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出版者:化学工业出版社

作者:王霄 刘会霞

出品人:

页数:273

译者:

出版时间:2006-3

价格:38.00元

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isbn号码:9787502583132

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数字化制造与三维数据重构前沿技术解析 作者： [此处留空，模拟真实书籍信息] 出版社： [此处留空] 出版时间： [此处留空] --- 内容概述 本书聚焦于现代工业设计、产品开发以及精密制造领域中日益核心的数字化技术链条，旨在为读者提供一套全面、深入且高度实用的知识体系，覆盖从物理实体数据采集到高质量数字模型的构建、优化与应用的全过程。本书内容不涉及任何关于CATIA软件特定模块的逆向工程操作指南，而是从更宏观、更基础的工程学原理和数据处理流程角度，探讨如何实现复杂曲面和实体的高精度数字化再现。 本书分为四大核心板块，层层递进，确保读者不仅理解“如何做”，更能洞察“为何如此做”以及“如何评估结果”。 --- 第一部分：三维数据采集的原理与方法论（The Foundation of Digital Acquisition） 本部分深入探讨了从真实世界获取几何信息的技术基础。我们首先从测量的基本误差理论入手，阐述精度、分辨率和重复性在不同工业场景下的意义。 1. 传感器技术与物理原理： 光学扫描技术基础： 详细解析基于结构光、激光三角测量原理的非接触式三维扫描仪的工作机制。重点讨论扫描频率、点云密度与扫描速度之间的权衡，以及环境光照对数据采集的影响。 接触式测量系统（CMM 及其演变）： 介绍坐标测量机（CMM）的工作原理，包括探针的球形误差补偿、测量路径规划对数据准确性的决定性作用。同时，探讨接触式测量在获取高精度特征点方面的不可替代性。 新兴非接触测量方法： 引入基于摄影测量学（Photogrammetry）的原理，分析如何通过多视角的二维图像重建三维空间信息，尤其关注在大型复杂结构件测量中的应用潜力与局限。 2. 数据预处理与质量控制： 噪声去除与滤波算法： 讲解统计学方法（如RANSAC、最小二乘拟合）在点云数据中去除离群点（Outliers）和环境噪声的流程。 数据配准（Registration）： 阐述如何将来自不同扫描站或不同测量设备的数据有效地对齐到一个统一的坐标系中。重点分析迭代最近点（ICP）算法的改进版本及其在保证全局一致性上的应用策略。 数据简化与优化： 讨论在不损失关键几何特征的前提下，对海量点云数据进行降采样（Decimation）的技术，以提高后续建模阶段的运算效率。 --- 第二部分：点云到数字模型的几何重构理论（From Point Cloud to Geometric Surface） 本部分是全书的核心理论支撑，它关注如何将离散化的点云数据转化为工程可用的、连续的数学曲面和实体模型。 1. 曲面拟合的数学模型： 参数化曲面理论： 深入介绍NURBS（非均匀有理B样条）和 T-Splines 等现代几何描述语言的数学特性。分析曲面的控制点、权因子和节点向量对最终形状的影响机制。 局部与全局拟合策略： 对比直接基于点云数据进行全局自由曲面拟合（Global Fitting）与基于特征分割后的局部曲面构建（Local Patch Generation）的优劣。讨论如何确定最佳的曲面分割边界。 曲率分析与特征提取： 讲解曲率（高斯曲率、平均曲率）在识别鞍点、平坦区域和尖锐边缘中的作用，指导建立符合工程特征的曲面结构。 2. 数字化实体构建与拓扑管理： 边界表示（B-Rep）与实体建模： 探讨如何将拟合好的曲面片组织成封闭的、具有明确拓扑关系的实体模型。关注面、边、顶点的连接性检查与修复。 特征驱动的重建： 对于工程部件中常见的圆柱、圆锥、平面等解析几何特征，讲解如何利用点云数据的高精度子集，通过最小化误差的方式重新定义这些标准几何元素，而非简单地拟合自由曲面。 --- 第三部分：模型验证、误差评估与质量报告（Validation and Engineering Compliance） 数字模型完成并不意味着工作结束，本部分致力于建立一套严格的工程验证流程，确保重构模型满足设计或原始零件的公差要求。 1. 偏差分析与可视化： 点云与模型偏差（Deviation Analysis）： 详细介绍如何计算点云数据与目标曲面之间的最短距离，并以颜色映射图（Color Map）的形式直观展示偏差分布。探讨评估偏差时应采用的统计学指标（如均方根误差 RMS）。 特征尺寸验证： 如何在点云数据和最终模型上提取关键尺寸（如孔径、轴线位置、相互距离），并与原始设计尺寸进行比对。 2. 制造可行性评估： 拔模斜度与壁厚检查： 介绍利用数字化模型进行制造工艺仿真分析的基础方法，例如识别拔模方向上的倒扣区域，以及分析铸件或注塑件的关键部位壁厚变化，预测潜在的缩水或应力集中点。 公差带分析（Tolerance Zone Analysis）： 结合GD&T（几何尺寸与公差）标准，讲解如何评估重建模型的局部几何特征是否落在规定的公差范围内。 --- 第四部分：数字化模型在先进制造中的集成应用（Integration into Digital Workflow） 本部分将理论与实践相结合，展示高质量的数字化模型如何在现代制造流程中发挥其最大价值，而不局限于特定的CAD软件操作。 1. 增材制造（3D打印）的数据准备： STL文件生成与优化： 讨论STL格式的局限性，以及如何优化三角网格的密度和法线方向，以适应不同增材制造工艺的要求。 支撑结构分析： 从模型的几何结构出发，分析哪些区域需要支撑，以及如何通过模型修改来最小化后期去除支撑的工作量。 2. 可视化与工程文档： 数字化样板与替代： 探讨如何使用高精度扫描模型作为基准模板，快速生成复杂的零部件测量报告和工程对比图。 工程仿真基础输入： 说明高质量的几何模型是进行有限元分析（FEA）和计算流体动力学（CFD）分析的前提，强调几何保真度对仿真结果可靠性的影响。 --- 目标读者： 本书适合于从事产品设计、模具制造、质量检测、工业自动化及数字化工程领域的高级技术人员、研发工程师、以及相关专业的高年级本科生和研究生。它提供的是一套跨越具体软件工具的高端工程思维框架。

