《imageware逆向造型技術及3d列印（第2版）》是2018年電子工業出版社出版的圖書，作者是鈕建偉，Imageware被譽為全球四大知名逆向造型軟體之一，具有強大的逆向造型功能，在國內外已得到廣泛的套用。本書前半部分主要介紹軟體功能，即基礎操作、點雲操作、曲線操作、曲面操作、誤差分析，並均配有相應的實例檔案。
基本介紹
- 書名：Imageware逆向造型技術及3D列印（第2版）
- 作者：鈕建偉
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2018年
- 頁數：248 頁
- 定價：69 元
- 開本：16 開
- ISBN：9787121346408
內容簡介,圖書目錄,出版背景,作者簡介,
內容簡介
Imageware被譽為全球四大知名逆向造型軟體之一，具有強大的逆向造型功能，在國內外已得到廣泛的套用。本書前半部分主要介紹軟體功能，即基礎操作、點雲操作、曲線操作、曲面操作、誤差分析，並均配有相應的實例檔案。後半部分為案例教程，從規則零件、簡單曲面到複雜曲面，由淺入深、步步為營。每個案例開始均首先介紹逆向建模的思路、方法和技巧，再結合具體實例詳細演示操作步驟。作為逆向造型的延續與拓展，*後一章就造型後模型的3D列印進行詳細闡述。 本書結構清晰，語言簡練，圖例豐富，講解直觀，操作性強。本書強調理論與實踐相結合，重在實際操作技能的掌握，以幫助讀者快速、直觀地領會如何將Imageware軟體運用到實際工作中，切實掌握逆向造型的思路和方法，儘快達到舉一反三、學以致用的目的。
圖書目錄
目 錄
第1章 逆向工程概論 1
1.1 逆向工程的定義 1
1.2 逆向工程的關鍵技術 2
1.3 逆向工程的套用 4
1.4 逆向工程的發展趨勢 6
1.5 主流逆向工程軟體介紹 6
1.6 Imageware中文版簡介 7
小結 10
第2章 基礎操作 11
2.1 用戶界面 11
2.2 滑鼠使用 15
2.3 選單欄 17
2.3.1 檔案 17
2.3.2 編輯 18
2.3.3 顯示和觀察 21
2.3.4 創建/構造/修改/評估/測量 21
2.3.5 幫助 21
2.4 常用快捷鍵 22
小結 24
第3章 點雲處理 25
3.1 點雲預處理 25
3.1.1 讀入點雲 25
3.1.2 點雲設定 25
3.2 生成點雲 27
3.2.1 創建點 27
3.2.2 設定點標籤 28
3.2.3 刪除點標籤 29
3.3 點雲構建 29
3.3.1 偏移點雲 29
3.3.2 剖面截取點雲 30
3.3.3 特徵提取點雲 34
3.3.4 構建點 35
3.3.5 三角形格線化 40
3.4 修改點雲 40
3.4.1 數據簡化 40
3.4.2 光順處理 41
3.4.3 抽取點雲 42
3.4.4 掃描線 48
3.4.5 定位點雲 49
3.5 分析點雲數據 52
3.5.1 點雲測量 52
3.5.2 距離測量 53
3.5.3 點之間角度 53
3.5.4 點的位置 54
3.5.5 曲率半徑 54
小結 54
第4章 曲線 55
4.1 概述 55
4.2 曲線創建 57
4.2.1 3D曲線 57
4.2.2 簡單曲線 59
4.2.3 結構線 67
4.3 曲線構造 70
4.3.1 點擬合曲線 70
4.3.2 提取曲面上的曲線 77
4.3.3 橋接曲線 78
4.3.4 曲線倒角 79
4.3.5 偏置曲線 80
4.3.6 曲線相交 82
4.4 曲線修改 83
4.4.1 曲線連續性 83
4.4.2 曲線參數控制 84
4.4.3 形狀控制 87
4.4.4 延伸曲線 89
