三坐标测量机的原是是：将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测对象的对象的几何尺寸、形状和位置。在三坐标测量机上安装分度头、回转台或数控转台后，系统具备了极坐标系测量功能。具有XYZ及C四个轴的坐标测量机称为四坐标测量机。类似Proe软件可以实现的草绘编辑坐标，按照回转轴的数目，也可有五坐标或六坐标测量机。

　　作为一种测量仪器，三坐标测量机主要是比较被测量与标准量，并将比较结果用数值表示出来。三坐标测量机需要三个方向的标准器标尺，利用导轨实现沿相应方向的运动，还需要三维测头对被测量进行探测和瞄准。此外，测量机还具有数据自动处理和自动检测等功能，需要由相应的电气控制系统与计算机软硬件实现。三坐标测量机可分为主机\测头\电气系统三个部分。

　　1、主机

　　a、框架结构：指测量机的主体机械结构架子。它是工作台、立柱、桥框、壳体等机械结构的集合体。

　　b、标尺系统：包括线纹尺、精密丝杠、感应同步器、光栅尺、磁尺及光波波长及数显电气装置等。

　　c、导轨：实现二维运动，多采用滑动导轨、滚动轴承导轨和气浮导轨，以气浮导轨为主要形式。气浮导轨由快刀斩乱麻体和气垫组成，包括气源、稳压器、过滤器、气管、分流器等气动装置。

　　d、驱动装置实现机动和程序控制伺服运动功能。由丝杠丝母、滚动轮、钢丝、齿形带、齿轮齿条、肖轴滚动轮、伺服马达等组成。

　　e、平衡部件：主要用于Z轴框架中，用以平衡Z轴的重量，使Z轴上下运动时无偏重干扰，Z向测力稳定。

　　f、转台与附近件使测量机增加一个转动运动的自由度，包括分度台、单轴回转台、万能转台和数控转台等。

　　2、三维测头

　　三维测头即三维测量传感器，它可在三个方向上感受瞄准信号和微小的位移，以实现瞄准和测微两项功能。主要有硬测头、电气测头、光学测头等。测头有接触和非接触式之分。按输出信号分，有用于发信号的触发式 和用于扫描的瞄准式测头、测微式测头等。

　　测头是三坐标测量机非学关键的部件，是测量机接触被测零件的发讯开关，测头精度的高低决定了测量机的测量重复性。可以这样说，测头发展的先进程度就标志着三坐标测量机发展的先进程度。三坐标测量机可以配置不同类型的测头传感器，按照结构原理，测头可分为机械式、光学式和电气式等。机械式主要用于手动测量，光学式多用于非接触测量，电气式多用于接触式的自动测量，新型测头主要采用电学与光学原理进行信号转换。

　　目前，业界主要采用提机械式测头。机械式测头又可分为开关式与扫描式两在磷矿。开关测头的实质是零位发讯开关，以TP6为例，它相当于三对触点串联在电路中，当测头产生任一方向的位移时使任一触点离开，电路断开即可发讯计数。开关式结构简单，寿命长，具有较好的测量重复性，而且成本低廉，测量迅速，因而得到较为广泛的应用。常用接触式的触发测头有Renishaw的机械式触发测头等。扫描式测头不仅能作触发测头使用，更重要的是能输出与探针的偏转成比例的信号，由计算机同时读入探针偏转及没有机会的往复运动，因此采点率大大提高。扫描测头用于离散点测量时，探针的三维运动可以确定所在表面的法矢方向，因此更适于 曲面测量。

　　为了提高三坐标测量机的测量效率及精度，需对测头的类型进行选择。下面对不同种类型的测头功能及优缺点进行分析，以供参考。

　　a、接触式测的应用范围

　　1) 零件所被关注的是尺寸、间距或位置，而并不强调其形状误差。

　　2)当确信所用的加工设备有能力加工出形状足够好的零件，而注意力主要放在尺寸和位置精度时，接触式触发测量是合适的，特别适用于对离散点的测量。

　　3)触发测头体积较小，适用于测量空间狭窄的部位。

　　一般来讲，触发式测头使用及维修成本较低，在机械工业中有大量的几何量测量 ，所关注的仅是零件的尺寸及位置。所以，目前市场上的大部分测量机，特别是中等精度测量机，仍然使用接触式触发测头。

　　b、扫描测头的应用范围

　　1)应用于有形状要求的零件和轮廓的测量。扫描方式测量的主要优点在于能调整地采集数据，这些数据不仅可以用来确定零件的尺寸及位置，更重要的是由于其没得的数据包括大量的点，能精确地描述形状、轮廓，这特别适用于对形状、轮廓有严格要求的零件，该零件形状直接影响零件的性能，也适用于不能确信所用的加工设备能加工出形状足够好的零件，而形状误差成为主要矛盾的情形。

　　2)对于未知曲面的扫描，扫描式测头显示出了其独特优势，由于后续曲面重构需要大量的点，而触发式测头的采点方式显得太慢，由于是未知曲面，测量机运动的控制方式亦不一样，即在探索方式下工作，测量机根据已运动员的轨迹来计算下一步运动的轨迹、计算采点密度等。

　　c、测头选择的原则

　　1)在可以应用接触式测头的情况下，慎选非接触式测头。

　　2)在只测尺寸、位置要素的情况下，尽量选接触式触发测头。

　　3)在考虑成本又满足要求的情况下，尽量选接触式触发测头。

　　4)对主轮廓精度要求较高的情况下，选用非接触式测头。

　　5)扫描式沿着应当可以对离散点进行测量。

　　6)考虑扫描式测头与触发式测头的互换性。

　　7)易变形零件、精度不高零件、要求超大量数据的零件的测量，优先考虑采用非接触式测头。

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