艺术品的价值越来越得到人们的认可。一些年代久远、价值珍贵的艺术品,若要把艺术品永久保存,可加工仿制其原形,实现在不同地区、不同展馆的同步展览,让人们更好了解工匠们进行艺术品制作的价值所在。针对艺术品需要永久保存的市场需求,本课题研究提出了基于NURBS自由曲面重构艺术品的快速逆向设计及其仿真加工技术。借助于三维激光扫描仪,对艺术品进行数据测量,采用NURBS自由曲面重构方法构建三维模型;搭建实现生产型五轴仿真机床,对艺术品的五轴数控加工技术进行编程设计并模拟仿真加工。本文首先分析了艺术品快速仿制和五轴仿真机床加工的研究现状,确定了艺术品逆向设计和仿真加工的总体方案设计,其中:包括艺术品快速仿制设计、五轴仿真机床模拟加工设计。其次,探讨了艺术品点云测量和拼接的原理,并根据NURBS自由曲面重构的表达定义和特性,建立重构的插值算法。在五轴仿真机床设计方面,针对企业实际生成型五轴机床的特性,来对仿真机床的控制系统参数、加工程序的驱动方式等关键技术进行了研究。最后,通过人体类艺术品的实例加工,验证了快速逆向设计方法可行性和仿真机床模拟加工必要性。该艺术品快速仿制和五轴仿真机床加工方案的设计,将艺术品仿制加工数据转化为永久存储的数据,从经济上考虑,通过五轴仿真机床模拟加工的探索,为五轴加工人才的培训提供了有效手段,解决了制约五轴高技能数控人才发展的瓶颈问题。