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Imageware逆向造型技術及3D打印

( 簡體 字)
作者:鈕建偉類別:1. -> 程式設計 -> 3D列印
譯者:
出版社:電子工業出版社Imageware逆向造型技術及3D打印 3dWoo書號: 37572
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NT售價: 245

出版日:1/1/2014
頁數:236
光碟數:1
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印刷:黑白印刷語系: ( 簡體 版 )
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ISBN:9787121222764
作者序 | 譯者序 | 前言 | 內容簡介 | 目錄 | 
(簡體書上所述之下載連結耗時費功, 恕不適用在台灣, 若讀者需要請自行嘗試, 恕不保證)
作者序:

譯者序:

前言:

Imageware是全球最知名的逆向工程軟件之一,隸屬于西門子自動化與驅動集團(A&D)旗下的Siemens PLM 數字化開發系統機構。該系統支持產品開發從概念(CAID)到設計(CAD)、分析(CAE)、制造(CAM)的完整流程,而Imageware逆向工程軟件是該系統中的一個重要組成部分。Imageware具有強大的測量數據處理、曲面造型、誤差檢測功能,可以處理幾萬至幾百萬的點云數據,根據這些點云數據構造的曲面具有良好的品質和曲面連續性;Imageware的模型檢測功能可以方便、直觀地顯示所構造的曲面模型與實際測量數據的誤差以及平面度、圓度等誤差。Imageware采用 NURBS(非均勻有理B-樣條)技術,兼容性好,軟件功能強大,易于應用。Imageware 對硬件要求不高,可運行于各種平臺,如UNIX 工作站、PC等均可,操作系統可以是 UNIX、NT、Windows XP、Windows 7、Windows Server及其他平臺。該軟件先進的技術保證了用戶能在更短的時間內完成設計、逆向工程,并能夠精確地構建曲面、完全地檢測高質量自由曲面。最新的Imageware版本更注重于高級曲面、3D檢測、逆向工程和多邊形造型,為產品的設計、工程和制造營造了一個直覺的柔性設計環境。
Imageware擁有廣大的用戶群,國外有BMW、Boeing、GM、Chrysler、Ford、Raytheon、Toyota等著名國際大公司,國內則有上海大眾、上海交大、上海 DELPHI、成都飛機制造等大型企業,以及眾多的中小型企業和科研院所,特別是在我國東南沿海地區有眾多擁躉。以前該軟件主要應用于航空航天和汽車工業,因為這兩個領域對空氣動力學性能要求很高,在產品開發的開始階段就要認真考慮空氣動力性。隨著科學技術的進步和消費水平的不斷提高,許多其他行業也開始紛紛采用逆向工程軟件進行產品設計。
我國當前面臨著相當大的機遇和挑戰,社會在激烈轉型的同時,制造產業的模式也悄然發生了變化。傳統的設計制造技術水平達到了一個前所未有的高度,受計算機化、網絡化的影響,逆向工程的作用正逐步受到整個產業的重視。掌握逆向工程技術的人才需求量也越來越大,這勢必要求中國市場對逆向工程技術的推廣力度應進一步加大。常規的產品設計流程首先是根據工業造型需要設計出結構,制作出油泥模型之后將其送到風洞實驗室去測試空氣動力學性能,然后再根據實驗結果對模型進行反復修改,直到獲得滿意結果為止,如此所得到的最終油泥模型才是符合需要的模型。如何將油泥模型的外形精確地輸入計算機成為電子模型,這就要采用逆向工程軟件。
