文献综述
1 本课题的现状
随着科学技术的日渐进步与发展，机械产品种类的丰富与多样已经开始出乎我们的意料，我们不再是只停留在简单的通用零件层面上，各个领域要求生产出符合它们需求的机械产品如：汽车、军工、航空、航天和医疗等领域，零件的形状与结构、精度和粗糙度要求变得更高，同时还要保证生产率与质量相协调，于是在这样的局面中，以加工智能化、自动化为加工手段的数控加工技术开始登上舞台。数控加工技术作为机械制造领域中新兴的综合性技术，它极大地解决了精度高、小批量、机构复杂的零件加工问题，自80年代以来，自动化程度的高低已经成为衡量一个国家工业化水平和综合实力的重要标志[1]。
1.1 激光扫描
激光扫描技术是近年发展起来的一门新技术，被誉为“继GPS技术以来测绘领域的有一次技术革命”。目前激光扫描系统产品的种类繁多，不同产品在不同工程领域的使用上也各有优势[2]。常见的扫描系统有机载型激光扫描系统、地面型激光扫描系统和手持型激光扫描系统。手持型激光扫描多用于采集小型物体的三维数据，一般配以柔性机械臂使用。适用于机械制造与开发、产品误差检测、影视动画制作与医学等领域。
激光扫描的发展是离不开点云技术的支持的。相比国外，国内激光扫描硬件起步晚且仍有较大差距。与传统的测量相比，三维激光扫描数据具有采集速度快、采样频率高等优势，但也导致了点云数据具有高冗余、误差分部非线性、不完整等特点，给海量三维点云的智能化处理带来了极大的困难[3]。目前我国已经取得了巨大的进步，并且将点云处理技术应用于各个领域，如工程建设、航空航天、森林监管、城市分析等等。而激光扫描与点云智能化处理也将顺应数字现实时代的需求继续发展，点云将会成为测绘地理信息中继传统矢量模型、栅格模型之后的一类新型模型，将有力提升地物目标认知与提取自动化程度和知识化服务的能力[3]。
1.2 三维造型
三维造型的过程就是将人们脑中设计的产品转化为真实产品的过程，点云就相当于在人脑中规划产品的特征，通过三维建模软件我们不仅可以创造出产品的模型，还可以在模型中观察到完整的三维几何信息，以及材料、颜色、纹理等其他非几何信息。随着工业领域计算机技术的不断进步，三维建模软件的不断成熟，三维造型这门技术已经像传统的车、钳、刨一样逐步成为很多工程领域就业的基本技能，Creo、UG、CATIA、SolidWorks都是目前主流的三维建模软件。而基于三维建模软件的发展与完善，例如大型风力机叶片[4]、整体式叶轮[5]、轮胎模具[6]以及汽车模具[7]三维造型的设计与加工都已经成为了现实。
Creo的界面简单，操作快速，在进行曲面建模时有很大的曲线自由度，但同时也不容易很好的控制曲线，是早期进入中国市场的三维绘图软件[8]。
UG、CATIA这两款软件普遍地应用于汽车和航空领域，特别是CATIA它作为了波音公司的御用设计软件平台。这两款软件在对曲面造型和CAM都有非常突出的优势，具备了强大的曲线架构和编辑功能，在进行正向或逆向造型时得心应手。针对模具设计、汽车设计、CAM加工等都有独立的设计模块[9]。
