本发明提供一种靶板三维变形快速光学扫描系统，包括：2台3D相机、高精度运动扫描机构、多尺度靶板靶板快速装夹机构、传动机架、底座、配套设备与后处理软件；2台3D相机与传动机架通过高精度运动扫描机构连接，2台3D相机分别位于所述传动机架的上、下两端；多尺度靶板快速装夹机构固连于底座之上，位于两台3D相机中间；传动机架通过高精度运动扫描机构与底座连接，机架位于底座之上。本发明能够获取靶板表面的空间坐标，形成三维的点阵云图，将数据导出后，通过算法对所得结果进行后续处理，进行目标靶的变形与毁伤分析，评估精度高、可靠性高、系统结构简单，适用于各种常规尺寸的靶板测量。