逆向工程、逆向造型在我國業界俗稱“抄數”。在我國東南沿海的廣東、福建、浙江、江蘇,特別是廣州、深圳、東莞、廈門、晉江、杭州、溫州、蘇州等地,存在大量的代工工廠,因此促成了逆向(抄數)產業如雨后春筍一樣迅猛發展。學習逆向造型是一個比較漫長而艱苦的過程。首先,初學者面臨軟件基本操作問題,對于軟件中令人眼花繚亂的命令如何有效地組合運用缺乏經驗;其次,也是最重要的,初學者面對一個全新的逆向造型任務時,經常感到非常棘手,無所適從,有時候即便倉促開始,但往往做到一定階段發現事倍功半,甚至不得不把方案推倒重來。根據自己多年的逆向造型經驗,編者認為,若想熟練掌握逆向造型的要領,首先要多動腦,不要蠻干。逆向造型不僅僅是一門技術,更是一門藝術。就像庖丁解牛一樣,“依乎天理,批大郤,道大窾,因其固然”,邊實踐邊思考,琢磨專業人士一系列動作背后的原因和道理,才能達到“手之所觸,肩之所倚,足之所履,膝之所踦,砉然響然,奏刀 然,莫不中音”的境界。其次必須多練習:拿到一個產品或任務時不要急于動手,先要對產品進行分析和討論,清楚地了解該產品在結構上的特征,曲面間的相互關系,做到“胸中有丘壑”。這個在頭腦中先行分析的習慣剛開始可能比較痛苦,但如若長期堅持下去會大有裨益。對于軟件的學習,建議從基礎命令、常見點云、基本造型學起,不要好高騖遠,急于求成,在使用命令時應盡可能提高自己的速度,并注意多總結經驗。模型的逆向造型視不同產品不同要求而定,沒有一個固定的套路可以遵循,但要秉承一個原則:抓大放小,先大后小,由面到點,點面結合。具體來說,就是先做大的面,然后再去做細節部分;而如果只見樹木不見森林,剛開始就在細節上耗費太多時間精力,結果總體結構卻無法滿足用戶要求,這是逆向造型中經常出現的大忌。
本書共分為10章,第1章首先介紹逆向工程的定義、關鍵技術、應用、發展趨勢、主流逆向工程軟件及Imageware 12.1中文版簡介;第2章介紹Imageware基礎操作、用戶界面等,第3∼6章,分別就點云處理、曲線處理、曲面處理、逆向造型質量分析加以詳細講解,重要命令均提供實例操作圖形,并提供原始點云;第7∼9章則提供了三個逆向造型的實例,分別為規則零件、復雜曲面(頭盔曲面與汽車曲面),考慮到讀者需求,各章均首先根據產品結構特點,剖析逆向造型思路,然后才一步步具體地講解實現過程。作為逆向造型的延續與拓展,第10章就造型后模型的3D打印進行了詳細闡述。隨書附贈的光盤提供了各章涉及的原始點云以及各步驟的逆向結果文件,讀者可結合本書學習使用;光盤中還附送了視頻教程,讀者通過視頻教程和書籍內容的交互學習方式,可以更直觀地了解軟件的應用。
在此,特別感謝電子工業出版社的許存權編輯,他為本書的順利出版給予了極大的支持。也要感謝我的家人、同事,感謝我的學生們,正是他們給予了我們大量的幫助和鼓勵,才使我們能夠完成此書。感謝常年在Imageware軟件使用和在逆向工程領域進行研究的專家學者,以及其他眾多支持我的同行、朋友,他們為本書提出了寶貴的意見和建議。
參加本書編寫的人員有鈕建偉、馬馭、劉宇坤、唐梓淇、唐瑭和王昱,具體分工如下:鈕建偉負責全書統稿及編寫第1章、第10章,馬馭編寫第2∼7章,劉宇坤編寫第8章及制作第8章視頻軟件,唐梓淇編寫第9章及制作第9章視頻軟件,唐瑭和王昱負責全書的圖文校對。
由于時間倉促,編者水平有限,書中難免有錯誤出現,懇請廣大讀者批評指正。


編 者
2013年11月
北京科技大學
內容簡介:

