La mesure après la fabrication de l'outil d'inspection est une étape fastidieuse. La structure de cet outil étant plus complexe et sa surface 3D comportant de nombreux points de mesure, on utilise généralement un système de coordonnées tridimensionnelles de table. Bien que ce système offre une grande précision, son utilisation est peu pratique, notamment pour l'inspection partielle de produits volumineux présentant de nombreux angles morts. Les inconvénients de la mesure tridimensionnelle sur table sont donc bien établis. C'est pourquoi une autre méthode de mesure, plus répandue, a vu le jour : la mesure tridimensionnelle par bras articulé, un instrument de mesure comparable à un robot.

Plusieurs bras de longueur fixe sont reliés par des articulations pivotant autour d'axes perpendiculaires. Un dispositif de mesure de coordonnées du système de détection est monté sur l'axe terminal. Généralement, le nombre de rotations des épaules, des coudes et des poignets est indiqué par trois nombres séparés par un tiret. La configuration 2-2-3 peut avoir les positions a0-b0-d0-e0-f0 et a0-b0-c0-d0-e0-f0-g0. La machine de mesure à bras articulés à rotation angulaire, afin de s'adapter aux applications courantes, comporte généralement moins de sept articulations et est généralement utilisée pour les mesures manuelles.

La machine de mesure à bras articulé remplace la référence de longueur par une référence angulaire. Elle relie plusieurs tiges et une sonde en série par un joint rotatif, et l'extrémité de la sonde se déplace librement dans l'espace. Elle se compose généralement d'une base, de six articulations, de deux bras et d'une tête de mesure. Ce système de mesure possède six degrés de liberté, ce qui permet de mesurer facilement des pièces complexes. La machine utilise l'angle de rotation de chaque articulation et du bras mobile comme référence de mesure pour effectuer la mesure de coordonnées par transformation du système de coordonnées. Ainsi, le principal paramètre mesuré par le système d'acquisition de données est l'angle de chaque articulation, et la longueur du bras de travail est déterminée par l'étalonnage de la structure mécanique.