三坐标测量机是典型的机电一体化设备，它由机械系统和电子系统两大部分组成。

机械系统一般由三个正交的直线运动轴构成。如图15.1 所示结构中，x 向导轨系统装在工作台上，移动桥架横梁是y 向导轨系统，z 向导轨系统装在中央滑架内。三个方向轴上均装有光栅尺用以度量各轴位移值。人工驱动的手轮及机动/数控驱动的电机一般都在各轴附近。用来触测被检测零件表面的测头装在z 轴端部。

图15.1　三坐标测量机的机械系统组成

电子系统一般由光栅计数系统、测头信号接口和计算机等组成，如图15.2 所示。电子系统用于获得被测坐标点数据，并对数据进行处理。

图15.2　三坐标测量机的电子系统

1. 主 机

主机按结构形式可以分为桥式、悬臂式、龙门式等，按传动方式可分为气浮式传动、丝杆传动。主机主要由大理石台面、横梁、垂直轴、机械结构件、气路系统、传动系统、外罩等部分构成，如图15.3 所示。其中气路系统具有自保护功能，它必须包括气源处理模块，以确保测量机精度的长期稳定。

要保证三维测量机的测量精，则主机的大理石必须有良好的热稳定性；主机的气浮结构、同步带传动、直流伺服传动要保证无摩擦传动，传动平稳，精度高且精度稳定性好。

2. 电气系统

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图15.3　三坐标测量机的主机

电气系统包括光栅系统、驱动系统、控制器、测头系统。

三维测量机通过光栅系统获得三轴的空间坐标，是提高测量机精度的保证，其分辨率一般为0.1 μm 或0.5 μm。

驱动系统一般采用直流伺服驱动，其特点是传动平稳、功率较小。

控制器是整个电气系统的核心，负责把软件的控制指令转化为电气信号控制主机运动，把设备实时状态信息传输给软件。目前，控制器正朝着模块化、数字化、支持I++协议及通用化方向发展。

测头系统是测量机的核心部件，能确保精度达0.1 μm。它由测座、测头、测针三部分组成。测座分手动、机动、全自动三种；测头分触发式和扫描式；测针种类多样，可分为球形、盘形、柱形形、星形等。测头系统的作用是提供信号，通知系统获取当前坐标数据。测头系统正朝着全自动、更高精度及更灵敏的方向发展。

3. 软件系统

软件系统从功能上可分为通用测量模块、专用测量模块、统计分析模块、各类补偿模块等。

通用测量模块完成整个测量系统的管理，包括探针校正、坐标系建立与转换、几何元素测量、形位公差评价、输出文本检测报告。

专用测量模块一般包括齿轮测量模块、凸轮测量模块、叶片模块。

统计分析模块一般用于对一批工件的测量结果的平均值、标准偏差、变化趋势、分散范围、概率分布等进行统计分析。