4.4.5 截斷曲線 90
4.5 曲線的評估與測量 91
4.5.1 連續性 91
4.5.2 曲率 92
4.5.3 測量操作 93
小結 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 曲面顯示方式 98
5.2 曲面創建 99
5.2.1 創建平面 99
5.2.2 創建簡單曲面 100
5.3 曲面構造 104
5.3.1 由點雲構建曲面 104
5.3.2 曲線參考構建曲面 107
5.3.3 掃掠曲面 111
5.3.4 凸緣面 113
5.3.5 橋接曲面 114
5.3.6 倒圓角 115
5.3.7 偏置曲面 116
5.3.8 剖面截取 117
5.3.9 曲面交線 118
5.4 曲面修改 119
5.4.1 縫合曲面 119
5.4.2 曲線參數控制 119
5.4.3 曲面延伸 121
5.4.4 曲面合併 121
5.4.5 分割曲面 122
5.4.6 修剪曲面 123
5.4.7 反轉曲面法向 124
5.5 曲面評估與測量 125
5.5.1 曲面連續性 125
5.5.2 曲率分析 126
5.5.3 曲面間差異分析 127
5.5.4 曲面與點雲偏差 128
5.5.5 曲面光順度 129
小結 130
第6章 逆向造型效果評估與測量 131
6.1 評估 131
6.1.1 控制點矢量圖 131
6.1.2 法線/相切 131
6.1.3 流線分析和連續性 132
6.1.4 偏差 132
6.1.5 點雲特性 133
6.1.6 可加工性 134
6.1.7 三角形網路模型 135
6.1.8 物件信息 136
6.2 測量 136
6.2.1 距離測量 136
6.2.2 面積測量 137
6.2.3 角度 137
6.2.4 位置坐標 138
6.2.5 曲率半徑 139
6.2.6 互動方式及二次曲面檢測 139
小結 140
第7章 Imageware逆向造型實例——規則零件 141
7.1 逆向造型思路 141
7.2 點雲處理 142
7.2.1 分割點雲 142
7.2.2 點雲分層 145
7.2.3 創建剖斷面 145
7.3 曲面製作 147
7.3.1 頂面製作 147
7.3.2 側面製作 150
7.3.3 內孔製作 153
7.3.4 曲面裁剪 155
7.3.5 鏡像 161
第8章 Imageware逆向造型——簡單曲面 162
8.1 吸頂燈逆向造型思路 162
8.2 吸頂燈點雲處理 163
8.2.1 分割點雲 163
8.2.2 點雲分層 164
8.3 吸頂燈曲面製作 165
8.3.1 頂面製作 165
8.3.2 四周側面製作 166
8.3.3 內孔製作 168
8.3.4 頂面修剪 170
8.4 反光鏡逆向造型思路 172
8.5 點雲處理 173
8.5.1 反光鏡投影點雲 173
8.5.2 點雲分層 174
8.5.3 創建剖斷面 175
8.6 曲面製作 175
8.6.1 外側面製作 175
8.6.2 拱形弧面製作 179
8.6.3 內孔修剪 182
第9章 Imageware逆向造型實例——複雜曲面 185
9.1 汽車曲面逆向造型思路 185
9.2 汽車曲麵點雲處理及各主要曲面構造 186
9.2.1 車頂面的逆向 186
9.2.2 車前端的逆向 191
9.2.3 車側門的逆向 195
9.2.4 車後端及輪緣的逆向 199
9.3 汽車曲面拼接及鏡像處理 201
9.3.1 曲面拼接 201
9.3.2 鏡像處理及橋接 202
9.4 頭盔曲面逆向造型思路 205
