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Imageware被誉为全球四大知名逆向造型软件之一，具有强大的逆向造型功能，在国内外已得到广泛的应用。本书前半部分主要介绍软件功能，即基础操作、点云操作、曲线操作、曲面操作、误差分析，并均配有相应的实例文件。后半部分为案例教程，从规则零件、简单曲面到复杂曲面，由浅入深、步步为营。每个案例开始均首先介绍逆向建模的思路、方法和技巧，再结合具体实例详细演示操作步骤。作为逆向造型的延续与拓展，最后一章就造型后模型的3D打印进行详细阐述。本书结构清晰，语言简练，图例丰富，讲解直观，操作性强。本书强调理论与实践相结合，重在实际操作技能的掌握，以帮助读者快速、直观地领会如何将Imageware软件运用到实际工作中，切实掌握逆向造型的思路和方法，尽快达到举一反三、学以致用的目的。

目   录
第1章  逆向工程概论	1
1.1  逆向工程的定义	1
1.2  逆向工程的关键技术	2
1.3  逆向工程的应用	4
1.4  逆向工程的发展趋势	6
1.5  主流逆向工程软件介绍	6
1.6  Imageware中文版简介	7
小结	10
第2章  基础操作	11
2.1  用户界面	11
2.2  鼠标使用	15
2.3  菜单栏	17
2.3.1  文件	17
2.3.2  编辑	18
2.3.3  显示和观察	21
2.3.4  创建/构造/修改/评估/测量	21
2.3.5  帮助	21
2.4  常用快捷键	22
小结	24
第3章  点云处理	25
3.1  点云预处理	25
3.1.1  读入点云	25
3.1.2  点云设置	25
3.2  生成点云	27
3.2.1  创建点	27
3.2.2  设置点标签	28
3.2.3  删除点标签	29
3.3  点云构建	29
3.3.1  偏移点云	29
3.3.2  剖面截取点云	30
3.3.3  特征提取点云	34
3.3.4  构建点	35
3.3.5  三角形网格化	40
3.4  修改点云	40
3.4.1  数据简化	40
3.4.2  光顺处理	41
3.4.3  抽取点云	42
3.4.4  扫描线	48
3.4.5  定位点云	49
3.5  分析点云数据	52
3.5.1  点云测量	52
3.5.2  距离测量	53
3.5.3  点之间角度	53
3.5.4  点的位置	54
3.5.5  曲率半径	54
小结	54
第4章  曲线	55
4.1  概述	55
4.2  曲线创建	57
4.2.1  3D曲线	57
4.2.2  简单曲线	59
4.2.3  结构线	67
4.3  曲线构造	70
4.3.1  点拟合曲线	70
4.3.2  提取曲面上的曲线	77
4.3.3  桥接曲线	78
4.3.4  曲线倒角	79
4.3.5  偏置曲线	80
4.3.6  曲线相交	82
4.4  曲线修改	83
4.4.1  曲线连续性	83
4.4.2  曲线参数控制	84
4.4.3  形状控制	87
4.4.4  延伸曲线	89
4.4.5  截断曲线	90
4.5  曲线的评估与测量	91
4.5.1  连续性	91
4.5.2  曲率	92
4.5.3  测量操作	93
小结	95
第5章  曲面	96
5.1  概述	96
5.1.1  概念	96
5.1.2  曲面要素	97
5.1.3  曲面显示方式	98
5.2  曲面创建	99
5.2.1  创建平面	99
5.2.2  创建简单曲面	100
5.3  曲面构造	104
5.3.1  由点云构建曲面	104
5.3.2  曲线参考构建曲面	107
5.3.3  扫掠曲面	111
5.3.4  凸缘面	113
5.3.5  桥接曲面	114
5.3.6  倒圆角	115
5.3.7  偏置曲面	116
5.3.8  剖面截取	117
5.3.9  曲面交线	118
5.4  曲面修改	119
5.4.1  缝合曲面	119
5.4.2  曲线参数控制	119
5.4.3  曲面延伸	121
5.4.4  曲面合并	121
5.4.5  分割曲面	122
