近年来,随着国内建筑装潢业和数控加工技术的飞速发展,市场对制造精美的石材装饰品需求大增,这促进了石材数字化设计及加工工艺的快速升级。石材艺术制品属于宽公差的复杂曲面产品,其设计制造中相对弱化其尺寸精度强化美学品质;模型大多包含大量外形十分复杂的自由曲面,且表面曲率变化剧烈,制造材料属硬脆材料,无论是数字化设计、加工还是检测等,都有一定的难度。本文针对石材艺术制品的上述特点,将逆向工程技术应用于立体石材艺术制品的设计、制造及检测当中,旨在解决传统石材艺术制品CAD/CAM/CAI的难题。通过运用逆向工程技术解决了传统石材艺术品数字化设计难以实现,设计人员劳动强度大、速度慢等问题。介绍了噪声点的去除、数据简化、多视点云对齐等逆向工程中的数据预处理技术。通过实际案例介绍了石材艺术制品数据采集流程和策略,分析了数据采集过程中产生误差的原因。利用Geomagic Studio实现了石材工艺品实物模型的曲面重构,并对重构模型进行了误差评价,分析了误差来源。通过实验案例实现了从数字化测量、三维模型创建到刀具轨迹生成再到虚拟加工的一体化过程。针对石材工艺制品的硬脆属性和特点以及加工装备的特点,研究了基于HTM50200异型石材车铣加工中心的立体石材制品多轴铣削加工方法。将机械加工CAD/CAM思路应用于石材加工中,通过对残料模型的仿真分析、加工效率上的比较以及对生成刀轨的分析,总结出了适合立体石材艺术制品的基于CAM软件的粗、精加工策略。在对石材艺术制品进行数控加工工艺分析的基础上,编制粗加工、半精加工和精加工的刀具路径,并对生成的NC代码进行VERICUT模拟仿真验证程序的正确性。本文研究了基于逆向工程的数字化比对检测流程,研究了点云数据与CAD模型的粗配准、精配准以及偏差计算的相关理论。分别以三轴加工的大理石浮雕模型和五轴加工的立体石雕模型为对象,结合加工工艺方案和加工过程,利用Geomagic Qualify软件,进行3D比较、偏差计算,并分析案例产生加工误差原因。对于某些大型的浮雕,可以采用数字化比对技术来重新定位安装工件,修正加工偏差;对于立体石雕,针对可能产生加工误差的原因进行了具体分析,分解3D偏差测量数据,结合机加工艺分析了机床加过程中哪个坐标轴存在误差及误差分布规律,从而判断出制造过程存在哪些问题。验证了该方法应用于存在大量复杂曲面的石材工艺品三维轮廓加工精度检测中真实有效。