9.5 頭盔曲麵點雲處理 206
9.5.1 信息查詢與數據量修改 206
9.5.2 顯示模式修改 207
9.5.3 點雲修正 208
9.6 頭盔曲面擬合 208
9.6.1 頂蓋點雲逆向處理 208
9.6.2 中部點雲逆向處理 215
9.6.3 下部點雲逆向處理 218
9.7 頭盔誤差分析與光順性檢查 224
9.7.1 誤差分析 224
9.7.2 光順性檢查 225
第10章 3D列印及其套用 226
10.1 3D列印的前世今生 226
10.2 3D列印的原理 226
10.3 3D列印的主流技術 227
10.3.1 光固化快速成型（SLA） 227
10.3.2 疊層實體製造工藝（LOM） 228
10.3.3 選擇性雷射燒結成型（SLS） 229
10.3.4 熔融沉積製造（FDM） 229
10.3.5 三維印刷工藝 230
10.3.6 聚合物噴射技術（PolyJet） 231
10.4 3D列印技術的套用 232
10.4.1 3D列印人偶 232
10.4.2 3D列印無人機 233
10.4.3 3D列印火箭核心部件 234
10.4.4 3D列印文物 235
10.4.5 3D列印建築 236
10.4.6 3D列印汽車 236
10.5 3D列印的未來 237
參考文獻 239
目 錄
第1章 逆向工程概論 1
1.1 逆向工程的定義 1
1.2 逆向工程的關鍵技術 2
1.3 逆向工程的套用 4
1.4 逆向工程的發展趨勢 6
1.5 主流逆向工程軟體介紹 6
1.6 Imageware中文版簡介 7
小結 10
第2章 基礎操作 11
2.1 用戶界面 11
2.2 滑鼠使用 15
2.3 選單欄 17
2.3.1 檔案 17
2.3.2 編輯 18
2.3.3 顯示和觀察 21
2.3.4 創建/構造/修改/評估/測量 21
2.3.5 幫助 21
2.4 常用快捷鍵 22
小結 24
第3章 點雲處理 25
3.1 點雲預處理 25
3.1.1 讀入點雲 25
3.1.2 點雲設定 25
3.2 生成點雲 27
3.2.1 創建點 27
3.2.2 設定點標籤 28
3.2.3 刪除點標籤 29
3.3 點雲構建 29
3.3.1 偏移點雲 29
3.3.2 剖面截取點雲 30
3.3.3 特徵提取點雲 34
3.3.4 構建點 35
3.3.5 三角形格線化 40
3.4 修改點雲 40
3.4.1 數據簡化 40
3.4.2 光順處理 41
3.4.3 抽取點雲 42
3.4.4 掃描線 48
3.4.5 定位點雲 49
3.5 分析點雲數據 52
3.5.1 點雲測量 52
3.5.2 距離測量 53
3.5.3 點之間角度 53
3.5.4 點的位置 54
3.5.5 曲率半徑 54
小結 54
第4章 曲線 55
4.1 概述 55
4.2 曲線創建 57
4.2.1 3D曲線 57
4.2.2 簡單曲線 59
4.2.3 結構線 67
4.3 曲線構造 70
4.3.1 點擬合曲線 70
4.3.2 提取曲面上的曲線 77
4.3.3 橋接曲線 78
4.3.4 曲線倒角 79
4.3.5 偏置曲線 80
4.3.6 曲線相交 82
4.4 曲線修改 83
4.4.1 曲線連續性 83
4.4.2 曲線參數控制 84
4.4.3 形狀控制 87
4.4.4 延伸曲線 89
4.4.5 截斷曲線 90
4.5 曲線的評估與測量 91
4.5.1 連續性 91
4.5.2 曲率 92
4.5.3 測量操作 93
小結 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 曲面顯示方式 98
