对自由曲面的关键点进行测量。以鼠标为例，最难反求的是鼠标顶面与侧面之间呈弧形过渡的边缘，所以应对这样的曲面进行详细测量，以获得充足数据构造曲面。为了得到自由曲面详尽的测量数据，可以调整测量机测头以获得不同的姿态，同时降低测量步长，以获得尽可能密集的点云数据。
数据采集的基本原则是：沿着特征方向走，顺着法向方向采集。自由曲面的点云数据处理。云状数据处理是逆向工程中的关键环节，它的结果将直接影响后期模型重构的质量。由测量设备直接得到的点云数据通常需要经过预处理，要对点云数据进行判断并去除那些噪音点，以保证结果的准确性和延展性，增强数据的合理性及完备性。
在实验课题研究中发现，在复杂几何形状的制造领域，三坐标测量机与各种测量软件相结合，采用逆向设计流程，对提高产品的设计开发水平、缩短开发周期等方面有着重要意义。但由于逆向设计无法完全做到类似于CAD软件的特征建模和参数化，尤其是在设计过程中为实现实体的某特征，经常需要采用切割等布尔运算，从而极易破坏模型的参数化，同时实现模型的任意修改也比较困难，很难得到满意的结果。因此，常常采取逆向设计和正向设计相结合的方案。