（2）测量头
　　三坐标测量机测量系统的主要部件是测量头和标准器。
　　三坐标测量机的工作效率、精度与测量头密切相关。没有先进的测量头，就无法发挥测量机的功能。三坐标测量机测量头种类很多，大致可归纳为机械和电气接触式、光学和电气非接触式测量头等。
　　机械接触式测量头，又称硬测头。它没有传感系统，只是一个纯机械式接触头。典型的机械测头如圆锥测头、圆柱测头、球形测头等。
　　光学非接触测头是在三坐标测量机上配备的光学非接触测头，可对软、薄、脆的工件实现测量。近几年来，随着激光器和新型光电器件如电荷耦合器件(CCD)、光电位置敏感器件(PSD)等的发展，激光三角法在测量精度、动态范围、灵敏度、响应时间等方面都有较大改善，使经典的三角法光学非接触传感技术获得广泛应用，尤其适用于航空、航天、汽车，模具等行业对自由曲面的高速测量。
　　电气式测量头是现代三坐标测量机主要采用的测量头，或以电气式测量头为基本配置，另外再辅助配置光学测头。
　　电气接触式测头，又称软测头(静态测头)。测头的测端与被测件接触后可作偏移，由传感器输出位移量信号。这种测头不但用于瞄准，还可用于测微。
　　电气式动态测头，在向工件表面触碰的运动过程中在与工件接触的瞬间进行测量采样，故称为动态测头，也称触发式测头。动态测头不能以接触状态停留在工件旁，因而只能对工件表面作离散的逐点测量，而不能作连续的扫描测量。在测量曲线、曲面时，应使用静态测头作扫描测量。
（3）标准器
　　三坐标测量机标准器的种类较多。机械类有刻线标尺、精密丝杠、精密齿条等；光学类有光栅等；电类有感应同步器、磁栅、编码器等。
（4）测量与控制系统
　　三坐标测量机的测量控制系统是通过计算机实现的数字控制，实现对位置、方向、速度、加速度的测量和控制。
三坐标测量机一般有手动和自动两种工作方式，还具有手动示教学习功能。
（5）数据处理系统
　　目前，三坐标测量机一般配备专用计算机或通用计算机，由计算机采集数据，对测得数据进行计算处理，并与预先存储的理论数据相比较，然后输出测量结果。
　　测量机生产厂家一般提供若干测量应用软件，如测头校验程序、坐标转换程序、普通测量程序、齿轮测量程序、形位误差评定程序、凸轮测量程序、螺纹测量程序、叶片测量程序、虚拟量规检测程序等。
　　使用者可以使用随机提供的程序，也可使用提供的语言自编程序进行数据处理，或者将测量数据输出到其他设备进行计算处理。

2）三坐标测量机测量方法
　　不同的测量机、不同的被测对象、不同的测量方案，有不同的测量方法。但其中有一些方法是共同的。
(1) 测量前的准备
　　测量前的准备工作主要有：
　　选择测头和校验基准件：在零件测量前，需根据被测零件的形状，选择适当的测头组合使用。测定各测针的球径和测针间的相互位置，并选择校验基准件，相应地使用不同的校验方法和程序。
　　坐标变换：在三坐标测量机中存在三种坐标系：测头坐标、测量机坐标系和工件坐标系。
　　从三坐标测量机测长系统采集到的测量数据是相对于测量机坐标系的，但工件的尺寸形位要求是标注在工件坐标系中的，二者需要统一。在三坐标测量机中，则可以通过软件，将测量机坐标数据转换到工件坐标系中，相当于建立一个“虚拟”的与工件坐标系重合的测量坐标系。这个虚拟的坐标系由软件形成，可随工件位置而变，故称为柔性坐标系。
(2) 参数计算
　　根据工件表面各测点的坐标值，用解析几何的方法计算各种几何参数值，如两点间距离、圆的直径、圆心的坐标和直线的方向等。对于形位误差评定，应用比较普遍的是最小二乘法。最小区域法是最合理的评定方法，但算法较复杂。有的形位误差的数据处理，如圆柱度的评定，只能是近似计算。
(3) 自动测量
　　自动测量适用于成批零件的重复测量。测量时先对每一个零件测量一次，计算机将测量过程(如测头的移动轨迹、测量点坐标、程序调用等)存储到计算机中，然后通过数控伺服机构控制测量机，按程序自动对其余零件进行测量，由计算机计算得到有关测量结果，即自学习功能。