随着现代航天、航空、造船、汽车和模具工业的飞速发展，制造业产品模型的获得显得尤为重要。而实现这一工程中的一个必要步骤是进行零件表面三维数据的采集。在国内外现阶段，完成数据采集主要依靠三坐标测量机，但接触式测头易划伤工件表面，影响表面质量。与接触式测量相比，非接触式测量分辨率高、测量范围较大；能够实现零接触测量，没有测量力和摩擦，可方便地测量软质和易变形物体表面；测量速度快、采样频率高，可以密集地对产品表面进行测量，形成所谓的“点云”数据；从根本上解决了接触式测量所产生的各种缺陷。实验室原有的非接触式三坐标激光测量仪由于结构原因，只能对回转体进行测量。在将其结构改进之后，本论文以改进后的三坐标测量仪为研究对象，对点云数据处理技术进行了深入的探讨，对基于激光点光源的曲面测量方法做进一步的分析，对本三坐标测量仪软件主要模块的设计进行了详细论述。 本文研究内容包括以下几个方面： (1) 根据测量仪采用点云和基于曲线的模型重建两种测量模式，给出了已知数学模型及未知数学模型的建模方式，并详细阐述了点云数据的处理方式及过程。 (2) 详细介绍了三坐标测量仪的硬件研制，对系统运动控制器、数据采集器、机械系统、激光测头等硬件部件做了研究。 (3) 通过分析激光点光源的曲面测量方法，详细设计了三坐标测量仪扫描软件的控制模块，包括针对不同外形特征的零件做不同的扫描路径设计及扫描规划。并对软件的主要界面和功能进行说明。 (4) 结合CAD系统中标准数据接口的重要性，介绍了IGES格式作为中间图形数据格式的优点，详细分析了IGES的数据格式，并阐述了IGES格式数据接口的具体实现方法。最后通过测量实例验证了软件部分的应用效果。 最后，总结本论文研究工作的主要结论，并对后续值得深入研究的工作进行了探讨。