三坐标测量仪有不同的操作需求、测量范围和测量精度，这些对选用三坐标测量仪是很重要的，按三坐标测量仪结构可分为如下几类：
1. 移动桥架型 (Moving bridge type)
移动桥架型，为很常用的三坐标测量仪的结构， 轴为主轴在垂直方向移动，厢形架导引主轴沿水平梁在 方向移动，此水平梁垂直 轴且被两支柱支撑于两端，梁与支柱形成“桥架”，桥架沿着两个在水平面上垂直 和 轴的导槽在 轴方向移动。因为梁的两端被支柱支撑，所以可得到很小的挠度，且比悬臂型有较高的精度。
2. 床式桥架型 (Bridge bed type)
床式桥架型， 轴为主轴在垂直方向移动，厢形架导引主轴沿着垂直 轴的梁而移动，而梁沿着两水平导轨在 轴方向移动，导轨位于支柱的上表面，而支柱固定在机械本体上。此型与移动桥架型一样，梁的两端被支撑，因此梁的挠度为很少。此型比悬臂型的精度好，因为只有梁在 轴方向移动，所以惯性比全部桥架移动时为小，手动操作时比移动桥架型较容易。
3. 柱式桥架型 (Gantry type)
柱式桥架型，与床式桥架型式比较时，柱式桥架型其架是直接固定在地板上又称为门型，比床式桥架型有较大且更好的刚性，大部分用在较大型的三坐标测量仪上。各轴都以马达驱动，测量范围很大，操作者可以在桥架内工作。
4. 固定桥架型 (Fixed bridge type)
固定桥架型，轴为主轴在垂直方向移动，厢形架导引主轴沿着垂直 轴的水平横梁上做 方向移动。桥架 ( 支柱 ) 被固定在机器本体上，测量台沿着水平平面的导轨作 轴方向的移动，且垂直于 和 轴。每轴皆由马达来驱动，可确保位置精度，此机型不适合手动操作。
5. L 形桥架型 (L-Shpaed bridge type)
L 形桥架型，这个设计乃是为了使桥架在 轴移动时有很小的惯性而作的改变。它与移动桥架型相比较，移动组件的惯性较少，因此操作较容易，但刚性较差。
6. 轴移动悬臂型 (Fixed table cantilever arm type)
轴移动悬臂型， 轴为主轴在垂直方向移动，厢形架导引主轴沿着垂直 轴的水平悬臂梁在 轴方向移动，悬臂梁沿着在水平面的导槽在 轴方向移动，且垂直于 轴和 轴。此型为三边开放，容易装拆工件，且工件可以伸出台面即可容纳较大工件，但因悬臂会造成精度不高。此型早期很盛行，现在已不普遍。
7. 单支柱移动型 (Moving table cantilever arm type)
单支柱移动型， 轴为主轴在垂直方向移动，支柱整体沿着水平面的导槽在 轴上移动，且垂直 轴，而 轴连接于支柱上。测量台沿着水平面的导槽在 轴上移动，且垂直 轴和 轴。此型测量台面、支柱等具很好的刚性，因此变形少，且各轴的线性刻度尺与测量轴较接近，以符合阿贝定理。
8. 单支柱 测量台移动型 (Single column xy table type)
单支柱 测量台移动型， 轴为主轴在垂直方向移动，支柱上附有 轴导槽，支柱被固定在测量仪本体上。测量时，测量台在水平面上沿着 轴和 轴方向作移动。
9. 水平臂测量台移动型 (Moving table horizontal arm type)
水平臂测量台移动型，厢形架支撑水平臂沿着垂直的支柱在垂直 ( 轴 ) 的方向移动。探头装在水平方向的悬臂上，支柱沿着水平面的导槽在 轴方向移动，且垂直 轴，测量台沿着水平面的导槽在 轴方向移动，且垂直于 轴和 轴。这是水平悬臂型的改良设计，为了取消水平臂在 轴方向，因伸出或缩回所产生的挠度。
10. 水平臂测量台固定型 (Fixed table horizontal arm type)
水平臂测量台固定型，其构造与测量台移动型相似。此型测量台固定轴均在导槽内移动，测量时支柱在轴的导槽移动，而轴滑动台面在垂直轴方向移动。
11. 水平臂移动型 (Moving ram horizotal arm type)
水平臂移动型， 轴悬臂在水平方向移动，支撑水平臂的厢形架沿着支柱在 轴方向移动，而支柱垂直 轴。支柱沿着水平面的导槽在 轴方向移动，且垂直 轴和 轴，故不适合高精度的测量。除非水平臂在伸出或回收时，对因重量而造成的误差有所补偿。目前应用在车辆检验工作。
12. 闭环桥架型 (Ring bridge type)
闭环桥架型，由于它的驱动方式在工作台中心，可减少因桥架移动所造成冲击，为所有三坐标测量仪中很稳定的一种。
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