测量三坐标的工作原理是将被测零件放入它允许的测量三维空间内，根据测头系统探测工件，返回各工件表面数据，通过三坐标的软件系统能够计算各类几何形状和尺寸等测量能力的仪器设备。 任何形状都是由空间点组成的，所有的几何量测量都可以归结为空间点的测量，因此进行空间点坐标的采集，是评定任何几何形状的基础。
三坐标测量机在对工件进行测量时，会遇见多种多样、各种形状的工件。三坐标测量可以测出被测零件表面的点在空间三个坐标位置的数值，将这些点的坐标数值经过计算机数据处理，拟合形成测量元素，如圆锥、圆、圆柱、曲面、球等，经过数学计算的方法得出其形状、位置公差及其他几何量数据。 从以上介绍可以看出，三坐标测量机的基本操作是对“点”的测量。 在空间中，可以用坐标来描述每一个点的位置，多个点可以用数学的方法拟合成几何元素，利用几何元素的特征，可以计算这些几何元素之间的距离和位置关系、进行形位公差的评价。
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