5.2 曲面創建 99
5.2.1 創建平面 99
5.2.2 創建簡單曲面 100
5.3 曲面構造 104
5.3.1 由點雲構建曲面 104
5.3.2 曲線參考構建曲面 107
5.3.3 掃掠曲面 111
5.3.4 凸緣面 113
5.3.5 橋接曲面 114
5.3.6 倒圓角 115
5.3.7 偏置曲面 116
5.3.8 剖面截取 117
5.3.9 曲面交線 118
5.4 曲面修改 119
5.4.1 縫合曲面 119
5.4.2 曲線參數控制 119
5.4.3 曲面延伸 121
5.4.4 曲面合併 121
5.4.5 分割曲面 122
5.4.6 修剪曲面 123
5.4.7 反轉曲面法向 124
5.5 曲面評估與測量 125
5.5.1 曲面連續性 125
5.5.2 曲率分析 126
5.5.3 曲面間差異分析 127
5.5.4 曲面與點雲偏差 128
5.5.5 曲面光順度 129
小結 130
第6章 逆向造型效果評估與測量 131
6.1 評估 131
6.1.1 控制點矢量圖 131
6.1.2 法線/相切 131
6.1.3 流線分析和連續性 132
6.1.4 偏差 132
6.1.5 點雲特性 133
6.1.6 可加工性 134
6.1.7 三角形網路模型 135
6.1.8 物件信息 136
6.2 測量 136
6.2.1 距離測量 136
6.2.2 面積測量 137
6.2.3 角度 137
6.2.4 位置坐標 138
6.2.5 曲率半徑 139
6.2.6 互動方式及二次曲面檢測 139
小結 140
第7章 Imageware逆向造型實例——規則零件 141
7.1 逆向造型思路 141
7.2 點雲處理 142
7.2.1 分割點雲 142
7.2.2 點雲分層 145
7.2.3 創建剖斷面 145
7.3 曲面製作 147
7.3.1 頂面製作 147
7.3.2 側面製作 150
7.3.3 內孔製作 153
7.3.4 曲面裁剪 155
7.3.5 鏡像 161
第8章 Imageware逆向造型——簡單曲面 162
8.1 吸頂燈逆向造型思路 162
8.2 吸頂燈點雲處理 163
8.2.1 分割點雲 163
8.2.2 點雲分層 164
8.3 吸頂燈曲面製作 165
8.3.1 頂面製作 165
8.3.2 四周側面製作 166
8.3.3 內孔製作 168
8.3.4 頂面修剪 170
8.4 反光鏡逆向造型思路 172
8.5 點雲處理 173
8.5.1 反光鏡投影點雲 173
8.5.2 點雲分層 174
8.5.3 創建剖斷面 175
8.6 曲面製作 175
8.6.1 外側面製作 175
8.6.2 拱形弧面製作 179
8.6.3 內孔修剪 182
第9章 Imageware逆向造型實例——複雜曲面 185
9.1 汽車曲面逆向造型思路 185
9.2 汽車曲麵點雲處理及各主要曲面構造 186
9.2.1 車頂面的逆向 186
9.2.2 車前端的逆向 191
9.2.3 車側門的逆向 195
9.2.4 車後端及輪緣的逆向 199
9.3 汽車曲面拼接及鏡像處理 201
9.3.1 曲面拼接 201
9.3.2 鏡像處理及橋接 202
9.4 頭盔曲面逆向造型思路 205
9.5 頭盔曲麵點雲處理 206
9.5.1 信息查詢與數據量修改 206
9.5.2 顯示模式修改 207
9.5.3 點雲修正 208
9.6 頭盔曲面擬合 208
9.6.1 頂蓋點雲逆向處理 208
9.6.2 中部點雲逆向處理 215
