逆向工程及智能制造技術

第1 章緒　論1
　1.1　逆向工程技術　/ 2
1.1.1　逆向工程的概念　/ 2
1.1.2　CAD 建模方法　/ 4
1.1.3　逆向工程CAD 建模方法　/ 5
1.1.4　逆向工程CAD 建模技術　/ 9
　1.2　逆向工程在智能制造中的應用　/ 15
1.2.1　智能制造　/ 15
1.2.2　逆向工程技術在智能制造中的應用　/ 16

第2 章逆向工程的技術基礎19
　2.1　逆向工程技術的工作流程　/ 20
　2.2　逆向工程的硬件平臺　/ 22
2.2.1　數(shù)據(jù)采集設備　/ 22
2.2.2　加工制造設備　/ 26
　2.3　逆向工程的軟件平臺　/ 27
2.3.1　數(shù)據(jù)采集與分析軟件　/ 27
2.3.2　專用的逆向造型軟件　/ 29
2.3.3　CAD 建模軟件　/ 31
2.3.4　逆向工程在智能制造中的應用軟件　/ 34

第3 章基于變量化設計的逆向工程CAD 建模39
　3.1　基于變量化設計的逆向工程CAD 建模理論方法　/ 40
3.1.1　變量化設計造型方法　/ 40
3.1.2　基于變量化設計的逆向工程CAD 建模的提出　/ 41
3.1.3　基于變量化設計的逆向工程CAD 建模的優(yōu)勢　/ 42
　3.2　基于變量化設計的逆向工程CAD 建模系統(tǒng)框架　/ 43
3.2.1　逆向工程CAD 建模的特征分析　/ 43
3.2.2　逆向工程CAD 建模的約束分析　/ 44
3.2.3　系統(tǒng)框架　/ 46
　3.3　基于變量化設計的逆向工程CAD 建模關鍵技術　/ 48
3.3.1　數(shù)據(jù)點云預處理　/ 48
3.3.2　特征提取和特征間約束識別　/ 49
3.3.3　特征擬合　/ 51
3.3.4　基于圖論的約束分解　/ 52
3.3.5　優(yōu)化數(shù)值求解　/ 53

第4 章數(shù)據(jù)測量及預處理55
　4.1　數(shù)據(jù)測量　/ 56
4.1.1　數(shù)據(jù)點云的分層　/ 58
4.1.2　數(shù)據(jù)點云的分析　/ 59
　4.2　脈沖噪聲自適應檢測和濾除　/ 60
4.2.1　基于全局統(tǒng)計特性分析的粗檢測　/ 61
4.2.2　自適應弦偏差脈沖噪聲檢測　/ 62
4.2.3　脈沖噪聲的自適應濾除　/ 63
4.2.4　實例分析　/ 64
　4.3　基于3D 鄰域隨機噪聲濾波　/ 66
4.3.1　激光掃描數(shù)據(jù)點云的相關性分析　/ 66
4.3.2　激光掃描數(shù)據(jù)3D 鄰域　/ 69
4.3.3　模糊加權均值濾波　/ 70
4.3.4　基于3D 鄰域隨機噪聲濾波的算法步驟　/ 71
4.3.5　實例分析　/ 71
　4.4　基于數(shù)據(jù)增強的多視點云匹配　/ 77
4.4.1　基于分層連通區(qū)域的點云數(shù)據(jù)增強　/ 77
4.4.2　基于同態(tài)濾波的點云數(shù)據(jù)增強　/ 82
4.4.3　增強點云數(shù)據(jù)的SIFT 特征匹配　/ 85
　4.5　基于局部統(tǒng)計特性的數(shù)據(jù)精簡　/ 92
4.5.1　激光掃描數(shù)據(jù)點云的區(qū)域類型確定　/ 92
4.5.2　激光掃描數(shù)據(jù)的精簡　/ 93
4.5.3　實例分析　/ 95

