本发明公开了一种桌面式高自由度激光三维扫描装置。该测量装置包括光学探测模块、定位底座和电子罗盘,其特点是可以通过手持在平面内自由移动和调整扫描角度,实现对被测物体的三维扫描。工作时,光学图像信息、位移信息和角度信息分别由光学探测模块、定位底座和电子罗盘传输到计算机,计算机首先根据光学图像信息计算出光学坐标,然后根据位移信息和角度信息对光学坐标进行重定位,从而得到被测物体的物理坐标。本发明所述的桌面式高自由度激光三维扫描装置结构简单,使用灵活,具有扫描自由度高、扫描速度快和便携的优点,且对被测物体无特殊背景和标志图案的限制,可用于工程样品在线实时三维形貌光学检测。