逆向设计与3D打印实用技术PDF电子书下载

第1章 逆向设计与3D打印概述 1

1.1 逆向设计的概念 1

1.1.1 逆向设计的基本步骤 2

1.1.2 逆向设计CAD建模的要点 3

1.2 逆向设计的应用范围 3

1.3 逆向设计过程中的注意事项 6

1.4 逆向设计的数据采集技术 6

1.4.1 接触式数据采集方法 7

1.4.2 非接触式数据采集方法 7

1.5 测量数据的处理技术 8

1.5.1 扫描数据预处理 8

1.5.2 数据点群的平滑处理 9

1.5.3 数据点群的精简与压缩处理 9

1.5.4 数据分割 10

1.6 产品模型的重构技术 11

1.7 逆向设计的发展趋势 11

1.7.1 逆向设计技术的研究热点 11

1.7.2 逆向设计技术的瓶颈 13

1.8 逆向设计与3D打印技术 14

第2章 逆向设计数据采集 16

2.1 现代精密测量技术 17

2.1.1 数字化测量技术 17

2.1.2 激光测量技术和仪器 17

2.1.3 绝对式光栅尺 17

2.1.4 大尺寸、复杂几何型面轮廓测量技术 17

2.2 数据采集方法与测量设备的选择 18

2.2.1 三坐标测量机CMM 18

2.2.2 数字摄影三坐标测量系统 18

2.2.3 经纬仪测量系统 18

2.2.4 全站仪测量系统 18

2.2.5 激光跟踪测量系统 19

2.2.6 激光扫描测量系统 19

2.2.7 关节式坐标测量机 19

2.2.8 室内GPS 20

2.3 三坐标测量机及其操作 20

2.3.1 三坐标测量机的应用 21

2.3.2 三坐标测量机的组成及工作原理 22

2.3.3 桥式三坐标测量机 23

2.3.4 三坐标测量机的操作流程 35

2.3.5 箱体类零件的测量实例 38

2.4 关节式坐标测量机及其操作 39

2.4.1 FARO CAM2 Measure 10软件 41

2.4.2 采用FARO Edge测量臂测量实例 41

2.4.3 采用FARO Laser ScanArm测量臂测量实例 47

2.5 数字摄影三维坐标测量系统 48

2.5.1 数字摄影三维坐标测量系统V-STARS 48

2.5.2 3DSS幻影四目型三维光学扫描仪 50

2.6 手持式激光扫描仪测量系统 52

第3章 逆向设计建模技术 55

3.1 数据预处理 55

3.1.1 异常点处理 55

3.1.2 孔洞修补 57

3.1.3 数据平滑 58

3.1.4 数据精简 60

3.2 多视数据对齐 63

3.2.1 基于三基准点的对齐方法 64

3.2.2 多视数据统一 66

3.2.3 多视数据对齐的误差分析 67

3.3 数据分割 69

3.3.1 数据分割方法 69

3.3.2 散乱数据的自动分割 70

3.4 模型重建技术 73

3.4.1 特征识别与数据分割 73

3.4.2 二次曲线曲面的拟合 74

3.4.3 对称平面的识别 79

3.4.4 自由曲线拟合 81

3.4.5 自由曲面拟合 82

3.5 点云的三角网格及三角曲面构造 86

3.5.1 点云的三角网格构造 86

3.5.2 Bezier三角曲面拟合 86

3.6 基于断层图像数据的模型重建方法 89

3.6.1 图像边界轮廓的提取 89

3.6.2 轮廓分割和边界识别 91

3.6.3 切片间切片配准 93

3.6.4 表面识别 97

3.6.5 STL模型的重建 97

3.6.6 实体模型的重建 98

3.7 模型光顺性检查方法 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 等高线法 102

第4章 逆向设计常用软件及应用 103

4.1 逆向设计常用软件 103

4.1.1 逆向设计软件的分类 103

4.1.2 逆向设计常用软件 103

4.2 基于Imageware的逆向设计实例 104

4.2.1 Imageware概述 104

4.2.2 Imageware工作流程 107

4.2.3 Imageware逆向设计实例 108

4.3 基于Geomagic Studio的逆向设计实例 118

4.3.1 Geomagic Studio概述 118

4.3.2 Geomagic Studio工作流程 119

4.3.3 Geomagic Studio逆向设计实例 131

4.4 基于Geomagic Design Direct的逆向设计实例 137

4.4.1 Geomagic Design Direct软件介绍 137

4.4.2 Geomagic Design Direct建模流程 138

4.4.3 Geomagic Design Direct模块功能 138

4.4.4 Geomagic Design Direct逆向设计实例 141

4.5 基于Pro/Engineer的逆向设计实例 146

4.5.1 Pro/Engineer软件介绍 146

4.5.2 Pro/Engineer软件主要模块 147

4.5.3 Pro/Engineer软件逆向设计功能 147

4.5.4 Pro/Engineer软件逆向设计实例 149

4.6 基于UG NX的逆向设计实例 163

4.6.1 UG NX软件介绍 163

4.6.2 UG NX软件逆向设计功能 164

4.6.3 UG NX逆向设计的基本技巧 164

4.6.4 UG NX逆向设计实例 166

第5章 3D打印技术 177

5.1 3D打印技术原理 178

5.2 3D打印技术分类 178

5.3 3D打印材料 179

5.3.1 工程塑料 180

5.3.2 光敏树脂 180

5.3.3 橡胶类材料 181

5.3.4 金属材料 181

5.3.5 陶瓷材料 181

5.3.6 其他3D打印材料 182

5.4 3D打印技术国内发展现状 182

5.4.1 高校与研究机构方面 182

5.4.2 企业方面 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 光固化快速成形技术特点 185

5.5.3 光固化快速成形机典型设备 186

5.6 叠层实体制造 189

5.6.1 叠层实体制造工作原理 189

5.6.2 叠层实体制造技术特点 190

5.6.3 叠层实体制造典型设备 191

5.7 选区激光烧结/熔化成形 191

5.7.1 选区激光烧结/熔化成形工作原理 191

5.7.2 选区激光烧结/熔化成形技术特点 192

5.7.3 选区激光烧结/熔化成形典型设备 193

5.8 黏结剂喷射 197

5.8.1 黏结剂喷射工作原理 197

5.8.2 黏结剂喷射技术特点 198

5.8.3 黏结剂喷射式打印机喷头 198

5.8.4 黏结剂喷射式打印机成形材料 199

5.8.5 黏结剂喷射式打印机典型设备 201

5.9 熔融沉积 211

5.9.1 技术概述 211

5.9.2 熔融沉积工作原理 211

5.9.3 熔融沉积技术特点 212

5.9.4 熔融沉积式打印机成形材料 213

5.9.5 熔融沉积式打印机典型设备 214

第6章 3D打印技术的应用 222

6.1 金属构件3D打印成形 222

6.1.1 金属构件激光烧结式直接成形 222

6.1.2 金属构件激光熔化式成形 223

6.1.3 金属构件激光熔覆式成形 224

6.1.4 金属构件电子束熔覆式成形 225

6.1.5 金属构件的其他3D打印自由成形 226

6.2 机电器件3D打印成形 227

6.2.13 D打印无人机 227

6.2.2 3D打印汽车 228

6.2.3 复杂器件的3D打印成形 229

6.3 3D打印的其他广泛应用 231

6.3.1 陶瓷构件 231

6.3.2 建筑构件 234

6.3.3 食品 236

6.3.4 文物 237

6.3.5 生物医学 240

6.3.6 生活用品 243

6.4 我国3D打印面临的问题 245

参考文献 247