单水平三坐标测量机的工作原理主要基于精密机械技术、光学技术、计算机技术以及数控技术等。

      在测量过程中，被测零件被放置在测量机的测量空间内。三坐标测量机通过其探测器（通常配备有红宝石球的测头）以接触或非接触的方式在工件表面进行测量。探测器在三个相互垂直的导轨上移动，以获取工件表面的点在空间三个坐标位置（X、Y、Z）的数值。

      当测头接触到工件时，会发出信号，这些信号被光学尺等位移测量系统捕获，然后传输到数据处理器或计算机。计算机根据接收到的信号，通过特定的算法和计算程序，精确计算出工件的各点坐标及各项功能测量的数据。

      此外，三坐标测量机还可以根据测量的数据拟合形成各种测量元素，如圆、球、圆柱、圆锥、曲面等，并通过数学计算得出其形状、位置公差及其他几何量数据。

      值得一提的是，三坐标测量机的坐标系包括机械坐标系（MCS）和测量（或产品）坐标系（PCS）。MCS是测量机自身的坐标系，是所有测量的基准。而PCS则是根据工作物设定的坐标系，可以根据测量工作物的状况进行变更设定。

      总的来说，单水平三坐标测量机通过其独特的测量原理和技术，实现了对工件的高精度、高效率的测量，为各种工业应用提供了重要的技术支持。