随着智能设计和制造技术的发展,自由曲线和曲面技术被广泛的运用于产品的设计与制造过程中。为此迫切需要有效的技术手段实现CAD数字模型和被加工后的零部件精确检测与对比。三维扫描技术和三维散乱点云获取技术由于其高效、便捷、高精度等特点取代了传统的模板法成为数字模型检测与比对的主要手段。由于三维模型中大量存在的尖锐特征,以及三维点云获取技术和三维扫描技术在尖锐特征位置功能受限的缺点,使得数字模型对比结果的精确程度在尖锐特征区域大幅下降甚至失效。在对三维点云获取、三维点云与数字模型比对、散乱点云特征提取与处理等核心关键技术深入广泛研究的基础上,重点研究了顾及尖锐特征的散乱点云与CAD模型的比对与检测方法,并取得了一下研究成果:1.研究并实现了散乱点云尖锐特征的识别与提取方法。该算法首先计算散乱点云数据中采样点与其对应的加权邻域重心之间的离差,对应点之间离差大于给定阈值的点被标志为尖锐特征候选点。利用点云数据的局部邻域的主成分分析的方法估算散乱点云数据在该点的法向量,利用张量投票的方法平滑估算得到的散乱点云的法向场。将散乱点云中采样点和其对应加权邻域重心之间的离差投影到对应点的法向方向,消除了候选的尖锐特征点集中因为采样密度的不均匀以及边界点所引起的尖锐特征点集误判。2.研究并实现了顾及尖锐特征的点云数据与CAD模型对应关系的快速准确建立方法。采用半边数据结构(Half Edge)表达CAD模型表面上所有点、边以及三角面片的拓扑关系,以此快速遍历所需要的几何元素特征信息。在确立三维点云中采样点与CAD模型的对应关系过程中,根据采样点是否属于尖锐特征的属性,在建立点对面对应关系的基础上增加了点对边以及点对点的对应关系,准确的建立了散乱点云尖锐特征和CAD模型尖锐特征的对应关系,克服了尖锐特征区域误差检测失效的问题。3.实现了误差检测结果的可视化表达。采用色斑图全面直观地将误差检测结果表达出来。经过试验分析以及实际应用,结果表明本文所研究的数字化比对检测的关键技术能够满足实际工程要求,并取得了较好的使用效果。