計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造技術(shù)

前言

第1章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)1

1 1計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)概述1

1 2CAD系統(tǒng)6

1 3CAD質(zhì)量保證體系10

1 4用戶界面設(shè)計(jì)11

1 5設(shè)計(jì)資料管理19

1 6圖形基礎(chǔ)31

思考題與習(xí)題36

第2章三維幾何建模技術(shù)37

2 1幾何建模方法37

2 2圖形輸入42

2 3機(jī)械零件的特征建模43

2 4SolidWorks三維設(shè)計(jì)70

思考題與習(xí)題92

第3章計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)93

3 1計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的概念93

3 2計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的步驟96

3 3成組技術(shù)97

3 4半創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)102

3 5人工智能技術(shù)106

3 6網(wǎng)絡(luò)化CAPP系統(tǒng)110

3 7網(wǎng)絡(luò)CAPP系統(tǒng)的實(shí)例114

3 8開(kāi)目CAPP125

思考題與習(xí)題139

第4章計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)140

4 1計(jì)算機(jī)輔助制造概述140

4 2CAM的支撐系統(tǒng)146

4 3數(shù)控加工技術(shù)149

4 4網(wǎng)絡(luò)化CAM實(shí)例168

4 5CimatronNC174

思考題與習(xí)題193

第5章產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)194

5 1產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理概述194

5 2PDM系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)及功能204

5 3PDM在現(xiàn)代企業(yè)中的作用207

5 4產(chǎn)品結(jié)構(gòu)配置209

5 5工作流程管理212

5 6產(chǎn)品生命周期管理217

5 7PDM的實(shí)施218

5 8產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理開(kāi)發(fā)實(shí)例220

5 9開(kāi)目PDM232

思考題與習(xí)題263

參考文獻(xiàn)264 2100433B

該書(shū)是根據(jù)中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)《見(jiàn)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師資格認(rèn)證實(shí)施細(xì)則)的規(guī)定與要求而編寫(xiě)的。全書(shū)共分5章，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、三維幾何建模技術(shù)、計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理技術(shù)等內(nèi)容。書(shū)中介紹了實(shí)現(xiàn)制造業(yè)企業(yè)信息化的主要應(yīng)用技術(shù)基礎(chǔ)，并介紹了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域著名的軟件產(chǎn)品，提供了部分典型應(yīng)用案例。本書(shū)內(nèi)容從理論到實(shí)踐，注重應(yīng)用，循序漸進(jìn)。具有系統(tǒng)性、新穎性、實(shí)用性等特點(diǎn)。該書(shū)作為見(jiàn)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)工程師資格考試培訓(xùn)教材，可用于高等工科院校學(xué)生學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造技術(shù)課程的教材，也可供工程技術(shù)人員參考使用。

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造的技術(shù)基礎(chǔ)有4個(gè)方面。

應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造技術(shù)時(shí)，飛行器部件的幾何外形要用數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)表示，稱為外形數(shù)學(xué)模型。為適應(yīng)電子計(jì)算機(jī)計(jì)算和探索適用的外形數(shù)學(xué)模型，建立了計(jì)算幾何學(xué)學(xué)科。常用的描述外形的數(shù)學(xué)方法有分段二次曲線、參考樣條曲線和曲面、孔斯曲面、貝齊埃曲面和 B－樣條曲面等。

包括圖形顯示的硬件技術(shù)、基本軟件和各種算法。它們是實(shí)現(xiàn)交互式設(shè)計(jì)的必備工具。可以生成各種圖形和字符，將圖形放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)、修改、消除隱藏線、產(chǎn)生明暗度和色調(diào)等。

在飛行器的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中，用戶在數(shù)據(jù)庫(kù)中存取信息，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理和傳遞。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)除計(jì)算機(jī)外存貯器（磁盤(pán)、磁帶）中的大量相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)外，還包括處理數(shù)據(jù)的軟件以及支持這些軟件的硬件。數(shù)據(jù)庫(kù)的管理系統(tǒng)是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)軟件的核心部分。