5.4.6  修剪曲面	123
5.4.7  反转曲面法向	124
5.5  曲面评估与测量	125
5.5.1  曲面连续性	125
5.5.2  曲率分析	126
5.5.3  曲面间差异分析	127
5.5.4  曲面与点云偏差	128
5.5.5  曲面光顺度	129
小结	130
第6章  逆向造型效果评估与测量	131
6.1  评估	131
6.1.1  控制点矢量图	131
6.1.2  法线/相切	131
6.1.3  流线分析和连续性	132
6.1.4  偏差	132
6.1.5  点云特性	133
6.1.6  可加工性	134
6.1.7  三角形网络模型	135
6.1.8  物件信息	136
6.2  测量	136
6.2.1  距离测量	136
6.2.2  面积测量	137
6.2.3  角度	137
6.2.4  位置坐标	138
6.2.5  曲率半径	139
6.2.6  交互方式及二次曲面检测	139
小结	140
第7章  Imageware逆向造型实例——规则零件	141
7.1  逆向造型思路	141
7.2  点云处理	142
7.2.1  分割点云	142
7.2.2  点云分层	145
7.2.3  创建剖断面	145
7.3  曲面制作	147
7.3.1  顶面制作	147
7.3.2  侧面制作	150
7.3.3  内孔制作	153
7.3.4  曲面裁剪	155
7.3.5  镜像	161
第8章  Imageware逆向造型——简单曲面	162
8.1  吸顶灯逆向造型思路	162
8.2  吸顶灯点云处理	163
8.2.1  分割点云	163
8.2.2  点云分层	164
8.3  吸顶灯曲面制作	165
8.3.1  顶面制作	165
8.3.2  四周侧面制作	166
8.3.3  内孔制作	168
8.3.4  顶面修剪	170
8.4   反光镜逆向造型思路	172
8.5  点云处理	173
8.5.1  反光镜投影点云	173
8.5.2  点云分层	174
8.5.3  创建剖断面	175
8.6  曲面制作	175
8.6.1  外侧面制作	175
8.6.2  拱形弧面制作	179
8.6.3  内孔修剪	182
第9章  Imageware逆向造型实例——复杂曲面	185
9.1  汽车曲面逆向造型思路	185
9.2  汽车曲面点云处理及各主要曲面构造	186
9.2.1  车顶面的逆向	186
9.2.2  车前端的逆向	191
9.2.3  车侧门的逆向	195
9.2.4  车后端及轮缘的逆向	199
9.3  汽车曲面拼接及镜像处理	201
9.3.1  曲面拼接	201
9.3.2  镜像处理及桥接	202
9.4  头盔曲面逆向造型思路	205
9.5  头盔曲面点云处理	206
9.5.1  信息查询与数据量修改	206
9.5.2  显示模式修改	207
9.5.3  点云修正	208
9.6  头盔曲面拟合	208
9.6.1  顶盖点云逆向处理	208
9.6.2  中部点云逆向处理	215
9.6.3  下部点云逆向处理	218
9.7  头盔误差分析与光顺性检查	224
9.7.1  误差分析	224
9.7.2  光顺性检查	225
第10章  3D打印及其应用	226
10.1  3D打印的前世今生	226
10.2  3D打印的原理	226
10.3  3D打印的主流技术	227
10.3.1  光固化快速成型（SLA）	227
10.3.2  叠层实体制造工艺（LOM）	228
10.3.3  选择性激光烧结成型（SLS）	229
10.3.4  熔融沉积制造（FDM）	229
10.3.5  三维印刷工艺	230
10.3.6  聚合物喷射技术（PolyJet）	231
10.4  3D打印技术的应用	232
10.4.1  3D打印人偶	232
10.4.2  3D打印无人机	233
10.4.3  3D打印火箭核心部件	234
10.4.4  3D打印文物	235
10.4.5  3D打印建筑	236
10.4.6  3D打印汽车	236
10.5  3D打印的未来	237
参考文献	239