Imageware被譽為全球四大知名逆向造型軟件之一,具有強大的逆向造型功能,在國內外已得到廣泛的應用。本書結合編者課題組多年從事逆向造型教學、科研與培訓的經驗,圍繞三維點云處理曲線、曲面的生成與優化,曲面的誤差分析與質量控制等逆向工程領域最為重要的內容,對Imageware軟件的使用方法進行了全面系統、深入淺出的介紹。本書前半部分介紹軟件功能,即基礎操作、點云操作、曲線操作、曲面操作、誤差分析,并均配有相應的應用實例;后半部分為實例教程,首先介紹了建模思路、方法和技巧,再結合具體實例(規則零件、復雜曲面)詳細演示操作步驟。作為逆向造型的延續與拓展,最后一章就造型后模型的3D打印進行了詳細闡述。
本書結構清晰,語言簡練,圖例豐富,講解直觀,可操作性強。本書理論與實踐相結合,重在實際操作技能的講解,以幫助讀者快速、直觀地領會如何將Imageware軟件中的功能運用到實際工作中,切實掌握逆向造型的思路和方法,盡快地達到舉一反三、學以致用的目的。

目錄:

第1章 逆向工程概論 (1)
1.1 逆向工程的定義 (1)
1.2 逆向工程的關鍵技術 (2)
1.3 逆向工程的應用 (5)
1.4 逆向工程的發展趨勢 (9)
1.5 主流逆向工程軟件介紹 (9)
1.6 Imageware 12.1中文版簡介 (10)
小結 (13)
第2章 基礎操作 (14)
2.1 用戶界面 (14)
2.2 鼠標使用 (18)
2.3 菜單欄 (19)
2.3.1 文件 (20)
2.3.2 編輯 (21)
2.3.3 顯示和觀察 (23)
2.3.4 創建/構造/修改/評估/測量 (24)
2.3.5 幫助 (24)
2.4 常用快捷鍵 (24)
小結 (26)
第3章 點云處理 (27)
3.1 點云預處理 (27)
3.1.1 讀入點云 (27)
3.1.2 點云設置 (27)
3.2 生成點云 (29)
3.2.1 創建點 (29)
3.2.2 設置點標簽 (30)
3.2.3 刪除點標簽 (31)
3.3 點云構造 (31)
3.3.1 偏置點云 (31)
3.3.2 剖面截取點云 (32)
3.3.3 特征提取點云 (36)
3.3.4 構造點 (37)
3.3.5 三角形網格化 (42)
3.4 修改點云 (42)
3.4.1 數據簡化 (42)
3.4.2 光順處理 (43)
3.4.3 抽取點云 (44)
3.4.4 掃描線 (50)
3.4.5 定位點云 (51)
3.5 分析點云數據 (53)
3.5.1 點云測量 (54)
3.5.2 距離測量 (54)
3.5.3 點之間角度 (55)
3.5.4 點的位置 (55)
3.5.5 曲率半徑 (56)
小結 (56)
第4章 曲線 (57)
4.1 概述 (57)
4.2 曲線創建 (59)
4.2.1 3D曲線 (59)
4.2.2 簡單曲線 (61)
4.2.3 結構線 (70)
4.3 曲線構造 (72)
4.3.1 點擬合曲線 (73)
4.3.2 由曲面析出曲線 (79)
4.3.3 橋接曲線 (80)
4.3.4 曲線倒角 (81)
4.3.5 偏置曲線 (83)
4.3.6 曲線相交 (84)
4.4 曲線修改 (85)
4.4.1 曲線連續性 (85)
4.4.2 曲線參數控制 (87)
4.4.3 形狀控制 (90)
4.4.4 延伸曲線 (91)
4.4.5 分割曲線 (92)
4.5 曲線的評估與測量 (93)
4.5.1 連續性 (94)
4.5.2 曲率 (94)
4.5.3 測量操作 (95)
小結 (98)
第5章 曲面 (99)
5.1 概述 (99)
5.1.1 概念 (99)
5.1.2 曲面要素 (100)
5.1.3 曲面顯示方式 (101)
5.2 曲面創建 (102)
5.2.1 創建平面 (102)
5.2.2 創建簡單曲面 (103)
5.3 曲面構造 (107)
5.3.1 由點云構建曲面 (107)
5.3.2 曲線參考構建曲面 (110)
5.3.3 掃掠曲面 (115)
5.3.4 凸緣面 (117)
