三坐标测量是通过将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，利用接触或非接触探测系统精确的测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数值，然后这些点的空间坐标值，拟合形成测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，由软件进行数学运算，求出待测的几何尺寸和形状、位置。

简单来说，三坐标测量机是一种具有可作三个方向移动的探测器，可在三个相互垂直的导轨上移动，此探测器以接触或非接触等方式传送讯号，三个轴之位移量测系统（如光学尺）经数据处理器或计算机等计算出工件的各点坐标（x,y,z）及各项功能量测的仪器。

三坐标测量机可分为主机、测头系统、 控制系统和测量软件四大部分。

一、主机

三坐标测量机能够对各种零件和部件的尺寸、形状及相互位置关系进行检测，也可以对软材质或复杂零件进行光学扫描测量。主机结构主要分为：

1、框架：是测量机的主体机械结构架子。

2、标尺系统：是测量机的重要组成部分，是决定仪器精度的一个重要环节。三坐标测量机所用的标尺有光栅尺、感应同步器、磁尺及光波波长等。

3、三坐标测量机导轨：是测量机实现三维运动的重要部件。测量机多采用滑动导轨、滚动轴承导轨和气浮导轨，而以气浮静压导轨为主要形式。气浮导轨由导轨体和气垫组成，有的导轨体和工作台合二为一。气浮导轨还包括气源、稳压器、过滤器、气管、分流器等一套气体装置。

4、驱动装置：是三坐标测量机的重要运动机构，可实现机动和程序控制伺服运动的功能。在测量机上一般采用的驱动装置有滚动轮、钢丝、齿形带、齿轮齿条、光轴滚动轮等传动，并配以伺服马达驱动。直线马达驱动正在增多。

5、平衡部件：主要用于Z轴框架结构中。它的功能是平衡Z轴的重量，以使Z轴上下运动时无偏得干扰，使检测时Z向测力稳定。

6、转台与附件：转台是测量机的重要元件，它使测量机增加一个转动运动的自由度，便于某些种类零件的测量。

二、测头系统

测头是坐标测量机触测被测零件的发讯开关, 是坐标测量机的关键部件，测头精度的高低决定了坐标测量机的测量重复性。三坐标测量机的功能、工作效率、精度与测头密切相关。三坐标测头的两大基本功能是测微和触发瞄准。

测头部分

测头的分类

按结构原理，测头可分为机械式、光学式和电气式。

按测量方法，测头可分为接触式和非接触式。

测头系统的组成

测头系统包括分度测座、测头及其附件，其附件包括测杆、加长杆和探针。

三、控制系统

功能：

读取空间坐标值，对测头信号进行实时响应与处理，控制机械系统实现测量所必需的运动，实时监测坐标测量机的状态以保证整个系统的安全性与可靠性，有的还包括对坐标测量机进行几何误差与温度误差补偿以提高测量机的测量精度。

随着计算机技术及数控技术的发展，CNC型控制系统变得日益普及，高精度、高速度、智能化成为坐标测量机发展的主要趋势。

控制系统主要包括：

- 空间坐标测量控制；

- 测头系统及其控制；

- 测量进给控制；

- 控制系统的通信；

- 坐标测量机的安全保证系统和控制系统的软件。