该文的重点是以物理模型为研究对象,探求三维几何形面反求工程在工业设计中的应用.三维几何形面的反求在汽车、家用电器、模具制造、医疗设备等领域有着广泛的需求,其体系结构由自由曲面快速测量技术、数据分割及三维重构、模型分析及快速制造三部分组成.对工业产品的反求而言三维测量数据的CAD模型重构技术是其中的关键环节,也是反求工程在工业设计领域应用研究的重点.该文以反求工程中的重构数据模型为研究对象,探求三维几何形面反求工程在工业设计中的应用,对激光线扫描测量技术、测量数据的预处理及曲面重构等进行了理论研究,完成了从实物模型的三维表面测量到该实物CAD模型建立的全过程.首先对光切法三维测量原理进行了深入的研究.光切法是一种基于双基点三角测量原理的主动式光学三维轮廓测量技术,它以线结构光作为编码光,形状信息提取简单,与光点扫描和光栅投影法相比,可在测量精度及测量效率上取得较好的兼顾,并且工程上易于实现,对测量系统的参数标定方法在理论上进行了论述,研究了台式测量系统的基本测量方式及数据合成,并讨论了测量系统机械构造.由激光线扫描测量自由曲面获得的数据是巨型密集型的,通常该数据被形象地称为"点云".在工程实际中,通常数据预处理的方法有:滤波、精减、插补、区域分割及数据拼接等.该文讨论了扫描数据的常用的数据预处理方法.其次对激光线扫描测量数据结构进行了分析研究,建立了测量数据的数学模型及各测量方式下的数据模型,由于测量环境、测量要求、测量手段及测量对象千变万化,因此对于特定的三维重构环境,为了获得品质优良的重构结果,测量数据必须进行一系列的预处理.该文讨论了数据预处理方法.在利用光切测量数据进行三维重构时,为了提高三维重构质量,必须充分考虑和利用光切测量系统输出数据的组织形态特点.该文针对光切测量数据的特点,讨论了基于光切测量数据的三维重构技术,如复杂曲线曲面重构、扫描线数据三角化表面重构等问题,针对光切法反求系统与快速原型制造系统集成中数据交换具体实现,讨论了扫描线测量数据的直接三维三角剖分方案.最后通过实例,以前三章的理论为基础,完成了从数据采集、数据处理、表面重构到实体模型重构的全过程,以实例验证了反求技术在工业设计领域中应用的可行性.