三坐标测量仪是由机械系统和电子系统组成的典型机电一体化设备。

（1）机械系统：一般由三个正交线性运动轴组成。如图9-1所示，X向导轨系统安装在工作台上，移动桥梁为Y向导轨系统，Z向导轨系统安装在滑动框架内。光栅尺安装在三个方向轴上，以测量每个轴的位移值。手动驱动的手轮和机动。数控驱动的电机一般靠近每个轴。用于触摸被检测部件表面的测量头安装在Z轴端部。

(2)电子系统:一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机组成，用于获取被测坐标点数据并处理数据。

三坐标测量仪是一种基于坐标测量的通用数字测量设备。它首先将测量的几何元素转换为测量这些几何元素上的一些点的坐标位置。测量这些点的坐标位置后，根据这些点的空间坐标值，通过数学操作找出其尺寸和形状误差。如图9-2所示，为了测量工件上一个圆柱孔的直径，可以在垂直于孔轴的截面I中触摸内孔壁上的三个点(点1.2.3)，可以根据这三点的坐标值计算出孔的直径和圆心坐标OI；如果在该截面中触摸更多的点(点1、2、n、n为测点数)，则可以根据最小二乘法或最小条件法计算截面圆的圆度误差；如果测量多个垂直于孔轴的截面圆(I、II、m、m为测量的截面圆数)，则可以根据测量点的坐标值计算出孔的圆柱度误差和每个截面圆的圆心坐标，然后根据每个圆心坐标值计算出孔轴的位置；如果在孔端面A上触摸三点，则可以计算出孔轴对端面的位置误差。由此可见，CMM的工作原理使其具有很大的通用性和灵活性。原则上，它可以测量任何工件的几何参数。