第5 章基于多尺度分析的截面特征提取97
　5.1　多尺度分析的提出　/ 98
　5.2　基于多尺度分析的截面特征分割　/ 101
5.2.1　曲率尺度空間理論　/ 101
5.2.2　尺度因子的確定　/ 102
5.2.3　多尺度特征點融合　/ 103
5.2.4　基于曲率尺度空間的截面特征分割　/ 105
5.2.5　實例分析　/ 105
　5.3　基于多尺度分析的區(qū)域分割法　/ 108
5.3.1　種子區(qū)域選擇　/ 108
5.3.2　種子區(qū)域增長方式和標準　/ 108
5.3.3　基于多尺度分析的種子增長算法　/ 109
5.3.4　實例分析　/ 110
　5.4　截面曲線特征類型識別　/ 110
5.4.1　特征支撐區(qū)域　/ 111
5.4.2　基于面積的投影高度函數(shù)　/ 111
5.4.3　基于投影高度函數(shù)的曲線特征識別　/ 112
5.4.4　圓錐曲線特征識別　/ 113
　5.5　截面曲線特征擬合　/ 115
5.5.1　直線和圓弧擬合　/ 115
5.5.2　圓錐曲線擬合　/ 117
5.5.3　自由曲線擬合　/ 119

第6 章曲面特征提取121
　6.1　基于截面輪廓的曲面特征分割方法　/ 122
　6.2　基于截面特征相似性度量的曲面特征分割　/ 123
6.2.1　形狀描述　/ 124
6.2.2　相似性度量函數(shù)　/ 125
6.2.3　基于截面特征的相似性度量準則　/ 126
6.2.4　實例　/ 128
　6.3　基于Curvelet 變換的曲面特征提取　/ 129
6.3.1　第二代離散Curvelet 變換理論　/ 129
6.3.2　基于Curvelet 變換的數(shù)據(jù)點云分析　/ 131
6.3.3　數(shù)據(jù)點云邊緣增強　/ 132
6.3.4　曲面特征提取　/ 132
　6.4　曲面特征識別　/ 133
6.4.1　規(guī)則曲面特征識別　/ 134
6.4.2　自由曲面造型特征識別　/ 136
6.4.3　過渡曲面特征識別　/ 137
6.4.4　自由曲面特征識別　/ 138
　6.5　曲面特征擬合　/ 139
6.5.1　規(guī)則曲面特征擬合　/ 139
6.5.2　自由曲面造型特征擬合　/ 143
6.5.3　自由曲面擬合　/ 144
6.5.4　過渡曲面擬合　/ 145

第7 章基于約束驅動的特征模型優(yōu)化重建147
　7.1　基于圖的幾何約束分解　/ 148
7.1.1　有向約束圖表示　/ 149
7.1.2　幾何約束圖的DSM 矩陣　/ 150
7.1.3　基于DSM 的耦合約束消除　/ 150
7.1.4　基于多尺度特征的幾何約束凝聚算法　/ 152
7.1.5　實例分析　/ 154
　7.2　特征模型優(yōu)化的數(shù)值求解　/ 157
7.2.1　約束的數(shù)學表示　/ 157
7.2.2　數(shù)學模型的建立　/ 159
7.2.3　特征模型優(yōu)化數(shù)值求解　/ 160
7.2.4　實例分析　/ 163
　7.3　CAD 模型重建　/ 164
7.3.1　CAD 模型重建的基本步驟　/ 165
7.3.2　實例分析　/ 165

第8 章面向智能制造的逆向工程應用169
　8.1　逆向工程在創(chuàng)新設計中的應用　/ 170
8.1.1　基于形態(tài)特征的逆向創(chuàng)新設計　/ 170
8.1.2　應用實例　/ 171
　8.2　逆向工程在數(shù)控加工中的應用　/ 174
8.2.1　復雜自由曲面模型逆向設計及數(shù)控加工　/ 174
8.2.2　機器人腕關節(jié)模型重構及數(shù)控加工　/ 178
　8.3　逆向工程在3D 打印中的應用　/ 183
8.3.1　FDM 式3D 打印機　/ 183
8.3.2　復雜曲面優(yōu)化設計及3D 打印　/ 184
8.3.3　曳引機殼拓撲結構優(yōu)化設計及3D 打印　/ 189
　8.4　逆向工程在再制造中的應用　/ 195
8.4.1　逆向工程輔助廢舊零部件再制造　/ 196
8.4.2　應用實例　/ 197

參考文獻200