对于一台激光跟踪仪对多个测量点进行测量的问题, 提出了一种视觉引导激光跟踪测量方法。摄像机固定于激光跟踪仪顶部, 随之旋转对测量范围内激光跟踪仪反射器进行定位, 引导激光跟踪仪激光投射到反射器上。标定摄像机与激光跟踪仪相对姿态, 用平面圆孔靶标。激光跟踪仪和摄像机同时测量圆孔靶标, 将两个坐标系下对应三维点数组进行均值化处理, 变为两个坐标系下对应的向量组, 向量组之间的转换关系, 即激光跟踪仪与摄像机之间的旋转矩阵。再根据两坐标系下对应的任一点的三维坐标, 求解两坐标系的平移矢量。此标定算法把对两个坐标系之间的旋转矩阵的求解, 通过Cayley变换, 转换为对与转换矩阵相对应的三维向量的求解, 求解过程简单稳定。实验结果表明, 靶标摆放50次, 测量误差小于1 mm。把校准结果应用到实际测量中, 激光跟踪仪可快速准确地将激光束投射到反射球中。此方法操作简单, 稳定性强, 具有很高的实用价值。