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针对在某五轴数控机床加工现场有限空间限制下，复杂结构工件的原位在线测量问题，设计了一种悬臂式坐标测量机。根据不确定度评定准则，分析了影响测量机测量不确定度的因素，提出了从理论上估计所设计结构形式测量机测量不确定度的方法，并从机构运动误差、机构变形以及温度等方面对测量机的测量不确定度进行了估计。实验结果显示，测量机的测量误差均小于测量指标所要求的测量不确定度。