三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)量功能除受儀器結(jié)構(gòu)影響外，探頭系統(tǒng)也是極為重要的因素之一。因此為獲得好的測(cè)量效果，需依據(jù)測(cè)量工件的種類(lèi)不同，選擇適當(dāng)?shù)奶筋^。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)探頭大致上可分接觸式與非接觸式等兩種探頭，接觸式探頭又可區(qū)分成機(jī)械式和電氣式兩種，而電氣式又可區(qū)分成觸發(fā)式探頭與掃瞄式探頭之分。接觸式探頭又可區(qū)分成硬式探頭、觸發(fā)式探頭及模擬式探頭等三種。非接觸式又可區(qū)分成中心顯微鏡、中心投影器、影像視訊屏幕和激光等方式。而激光方式又可分激光掃瞄和激光探頭等二種方式。下圖為一待測(cè)工件及各式探頭的情形。

　1、機(jī)械式探頭

　　機(jī)械式探頭的型式種類(lèi)繁多，包括球形、錐形、圓柱形等。球形探頭其探針端擁有一個(gè)碳化物材料制成，直徑為2~10 mm的圓球。圓錐形為決定孔的中心位置，或兩孔間中心距離的測(cè)量，使用前需注意孔與探頭平行，即工件先作水平調(diào)整，然后再進(jìn)行測(cè)量工作。圓柱形探頭因其僅能求得二坐標(biāo)的坐標(biāo)值，適用于板金面間尺寸、邊緣、曲面形狀、凹槽直度等均可測(cè)量。其它尚有為特殊用途而采用，如半球狀、碟式等探頭。

　　2、觸發(fā)式探頭 (Touch-Trigger probes)

　　觸發(fā)式探頭無(wú)論在任何位置及方向，只要其探針偏離原來(lái)的中心位置至某一程度時(shí)，立即會(huì)產(chǎn)生一個(gè)檢測(cè)信號(hào)，它是由英國(guó)Renishaw公司所發(fā)展出來(lái)的，已廣泛被世界各主要制造三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的廠商所采用，除了德國(guó)Zeiss、德國(guó)Leitz和意大利DEA之外。探頭內(nèi)部的構(gòu)造，中間有彈簧為調(diào)整固定探針的板塊松緊和探針的靈敏度，每隔120°有一組由一支圓銷(xiāo)或二個(gè)圓球組成的串聯(lián)電路。當(dāng)探針觸及工件時(shí)，任何一組圓銷(xiāo)和圓球間，在其接觸點(diǎn)有間隙時(shí)即形成斷電，此時(shí)即發(fā)生觸發(fā)信號(hào)，使處理器計(jì)數(shù)其三軸的位置再送給計(jì)算機(jī)。觸發(fā)式探頭若使用于工件不同方向的測(cè)量，可用有五個(gè)方向的探頭稱(chēng)的為五星探頭。Renishaw公司也設(shè)計(jì)的一種探頭，可作兩個(gè)軸向的旋轉(zhuǎn)，以配合工件不同待測(cè)方向的應(yīng)用。角度移動(dòng)量在A軸每7.5°有一可固定位置共15個(gè)位置、在B軸每15°有一個(gè)固定位置共24個(gè)位置可選擇，以達(dá)到測(cè)量各種方向的要求。

　　3、掃瞄式探頭

　　三維 (3D) 掃瞄探頭本身是一種小型三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)，它是由三個(gè)相同的彈性平行四邊形構(gòu)成，三個(gè)軸方向可有±3mm的偏移范圍。每軸都有感應(yīng)式線(xiàn)性測(cè)量系統(tǒng)作為位置測(cè)量。三個(gè)個(gè)別導(dǎo)軌可以各自用精密的機(jī)械鎖緊且其測(cè)量系統(tǒng)相對(duì)機(jī)械零點(diǎn)的重現(xiàn)性小于0.1μm。測(cè)量力是應(yīng)用插入式線(xiàn)圈感應(yīng)產(chǎn)生器所產(chǎn)生轉(zhuǎn)換至各探頭的固定器上。自動(dòng)重量平衡機(jī)構(gòu)可作因探頭沖擊而偏位的補(bǔ)償。當(dāng)電子定位控制在探頭與工件接觸就自動(dòng)起作用。探測(cè)軸上導(dǎo)軌滑行，直到探頭中的感應(yīng)系統(tǒng)已經(jīng)靜止在其零點(diǎn)位置，此時(shí)機(jī)械坐標(biāo)值才會(huì)被自動(dòng)送到計(jì)算機(jī)。掃瞄式探頭其前端與觸發(fā)式探頭相同，因此它兼具有動(dòng)態(tài)掃瞄和靜態(tài)觸發(fā)的功能。

　　另一種掃瞄式探頭為日本三豐 (Mitutoyo) 公司所設(shè)計(jì)是一種接觸式的位移偵測(cè)探頭，內(nèi)有空氣軸承和線(xiàn)性光柵尺，探針位移量的偵測(cè)，借著探頭上的線(xiàn)性光柵尺信號(hào)被回授至處理器系統(tǒng)而得到。此型探頭可執(zhí)行工件表面連續(xù)且自動(dòng)化掃瞄的測(cè)量工作。此種探頭具有對(duì)工件表面形狀連續(xù)追蹤的能力、不需事先規(guī)劃探頭的移動(dòng)路徑、借著測(cè)量力相同的關(guān)系，可作曲線(xiàn)表面進(jìn)行精密的測(cè)量工作等優(yōu)點(diǎn)。

　　4、非接觸式探頭

　　非接觸式探頭有中心顯微鏡、中心投影器、影像視訊屏幕和激光掃瞄等方式，可應(yīng)用在小型零件形狀測(cè)量、無(wú)法使用機(jī)械式探頭測(cè)量的柔軟工件等。三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)的測(cè)軸裝置影像視訊屏幕 (Closed Circuit TV)，提供放大倍率為20倍，只要在影像區(qū)內(nèi)不需移動(dòng)工件或探頭立即可測(cè)量工件各部位尺寸。激光掃瞄探頭，是一種進(jìn)步的測(cè)量系統(tǒng)，可借著激光光來(lái)進(jìn)行連續(xù)的非接觸測(cè)量動(dòng)作，同時(shí)消除接觸式探頭虛擬點(diǎn)加載(Dummy point entry) 以作為探頭半徑的補(bǔ)正工作。

　　5、探頭自動(dòng)交換庫(kù)

　　英國(guó)Renishaw公司所發(fā)展的探頭自動(dòng)交換庫(kù)能安裝八支探頭，可以自動(dòng)更換探頭，以增加測(cè)量速度，使三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢驗(yàn)系統(tǒng)更彈性化。