三坐标测头系统是三坐标测量机的探测瞄准系统，是一个高灵敏度的传感器。三坐标测头是通过本身的线位移或角位移产生瞄准信号的，位移量也限制在很小的范围，如果超出该范围将会使测头损坏，因此测头保护意识是控制系统的任务之一。 
对于出发时测头，控制系统有保护措施。当测头运动时，CPU不断跟踪x，y，z三个坐标值。若测端与工件接触，测头发出采样信号。在中断服务程序中，CPU不仅独处x,y,z三个坐标的瞬时值，并将他们存入采样换中去，而且同时停止插补运算，使坐标测量机停止运动。CPU根据预先设定的后退速度与后退距离，按与原进给相反的方向重新设定命令位置，控制伺服系统使测头原进给的路径返回，移动预定的后退距离后停止。用这种方法可以保证测端与工件接触后只移动一段很小的距离，就立即与工件脱离接触。测端要能与工件接触后只移动很小的距离，就立即与工件脱离接触。测端只要能与工件接触，就一定是沿一个安全的测量轨迹进给的，新词按原轨迹回也就不会在与工件其他部分碰撞。
当然，后退距离设置要合理。她应小于北侧工件的内尺寸，否则测头与内尺寸一侧接触后，按预置的后退距离向另一侧移动，在尚未停止以前，又与该侧接触，这样测头就会在该内尺寸两侧产生展堂，使控制系统陷入死循环。因此，在设计CNC测量程序时，首先应对所有测量点的相关尺寸进行仔细计算，然后再对CNC控制参数进行初始设定。
在初始化时就已经设定了模拟式测头侧瞄准位移与极限位移，所以当测端达到瞄准位移时，控制系统立即控制伺服进给系统，使坐标测量机减速并停止。若测头还继续进给，达到极限位移，控制系统立即发出紧急制动信号使系统自动锁定。对于扫描测量，它总是沿被扫描曲线的切线方向控制伺服系统的运动，三坐标测头位移量是预先设定的，三坐标控制系统在每个采样周期对测端的位置进行计算，使测头位移向量的模始终保持在设定值。