三次元測量儀工作原理是將被測物體置于三坐標測量空間,可獲得被測物體上各測點的坐標位置,根據這些點的空間坐標值,經計算求出被測物體的幾何尺寸,形狀和位置.它可以測量被測物的同心度，平行度，平面度，同軸度，位置度，垂直度等幾何形位公差。
三次元測量儀自帶測量軟件，每個生產廠家的測量軟件不同，但大體的功能相同。以海克斯康三坐標測量軟件“PC-DMIS”為例，在被測物體表面的特定區域內進行數據點采集,該區域可以是一條線、一個面片、零件的一個截面、零件的曲線或距邊緣一定距離的周線等。此類軟件可以通過測量數據，對加工設備能力和性能進行統計分析。
從前，人們一直認為精度高、速度快，完全由測量機的硬件部分決定，實際上，隨著三次元測量軟件技術的不斷提升，已經成為決定測量機性能的主要原因。
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