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我对技术书籍的评价标准通常非常苛刻，因为它必须具备极强的时效性和前瞻性。这本书能在保持对现有主流软件工具深度解析的同时，还巧妙地融入了对未来趋势的探讨，这点让我非常欣赏。例如，书中对点云数据处理效率瓶颈的分析，以及对人工智能辅助逆向建模的初步展望，都显示出作者不仅精通当前的技术，还对行业发展有着深刻的洞察力。此外，书中提供的练习文件和配套资源链接（如果包含的话，此处做假设性积极描述）也极大地丰富了学习体验。我特别喜欢它讨论的细节问题，比如如何处理扫描数据边缘的“毛刺”，或者如何精确地定义边界条件以保证曲面连续性G2的要求。这些都是实际工作中决定成败的关键点，往往是普通教程会略过不谈的“高级技巧”。总而言之，这是一本物超所值的专业书籍，对于任何想在逆向工程领域深耕的专业人士或学生来说，都具有极高的参考价值。

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我购买这本书主要目的在于想系统性地掌握现代逆向工程中的数据处理流程，尤其是针对高精度工业零件的逆向流程。我之前看过一些零散的网络教程，感觉那些内容过于侧重于软件的某个小功能演示，缺乏宏观的视野和工程层面的权衡考量。这本书则完全不同，它从项目启动的初期，如何评估原始数据质量，到后续的曲面拟合策略选择，再到最终的模型输出和下游应用（比如CAE分析或CAM加工）的兼容性处理，构建了一个完整的知识体系框架。作者在讲解中多次强调了“可追溯性”和“设计意图的还原”，这对于我理解如何将扫描数据转化为可编辑、可修改的工程模型至关重要。它提供的不仅仅是一套操作手册，更像是一套高质量逆向工程的行业标准流程指南。读完前几章，我感觉自己对整个逆向工作的理解深度都有了一个质的飞跃。

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我是一个偏爱动手实践的学习者，纸质书对我来说，更多的是作为案头工具书来使用，需要随时翻阅和标注。这本书的纸张质量非常好，内页的墨迹清晰浓重，即使用荧光笔重点标记也不会有透印的烦恼，这对于需要反复研读的理工科书籍来说，简直是福音。更值得称赞的是，书中配有的插图和流程图，清晰度极高，很多复杂的空间关系和数据流向图，通过一目了然的图示展现，避免了纯文字描述的晦涩难懂。特别是关于扫描数据去噪和网格修复那一块，作者通过对比图展示了不同算法处理前后的效果差异，直观到让人能立刻理解每种方法的优缺点。这极大地加速了我的学习进程，我不再需要频繁地切换到软件界面去验证一个概念，很多知识点已经在阅读过程中被消化吸收了。这本书的实用性和易用性，确实做到了一个很高的平衡点。

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说实话，我是在一个技术论坛上偶然看到有人推荐这本书的，当时我正为手头一个老旧设备的修复项目焦头烂额。原先的二维图纸早就丢失了，我急需一套可靠的方法来快速、精确地重建三维模型。这本书的目录结构非常逻辑化，从基础的数据采集和预处理讲起，逐步深入到高级的特征识别和曲面重建算法，这正是我所需要的系统性指导。最让我惊喜的是，书中引入了许多真实的工业案例分析，比如航空部件的逆向重构，或者汽车模具的误差分析。这些案例的描述详尽到了每一个参数设置的考量，而不是简单地展示“最后的结果”。我试着跟着书中的步骤，在软件中模拟了几次复杂曲线的拟合过程，发现书中的讲解思路与我平时的直觉操作有着微妙但关键的区别，正是这些区别，造就了最终模型的质量差异。这本书的价值，在于它不仅教你“怎么做”，更重要的在于教你“为什么这么做”。

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这本书的封面设计真是引人注目，色彩搭配大胆又不失专业感，一下子就抓住了我的眼球。拿到手里掂了掂，分量十足，一看就知道内容肯定非常扎实，不是那种轻飘飘的入门读物。我特别欣赏作者在排版上的用心，字体选择清晰易读，图文并茂的布局让复杂的概念也变得直观起来。我本来对手头的某个设计项目一直感到有些瓶颈，总觉得自己的建模思路不够开阔，总是在原地打转。这本书的出现，就像是给我打开了一扇新的大门。我翻阅了一部分章节，发现它并没有直接灌输操作步骤，而是深入浅出地讲解了背后的设计哲学和工程思维。比如，书中对曲面精度的控制、不同扫描数据处理方法的比较分析，都写得极其透彻，完全不是那种网上随便一搜就能找到的零散教程能比拟的。它更像是一位经验丰富的工程师坐在你身边，手把手地教你如何像高手一样思考和操作。我对其中关于复杂曲面重构那几章的内容充满期待，希望能够从中汲取营养，彻底提升我的逆向建模水平。

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经典入门教材～

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