應(yīng)用數(shù)控技術(shù)可直接調(diào)用設(shè)計(jì)階段形成的數(shù)字信息，經(jīng)過(guò)處理后用來(lái)控制機(jī)床和其他加工設(shè)備，加工出所需的零件。數(shù)控技術(shù)不僅用于加工，也用于繪圖、測(cè)量、彎管、鉆孔和鉚接等。2100433B

《逆向工程及智能制造技術(shù)》是化學(xué)工業(yè)出版社出版圖書(shū)。

逆向工程及智能制造技術(shù)

• 出版社： 化學(xué)工業(yè)出版社

• ISBN：9787122359520

• 版次：1

• 商品編碼：12660599

• 品牌：化學(xué)工業(yè)出版社

• 包裝：平裝

• 開(kāi)本：16開(kāi)

• 出版時(shí)間：2020-05-01

• 用紙：膠版紙

• 頁(yè)數(shù)：209

• 正文語(yǔ)種：中文

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)圍繞逆向工程及智能制造技術(shù),重點(diǎn)介紹以數(shù)據(jù)點(diǎn)云語(yǔ)義特征理解和幾何特征生成為手段還原產(chǎn)品設(shè)計(jì)意圖,基于變量化設(shè)計(jì)的逆向工程CAD 建模關(guān)鍵技術(shù)及其在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用。首先綜述了逆向工程的概念、CAD建模方法、建模技術(shù)及在智能制造中的應(yīng)用;其次闡述了逆向工程的工作流程、軟硬件平臺(tái);再次介紹了基于變量化設(shè)計(jì)的逆向工程CAD建?？蚣芗瓣P(guān)鍵技術(shù):數(shù)據(jù)點(diǎn)云測(cè)量及預(yù)處理、基于多尺度分析的截面特征提取、曲面特征提取、約束驅(qū)動(dòng)的特征模型優(yōu)化重建;最后給出了逆向工程在創(chuàng)新設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、3D打印及再制造等智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用。

本書(shū)可供從事計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、機(jī)器視覺(jué)、數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造等領(lǐng)域研究的科研人員以及從事計(jì)算機(jī)集成制造行業(yè)的企業(yè)界科技工作者閱讀,也可作為高等院校機(jī)械工程、自動(dòng)化及計(jì)算機(jī)應(yīng)用等專業(yè)高年級(jí)本科生和研究生的參考用書(shū)。

目錄

第1 章緒　論1

1.1　逆向工程技術(shù)　/ 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(shù)　/ 9

1.2　逆向工程在智能制造中的應(yīng)用　/ 15

1.2.1　智能制造　/ 15

1.2.2　逆向工程技術(shù)在智能制造中的應(yīng)用　/ 16

第2 章逆向工程的技術(shù)基礎(chǔ)19

2.1　逆向工程技術(shù)的工作流程　/ 20

2.2　逆向工程的硬件平臺(tái)　/ 22

2.2.1　數(shù)據(jù)采集設(shè)備　/ 22

2.2.2　加工制造設(shè)備　/ 26

2.3　逆向工程的軟件平臺(tái)　/ 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(yīng)用軟件　/ 34

第3 章基于變量化設(shè)計(jì)的逆向工程CAD 建模39

3.1　基于變量化設(shè)計(jì)的逆向工程CAD 建模理論方法　/ 40

3.1.1　變量化設(shè)計(jì)造型方法　/ 40

3.1.2　基于變量化設(shè)計(jì)的逆向工程CAD 建模的提出　/ 41

3.1.3　基于變量化設(shè)計(jì)的逆向工程CAD 建模的優(yōu)勢(shì)　/ 42

3.2　基于變量化設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的逆向工程CAD 建模關(guān)鍵技術(shù)　/ 48

3.3.1　數(shù)據(jù)點(diǎn)云預(yù)處理　/ 48

3.3.2　特征提取和特征間約束識(shí)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(cè)量及預(yù)處理55

