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第一章 引论 1

1．1 产品模型 1

1．1．1 什么叫产品模型 1

1．1．2 产品模型的演变 2

1．2 产品造型的发展 5

1．3 产品模型的集成 8

1．3．1 智能制造 8

1．3．2 并行工程 9

1．3．3 产品生命期 11

1．3．4 CAD／CAPP／CAM系统的集成 12

1．4 产品模型的数据交换标准——STEP 13

1．4．1 数据交换标准的历史 13

1．4．2 STEP的简介 14

第二章 自由曲线与自由曲面 18

2．1 曲线与曲面基础知识 18

2．1．1 问题的提出 18

2．1．2 曲线与曲面的表示方法 18

2．1．3 参数表示形式的特点 19

2．2 自由曲线 20

2．2．1 三次自然样条曲线 20

2．2．2 封闭三次参数样条曲线 21

2．2．3 贝塞尔曲线 22

2．2．4 B样条曲线 23

2．2．5 有理B样条曲线 25

2．3 自由曲面 26

2．3．1 参数曲面的表示 26

2．3．2 孔斯曲面 26

2．3．3 贝塞尔曲面 27

2．3．4 B样条曲面 28

2．3．5 有理B样条曲面 28

第三章 实体造型基础 30

3．1 集体论基本概念 30

3．1．1 集合 30

3．1．2 集合的交、并、补、差 30

3．1．3 三维空间点集 31

3．2 形体的定义及其拓朴性质 32

3．2．1 形体的基本概念 32

3．2．2 形体的性质 32

3．2．3 形体表面性质 32

3．2．4 拓朴关系 33

3．3 形体的布尔运算 34

3．3．1 正则集与正则运算 34

3．3．2 集合元素的分类 35

3．3．3 欧拉运算 35

第四章 产品几何模型的构造 38

4．1 概述 38

4．2 参数化形体及形体调用 41

4．3 单元分解法 41

4．3．1 单元分解法 41

4．3．2 四叉树 44

4．3．3 八叉树 45

4．3．4 多叉树 45

4．4 扫描表示法 46

4．5 几何体素构造法 49

4．5．1 几何体素构造法的原理 49

4．5．2 CSG表示法的实体描述 51

4．6 边界表示法 52

4．6．1 边界表示的原理和方法 52

4．6．2 边界表示法的数据结构 53

4．7 B—rep＋CSG造型方法 54

4．7．1 B—rep表示法 54

4．7．2 CSG表示法 55

4．7．3 CSG＋B—kep造型方法 55

4．8 从三视图重建三维实体 55

第五章 形体的显示处理 62

5．1 视见变换 62

5．1．1 坐标系 62

5．1．2 视见变换 63

5．2 投影变换 64

5．2．1 平行投影 65

5．2．2 透视投影 67

5．3 形体的剖切和裁剪 72

5．3．1 数据结构 72

5．3．2 三维裁剪 73

5．3．3 直角剖切 75

5．3．4 任意角剖切及其流程 78

5．3．5 主部或副部的处理 79

5．4 隐藏线面的消除 80

5．4．1 消隐算法中的基本测试方法及相关性 80

5．4．2 Z缓存算法 85

5．4．3 扫描线算法 86

5．4．4 画家算法 88

5．4．5 循环细分算法 89

5．4．6 曲面的消隐算法 91

第六章 参数化设计 93

6．1 概述 93

6．2 参数化设计的概念 94

6．2．1 参数化模型 94

6．2．2 约束（Constriant） 95

6．3 变动几何法 97

6．3．1 代数法 98

6．3．2 尺寸链理论 99

6．3．3 图形跟踪法 102

6．4 几何推理法 104

6．4．1 基于推理机的参数化设计方法 104

6．4．2 基于几何推理的参数化设计方法 106

6．5 参数驱动 109

6．5．1 参数驱动的定义及数据修改 109

6．5．2 约束联动 110

6．6 基于几何约束的实体表示法 114

6．6．1 设计过程中的约束 114

6．6．2 设计过程的模型 115

6．6．3 几何约束与设计意图 116

6．6．4 基于约束的实体表示 117

6．7 参数化设计的简单实例 118

第七章 产品的特征建模 122

7．1 概述 122

7．2 特征造型的概念 123

7．2．1 特征的定义 123

7．2．2 特征的分类 124

7．2．3 特征的映射 126

7．2．4 基于特征的几何建模系统的组成 128

7．3 特征造型系统的建模方法 129

7．3．1 概述 130

7．3．2 基于特征设计的建模方法 133

7．3．3 基于特征的参数化造型方法 139

7．4 智能制造环境下的产品模型 144

7．4．1 智能制造对产品模型的要求 144

7．4．2 产品的知识模型 146

7．4．3 并行设计产品模型 150

7．5 产品造型系统实例 154

7．5．1 智能型形状特征建模系统——FMDS 154

7．5．2 FEATMD特征建模系统 163

第八章 虚拟产品的显示处理 172

8．1 光源 172

8．1．1 光源的种类 172

8．1．2 光亮度 173

8．1．3 发射光源的描述 173

8．2 颜色 173

8．2．1 三基色原理 174

8．2．2 颜色模型 176

8．3 光照明模型 179

8．3．1 基本照明模型 179

8．3．2 phong照明模型 181

8．3．3 Torrence—sparrow照明模型 183

8．4 产品的表面处理 184

8．4．1 纹理映射法 184

8．4．2 基于模型的纹理映射生成法 190

8．5 阴影处理 198

8．5．1 投射阴影的处理 199

8．5．2 阴影处理的一般方法 201

8．6 材质表示 204

8．6．1 一般物体的材质感表示 204

8．6．2 金属体的材质感表示 205

8．6．3 透明体或半透明体的材质感表示 207

8．7 虚拟产品的绘制 207

8．7．1 浓淡方法 207

8．7．2 光线跟踪技术 209

8．7．3 辐射度技术 212

8．7．4 彩色图形的绘制 214

第九章 产品造型的应用软件 217

9．1 Pro／Engineer——机械设计自动化系统 217

9．1．1 Pro／Engineer系统的特点 217

9．1．2 Pro／Engineer的模块及其功能 218

9．1．3 Pro／Engineer应用平台 227

9．2 Unigraphics V10 228

9．2．1 UG Ⅱ的实体造型核心——Pasasolid 228

9．2．2 Unigraphics V10简介 231

9．2．3 Unigraphics的应用平台 239