La misurazione successiva al completamento dello strumento di ispezione è una fase complessa. Data la complessità della struttura dello strumento di ispezione e la presenza di numerosi punti di misurazione sulla superficie 3D, si ricorre generalmente a un sistema di coordinate tridimensionali da banco. Tuttavia, sebbene la precisione di questo metodo sia elevata, risulta scomodo da utilizzare, soprattutto in caso di ispezioni parziali di prodotti di grandi dimensioni e con molti angoli ciechi. Pertanto, è emerso un metodo di misurazione alternativo: lo strumento di misura a coordinate con braccio articolato, un dispositivo che si muove come un robot.

Una pluralità di bracci a lunghezza fissa sono interconnessi da giunti che ruotano attorno ad assi reciprocamente perpendicolari, e un dispositivo di misurazione delle coordinate del sistema di rilevamento è montato sull'albero finale. Generalmente, il numero di rotazioni di spalle, gomiti e polsi è rappresentato da tre numeri separati da un trattino. La configurazione 2-2-3 può avere a0-b0-d0-e0-f0 e a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0. La macchina di misura a braccio articolato con rotazione angolare, per adattarsi alla situazione attuale, ha generalmente un numero di giunti inferiore a 7, solitamente per la misurazione manuale.

La macchina di misura a braccio articolato sostituisce il riferimento di lunghezza con un riferimento angolare e collega diverse aste e una sonda in serie tramite un giunto rotante, consentendo all'estremità della sonda di muoversi liberamente nello spazio. Generalmente, è composta da una base, 6 giunti, 2 bracci, una testa di misura e altre parti. Il sistema di misura ha sei gradi di libertà, il che consente di effettuare facilmente la misurazione di pezzi complessi. La macchina di misura a coordinate a braccio articolato utilizza l'angolo di rotazione di ciascun giunto e del braccio di lavoro come riferimento di misura per realizzare la misurazione delle coordinate tramite trasformazione del sistema di coordinate. Pertanto, il parametro di misura primario nel sistema di acquisizione dati è l'angolo di ciascun giunto e la lunghezza del braccio di lavoro è determinata dalla calibrazione della struttura meccanica.