“光电式数字化无导轨在线三坐标测量机”是国家中长期科学技术发展规划中“计量测试仪器发展方向、重点项目建议”之一。本论文研究的关节臂式柔性三坐标测量系统是一种采用关节连接的手臂式三坐标测量机。此系统采用高精度角度传感器测量各个关节的旋转角度,再依据杆件长度,通过坐标变换得出测头的中心坐标,具有结构简单、量程大、体积小、价格低廉、安装方便、易于操作、可在线使用、便携等优点,因此,具有广泛应用前景。国内还没有这种测量机生产,国外生产的测量机也存在精度低的问题,且技术保密。本论文研究的课题是国家自然科学基金项目,项目编号是50475116。在论文中,首先研究了关节臂式柔性三坐标测量机的系统构成、关节数量等问题。然后,对可能存在的影响测量结果的误差进行了详细的分析和合理的划分。在此基础上,建立了关节臂式柔性三坐标测量系统的理想数学模型和实用的、便于误差补偿的带误差数学模型,此带误差数学模型充分考虑了各种影响测量结果的固有的和动态的误差因素,对提高系统的测量精度有重要的意义。本论文还针对由于加工、装配和操作原因产生的臂的弯曲误差和臂的热变形误差、相邻臂之间的垂直度误差和测量过程中产生的关节角运动误差提出了检测和补偿的理论方法,给出了包括编码器零位误差和臂长参数的标定方法,开发了基于带误差数学模型的数据处理和误差补偿软件。在论文最后,对带误差数学模型进行了多组计算机仿真实验,对各种误差与测量误差之间的关系进行了研究与分析,并验证了带误差数学模型的正确性。本论文所作的工作,为研制比国外测量机精度高、价格低、有自主知识产权的关节臂式柔性三坐标测量机做好了理论技术准备。