本发明涉及一种高精度三维扫描系统，包括XY移动平台及位于所述XY移动平台上的被测物体，所述被测物体的前方设置有位于Z轴移动平台上的大色差光学系统，所述大色差光学成像体统的前方设置有用于导入光源的光的照明光纤和采集被测物体反射光的扫描光纤，所述扫描光纤与光纤光谱仪连接，所述光纤光谱仪扫描物体反射光并判断其光谱，并传输至图像处理器。采用大孔径、大色差镜头的设计，实现物体高精度的三维扫描，精度可以达到um级，同时镜头通过Z轴方向的移动，配合不同色差的光来判断Z轴位置，减少了图像处理器计算的复杂度，能够保证一定的扫描速度。