本申请提供了一种基于数字孪生的高铁轮轴3D测量方法及装置。涉及机械测量技术，该方法基于激光标定装置实现，激光标定装置包括两个V型夹具、两个激光器、两个二维移动模组、两个机架和两组基准工件，每个V型夹具由一组基准工件进行定位，两个二维移动模组分别设置于一个机架内，二维移动模组设有水平轨道和竖直轨道，每个激光器置于一个二维移动模组上，激光器凭借水平轨道和竖直轨道在竖直平面上移动，该方法包括：首先在虚拟空间中进行基准坐标确定，再根据基准进行实际物理坐标换算，最后驱动二维移动模组的水平轨道和竖直轨道，将激光器移动至实际物理坐标的位置进行标定。解决了现有技术中人工操作误差大、效率低、成本高的问题。