9.6.3 下部點雲逆向處理 218
9.7 頭盔誤差分析與光順性檢查 224
9.7.1 誤差分析 224
9.7.2 光順性檢查 225
第10章 3D列印及其套用 226
10.1 3D列印的前世今生 226
10.2 3D列印的原理 226
10.3 3D列印的主流技術 227
10.3.1 光固化快速成型（SLA） 227
10.3.2 疊層實體製造工藝（LOM） 228
10.3.3 選擇性雷射燒結成型（SLS） 229
10.3.4 熔融沉積製造（FDM） 229
10.3.5 三維印刷工藝 230
10.3.6 聚合物噴射技術（PolyJet） 231
10.4 3D列印技術的套用 232
10.4.1 3D列印人偶 232
10.4.2 3D列印無人機 233
10.4.3 3D列印火箭核心部件 234
10.4.4 3D列印文物 235
10.4.5 3D列印建築 236
10.4.6 3D列印汽車 236
10.5 3D列印的未來 237
參考文獻 239
出版背景
再 版 前 言
Imageware是全球知名的逆向工程軟體之一，隸屬於西門子自動化與驅動集團（A＆D）旗下的Siemens PLM 數位化開發系統，與Geomagic、CopyCAD、RapidForm一起被認為是全世界四大知名逆向工程軟體。Imageware具有強大的測量數據處理、曲面造型、誤差檢測功能，可以處理幾萬至幾百萬的點雲數據，根據這些點雲數據構造的曲面具有良好的品質和曲面連續性。Imageware的模型檢測功能可以方便、直觀地顯示所構造的曲面模型與實際測量數據誤差以及平面度、圓度等誤差。Imageware採用 NURBS（非均勻有理B-樣條）技術，兼容性好，軟體功能強大，易於套用。Imageware 對硬體要求不高，可運行於各種平台，如UNIX 工作站、PC等均可，作業系統可以是 UNIX、NT、Windows XP、Windows 7、Windows 10、Windows Server及其他平台。該軟體先進的技術保證了用戶能在很短的時間內完成設計，並能夠精確地構建曲面、檢測曲面質量。版軟體更注重於高級曲面、3D檢測、逆向工程和多邊形造型，為產品的設計、工藝和製造營造了一個符合直覺的柔性設計環境。
Imageware擁有廣大的用戶群，以前該軟體主要套用於航空航天和汽車工業，因為這兩個領域對空氣動力學性能要求很高，在產品開發的開始階段就要認真考慮空氣動力性。隨著科學技術的進步和消費水平的不斷提高，其他許多行業也開始紛紛採用逆向工程軟體進行產品設計。
近年來我國製造產業模式悄然發生了巨大變化，“中國製造2025”戰略規劃的發布，表明數位化工廠、Digital Twins等概念已成大勢所趨，對傳統設計製造評價提出了前所未有的要求與挑戰，正是在這樣的環境下，逆向工程受到產業界越來越多的重視和青睞。掌握逆向工程技術的人才需求量供不應求，這就要求我國市場對逆向技術的培訓推廣力度應進一步做強、做大。
逆向工程、逆向造型在我國業界俗稱“抄數”。我國東南沿海的廣東、福建、浙江、江蘇，特別是廣州、深圳、東莞、廈門、晉江、杭州、溫州、蘇州等地，由於存在大量的代工廠，催生了逆向產業如雨後春筍般的迅猛發展。學習逆向造型是一個比較漫長而艱苦的過程。首先，初學者面臨軟體基本操作問題，對於軟體中令人眼花繚亂的命令如何有效地組合運用缺乏經驗；其次，初學者面對一個全新的逆向造型任務時，經常感到非常棘手，無所適從，有時候即便倉促開始，但往往做到一定階段發現事倍功半，甚至不得不把方案推倒重來。編者基於自己多年逆向造型的經驗與教訓，認為若想熟練掌握逆向造型的要領，首先要多動腦，不要蠻幹。