三坐標測量機測頭校準是測量過程中非常重要的一個環節，在校準過程中產生的誤差將影響最終的測量結果，在測頭校正過程中引起誤差的主要因素有：測桿的彎曲變形，測頭校正時觸測點位置，測力，觸測速度和探測距離等，測力越小精度越低，應選用一定的測力和測速進行校正，同時選用合適的探測距離，以保證校正精度。

獲得測頭測針的紅寶石球的補償直徑

在測量過程中，測針上的紅寶石球以點接觸的形式接觸被測零部件的測量部位，同時測頭上的傳感器會產生一個接觸信號，該信號被光柵計數系統采集后，光柵計數系統會將此時的光柵計數器鎖存并傳遞給計算機測量系統，測量系統收集的是一個空間幾何坐標點（x，y，z）。實際上，該坐標點是測針紅寶石球的球心坐標，該坐標點與測量過程中所需的測針與被測量零部件接觸點的坐標之間存在已知的數值關系，即相差一個測針紅寶石球的半徑值。所以，為了計算出測針紅寶石球與被測零部件測量部位接觸點的空間幾何坐標，必須通過測頭校準來獲得測針紅寶石球的直徑，即補償直徑。

獲得測針在不同位置與其在第一個位置之間具體的數值關系

該原因主要是針對多探針系統的坐標測量機。在用坐標測量機進行具體的測量過程中，被測零部件不能隨意搬動和翻轉。為了方便測量，通常需根據具體情況科學合理地選擇合適長度、形狀的測頭（如柱形、星形和針形等）和測頭位置。為了使選擇的不同測針、測頭不同位置所測量的數值能夠直接進行計算，需要把它們之間的相互關系先進行測量，然后在計算時進行數值換算。因此，為了獲得測針在不同位置與其在第一個位置之間具體的數值關系，在測量的前期準備工作中通常需先進行測頭校準。

理論測桿長度與實際測桿長度的誤差

坐標測量機測量過程中，由于一些工件比較復雜或者孔比較深等原因，需要使用加長的測量桿。測量力會使測桿產生很微小的形變彎曲。彎曲量的大小除了和測量力的大小有關還與測桿長度有關。一些主軸可旋轉的坐標測量機還需考慮測球中心與主軸不在一條直線上所引起的偏心。所以在使用之前需要對測桿測頭進行校準。

測頭旋轉角度之誤差

使用三坐標測量機對工件進行測量時，其最佳狀態是讓測針在豎直方向進行測量。對于復雜型面工件需要旋轉角度采點測量，而測座的旋轉角度由于不符合阿貝原則會引入阿貝誤差，并且測頭在旋轉過程中會引入機械誤差。