5.3.5 橋接曲面 (118)
5.3.6 倒圓角 (119)
5.3.7 偏置曲面 (120)
5.3.8 剖面截取 (121)
5.3.9 曲面交線 (122)
5.4 曲面修改 (122)
5.4.1 縫合曲面 (122)
5.4.2 曲線參數控制 (123)
5.4.3 曲面延伸 (124)
5.4.4 曲面合并 (125)
5.4.5 分割曲面 (126)
5.4.6 修剪曲面 (126)
5.4.7 反轉曲面法向 (127)
5.5 曲面評估與測量 (128)
5.5.1 曲面連續性 (128)
5.5.2 曲率分析 (129)
5.5.3 曲面間差異分析 (131)
5.5.4 曲面與點云偏差 (132)
5.5.5 曲面光順度 (133)
小結 (134)
第6章 逆向造型效果評估與測量 (135)
6.1 評估 (135)
6.1.1 控制點矢量圖 (135)
6.1.2 法線/相切 (135)
6.1.3 流線分析和連續性 (136)
6.1.4 偏差 (136)
6.1.5 點云特性 (137)
6.1.6 可加工性 (138)
6.1.7 三角形網絡模型 (139)
6.1.8 對象信息 (140)
6.2 測量 (140)
6.2.1 距離測量 (141)
6.2.2 面積測量 (141)
6.2.3 角度 (142)
6.2.4 位置坐標 (142)
6.2.5 曲率半徑 (143)
6.2.6 交互式及二次曲面檢測 (143)
小結 (144)
第7章 Imageware逆向造型實例——規則零件 (145)
7.1 逆向造型思路 (145)
7.2 點云處理 (146)
7.2.1 分割點云 (146)
7.2.2 點云分層 (149)
7.2.3 創建剖斷面 (150)
7.3 曲面制作 (152)
7.3.1 頂面制作 (152)
7.3.2 側面制作 (155)
7.3.3 內孔制作 (157)
7.3.4 曲面裁剪 (160)
7.3.5 鏡像 (166)
第8章 Imageware逆向造型實例——頭盔曲面 (168)
8.1 逆向造型思路 (168)
8.2 點云處理 (169)
8.2.1 信息查詢與數據量修改 (169)
8.2.2 顯示模式修改 (170)
8.2.3 點云修正 (171)
8.3 曲面擬合 (171)
8.3.1 頂蓋點云逆向處理 (171)
8.3.2 中部點云逆向處理 (178)
8.3.3 下部點云逆向處理 (181)
8.4 誤差分析與光順性檢查 (187)
8.4.1 誤差分析 (187)
8.4.2 光順性檢查 (188)
第9章 Imageware逆向造型實例——汽車曲面 (190)
9.1 逆向造型思路 (190)
9.2 點云處理及各主要曲面構造 (191)
9.2.1 車頂面的逆向 (191)
9.2.2 車前端的逆向 (195)
9.2.3 車側門的逆向 (201)
9.2.4 車后端及輪緣的逆向 (204)
9.3 曲面拼接及鏡像處理 (206)
9.3.1 曲面拼接 (207)
9.3.2 鏡像處理及橋接 (209)
第10章 3D打印及其應用 (212)
10.1 3D打印的前世今生 (212)
10.2 3D打印的原理 (212)
10.3 3D打印的主流技術 (213)
10.3.1 光固化快速成型(SLA) (213)
10.3.2 疊層實體制造(LOM) (214)
10.3.3 選擇性激光燒結成型(SLS) (215)
10.3.4 熔融沉積成型(FDM) (215)
10.3.5 三維印刷工藝 (216)
10.3.6 聚合物噴射技術(Poly Jet) (217)
10.4 3D打印技術的應用 (218)
10.4.1 3D打印人偶 (218)
10.4.2 3D打印無人機 (219)
10.4.3 3D打印火箭核心部件 (220)
10.4.4 3D打印文物 (221)
10.4.5 3D打印建筑 (222)
10.4.6 3D打印汽車 (222)
10.5 3D打印的未來 (223)
參考文獻 (225)
序: