三坐標測量機是基于坐標測量的通用化數字測量設備。它首先將各被測幾何元素的測量轉化為對這些幾何元素上一些點集坐標位置的測量，在測得這些點的坐標位置后，再根據這些點的空間坐標值，經過數學運算求出其尺寸和形位誤差。

　　

　　長度測量示值誤差、空間探測誤差檢測原理

　　

　　長度測量示值誤差和空間探測誤差的組合可以作為評價坐標測量機性能和精度的指標。長度測量示值誤差是使用坐標測量機測量長度實物標準器上兩點距離的指示值與真值的差，主要反映了坐標測量機的機構誤差；探測誤差是使用坐標測量機測量標準球半徑的示值變化范圍而確定的誤差，主要反映了測頭的各向異性、瞄準誤差和作用直徑的影響，提供了坐標測量機的方向特性參數。探測誤差是影響測量不確定度的重要因素，對于不同的測頭，探測誤差也不同。

　　

　　三坐標測量機的三維測量是基于以下的客觀要求發展起來的。

　　

　　1、越來越多的工件需要進行空間三維測量，而傳統的測量方法不能滿足生產的需要。傳統測量方法是指用傳統測量工具（如千分表、量塊、卡尺等）進行的測量，屬相對測量，因其測量基準為被加工面，而不是直接的主軸基準，是一種過度基準，再加上傳統測量工具本身精度不高，同時人為測量操作隨機性誤差也較大，這些因素導致測量結果不準；另一方面傳統測量工具量程小、被測工件尺寸、形狀受到限制，許多測量任務（如尺寸大、形狀較復雜）用傳統測量工具完成不了，且占用機時較長。

　　

　　2、由于機械加工、數控機床加工及自動加工線的發展，生產節拍的加快，加工一個零件僅有幾十分鐘或幾分鐘，要求加快對復雜工件的檢測。例如：汽車和摩托車都采用流水生產線，每輛車上有幾千甚至上萬個零件，這些零件是由專業化廠分散生產，后集中部裝和總裝，每隔幾分鐘就生產出一輛車。

　　

　　3、在制造業中，大多數產品都是按照CAD數學模型在數控機床上制造完成的，它與原CAD數學模型相比，確定其在加工制造中產生的誤差，就需用三坐標測量機進行測量。在三坐標測量機的軟件系統中可以用圖形方式顯示原CAD數學模型，再按照可視化方式從圖形上確定被測點，得到被測點的X、Y、Z坐標值及法向矢量，便可生成自動測量程序。三坐標測量機可按法線方向對工件進行測量，獲得準確的坐標測量結果，也可與原CAD數學模型進行比較并以圖形方式顯示，生成坐標檢測報告（包括文本報告和圖表報告），全過程直觀快捷，而用傳統的檢測方法則無法完成。

　　

　　4、隨著生產規模日益擴大，加工精度不斷提高，除了需要高精度三坐標測量機的計量室檢測外，為了便于直接檢測工件，測量往往需要在加工車間進行，或將測量機直接串連到生產線上。檢驗的零件數量加大，科學化管理程度加強，因而需要各種精度的坐標測量機，以滿足生產的需要。

　　

　　5、實現逆向（反求）工程的需要，例如隨著模具生產的發展，在當前的生產制造中往往會碰到這么一種情況，客戶能提供給制造者的只有實物而沒有任何圖紙或CAD數據，特別是樣件中有曲線、曲面等很難通過測量獲得其準確的數據的復雜模型。在這種情況下，傳統的加工方法是使用雕刻法或其他方法制作出一個一比一的模具，再用模具進行生產。這種方法無法獲得工件準確的尺寸圖紙，也很難對其外型進行修改。現在采用的是三維掃描測量出工件輪廓曲線、曲面等數據。因此需要與“數控機床”或“加工中心”相配合的三維檢測技術。