเครื่องวัดพิกัดสามมิติแบบตั้งโต๊ะ แม้ว่าความแม่นยำของเครื่องวัดพิกัดสามมิติแบบตั้งโต๊ะจะสูง แต่ก็ไม่สะดวกในการใช้งาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการตรวจสอบบางส่วนที่มีผลิตภัณฑ์ขนาดใหญ่และมีมุมอับจำนวนมาก ข้อเสียของการวัดพิกัดแบบตั้งโต๊ะจึงปรากฏขึ้น ดังนั้นจึงมีวิธีการวัดอีกวิธีหนึ่งที่เป็นที่รู้จักกันดี นั่นคือเครื่องมือวัดพิกัดแบบแขนกล ซึ่งเป็นเครื่องมือวัดที่มีลักษณะคล้ายหุ่นยนต์

แขนที่มีความยาวคงที่หลายแขนเชื่อมต่อกันด้วยข้อต่อที่หมุนรอบแกนตั้งฉากกัน และอุปกรณ์วัดพิกัดของระบบตรวจจับจะติดตั้งอยู่บนเพลาสุดท้าย โดยทั่วไป จำนวนการหมุนของไหล่ ข้อศอก และข้อมือจะแสดงด้วยตัวเลขสามตัวที่คั่นด้วยเครื่องหมาย “-” การกำหนดค่า 2-2-3 สามารถมี a0-b0-d0-e0-f0 และ a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0 เครื่องวัดแขนข้อต่อที่มีการหมุนเชิงมุม เพื่อให้เข้ากับสถานการณ์ปัจจุบัน จำนวนข้อต่อโดยทั่วไปจึงน้อยกว่า 7 ข้อ โดยปกติใช้สำหรับการวัดด้วยมือ

เครื่องวัดพิกัดแบบแขนข้อต่อเปลี่ยนการอ้างอิงความยาวเป็นการอ้างอิงมุม โดยเชื่อมต่อแท่งหลายแท่งและหัววัดหนึ่งอันเข้าด้วยกันเป็นอนุกรมผ่านข้อต่อหมุน และปลายหัววัดสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระในอวกาศ โดยทั่วไปประกอบด้วยฐาน ข้อต่อ 6 ข้อ แขน 2 ข้าง หัววัด และส่วนประกอบอื่นๆ ระบบการวัดนี้มีอิสระในการเคลื่อนที่ 6 องศา ซึ่งสามารถวัดชิ้นงานที่ซับซ้อนได้อย่างง่ายดาย เครื่องวัดพิกัดแบบแขนข้อต่อใช้มุมการหมุนของแต่ละข้อต่อและแขนทำงานเป็นจุดอ้างอิงในการวัด เพื่อให้ได้การวัดพิกัดโดยการแปลงระบบพิกัด ดังนั้นพารามิเตอร์การวัดหลักในระบบการเก็บข้อมูลคือมุมของแต่ละข้อต่อ และความยาวของแขนทำงานจะถูกกำหนดโดยการปรับเทียบโครงสร้างทางกล