逆向造型不僅僅是一門技術，更是一門藝術。就像庖丁解牛一樣，“依乎天理，批大郤，道大窾，因其固然”，邊實踐邊思考，琢磨專業人士一系列動作背後的原因和道理，才能達到“手之所觸，肩之所倚，足之所履，膝之所踦，砉然響然，奏刀騞然，莫不中音”的境界。編者在實踐過程中，經常喜歡琢磨國內外同行的作品，揣摩其構思，並與自己的思路相互比對，有時候不得不對大師級的構思拍案叫絕。其次必須多練，拿到一個產品或任務時不要急於動手，先要對產品進行分析和討論，清楚地了解該產品在結構上的特徵、曲面間的相互關係，做到“胸中有丘壑”。這個事先在頭腦中先行分析的習慣剛開始可能比較痛苦，讓新手望而卻步，但如若長期堅持下去會大有裨益。對於軟體的學習，建議從基礎命令、常見點雲、基本造型學起，不要好高騖遠、急於求成，在使用命令時應儘可能提高自己的速度，並注意多總結經驗。模型的逆向造型視不同產品的不同要求而定，沒有一個固定的套路可以遵循，但要秉承如下原則：抓大放小，先大後小，由面到點，點面結合。具體來說，就是先做大的面，然後再去做細節部分；而如果只見樹木不見森林，剛開始就在細節上耗費太多時間和精力，結果總體結構卻無法滿足用戶要求，這是逆向造型中經常出現的大忌。
本書分為10章，第1章首先介紹逆向工程的定義、關鍵技術、套用、發展趨勢、主流逆向工程軟體及Imageware中文版簡介；第2章介紹Imageware基礎操作、用戶界面等；第3～6章，分別就點雲處理、曲線處理、曲面處理、逆向造型質量分析加以詳細講解，重要命令均提供實例操作圖形，並提供了原始點雲。第7～9章則提供了三個逆向造型的實例，分別為規則零件、簡單曲面（吸頂燈、後視鏡）、複雜曲面（頭盔曲面、汽車曲面）。考慮到讀者需求，第7～9章均首先根據產品結構特點，剖析逆向造型思路，然後才一步一步具體地講解實現過程。作為逆向造型的延續與拓展，第10章就造型後模型的3D列印進行了詳細闡述。隨書附贈配套資源提供了各章涉及的點雲檔案，讀者可以在華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）的本書頁面下載，或與本書編輯聯繫。
本書自2014年第1版以來，獲得了廣大讀者的熱烈反響。讀者一方面肯定了我們的探索性工作，另一方面也提出了中肯的意見和建議。適逢Imageware新版本發布，編者悉心聽取廣大讀者的批評指正，借鑑國內外同行的寶貴經驗，在第1版基礎上，對本書進行了更新，在保持原書圖文並茂、娓娓道來的基礎上，刪除了與逆向造型無關的內容，增加了相當篇幅的曲面逆向造型案例的比重，重新構築章節內容。在此，要感謝我的家人、同事，感謝我的學生們，正是他們給予了我大量的幫助和鼓勵，才使我能夠完成此書。感謝常年使用Imageware軟體和在逆向工程領域進行研究的專家、學者，以及其他眾多支持關注我的同行、朋友，他們為本書提供了大量的寶貴意見和建議。
參加本書編寫的人員有鈕建偉、曾亮、胡莉飛、徐洲、盛俞匯、冉瑞聰，其中鈕建偉負責統籌第1～6章，曾亮負責統籌第7～10章，胡莉飛負責第2～3章，徐洲負責第4章和第9章的一部分，盛俞匯負責第5章和第9章的一部分，冉瑞聰負責第6～8章。
另外，參加本書第1版編寫的人員還有馬馭、唐梓淇、劉宇坤、王昱和唐瑭，他們付出了辛勤的勞動，在此一併致謝。
本書用到的點雲數據，部分來源於網路，已儘可能地在參考文獻中列出，但囿於編者能力，不能一一列舉。由於時間倉促，水平有限，不可避免有錯誤出現，懇請廣大讀者批評指正。
鈕建偉
於北京科技大學
作者簡介
鈕建偉，博士，博導，2008.7-至今北京科技大學機械學院，(1)美國人因工效學會會員。(2)中國人因工效學會會員。(3)中國管理工效學會專業委員會委員。
