當你需要使用卷尺測量一面牆的高度時，你會沿着和地面垂直的方向進行測量，而不會沿着與地面傾斜一定的角度進行測量。其實你已經利用地面建立了一個坐标系，該坐标系的方向是垂直于地面。而你測量牆體的高度是沿着這個方向得到的。牆體的高度是由地面開始計算的。同樣的道理，我們在測量一個工件時也必須要建立一個參考的方向。
符合右手定則（如下圖）的三條互相垂直的坐标軸和三軸相交的原點，構成了三維空間坐标系，即笛卡兒直角坐标系。空間任意一點投影到三軸就會有三個相應的數值，即三軸的坐标，有了三軸的坐标，也就能對應空間的點的位置，進而把空間點的位置進行數字化的描述。
（1）機器坐标系
測量機開機時必須執行“回零”過程，回零後測量機三軸光栅都從零開始計數，補償程式被激活，測量機處于正常工作狀态，這時測量的點坐标都相對機器零點由機器的三個軸向和零點構成的坐标系稱為“機器坐标系”。如下圖所示，一般測量機的零點在左、前、上位置，左右方向為x軸，右方為正方向，前後為Y軸，後方為正方向，上下為Z軸，上方為正方向。當機器回零以後，顯示零點的坐标是機器Z軸底端中心的坐标，當加載測頭以後，坐标顯示測針紅寶石球心的坐标，比如測針總長度為200mm（含測座 測頭等整個測頭系統），則寶石球心的坐标為X=0，Y=0，Z=200
（2）零件坐标系
測量一件零件之前，必須先分析圖紙，使用零件的基準特征來建立零件坐标系。如下圖所示，建立零件坐标系有三個作用：一是準确測量二維和一維元素，二是友善進行尺寸評價，三是實作批量自動測量。
在測量過程中，我們往往需要利用零件的基準建立坐标系來評價公差、進行輔助測量、指定零件位置等，這個坐标系稱為“零件坐标系”。建立零件坐标系要根據零件圖紙指定的A，B.C基準的順序指定第一軸、第二軸和坐标零點，順序不能颠倒。
在實際應用中，根據零件在設計、加工時的基準特征情況，有以下三種方法建立零件坐标系：3-2-1法（又叫面、線、點法）；疊代法；最佳拟合法。
（3）CAD模型坐标系
CAD模型坐标系是模型畫圖者在畫圖時定的坐标系，當導入的模型的坐标系與測量的零件坐标系不—緻B，需要先對坐标系進行移動或翻轉，再建零件坐标系。
為零件建立一個坐标系統（基準）
很重要的是确認你制造和測量時精确地建立了坐标系，不同機床及測量機建立坐标系的軟體可以不同，但建立不同坐标系的基本方法不變。
建立一個好的坐标系統和有一台精密的測量機及合格的探測系統同樣重要，了解一個坐标系統對于成功的測量是重要的，因為一個零件在檢測間檢測之前必須設定恰當才能得出檢測結果，同時操作者必須正确找正。
建坐标系第一步是找正零件，這一步的目的是零件的坐标系垂直于零件表面而不是測量機的軸線。
對于大多數零件是接觸上表面三個或更多的點，然後拟合一個平面，這個平面定義了一條垂直于此表面的軸線，在數學上形成坐标系的z軸，此軸變成了後面進一步建坐标系的旋轉軸。
如此假設是錯誤的，即零件是平行或垂直于機器的垂直軸，例如在支援零件下表面的髒物就可能使零件不平行于基準平面。
此時零件已找正，可以進行建坐标系的下一步，就是繞此軸旋轉，可以用機械的方法找正，亦可以用軟體以數學方法來調整，而不需要用機械方法，一般在圖紙上會标出找正的元素。
在此例子中測量兩個孔，通過兩圓心連一條直線，在建坐标系的軟體中，此線被旋轉，兩孔間不再偏置，此旋轉的作用（非機械的）使得此方向與我們零件坐标系相關。
設定原點