本发明属于几何量检测领域，涉及一种三维外形测量方法及其装置。在进行物体三维形貌测量时，本发明测量方法通过机械臂搭配距离固定的双相机和定位测头实现三维外形测量。本发明装置由距离固定的双相机、定位测头、六自由度机械臂、处理器、供电模块、通信模块、接口和移动三角架组成。在进行物体三维外形测量时，通过稳定移动三角架将安装有双相机和定位测头的机械臂移动至指定位置，通过控制机械臂将定位测头与物体表面接触并采集接触点，双相机通过拍照实现物体三维外形测量。采用本发明的三维外形测量方法及其装置能够在不损坏被测物体表面情况下，精确地进行测量。