4.1　數(shù)據(jù)測(cè)量　/ 56

4.1.1　數(shù)據(jù)點(diǎn)云的分層　/ 58

4.1.2　數(shù)據(jù)點(diǎn)云的分析　/ 59

4.2　脈沖噪聲自適應(yīng)檢測(cè)和濾除　/ 60

4.2.1　基于全局統(tǒng)計(jì)特性分析的粗檢測(cè)　/ 61

4.2.2　自適應(yīng)弦偏差脈沖噪聲檢測(cè)　/ 62

4.2.3　脈沖噪聲的自適應(yīng)濾除　/ 63

4.2.4　實(shí)例分析　/ 64

4.3　基于3D 鄰域隨機(jī)噪聲濾波　/ 66

4.3.1　激光掃描數(shù)據(jù)點(diǎn)云的相關(guān)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(quán)均值濾波　/ 70

4.3.4　基于3D 鄰域隨機(jī)噪聲濾波的算法步驟　/ 71

4.3.5　實(shí)例分析　/ 71

4.4　基于數(shù)據(jù)增強(qiáng)的多視點(diǎn)云匹配　/ 77

4.4.1　基于分層連通區(qū)域的點(diǎn)云數(shù)據(jù)增強(qiáng)　/ 77

4.4.2　基于同態(tài)濾波的點(diǎn)云數(shù)據(jù)增強(qiáng)　/ 82

4.4.3　增強(qiáng)點(diǎn)云數(shù)據(jù)的SIFT 特征匹配　/ 85

4.5　基于局部統(tǒng)計(jì)特性的數(shù)據(jù)精簡(jiǎn)　/ 92

4.5.1　激光掃描數(shù)據(jù)點(diǎn)云的區(qū)域類型確定　/ 92

4.5.2　激光掃描數(shù)據(jù)的精簡(jiǎn)　/ 93

4.5.3　實(shí)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(diǎn)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(shí)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(zhǎng)方式和標(biāo)準(zhǔn)　/ 108

5.3.3　基于多尺度分析的種子增長(zhǎng)算法　/ 109

5.3.4　實(shí)例分析　/ 110

5.4　截面曲線特征類型識(shí)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(shí)別　/ 112

5.4.4　圓錐曲線特征識(shí)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(zhǔn)則　/ 126

6.2.4　實(shí)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(diǎn)云分析　/ 131

6.3.3　數(shù)據(jù)點(diǎn)云邊緣增強(qiáng)　/ 132

6.3.4　曲面特征提取　/ 132

6.4　曲面特征識(shí)別　/ 133

6.4.1　規(guī)則曲面特征識(shí)別　/ 134

6.4.2　自由曲面造型特征識(shí)別　/ 136

6.4.3　過(guò)渡曲面特征識(shí)別　/ 137

6.4.4　自由曲面特征識(shí)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(guò)渡曲面擬合　/ 145

第7 章基于約束驅(qū)動(dòng)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(shí)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(xué)表示　/ 157

7.2.2　數(shù)學(xué)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(shí)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(shí)例分析　/ 165

第8 章面向智能制造的逆向工程應(yīng)用169

8.1　逆向工程在創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用　/ 170

8.1.1　基于形態(tài)特征的逆向創(chuàng)新設(shè)計(jì)　/ 170

8.1.2　應(yīng)用實(shí)例　/ 171

8.2　逆向工程在數(shù)控加工中的應(yīng)用　/ 174

8.2.1　復(fù)雜自由曲面模型逆向設(shè)計(jì)及數(shù)控加工　/ 174

8.2.2　機(jī)器人腕關(guān)節(jié)模型重構(gòu)及數(shù)控加工　/ 178

8.3　逆向工程在3D 打印中的應(yīng)用　/ 183

8.3.1　FDM 式3D 打印機(jī)　/ 183

8.3.2　復(fù)雜曲面優(yōu)化設(shè)計(jì)及3D 打印　/ 184

8.3.3　曳引機(jī)殼拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及3D 打印　/ 189

8.4　逆向工程在再制造中的應(yīng)用　/ 195

8.4.1　逆向工程輔助廢舊零部件再制造　/ 196

8.4.2　應(yīng)用實(shí)例　/ 197

參考文獻(xiàn)200

智能制造技術(shù)及裝備研發(fā)