三次元測量儀是由三個互相垂直的運動軸X,Y,Z建立起的一個直角坐標系，測頭的一切運動都在這個坐標系中進行，測頭的運動軌跡由測球中心來表示。測量時，把被測零件放在工作臺上，測頭與零件表面接觸，三次元測量儀的檢測系統可以隨時給出測球中心點在坐標系中的精確位置。當測球沿著工件的幾何型面移動時，就可以得出被測幾何面上各點的坐標值。將這些數據送入計算機，通過相應的軟件進行處理，就可以精確地計算出被測工件的幾何尺寸，現狀和位置公差等。

組成：測量機硬件由主機（包括光柵尺），電氣系統及測頭組成，軟件也是很重要的部分。

分類：移動橋式，固定橋式，固定工作臺懸臂式，龍門式，L型橋式，移動工作臺懸臂式，水平懸臂式，柱式三次元工件裝夾產品形狀的保持，確保裝配體及其每個零件在測量狀態下的形狀與使用狀態下一致，不得使產品在裝夾時發生變形。對于剛性較好的裝配體，應在裝夾時自然放置在支架上，然后進行加固。而對于柔性或已經產生變形的工件，則應用強行約束使其形狀恢復至使用狀態，然后再安裝到支架上固定。

    應用支架，墊塊等輔助工具保證每一個零件的各部分以及整個裝配體的剛性。特別注意在對裝配體逐層拆卸，逐層測量時，應確保每一零件不發生變形。和任何一個物體在三維空間中占用六個自由度一樣，汽車零部件在汽車總坐標系中的明確放置必須約束六個自由度，在實際操作中可采用3-2-1的法則，它規定了支撐位置的分配：

     Z方向3個支撐位，約束Z平動，X旋轉和Y旋轉

     Y方向2個支撐位，約束X平動和Y平動

     X方向1個支撐點，約束Z旋轉

1、在零件坐標系上編制的測量程序可以重復運行而不受零件擺放位置的影響，所以編制程序前首先要建立零件坐標系。而建立坐標系所使用的元素不一定是零件的基準元素。 

2、在測量過程中要檢測位置度誤差，許多測量軟件在計算位置度時直接使用坐標系為基準計算位置度誤差，所以要直接使用零件的設計基準或加工基準等等建立零件坐標系。 

3、為了進行數字化掃描或數字化點作為CAD/CAM軟件的輸入，需要以整體基準或實物基準建立坐標系。

4、當需要用CAD模型進行零件測量時，要按照CAD模型的要求建立零件坐標系，使零件的坐標系與CAD模型的坐標系一致，才能進行自動測量或編程測量。

5、需要進行精確的點測量時，根據情況建立零件坐標系（使測點的半徑補償更為準確）。 

6、為了測量方便，和其它特殊需要。 

    建立零件坐標系是非常靈活的，在測量過程中我們可能根據具體情況和測量的需要多次建立和反復調用零件坐標系，而只有在評價零件的被測元素時要準確的識別和采用各種要求的基準進行計算和評價。對于不清楚或不確定的計算基準問題，一定要取得責任工藝員或工程師的認可和批準，方可給出檢測結論。

    如何確定零件坐標系的建立是否正確，可以觀察軟件中的坐標值來判斷。方法是：將軟件顯示坐標置于“零件坐標系”方式，用操縱桿控制測量機運動，使寶石球盡量接近零件坐標系零點，觀察坐標顯示，然后按照設想的方向運動測量機的某個軸，觀察坐標值是否有相應的變化，如果偏離比較大或方向相反，那就要找出原因，重新建立坐標系。 

    用三個基準球完全可以把模具的基準坐標系保持下來。 

    1、用測量的三個基準球的球心構造平面，用其中兩個球心構線，用其中一個球心為原點，可以建立一個零件坐標系。 

    2、在零件坐標系下測量基準元素，用各種方法可以得出基準元素與當前零件坐標系的關系（軸的夾角、原點的距離）。

    3、得出兩個坐標系的差別后，在建立三個基準球構造的坐標系后，通過旋轉兩個坐標軸的角度，平移原點一段距離，即可恢復到基準坐標系