一、結構形式
三坐標測量機是由三個正交的直線運動軸構成的，這三個坐標軸的相互配置位置（即總體結構形式）對測量機的精度以及對被測工件的適用性影響較大。圖9-3是目前常見的幾種CMM結構形式，下面對其結構特點和應用范圍作簡要介紹。
圖9-3a為移動橋式結構，它是目前應用最廣泛的一種結構形式，其結構簡單，敞開性好，工件安裝在固定工作臺上，承載能力強。但這種結構的X向驅動位于橋框一側，橋框移動時易產生繞Z軸偏擺，而該結構的X向標尺也位于橋框一側，在Y向存在較大的阿貝臂，這種偏擺會引起較大的阿貝誤差，因而該結構主要用于中等精度的中小機型。
圖9-3b為固定橋式結構，其橋框固定不動，X向標尺和驅動機構可安裝在工作臺下方中部，阿貝臂及工作臺繞Z軸偏擺小，其主要部件的運動穩定性好，運動誤差小，適用于高精度測量，但工作臺負載能力小，結構敞開性不好，主要用于高精度的中小機型。
圖9-3c為中心門移動式結構，結構比較復雜，敞開性一般，兼具移動橋式結構承載能力強和固定橋式結構精度高的優點，適用于高精度、中型尺寸以下機型。
圖9-3d為龍門式結構，它與移動橋式結構的主要區別是它的移動部分只是橫梁，移動部分質量小，整個結構剛性好，三個坐標測量范圍較大時也可保證測量精度，適用于大機型，缺點是立柱限制了工件裝卸，單側驅動時仍會帶來較大的阿貝誤差，而雙側驅動方式在技術上較為復雜，只有Y向跨距很大、對精度要求較高的大型測量機才采用。
圖9-3e為懸臂式結構，結構簡單，具有很好的敞開性，但當滑架在懸臂上作Y向運動時，會使懸臂的變形發生變化，故測量精度不高，一般用于測量精度要求不太高的小型測量機。
圖9-3f為單柱移動式結構，也稱為儀器臺式結構，它是在工具顯微鏡的結構基礎上發展起來的。其優點是操作方便、測量精度高，但結構復雜，測量范圍小，適用于高精度的小型數控機型。
圖9-3g為單柱固定式結構，它是在坐標鏜的基礎上發展起來的。其結構牢靠、敞開性較好，但工件的重量對工作臺運動有影響，同時兩維平動工作臺行程不可能太大，因此僅用于測量精度中等的中小型測量機。
圖9-3h為橫臂立柱式結構，也稱為水平臂式結構，在汽車工業中有廣泛應用。其結構簡單、敞開性好，尺寸也可以較大，但因橫臂前后伸出時會產生較大變形，故測量精度不高，用于中、大型機型。
圖9-3i為橫臂工作臺移動式結構，其敞開性較好，橫臂部件質量較小，但工作臺承載有限，在兩個方向上運動范圍較小，適用于中等精度的中小機型。
二、工作臺
早期的三坐標測量機的工作臺一般是由鑄鐵或鑄鋼制成的，但近年來，各生產廠家已廣泛采用花崗巖來制造工作臺，這是因為花崗巖變形小、穩定性好、耐磨損、不生銹，且價格
低廉、易于加工。有些測量機裝有可升降的工作臺，以擴大Z軸的測量范圍，還有些測量機備有旋轉工作臺，以擴大測量功能。
三、導軌
導軌是測量機的導向裝置，直接影響測量機的精度，因而要求其具有較高的直線性精度。在三坐標測量機上使用的導軌有滑動導軌、滾動導軌和氣浮導軌，但常用的為滑動導軌和氣浮導軌，滾動導軌應用較少，因為滾動導軌的耐磨性較差，剛度也較滑動導軌低。在早期的三坐標測量機中，許多機型采用的是滑動導軌。滑動導軌精度高，承載能力強，但摩擦阻力大，易磨損，低速運行時易產生爬行，也不易在高速下運行，有逐步被氣浮導軌取代的趨勢。目前，多數三坐標測量機已采用空氣靜壓導軌（又稱為氣浮導軌、氣墊導軌），它具有許多優點，如制造簡單、精度高、摩擦力極小、工作平穩等。
圖9-4給出的是一移動橋式結構CMM氣浮導軌的結構示意圖，其結構中有六個氣墊2（水平面四個，側面兩個），使得整個橋架浮起。滾輪3受壓縮彈簧4的壓力作用而與導向塊5緊貼，由彈簧力保證氣墊在工作狀態下與導軌導向面之間的間隙。當橋架6移動時，若產生扭動，則使氣墊與導軌面之間的間隙量發生變化，其壓力也隨之變化，從而造成瞬時的不平衡狀態，但在彈簧力的作用下會重新達到平衡，使之穩定地保持10μm的間隙量，以保證橋架的運動精度。氣浮導軌的進氣壓力一般為3～6個大氣壓，要求有穩壓裝置。
氣浮技術的發展使三坐標測量機在加工周期和精度方面均有很大的突破。目前不少生產廠在尋找高強度輕型材料作為導軌材料，有些生產廠已選用陶瓷或高膜量型的碳素纖維作為移動橋架和橫梁上運動部件的材料。另外，為了加速熱傳導，減少熱變形，ZEISS公司采用帶涂層的抗時效合金來制造導軌，使其時效變形極小且使其各部分的溫度更加趨于均勻一致，從而使整機的測量精度得到了提高，而對環境溫度的要求卻又可以放寬些。
