第1章 概论 1
1.1 正向工程概述 2
1.2 逆向工程概述 6
1.3 逆向建模关键技术 8
1.3.1 数据获取 8
1.3.2 曲面重构 10
1.3.3 CAD模型重建 11
1.3.4 逆向工程中的特征应用 11
1.4 产品建模CAD平台选择 13
1.4.1 CAD软件选择要点 13
1.4.2 主要CAD软件 14
1.5 产品特征与逆向软件平台 17
1.5.1 Imageware软件 18
1.5.2 Geomagic Studio软件 22
1.5.3 RapidForm软件 24
1.6 逆向工程与新产品开发 27
1.6.1 逆向工程的应用 27
1.6.2 逆向工程与新产品开发 29
本章小结 30
习题 30
第2章 产品建模数学理论基础 31
2.1 曲线数学基础 32
2.1.1 样条有关的概念 32
2.1.2 曲线的生成原理 34
2.1.3 曲线数学知识 40
2.2 曲面数学基础 46
2.2.1 曲面的生成原理 46
2.2.2 曲面数学知识 50
2.3 曲面工程基础 53
2.3.1 工程曲面的分类 53
2.3.2 工程曲面的要求 53
2.3.3 常用工程CAD术语 56
2.4 曲面应用领域 58
2.4.1 工业设计 58
2.4.2 逆向工程 61
2.4.3 模具工程 64
本章小结 72
习题 72
第3章 逆向建模点云数据获取 74
3.1 接触式测量法 76
3.1.1 三坐标测量机的组成 78
3.1.2 三坐标测量机分类 83
3.1.3 三坐标测量机软件分类 86
3.1.4 三坐标测量机测量过程 89
3.2 非接触式测量法 92
3.2.1 光学三维测量技术 92
3.2.2 光学三维测量设备 96
3.3 断层数据测量方法 101
3.3.1 CT测量法 101
3.3.2 MRI测量法 102
3.3.3 超声波测量法 103
3.3.4 层析扫描法 103
3.4 三维数据测量方法的选择 104
3.5 数据测量的误差分析 107
3.6 三维测量技术的应用 109
本章小结 112
习题 112
第4章 逆向建模测量数据处理技术 113
4.1 测量数据前期修补技术 114
4.1.1 噪声识别与去除 114
4.1.2 数据压缩／精简 116
4.1.3 数据补全 120
4.1.4 数据平滑 121
4.2 测量数据的多视配准技术 122
4.2.1 ICP匹配技术 122
4.2.2 基于统计特征的模型匹配初值获取技术 123
4.2.3 基于扩展高斯球的模型匹配初值获取技术 128
4.3 测量数据可视化分析技术 135
4.3.1 曲率分析 135
4.3.2 点云渲染 141
4.3.3 点云网格化 142
4.4 测量数据分割技术 145
4.4.1 散乱数据的自动分割 146
4.4.2 基于点云几何属性的特征区域自动分割方法 150
4.4.3 交互分割方法 151
本章小结 152
习题 153
第5章 逆向建模曲线构建技术 154
5.1 曲线拟合概念 155
5.2 参数曲线、曲面插值与逼近 155
5.3 B样条曲线插值与逼近 159
5.4 样条曲线的升阶与降阶 164
5.4.1 Bézier曲线的升阶 164
5.4.2 Bézier曲线的降阶 165
5.4.3 B样条曲线的升阶与降阶 166
5.5 逆向建模曲线构建实例 169
5.5.1 建模规划分析 169
5.5.2 创建轮廓曲线 170
本章小结 180
习题 180
第6章 逆向建模曲面构建与造型技术 181
6.1 二次曲面约束重建及拟合 182
6.1.1 二次曲面的参数化表达 182
6.1.2 二次曲面的拟合构建 183
6.1.3 二次曲面的约束逼近 187
6.2 旋转面特征拾取及重构技术 190
6.2.1 旋转面的曲率线 190
6.2.2 主方向高斯映射 191
6.2.3 基于快速聚类分析的数据分离 192
6.2.4 旋转轴获取 195
6.3 拉伸面特征提取及其重构技术 196
6.4 过渡面特征提取及其重构技术 197
6.5 自由曲面重构技术 200
6.5.1 基于有序点的B样条曲面插值 200
6.5.2 B样条曲面逼近 201
6.5.3 对任意测量点的B样条曲面逼近 202
6.6 曲面编辑 204
6.7 逆向建模曲面构建实例 205
6.7.1 耳朵的曲面重构 205
6.7.2 脸部的曲面重构 208
6.7.3 脸部与耳朵部分的曲面修剪 211
6.7.4 眼睛部分的曲面重构 212
6.7.5 眼珠部分的曲面重构 215
6.7.6 鼻子的曲面重构 219
6.7.7 嘴巴部分曲面的构建 222
本章小结 225
习题 226
第7章 产品创新设计 227
7.1 概述 228
7.2 创新性思维 229
7.2.1 思维的内涵 229
7.2.2 创新思维的基本特性 231
7.2.3 创新思维的阶段 234
7.2.4 培养和拓展创新思维 235
7.2.5 创新思维的核心特征 236
7.2.6 创新思维技法 237
7.3 产品设计与创新设计 243
7.3.1 产品设计理论 243
7.3.2 产品创新设计 245
7.4 支持产品创新设计的逆向工程模型组织、结构及建模方法 247
7.4.1 支持逆向创新设计的产品模型组织、结构 247
7.4.2 支持创新的逆向建模方法 252
7.5 创新产品的原理方案设计 254
7.6 机构创新设计 255
7.6.1 机构的组合创新 255
7.6.2 机构的变异创新 257
7.6.3 广义机构创新 260
本章小结 263
习题 263
参考文献 264