本发明公开了一种直孔、窝孔关键尺寸测量系统及方法。该系统包括：线激光传感器、线激光传感器控制器、电动台、编码器、可编程逻辑控制器以及上位机。由线激光传感器、电动台、编码器等机构执行测量作业，由上位机、线激光传感器控制器、可编程逻辑控制器进行数据传输、计算、处理，通过拟合线激光传感器扫描数据获取测量目标的表面形貌，进而提取测量目标的特征，并根据提取的特征选择相应的关键尺寸计算方式，计算完成后输出计算结果。本方法实现机器人自动化制孔过程中对已加工孔的在线检测，直接提高了检测效率，并利于自动化制孔过程中制孔质量的快速检测，便于发现制孔问题，间接提升了机器人自动化系统的加工质量。