三坐标测量机就是在三个相互垂直的方向上有导向机构、测长元件、数显装置，有一个能够放置工件的工作台（大型和巨型不一定有），测头可以以手动或机动方式轻快地移动到被测点上，由读数设备和数显装置把被测点的坐标值显示出来的一种测量设备。显然这是简单、原始的测量机。

有了这种测量机后，在测量容积里任意一点的坐标值都可通过读数装置和数显装置显示出来。采点发讯装置是测头，在沿X，Y，Z三个轴的方向装有光栅尺和读数头。其过程就是当测头接触工件并发出采点信号时，由控制系统去采集当前机床三轴坐标相对于机床原点的坐标值，再由计算机系统对数据进行处理。

但是三坐标测量仪的实际应用并不充分，主要是因为三坐标测量仪的操作需要专业的知识基础，非专业人士很难做编程后的操作。更重要的是，测量方法没有统一的标准，比如点的数量和位置等。企业和高校依靠有经验的测量人员来完成工件检测和实践教学。

为了避免在测量中使用机床坐标系引起的回零误差，在开始测量前需要建立工件坐标系。合理的坐标系有助于提高测量精度和效率，建立合适的坐标系是三坐标测量仪后续测量的基础。另外，在批量检测时，在编程中建立合适的坐标系，可以提高测量速度，降低工作强度。