逆向設(shè)計與3D打印實用技術(shù)

第1章逆向設(shè)計與3D打印概述 1
1.1逆向設(shè)計的概念1
1.1.1逆向設(shè)計的基本步驟2
1.1.2逆向設(shè)計CAD建模的要點3
1.2逆向設(shè)計的應(yīng)用范圍3
1.3逆向設(shè)計過程中的注意事項6
1.4逆向設(shè)計的數(shù)據(jù)采集技術(shù)6
1.4.1接觸式數(shù)據(jù)采集方法7
1.4.2非接觸式數(shù)據(jù)采集方法7
1.5測量數(shù)據(jù)的處理技術(shù)8
1.5.1掃描數(shù)據(jù)預(yù)處理8
1.5.2數(shù)據(jù)點群的平滑處理9
1.5.3數(shù)據(jù)點群的精簡與壓縮處理9
1.5.4數(shù)據(jù)分割10
1.6產(chǎn)品模型的重構(gòu)技術(shù)11
1.7逆向設(shè)計的發(fā)展趨勢11
1.7.1逆向設(shè)計技術(shù)的研究熱點11
1.7.2逆向設(shè)計技術(shù)的瓶頸13
1.8逆向設(shè)計與3D打印技術(shù)14
第2章逆向設(shè)計數(shù)據(jù)采集 16
2.1現(xiàn)代精密測量技術(shù)17
2.1.1數(shù)字化測量技術(shù)17
2.1.2激光測量技術(shù)和儀器17
2.1.3絕對式光柵尺17
2.1.4大尺寸、復(fù)雜幾何型面輪廓測量技術(shù)17
2.2數(shù)據(jù)采集方法與測量設(shè)備的選擇18
2.2.1三坐標(biāo)測量機CMM18
2.2.2數(shù)字攝影三坐標(biāo)測量系統(tǒng)18
2.2.3經(jīng)緯儀測量系統(tǒng)18
2.2.4全站儀測量系統(tǒng)18
2.2.5激光跟蹤測量系統(tǒng)19
2.2.6激光掃描測量系統(tǒng)19
2.2.7關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機19
2.2.8室內(nèi)GPS20
2.3三坐標(biāo)測量機及其操作20
2.3.1三坐標(biāo)測量機的應(yīng)用21
2.3.2三坐標(biāo)測量機的組成及工作原理22
2.3.3橋式三坐標(biāo)測量機23
2.3.4三坐標(biāo)測量機的操作流程35
2.3.5箱體類零件的測量實例38
2.4關(guān)節(jié)式坐標(biāo)測量機及其操作39
2.4.1FARO CAM2 Measure 10軟件41
2.4.2采用FARO Edge測量臂測量實例41
2.4.3采用FARO Laser ScanArm 測量臂測量實例47
2.5數(shù)字攝影三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)48
2.5.1數(shù)字攝影三維坐標(biāo)測量系統(tǒng)VSTARS48
2.5.23DSS幻影四目型三維光學(xué)掃描儀50
2.6手持式激光掃描儀測量系統(tǒng)52
第3章逆向設(shè)計建模技術(shù) 55
3.1數(shù)據(jù)預(yù)處理55
3.1.1異常點處理55
3.1.2孔洞修補57
3.1.3數(shù)據(jù)平滑58
3.1.4數(shù)據(jù)精簡60
3.2多視數(shù)據(jù)對齊63
3.2.1基于三基準(zhǔn)點的對齊方法64
3.2.2多視數(shù)據(jù)統(tǒng)一66
3.2.3多視數(shù)據(jù)對齊的誤差分析67
3.3數(shù)據(jù)分割69
3.3.1數(shù)據(jù)分割方法69
3.3.2散亂數(shù)據(jù)的自動分割70
3.4模型重建技術(shù)73
3.4.1特征識別與數(shù)據(jù)分割73
3.4.2二次曲線曲面的擬合74
3.4.3對稱平面的識別79
3.4.4自由曲線擬合81
3.4.5自由曲面擬合82
3.5點云的三角網(wǎng)格及三角曲面構(gòu)造86
3.5.1點云的三角網(wǎng)格構(gòu)造86
3.5.2Bezier 三角曲面擬合86
3.6基于斷層圖像數(shù)據(jù)的模型重建方法89
3.6.1圖像邊界輪廓的提取89
3.6.2輪廓分割和邊界識別91
3.6.3切片間切片配準(zhǔn)93
3.6.4表面識別97
3.6.5STL模型的重建97
3.6.6實體模型的重建98
3.7模型光順性檢查方法100
3.7.1基于曲率的方法101
3.7.2基于光照模型的方法101
3.7.3等高線法102
