本发明涉及一种3D视觉测量系统的手眼标定系统及方法，其方法包括以下步骤：将3D视觉传感器安装在机器人的末端，设定空间内不共面的三条直线，且三条直线互相垂直并相交于同一点；利用3D视觉传感器测量三条直线上的三个第一特征点，获取三个第一特征点的坐标位置；通过机器人平移3D视觉传感器，测量三条直线上的三个第二特征点，获取三个第二特征点的坐标位置；并记录3D视觉传感器平移后的机器人的位姿；计算3D视觉传感器的平移向量，计算出三条直线交点在第二次测量坐标系中的位姿；标定出机器人基坐标系，进行坐标转换，获取手眼矩阵。相对现有技术，本发明步骤简单，减少工作量和工作时间，手眼标定稳定性高。