Для повышения точности калибровки «рука-глаз» при совместной работе линейного лазерного профилометра и робота предложен метод калибровки на основе двухэтапного подхода. Этот метод использует обычный доступный калибровочный шар в качестве объекта калибровки. Путём изменения одной позы и одного перемещения в особом методе измерения строятся уравнения решения, основанные на неизменности координат центра шара в системе координат робота. Решающие уравнения для разных поз независимо решают матрицу поворота и вектор смещения. Экспериментальные результаты показывают, что стандартное отклонение координат центра шара в направлениях X и Y по методу двухэтапной калибровки составляет 0,3249 мм и 0,2462 мм соответственно, что на 29,5% и 61,5% лучше, чем 0,4608 мм и 0,6391 мм по методу одного шага. Кроме того, в эксперименте по подгонке шара разница между радиусом шара, полученным двухэтапным методом, и номинальным радиусом 14,996 мм составила 0,019 мм, тогда как по одноэтапному методу разница составила 0,278 мм, что свидетельствует о более высокой точности подгонки двухэтапного метода. Предложенный двухэтапный метод калибровки «рука-глаз» значительно улучшает точность калибровки и трёхмерной подгонки по сравнению с одноэтапным методом.