第4章逆向設(shè)計常用軟件及應(yīng)用 103
4.1逆向設(shè)計常用軟件103
4.1.1逆向設(shè)計軟件的分類103
4.1.2逆向設(shè)計常用軟件103
4.2基于Imageware的逆向設(shè)計實例104
4.2.1Imageware概述104
4.2.2Imageware工作流程107
4.2.3Imageware逆向設(shè)計實例 108
4.3基于Geomagic Studio的逆向設(shè)計實例118
4.3.1Geomagic Studio概述118
4.3.2Geomagic Studio工作流程119
4.3.3Geomagic Studio逆向設(shè)計實例131
4.4基于Geomagic Design Direct的逆向設(shè)計實例137
4.4.1Geomagic Design Direct軟件介紹137
4.4.2Geomagic Design Direct建模流程138
4.4.3Geomagic Design Direct模塊功能138
4.4.4Geomagic Design Direct逆向設(shè)計實例141
4.5基于Pro/Engineer的逆向設(shè)計實例146
4.5.1Pro/Engineer軟件介紹146
4.5.2Pro/Engineer軟件主要模塊147
4.5.3Pro/Engineer軟件逆向設(shè)計功能147
4.5.4Pro/Engineer軟件逆向設(shè)計實例149
4.6基于UG NX的逆向設(shè)計實例163
4.6.1UG NX軟件介紹163
4.6.2UG NX軟件逆向設(shè)計功能164
4.6.3UG NX逆向設(shè)計的基本技巧164
4.6.4UG NX逆向設(shè)計實例166
第5章3D打印技術(shù)177
5.13D打印技術(shù)原理178
5.23D打印技術(shù)分類178
5.33D打印材料179
5.3.1工程塑料180
5.3.2光敏樹脂180
5.3.3橡膠類材料181
5.3.4金屬材料181
5.3.5陶瓷材料181
5.3.6其他3D打印材料182
5.43D打印技術(shù)國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀182
5.4.1高校與研究機構(gòu)方面182
5.4.2企業(yè)方面183
5.5光固化快速成形184
5.5.1光固化快速成形工作原理184
5.5.2光固化快速成形技術(shù)特點185
5.5.3光固化快速成形機典型設(shè)備186
5.6疊層實體制造189
5.6.1疊層實體制造工作原理189
5.6.2疊層實體制造技術(shù)特點190
5.6.3疊層實體制造典型設(shè)備191
5.7選區(qū)激光燒結(jié)/熔化成形191
5.7.1選區(qū)激光燒結(jié)/熔化成形工作原理191
5.7.2選區(qū)激光燒結(jié)/熔化成形技術(shù)特點192
5.7.3選區(qū)激光燒結(jié)/熔化成形典型設(shè)備193
5.8黏結(jié)劑噴射197
5.8.1黏結(jié)劑噴射工作原理197
5.8.2黏結(jié)劑噴射技術(shù)特點198
5.8.3黏結(jié)劑噴射式打印機噴頭198
5.8.4黏結(jié)劑噴射式打印機成形材料199
5.8.5黏結(jié)劑噴射式打印機典型設(shè)備201
5.9熔融沉積211
5.9.1技術(shù)概述211
5.9.2熔融沉積工作原理211
5.9.3熔融沉積技術(shù)特點212
5.9.4熔融沉積式打印機成形材料213
5.9.5熔融沉積式打印機典型設(shè)備214
第6章3D打印技術(shù)的應(yīng)用222
6.1金屬構(gòu)件3D打印成形222
6.1.1金屬構(gòu)件激光燒結(jié)式直接成形222
6.1.2金屬構(gòu)件激光熔化式成形223
6.1.3金屬構(gòu)件激光熔覆式成形224
6.1.4金屬構(gòu)件電子束熔覆式成形225
6.1.5金屬構(gòu)件的其他3D打印自由成形226
6.2機電器件3D打印成形227
6.2.13D打印無人機227
6.2.23D打印汽車228
6.2.3復(fù)雜器件的3D打印成形229
6.33D打印的其他廣泛應(yīng)用231
6.3.1陶瓷構(gòu)件231
6.3.2建筑構(gòu)件234
6.3.3食品236
6.3.4文物237
6.3.5生物醫(yī)學(xué)240
6.3.6生活用品243
6.4我國3D打印面臨的問題245
參考文獻 247