绝大多数情况下，物体本身不会发光，需要有照明系统对仪器测量系统提供光源。为了获得均匀一致的照明和足够的光能，目前，光学测量仪器大都采用有两组光组组合而成的柯拉照明系统。如下图所示，氙气反射灯发出的光线通过聚光镜，使反射灯图像成实像在投影物镜的孔径光阑处。投影物镜面放在聚光物镜的视场光阑处，这样使聚光灯的视场的被灯光照成一个均匀的发光面，显然投影物镜的照明也应该是均匀的。

光源

在投影仪中，它采用了远心光路将物面放大后成像到屏幕上。为了保证照明均匀，通常采用大功率氙气反射灯如下图所示，灯丝焰口放在球面反射镜的焦点上，这种光束亮度可以提高50%~80%，光线接近自然光，使用过程中光通量损失较少，镜面上的冷光膜，可以减轻物面过热，球面放射镜提高光能利用率。但要考虑到其高温对测量系统的影响需要，需要增加通风散热，冷却装置如仪器风扇，隔热玻璃。

光学坐标测量仪都采用超高亮度绿色LED，其具有强度高，波长长的特点，CMOS传感器所敏感的，确保精确的对边缘采样。LED系统具有寿命长，接近自然光，不含热线，照射形状自由，开关性能优良，耐冲击性能好。可以通过调整其安装方式和形状来满足工件测量的需要，可以实现直接相应漫反射，其具有镜面反射，低角度，透过性等最佳照射形状和照射范围。

光源类型

照明系统一般根据作业面或参考平面的照度要求，配合CMOS的放大倍数和焦距的改变而调整不同的设定，光线的影响因素：灯的光输出比例，工作测量区域的光照强度的明暗、其他光源的干涉、反射，室内指数，工件结构形状、色彩，透明状态，表面粗糙度，测量精度，操作人员对视觉能力的敏感影响等，测量仪器的光照强度一般推荐大于50%流明可用。现在主流采用四分割环形照明，可以分开对各分割环进行关闭、打开，以及对光强度值的调整，时被观测对象对比度增强。如下图分别为同轴光照明系统和环形LED照明系统。

镜头

镜头的功能是CMOS的光学聚焦器，并在CMOS上生成图像，镜头的焦点必须根据CMOS和工件之间的距离进行调整。如下图通过对光圈、焦距的调节来控制光通量，采光范围，让工件四周的光线最大限度的集中进入到CMOS内部，使采集到图像内容和质量满足检测的精度和准确度的要求。

CMOS图像处理单元

来自CMOS元件的图像信号设置一个阀值（二值化水平），如下图，超出阀值的区域规定为“亮”，低于阀值的区域规定为“暗”。对应于“亮”的数字信号规定为“1”，（=HI），对应于“暗”的数字信号规定为“0”，（=LO），信号与阀值相交处称之为“边缘”，检测这个“边缘”被用于测量和区别被测工件的轮廓特征。更改阀值的设定和光强度变化，可以对不同的物体（甚至是透明物体）目标图像的边缘检测。二值化图像信号仅能识别白色和黑色（1或者0）数据，还需要对亮度和颜色，颜色浓淡的处理。为了增强图像的特定特征需要通过滤波器来改变单个像素的属性，通常采用的有膨胀和收缩滤波器。

运动系统平台

影像测量仪要完成三维测量，至少需要有三个独立的轴线。市场上主流的坐标测量大都采用固定桥式（台面移动），带有CCD/CMOS和照明的探测系统的第一部分在第二部分上并相对其作垂直运动。由于运动副反向间隙偏差的存在影响到测量仪器的定位和重复定位精度，定期对测量坐标反向偏差进行校准。使用标准步距规对偏差量进行测量通过机械传动系统补偿。坐标轴进给传动部件的反向死区，需要测量机器在启动时需要自校。

市场上主流的光学坐标测量系统的采用点位运动控制光栅尺测量系统，这种控制系统仅对终点位置有要求，与运动中间过程的运动轨迹无关，可变得控制参数和可变加速减速曲线的能力。测量工件的轮廓一般有点线，圆弧组成，对于非圆曲线轮廓用直线和圆弧逼近，常用的插补计算方法有：逐点比较法，数字积分，时间分割法，样条差补法等。