本发明提出了一种大范围单目跟踪扫描设备,用于对工件的内外部结构进行扫描测量;包括球形扫描仪,其具有扫描头、中空的框体和若干靶球,扫描头位于框体的中部,框体各边的端点处分别设置有一靶球,靶球上设置有若干标志点;球形扫描仪可相对于工件移动,并扫描工件相对于单目视觉设备不可见的内、外表面轮廓;以及单目视觉设备,其朝着工件所在的位置摆放,单目视觉设备获取工件可见表面的轮廓,还对球形扫描仪的当前位置进行搜索并跟踪,使得球形扫描仪位于单目视觉设备的视野范围内;单目视觉设备还根据其工作部以及球形扫描仪的位置和姿态变化,在以单目视觉设备建立的全局坐标系中标定球形扫描仪的当前位姿。