为实现工业机器人对目标对象的三维定位，提出了一种线结构光视觉引导的新型工业机器人定位系统。以工业相机、激光器和振镜组成的线结构光自扫描测量装置作为视觉传感器，借助振镜转动实现激光平面对目标对象的扫描，获取目标对象在相机坐标系下的三维位姿。为了将目标对象的三维位姿从相机坐标系转换至机器人工具坐标系，提出了机器人手眼关系与工具坐标系联合标定的方法，最终实现了工业机器人对随机位姿目标对象的三维定位。实验结果表明，系统具有较高的定位精度，其灵活性和稳定性满足工业现场的应用要求。