三坐标测量机是由三个互相垂直的运动轴X,Y,Z建立起的一个直角坐标系，测头的一切运动都在这个坐标系中进行，测头的运动轨迹由测球中心来表示。测量时，把被测零件放在工作台上，测头与零件表面接触，三坐标测量机的检测系统可以随时给出测球中心点在坐标系中的精确位置。当测球沿着工件的几何型面移动时，就可以得出被测几何面上各点的坐标值。将这些数据送入计算机，通过相应的软件进行处理，就可以精确地计算出被测工件的几何尺寸，现状和位置公差等。
组成：测量机硬件由主机（包括光栅尺），电气系统及测头组成，软件也是很重要的部分。
分类：移动桥式，固定桥式，固定工作台悬臂式，龙门式，L型桥式，移动工作台悬臂式，水平悬臂式，柱式
三坐标工件装夹
1.产品形状的保持
确保装配体及其每个零件在测量状态下的形状与使用状态下一致，不得使产品在装夹时发生变形。对于刚性较好的装配体，应在装夹时自然放置在支架上，然后进行加固。而对于柔性或已经产生变形的工件，则应用强行约束使其形状恢复至使用状态，然后再安装到支架上固定。
应用支架，垫块等辅助工具保证每一个零件的各部分以及整个装配体的刚性。特别注意在对装配体逐层拆卸，逐层测量时，应确保每一零件不发生变形。
和任何一个物体在三维空间中占用六个自由度一样，汽车零部件在汽车总坐标系中的明确放置必须约束六个自由度，在实际操作中可采用3-2-1的法则，它规定了支撑位置的分配：
Z方向3个支撑位，约束Z平动，X旋转和Y旋转
Y方向2个支撑位，约束X平动和Y平动
X方向1个支撑点，约束Z旋转
1、在零件坐标系上编制的测量程序可以重复运行而不受零件摆放位置的影响，所以编制程序前首先要建立零件坐标系。而建立坐标系所使用的元素不一定是零件的基准元素。
2、在测量过程中要检测位置度误差，许多测量软件在计算位置度时直接使用坐标系为基准计算位置度误差，所以要直接使用零件的设计基准或加工基准等等建立零件坐标系。
3、为了进行数字化扫描或数字化点作为CAD/CAM软件的输入，需要以整体基准或实物基准建立坐标系。
4、当需要用CAD模型进行零件测量时，要按照CAD模型的要求建立零件坐标系，使零件的坐标系与CAD模型的坐标系一致，才能进行自动测量或编程测量。
5、需要进行精确的点测量时，根据情况建立零件坐标系（使测点的半径补偿更为准确）。
6、为了测量方便，和其它特殊需要。
建立零件坐标系是非常灵活
的，在测量过程中我们可能根据具体情况和测量的需要多次建立和反复调用零件坐标系，而只有在评价零件的被测元素时要准确的识别和采用各种要求的基准进行计算和评价。对于不清楚或不确定的计算基准问题，一定要取得责任工艺员或工程师的认可和批准，方可给出检测结论。
至于使用哪种建立零件坐标系的方法，要根据零件的实际情况。一般大多数零件都可以采用3－2－1的方法建立零件坐标系。所谓3－2－1方法原本是用3点测平面取其法矢建立第一轴，用2点测线投影到平面建立第二轴（这样两个轴绝对垂直，而第三轴自动建立，三轴垂直保证符合直角坐标系的定义），用一点或点元素建立坐标系零点。现在已经发展为多种方式来建立坐标系，如：可以用轴线或线元素建立第一轴和其垂直的平面，用其它方式和方法建立第二轴等。
大家要注意的是：不一定非要3－2－1的固定步骤来建立坐标系，可以单步进行，也可以省略其中的步骤。比如：回转体的零件（圆柱形）就可以不用进行第二步，用圆柱轴线确定第一轴并定义圆心为零点就可以了。用点元素来设置坐标系零点，即平移坐标系，也就是建立新坐标系。
如何确定零件坐标系的建立是否正确，可以观察软件中的坐标值来判断。方法是：将软件显示坐标置于“零件坐标系”方式，用操纵杆控制测量机运动，使宝石球尽量接近零件坐标系零点，观察坐标显示，然后按照设想的方向运动测量机的某个轴，观察坐标值是否有相应的变化，如果偏离比较大或方向相反，那就要找出原因，重新建立坐标系。
用三个基准球完全可以把模具的基准坐标系保持下来。
1、用测量的三个基准球的球心构造平面，用其中两个球心构线，用其中一个球心为原点，可以建立一个零件坐标系。
2、在零件坐标系下测量基准元素，用各种方法可以得出基准元素与当前零件坐标系的关系（轴的夹角、原点的距离）。
3、得出两个坐标系的差别后，在建立三个基准球构造的坐标系后，通过旋转两个坐标轴的角度，平移原点一段距离，即可恢复到基准坐标系。
