本发明公开了一种基于格雷码结构光的双目视觉金属齿轮三维形貌测量装置及方法，装置包括：光源系统、旋转系统、投射系统、采集系统和计算机；所述光源系统包括LED光源以及光源控制器，所述旋转系统包括电控旋转台以及步进电机控制器，所述投射系统为DLP结构光投影装置，所述采集系统为两个相机组成的双目系统。测量方法为投射时间序列编码的格雷码结构光至待测面，双目相机采集结构光图片，解码格雷码得到待测面编码，多曝光融合得到无过曝光齿轮面图像，基于编码进行局部双目密集匹配，基于视差获得三维点云。本发明提供的金属齿轮三维形貌测量装置具有可实时测量、抗干扰能力强、测量精度高等优点。