再  版  前  言
          Imageware是全球最知名的逆向工程软件之一，隶属于西门子自动化与驱动集团（A＆D）旗下的Siemens PLM 数字化开发系统，与Geomagic、CopyCAD、RapidForm一起被认为是全世界四大知名逆向工程软件。Imageware具有强大的测量数据处理、曲面造型、误差检测功能，可以处理几万至几百万的点云数据，根据这些点云数据构造的曲面具有良好的品质和曲面连续性。Imageware的模型检测功能可以方便、直观地显示所构造的曲面模型与实际测量数据误差以及平面度、圆度等误差。Imageware采用 NURBS（非均匀有理B-样条）技术，兼容性好，软件功能强大，易于应用。Imageware 对硬件要求不高，可运行于各种平台，如UNIX 工作站、PC等均可，操作系统可以是 UNIX、NT、Windows XP、Windows 7、Windows 10、Windows Server及其他平台。该软件先进的技术保证了用户能在很短的时间内完成设计，并能够精确地构建曲面、检测曲面质量。最新版软件更注重于高级曲面、3D检测、逆向工程和多边形造型，为产品的设计、工艺和制造营造了一个符合直觉的柔性设计环境。
       Imageware拥有广大的用户群，以前该软件主要应用于航空航天和汽车工业，因为这两个领域对空气动力学性能要求很高，在产品开发的开始阶段就要认真考虑空气动力性。随着科学技术的进步和消费水平的不断提高，其他许多行业也开始纷纷采用逆向工程软件进行产品设计。
       近年来我国制造产业模式悄然发生了巨大变化，“中国制造2025”战略规划的发布，表明数字化工厂、Digital Twins等概念已成大势所趋，对传统设计制造评价提出了前所未有的要求与挑战，正是在这样的环境下，逆向工程受到产业界越来越多的重视和青睐。掌握逆向工程技术的人才需求量供不应求，这就要求我国市场对逆向技术的培训推广力度应进一步做强、做大。
       逆向工程、逆向造型在我国业界俗称“抄数”。我国东南沿海的广东、福建、浙江、江苏，特别是广州、深圳、东莞、厦门、晋江、杭州、温州、苏州等地，由于存在大量的代工厂，催生了逆向产业如雨后春笋般的迅猛发展。学习逆向造型是一个比较漫长而艰苦的过程。首先，初学者面临软件基本操作问题，对于软件中令人眼花缭乱的命令如何有效地组合运用缺乏经验；其次，初学者面对一个全新的逆向造型任务时，经常感到非常棘手，无所适从，有时候即便仓促开始，但往往做到一定阶段发现事倍功半，甚至不得不把方案推倒重来。编者基于自己多年逆向造型的经验与教训，认为若想熟练掌握逆向造型的要领，首先要多动脑，不要蛮干。逆向造型不仅仅是一门技术，更是一门艺术。就像庖丁解牛一样，“依乎天理，批大郤，道大窾，因其固然”，边实践边思考，琢磨专业人士一系列动作背后的原因和道理，才能达到“手之所触，肩之所倚，足之所履，膝之所踦，砉然响然，奏刀騞然，莫不中音”的境界。编者在实践过程中，经常喜欢琢磨国内外同行的作品，揣摩其构思，并与自己的思路相互比对，有时候不得不对大师级的构思拍案叫绝。其次必须多练，拿到一个产品或任务时不要急于动手，先要对产品进行分析和讨论，清楚地了解该产品在结构上的特征、曲面间的相互关系，做到“胸中有丘壑”。这个事先在头脑中先行分析的习惯刚开始可能比较痛苦，让新手望而却步，但如若长期坚持下去会大有裨益。对于软件的学习，建议从基础命令、常见点云、基本造型学起，不要好高骛远、急于求成，在使用命令时应尽可能提高自己的速度，并注意多总结经验。模型的逆向造型视不同产品的不同要求而定，没有一个固定的套路可以遵循，但要秉承如下原则：抓大放小，先大后小，由面到点，点面结合。具体来说，就是先做大的面，然后再去做细节部分；而如果只见树木不见森林，刚开始就在细节上耗费太多时间和精力，结果总体结构却无法满足用户要求，这是逆向造型中经常出现的大忌。
       本书分为10章，第1章首先介绍逆向工程的定义、关键技术、应用、发展趋势、主流逆向工程软件及Imageware中文版简介；第2章介绍Imageware基础操作、用户界面等；第3～6章，分别就点云处理、曲线处理、曲面处理、逆向造型质量分析加以详细讲解，重要命令均提供实例操作图形，并提供了原始点云。第7～9章则提供了三个逆向造型的实例，分别为规则零件、简单曲面（吸顶灯、后视镜）、复杂曲面（头盔曲面、汽车曲面）。考虑到读者需求，第7～9章均首先根据产品结构特点，剖析逆向造型思路，然后才一步一步具体地讲解实现过程。作为逆向造型的延续与拓展，第10章就造型后模型的3D打印进行了详细阐述。随书附赠配套资源提供了各章涉及的点云文件，读者可以在华信教育资源网（www.hxedu.com.cn）的本书页面下载，或与本书编辑联系。 
        本书自2014年第1版以来，获得了广大读者的热烈反响。读者一方面肯定了我们的探索性工作，另一方面也提出了中肯的意见和建议。适逢Imageware新版本发布，编者悉心听取广大读者的批评指正，借鉴国内外同行的宝贵经验，在第1版基础上，对本书进行了更新，在保持原书图文并茂、娓娓道来的基础上，删除了与逆向造型无关的内容，增加了相当篇幅的曲面逆向造型案例的比重，重新构筑章节内容。在此，要感谢我的家人、同事，感谢我的学生们，正是他们给予了我大量的帮助和鼓励，才使我能够完成此书。感谢常年使用Imageware软件和在逆向工程领域进行研究的专家、学者，以及其他众多支持关注我的同行、朋友，他们为本书提供了大量的宝贵意见和建议。 
       参加本书编写的人员有钮建伟、曾亮、胡莉飞、徐洲、盛俞汇、冉瑞聪，其中钮建伟负责统筹第1～6章，曾亮负责统筹第7～10章，胡莉飞负责第2～3章，徐洲负责第4章和第9章的一部分，盛俞汇负责第5章和第9章的一部分，冉瑞聪负责第6～8章。
      另外，参加本书第1版编写的人员还有马驭、唐梓淇、刘宇坤、王昱和唐瑭，他们付出了辛勤的劳动，在此一并致谢。
       本书用到的点云数据，部分来源于网络，已尽可能地在参考文献中列出，但囿于编者能力，不能一一列举。由于时间仓促，水平有限，不可避免有错误出现，恳请广大读者批评指正。

                                                                                              钮建伟  
                                                                                       于北京科技大学

CAD、产品设计、逆向造型

钮建伟，博士，博导，2008.7-至今北京科技大学机械学院，__eol__(1)美国人因工效学会会员。__eol__(2)中国人因工效学会会员。__eol__(3)中国管理工效学会专业委员会委员。

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Imageware逆向造型技术及3D打印（第2版）