三坐标测量过程中有很多关联尺寸和形位公差都需要建立坐标系进行测量，建立正确的坐标系是保证测量尺寸准确的必要前提，是后续测量的基础。
测量坐标系又分为机器坐标系和工件坐标系。
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机器坐标系就是三坐标自身的工作坐标系，开机回零以后就处于工作状态，这时候机器测头测针球心点相对于相对于机器零点的三轴位置就是当前点坐标，机器的原点和三轴方向都是固定的，一般机器原点位置在机器左，前，上方的位置，左右方向为X轴，右为X轴正方向，前后为Y轴，从机器前面向后为Y轴正方向，上下为Z轴，向上为Z轴正方向。
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工件坐标系。在测量前的准备工作中我们得先分析图纸，用图纸基准元素来建立坐标系，建立工件坐标系有如下作用：
1） 准确测量轴向尺寸和空间距离等
2） 方便进行形位公差及尺寸的评定
3） 用坐标系进行批量工件的程序自动测量
对于基准元素可以直接在工件上测得，不需要复杂的转换，基准明确的工件测量，可以用工件位置找正功能来建立坐标系，建立工件坐标系一般分为以下三个步骤：
空间旋转：将所选的矢量元素（平面，直线，圆柱，圆锥）进行空间旋转以确定坐标系第一轴。
平面旋转：将所选的矢量元素（平面，直线，圆柱，圆锥）进行平面旋转即围绕第
一轴进行旋转来确定第二轴。
偏置：将所选点元素按相应轴向进行偏置以确定各轴的原点位置。
建立坐标系使用的基准元素有以下特点：
►不能用相互平行的两个矢量元素定义两个轴向（如圆柱轴线和端面）
►完整的坐标系里面至少包含两个矢量元素和一个点性元素，也可以全是面但不能是同一矢量方向上的平面
►测量元素时测量点尽量分散（如测量平面尽量大，测量轴线尽量长）
►空间旋转第一轴时尽量选择空间元素如平面，圆柱等
如果测量工件有CAD模型，建立坐标系必须以模型坐标系为准，选择CAD＝工件，使模型和工件实际位置重合，方便我们在模型上拾取相关元素进行测量。
在测量过程中根据需要可以进行坐标系的切换，可以使用机器坐标系，也可以使用工件坐标系，而且有时有好几个不同方向的工件坐标系，切换后正在使用的坐标系我们称为当前坐标系。
坐标系建立完成后还需要进行验证，确保建立的工件坐标系的准确性，主要是坐标系的三个轴向检查和原点的检查，在当前坐标系下用手操器移动其中一个轴，通过当前坐标点位置的变化确定轴向是否正确，也可以通过变化验证旋转轴是否正确，坐标系原点的验证在当前坐标系下将测头移动到设立的原点位置，查看当前位置的坐标值，理论应该为零，也可以在当前坐标系下再测量相应基准元素查看其实际值，理论也应为零。
对于有模型的坐标系验证可以在当前坐标系下更新视图后查看相关元素在模型上的实际位置，跟实际测量位置吻合则建立正确，也可以用动态点功能进行点元素测量以验证坐标系，若提示误差过大就要检查坐标系是否建立正确。
坐标系是三坐标测量过程中必不可少的应用功能，坐标系建立的正确与否直接影响着测量结果的准确性，所以我们在平时的测量中对于坐标系的建立必须熟练应用。