三维测量技术在工业生产中的应用愈来愈广泛，并不断的改善着传统的制造手段。工业生产中有很多结构件是先通过铸造等方法获得接近设计模型的预制件，然后进行数控精加工达到设计尺寸。对于这种复杂毛坯小余量加工，三维测量技术可对以下两个方面工作做出改善：①在加工前剔除变形的不合格毛坯，避免其进入后续加工环节造成不必要的浪费；②确保毛坯精加工时的定位工作高效可靠，在提高工作效率的同时避免由于定位不够精确而出现加工余量不足的现象。这两个问题都需要将毛坯测量数据与相应的CAD模型在给定余量约束下进行配准，本文对这一配准技术作了深入的研究，提出了有效的解决方法，并在理论和算法研究的基础上开发了相应的软件系统。本文的主要工作概括如下：⑴通过分析三角网格模型的特征、拓扑关系和obj格式文件的特点，提出借助半边结构对三角网格模型进行存储，并给出了从obj格式文件对三角网格模型进行拓扑重建的算法流程。⑵针对余量约束下的毛坯测量数据和CAD模型配准问题，建立了带约束的非线性最小二乘数学模型，并分析了快速计算毛坯测量数据点到CAD模型最近点的方法。⑶在实验结果和理论分析的基础上，提出了余量约束配准优化求解的“两步法”方法：第一步先不考虑余量约束，用ICP算法进行无约束配准，然后检查结果是否满足余量要求，满足则退出计算，否则，进行第二步，考虑余量约束对ICP结果作进一步配准，使得最终结果满足要求。⑷开发了余量约束下的毛坯测量数据和CAD模型配准软件，并应用开发的软件对若干具体实例进行了配准实验，良好的实验结果肯定了本文算法的正确性和软件系统的实用性。