逆向工程是根据已有物理模型的测量数据来重建数字化模型的过程,目前该技术已成为快速产品开发的四大支撑技术之一。本文在对国内外关于逆向工程技术中几何建模研究现状及发展进行综述的基础上,针对传统几何建模的缺陷论述了作者在逆向工程中几何模型重建技术上的研究成果。在复杂产品的形状测量和三维模型重建中,提取零部件特征之间的约束关系是集成逆向工程与正向设计的必要条件,对于建立正确的装配关系十分重要。基于几何约束的三维模型重建方法是逆向工程有待解决的关键问题之一。本文研究了逆向工程中的几何约束定义、分类与表达等;提出并发展了约束转化方法,简化了约束表达,并给出了常见约束的约束度。本文提出了基于几何约束优先级及相关特征的重要程度顺序建立约束图的方法,应用自由度分析法确定新约束系统的可解性,剔除了冗余约束和矛盾约束,建立了协调的可用于求解的约束系统。根据约束系统有向图得到了基于约束的特征求解序列,并把复杂约束问题分解为局部约束子问题进行求解,使求解效率得到了较大的提高。在模型重建中,结合产品改进设计和创新设计的需求,综合运用提出的基于约束的模型重建方法,改善了逆向工程中参数化模型重建的质量。以上方法应用于汽车变速箱、发动机零部件的精密测量和数字建模等实际项目,在模型重建中综合设计思想,得到的几何模型较好的反映了原始设计意图,满足产品装配精度要求。