建模首先從采集數(shù)據(jù)開始，可以通過多種系統(tǒng)獲得。如今盛行激光測量技術(shù)能采集到用傳統(tǒng)測量手段難以取到的點(diǎn)數(shù)據(jù)，但隨之也產(chǎn)生了密度相對(duì)很大的點(diǎn)云。在點(diǎn)云分區(qū)后接下來的階段就是重建CAD曲面。近年來，在建造三維CAD模型方面興起了兩個(gè)主要的研究領(lǐng)域，其一為自由曲面的構(gòu)建；第二是形狀較規(guī)則的模型建立。對(duì)于前者，側(cè)重?cái)M定點(diǎn)云數(shù)據(jù)的自動(dòng)分片分區(qū)，然后單個(gè)的被劃分出的點(diǎn)云片由CAD操作者用數(shù)學(xué)曲面NURBS或BEZIER近似逼近形成。對(duì)于后者則注重建立CAD模型的方法、減少后續(xù)產(chǎn)品開發(fā)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)中各參與者自我主觀意向?qū)Ξa(chǎn)品的影響�？偟膩碚f，產(chǎn)品的外形設(shè)計(jì)誕生在第一階段，因此曲面建模是整個(gè)開發(fā)及生產(chǎn)過程的基礎(chǔ)，而這項(xiàng)工作需要設(shè)計(jì)者較多的時(shí)間投入和高水平要求，即使是使用先進(jìn)的Pro/ENGINEER軟件也要求操作者是曲面設(shè)計(jì)的專家。Pro/ENGINEER軟件對(duì)完成后的曲面能進(jìn)行質(zhì)量分析，但這種質(zhì)量評(píng)估忽略了點(diǎn)云數(shù)據(jù)所包含的信息的重要性，除了對(duì)曲面本身特性如高斯曲率、梯度等的分析外，只檢查曲面和原始點(diǎn)云之間的距離值。當(dāng)這些評(píng)估要素是針對(duì)點(diǎn)非常密集的云片時(shí)就顯得明顯不足，會(huì)失去對(duì)外形真實(shí)性的控制。
圖1
許多研究者竭力想開發(fā)一些軟件以控制曲面外形使其與設(shè)計(jì)者的意圖有最好的吻合。產(chǎn)品外形設(shè)計(jì)過程在不同的企業(yè)有不同的方式，但共同的目標(biāo)是一致的，即讓最終成型的產(chǎn)品完好地體現(xiàn)造型設(shè)計(jì)的理念。最初的產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)具有多樣的個(gè)性解決技巧，它們可以分成兩大類別 ：第一種是在CAS系統(tǒng)的支持下實(shí)現(xiàn)三維虛擬模型。雖然這些先進(jìn)軟件能較好地處理視覺效果，但90%的情況下這些處理對(duì)于有效的外觀評(píng)估是不夠的。這是因?yàn)橐粋�(gè)二維屏幕上的比例圖像很難精確地毫無缺陷地模擬實(shí)際的外形，特別是當(dāng)模型的外觀曲面很復(fù)雜時(shí)。因此各零件通過快速成型技術(shù)而獲得實(shí)際的客觀模型來評(píng)估、修改并控制其質(zhì)量，但缺陷是 ：該項(xiàng)技術(shù)是非常昂貴的；為了獲得最佳外形效果需要隨之而來的反饋回去的重復(fù)性的大量修改工作 ；快速成型技術(shù)在成型產(chǎn)品尺寸上有局限性。第二種是采用易于塑造制作的材料手工地實(shí)現(xiàn)真正的客觀模型，當(dāng)然這種模型可根據(jù)需要選取不同比例，即時(shí)下盛行的“泥型制作”。設(shè)計(jì)者直接在此模型上評(píng)估并決定為獲得最好的外形質(zhì)量所需做的修改。一旦該模型被確認(rèn)、設(shè)計(jì)者“凍結(jié)”該外觀造型，就可以進(jìn)行下續(xù)的逆向工程、必要的CAD模型和產(chǎn)品生產(chǎn)。后一種手段在當(dāng)今工業(yè)設(shè)計(jì)生產(chǎn)中占有至少70%的比重。不難看出，客觀模型在上述兩種情況中都很重要。通過以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的技術(shù)用一個(gè)數(shù)字化或參數(shù)化模型充當(dāng)客觀實(shí)際模型的完全替代品在時(shí)下是不可想象的，也是不現(xiàn)實(shí)的。該過程能達(dá)到的目的是盡可能地減少重復(fù)修改的次數(shù)（CAD模型、實(shí)際樣品和數(shù)字化加工CNC獲得的產(chǎn)品），即如何盡快縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。國外許多研究者在從事這個(gè)課題。他們的目的是讓建立模型的手段如何更符合、貼近造型設(shè)計(jì)的理念�？梢灶A(yù)見，將來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的應(yīng)用會(huì)在設(shè)計(jì)者和參數(shù)化模型之間建立最直接的相互接觸和影響（設(shè)計(jì)者去“觸摸”虛擬的模型）。一個(gè)在短期內(nèi)可能實(shí)現(xiàn)的方法是基于特征的建模向曲面造型建模的轉(zhuǎn)化、傳遞。構(gòu)建特征模型存在兩種方式 ：其一為“使用特征設(shè)計(jì)”法：將數(shù)據(jù)庫里的特征以某種方式安置在一起，從而創(chuàng)建目標(biāo)模型。該方法要求對(duì)模型的全部特征有一個(gè)較好的全局的綜合概括。其二是基于對(duì)模型所有特征的認(rèn)知，從幾何數(shù)據(jù)模型(如采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù))出發(fā)的設(shè)計(jì)法，在這種情況下，設(shè)計(jì)過程的第一步——模型測量是必要的。
