原理：三次元量測儀可定義為：一種具有可作三個方向移動的探測器，可在三個相互垂直的導(dǎo)軌上移動，此探測器以接觸或非接觸等方式傳送訊號，三個軸之位移量測系統(tǒng)(如光學(xué)尺)經(jīng)數(shù)據(jù)處理器或計算機(jī)等計算出工件的各點坐標(biāo)(x,y,z)及各項功能量測的儀器。其工作原理是利用光柵繞射所制成的量測系統(tǒng)俗稱光學(xué)尺，其光源經(jīng)過瞄準(zhǔn)透鏡而投射到游動刻度尺和主刻度尺，藉其光波產(chǎn)生Moire條紋明暗訊號之原理，由光電管接收其信號，經(jīng)放大及修正后即可顯示出來，其系統(tǒng)及輸出信號情形。
操縱：
1、量測前預(yù)備：
(a)檢查空氣軸承壓力是否足夠
(b)安裝工件
2、測頭選擇及安裝：
(a)將適當(dāng)之測頭裝于Z軸承接器
(b)檢視Z軸是否會自動滑落(否則應(yīng)調(diào)整紅色壓力平衡調(diào)整閥)
( c)鎖定各軸之適當(dāng)位置
3、量測操縱：
(a)開啟處理機(jī)電源
(b)啟開打印機(jī)開關(guān)
(c)參考操縱手冊，選擇所需功能之指令
(d)進(jìn)行量測，并讀出量測值
4、完成后留意事項：
(a)Z軸移至原來位置后，鎖定
(b)X,Y軸各移至中心，鎖定
(c)關(guān)電源及壓力閥
(d)取下測頭
(e)并作適當(dāng)?shù)谋ｐB(yǎng)
三坐標(biāo)測量儀有不同的操作需求、測量范圍和測量精度，這些對選用三坐標(biāo)測量儀是很重要的。
按三坐標(biāo)測量儀結(jié)構(gòu)可分為如下幾類：
1.移動橋架型
(Moving bridge type)
移動橋架型，為最常用的三坐標(biāo)測量儀的結(jié)構(gòu)，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導(dǎo)引主軸沿水平梁在方向移動，此水平梁垂直軸且被兩支柱支撐于兩端，梁與支柱形成“橋架”，橋架沿著兩個在水平面上垂直和軸的導(dǎo)槽在軸方向移動。因為梁的兩端被支柱支撐，所以可得到最小的撓度，且比懸臂型有較高的精度。
2.床式橋架型
(Bridge bed type)
床式橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的梁而移動，而梁沿著兩水平導(dǎo)軌在軸方向移動，導(dǎo)軌位于支柱的上表面，而支柱固定在機(jī)械本體上。此型與移動橋架型一樣，梁的兩端被支撐，因此梁的撓度為最少。此型比懸臂型的精度好，因為只有梁在軸方向移動，所以慣性比全部橋架移動時為小，手動操作時比移動橋架型較容易。
3.柱式橋架型
(Gantry type)
柱式橋架型，與床式橋架型式比較時，柱式橋架型其架是直接固定在地板上又稱為門型，比床式橋架型有較大且更好的剛性，大部分用在較大型的三坐標(biāo)測量儀上。各軸都以馬達(dá)驅(qū)動，測量范圍很大，操作者可以在橋架內(nèi)工作。
4.固定橋架型
(Fixed bridge type)
固定橋架型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的水平橫梁上做方向移動。橋架(支柱)被固定在機(jī)器本體上，測量臺沿著水平平面的導(dǎo)軌作軸方向的移動，且垂直于和軸。每軸皆由馬達(dá)來驅(qū)動，可確保位置精度，此機(jī)型不適合手動操作。
5. L形橋架型
(L-Shaped bridge type)
L形橋架型，這個設(shè)計乃是為了使橋架在軸移動時有最小的慣性而作的改變。它與移動橋架型相比較，移動組件的慣性較少，因此操作較容易，但剛性較差。
6.軸移動懸臂型
(Fixed table cantilever arm type)
軸移動懸臂型，軸為主軸在垂直方向移動，廂形架導(dǎo)引主軸沿著垂直軸的水平懸臂梁在軸方向移動，懸臂梁沿著在水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動，且垂直于軸和軸。此型為三邊開放，容易裝拆工件，且工件可以伸出臺面即可容納較大工件，但因懸臂會造成精度不高。此型早期很盛行，現(xiàn)在已不普遍。
7.單支柱移動型
(Moving table cantilever arm type)
單支柱移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱整體沿著水平面的導(dǎo)槽在軸上移動，且垂直軸，而軸連接于支柱上。測量臺沿著水平面的導(dǎo)槽在軸上移動，且垂直軸和軸。此型測量臺面、支柱等具很好的剛性，因此變形少，且各軸的線性刻度尺與測量軸較接近，以符合阿貝定理。
8.單支柱測量臺移動型
(Single column xy table type)
單支柱測量臺移動型，軸為主軸在垂直方向移動，支柱上附有軸導(dǎo)槽，支柱被固定在測量儀本體上。測量時，測量臺在水平面上沿著軸和軸方向作移動。
9.水平臂測量臺移動型
(Moving table horizontal arm type)
水平臂測量臺移動型，廂形架支撐水平臂沿著垂直的支柱在垂直(軸)的方向移動。探頭裝在水平方向的懸臂上，支柱沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動，且垂直軸，測量臺沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動，且垂直于軸和軸。這是水平懸臂型的改良設(shè)計，為了消除水平臂在軸方向，因伸出或縮回所產(chǎn)生的撓度。
10.水平臂測量臺固定型
(Fixed table horizontal arm type)
水平臂測量臺固定型，其構(gòu)造與測量臺移動型相似。此型測量臺固定，、軸均在導(dǎo)槽內(nèi)移動，測量時支柱在軸的導(dǎo)槽移動，而軸滑動臺面在垂直軸方向移動。
11.水平臂移動型
(Moving arm horizotal arm type)
水平臂移動型，軸懸臂在水平方向移動，支撐水平臂的廂形架沿著支柱在軸方向移動，而支柱垂直軸。支柱沿著水平面的導(dǎo)槽在軸方向移動，且垂直軸和軸，故不適合高精度的測量。除非水平臂在伸出或回收時，對因重量而造成的誤差有所補(bǔ)償。目前應(yīng)用在車輛檢驗工作。
12.閉環(huán)橋架型
(Ring bridge type)
閉環(huán)橋架型，由于它的驅(qū)動方式在工作臺中心，可減少因橋架移動所造成沖擊，為所有三坐標(biāo)測量儀中最穩(wěn)定的一種。