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在實際應用案例中，我們用三坐標測量時，會提及到坐標系，這時，很多人對三坐標測量機的坐標系不是很理解，這樣，就會引起理解偏差。
三坐標測量機的坐標系在實際應用中包括了機器坐標系和工件測量坐標系兩種形式。機器坐標系是三坐標測量機自身工作的基準，在我們進行測量時，無論采用了其他什么坐標系，實際上都是在該坐標系下經過換算得出的結果。
三坐標測量儀中常會應用三大類的坐標系，它們是直角坐標系、柱坐標系（或極坐標系）和球坐標系。這幾種坐標系用于不同類型的測量目的和對象。針對圓柱類零件、球類零件和凸輪狀零件，選用柱坐標系（或極坐標系）和球坐標系表達測量結果更為簡潔明確。因為直角坐標系可用于線性轉換矩陣實現坐標變換，因此在三坐標測量儀中大都以直角坐標系作為坐標系轉換的基礎。當想要用柱坐標系（或極坐標系）或球坐標系表達測量結果時，只需將直角坐標系中的測量結果轉換到所需的坐標系中表示即可。
依據坐標系形成的先后順序，通常三坐標測量儀軟件中至少設有三個坐標系。
1）機器坐標系啟動時以測頭所在位置為原點，以X，Y，Z三個導軌方向為坐標軸所構成的直角坐標系，稱為機器坐標系。
2）基準坐標系基準坐標系又稱為絕對坐標系，主要以三坐標測量儀工作臺上一固定不變的點為基準創建的一個參考基準，使得在變換了測頭，甚至在關機后再次重啟的情形下，依然能依據它再次恢復各要素之間的位置關系。基準坐標系通常可以通過測量一個固定在三坐標測量儀工作臺上的標準球，以它的球心為原點坐標所建立起來的坐標系。也可以是以三根光柵尺的絕對零位，或限程裝置作為各坐標軸原點而建立起來的坐標系。
3）工作坐標系數其實是在被測工件上建立起來的坐標系，目的是為了修正被測工件擺放誤差而建立的坐標系。如上所述，它的功能等效于應用傳統測量儀器在測量之前所作的精確找正。
現在的三坐標測量儀系統軟件，一般都是允許使用者同時創建很多個工作坐標系，以方便使用者測量的需要。
