为了高精度高效率地测量数学模型未知的复杂几何形状，介绍了“免形状测量模式”，分析了该测量模式对仪器的基本要求，基于该模式设计了一台移动工作台式测量机。测量机以直线电机为驱动元件，以高精度长光栅为测量元件。为减小被测件重量对测量机的影响，设计了封闭式真空负压的空气静压气浮导轨和共平面的H形二维结构。设计了具有制动功能的z轴和气浮隔振等关键部件。仪器量程为300mm×300mm×300mm，测量不确定度为1．8μm，能测量数学模型未知的复杂几何形状。