本发明公开了一种多层无序物料的高精度快速视觉定位系统及方法，属于视觉定位技术领域，包括以下步骤：S1：获取粗定位指定特征圆心坐标；S2：获取精定位指定特征圆心坐标；S3：转换点坐标关系信息；S4：装配物料。本发明通过设置两套2D视觉系统配合使用，具有高精度快速定位功能；多层物料小车的抽屉里共放置不同种类且尺寸差异大的物料，取料时机械臂拉开抽屉，大视野相机拍摄物料抽屉里的物料，然后处理后给出物料的正反信息和指定圆特征的圆心坐标信息，接着小视野相机再拍摄指定圆特征处理后给出更精确的圆心坐标信息，再根据物料的几何关系，得出吸附点坐标信息；再通过大视野与小视野提取的圆心坐标信息的转化，下一次再取相同层物料时，省去小视野拍摄过程。