三坐標測量機就是在三個相互垂直的方向上有導向機構、測長元件、數顯裝置，有一個能夠放置工件的工作臺(大型和巨型不一定有)，測頭可以以手動或機動方式輕快地移動到被測點上，由讀數設備和數顯裝置把被測點的坐標值顯示出來的一種測量設備。顯然這是簡單、原始的測量機。有了這種測量機后，在測量容積里任意一點的坐標值都可通過讀數裝置和數顯裝置顯示出來。測量機的采點發訊裝置是測頭，在沿X，Y，Z三個軸的方向裝有光柵尺和讀數頭。其測量過程就是當測頭接觸工件并發出采點信號時，由控制系統去采集當前機床三軸坐標相對于機床原點的坐標值，再由計算機系統對數據進行處理。
固定橋架型三坐標測量儀介紹：
固定橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直軸的水平橫梁上做方向移動。橋架(支柱)被固定在機器本體上，測量臺沿著水平平面的導軌作軸方向的移動，且垂直于和軸。每軸皆由馬達來驅動，可確保位置精度，此機型不適合手動操作。
單支柱移動型三坐標測量儀介紹：
單支柱移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱整體沿著水平面的導槽在軸上移動，且垂直軸，而軸連接于支柱上。測量臺沿著水平面的導槽在軸上移動，且垂直軸和軸。此型測量臺面、支柱等具很好的剛性，因此變形少，且各軸的線性刻度尺與測量軸較接近，以符合阿貝定理。
軸移動懸臂型三坐標測量儀介紹：
軸移動懸臂型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導引主軸沿著垂直軸的水平懸臂梁在軸方向移動，懸臂梁沿著在水平面的導槽在軸方向移動，且垂直于軸和軸。此型為三邊開放，容易裝拆工件，且工件可以伸面即可容納較大工件，但因懸臂會造成精度不高。
柱式橋架型三坐標測量儀介紹：
柱式橋架型，與床式橋架型式比較時，柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性，大部分用在較大型的三坐標測量儀上。各軸都以馬達驅動，測量范圍很大，操作者可以在橋架內工作。
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