关节臂式柔性三坐标测量系统，是一种新颖坐标系测量系统，它具有量程大、体积小、重量轻、使用灵活等优点。论文首先基于Denavit-Hartenberg方法建立了关节臂式柔性三坐标测量系统的理想数学模型和误差模型，然后建立复合球坐标系，简化了误差模型，为进一步研究关节臂式坐标测量机的标定和误差奠定了理论基础。

本文从机械、硬件、数模建立、参数测定、误差补偿等方面对影响关节臂式坐标测量机的精度因素作了较全面分析,提出了切实可行的提高精度的方法,为实现关节臂测量机的规模化市场生产提供了宝贵经验和实用方法。

研制了一种关节臂式坐标测量机多参数数据采集系统。在测量机的关节和臂身处分别设置由角度传感器、温度传感器、应变传感器以及单片机组成的智能传感器单元，各传感器单元由RS485总线进行连接，并通过RS485-USB接口与PC机进行通信。单片机完成各个传感器数据的采集并将数据上传到PC机；PC机程序由虚拟仪器开发平台LabVIEW完成，实现与单片机间的通信和数据处理，并通过动态链接库将坐标数据传送到标准三坐标测量软件POSCOM。实验表明，该测量系统能够很好地完成关节臂式坐标测量机的数据采集任务。

研究关节测量机优化测量精度问题,目前关节臂测量机在测量技术上还不成熟,对关节臂补偿目前尚难。关节臂测量误差补偿传统的方法是采用最小二乘法求解多个误差项目的最优解、求解角度、杆长、偏置、偏摆微分误差系数矩阵,在工程实践中这样做很难取得理想的效果。为解决上述问题,提出采用D-H方法设计关节臂坐标测量机的机械结构进行运动学建立模型并进行仿真,分析了各种运动学参数对关节臂测量精度的影响,并对误差进行分离处理,使得测量精度达到0.05mm以内。结果表明满足了关节臂设计的要求。