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内容简介
《CAD/CAM技能型人才培养规划教材:ImageWare逆向造型基础教程(第2版)》针对三维逆向造型的实际需要,围绕Imageware软件的点云、曲线和曲面的生成、编辑及分析等相关内容,介绍了Imageware软件的功能、使用方法及注意事项,大部分功能均配有相应的实例操作来说明其应用思路和应用技巧。最后通过卡扣、安全帽两个综合实例,让读者全面接触和学习各种曲面的构建、编辑和分析方法,以帮助读者快速、直观地领会如何将Imageware软件中的功能运用到实际工作中,尽快达到学以致用的目的。
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《CAD/CAM技能型人才培养规划教材:ImageWare逆向造型基础教程(第2版)》结构清晰、语言简练、实例丰富、可操作性强,可作为高等院校CAD/CAM相关专业的教材,也可作为各类CAD/CAM培训机构的授课教材,还可作为CAD技术人员的自学教材和参考书。
内页插图
目录
第1章 逆向工程
1.1 逆向工程的定义
1.2 逆向工程的应用
1.3 逆向工程中的关键技术
1.4 CAD模型重建
1.5 思考与练习
第2章 基础操作
2.1 概述
2.1.1 Imageware简介
2.1.2 主要模块
2.1.3 Imageware的优点
2.1.4 使用Imageware的一般流程
2.2 用户界面
2.3 菜单栏
2.3.1 文件(F)
2.3.2 编辑(E)
2.3.3 显示(D)和视图(v)
2.3.4 创建(C)
2.3.5 构建(O)
2.3.6 修改(M)
2.3.7 评估(A)
2.3.8 测量(R)
2.3.9 帮助(H)
2.4 常用工具条
2.4.1 浮动工具条
2.4.2 曲面浮动工具条
2.4.3 主要栏目管理工具条
2.4.4 自定义工具条
2.5 鼠标操作
2.5.1 鼠标左键
2.5.2 鼠标中键
2.5.3 鼠标右键
2.6 常用快捷键
2.7 思考与练习
第3章 点云处理过程
3.1 预处理点云
3.1.1 读入点云
3.1.2 点云的显示
3.1.3 定位点云
3.2 生成点
3.2.1 创建点(Create Point)
3.2.2 构建点(Construct Points)
3.2.3 特征提取点云(Feature Line)
3.3 编辑点云
3.3.1 抽取(Extract)
3.3.2 删除杂点(Delete Points)
3.3.3 剖面截取点云(Cross Section)
3.3.4 偏移(Offset)
3.3.5 点云三角形网格化(PolygoIuze)
3.3.6 设置点标签(LabeD
3.4 分析点云数据
3.4.1 测量点位置(Point Location)
3.4.2 测量点间距离(Distance Between Points)
3.4.3 点云曲率(Curvature)
3.5 思考与练习
第4章 曲线
4.1 概述
4.1.1 曲线的要素
4.1.2 曲线的类型
4.1.3 曲线的显示
4.2 生成曲线
4.2.1 3D曲线(3D Curve)
4.2.2 直线(Line)
4.2.3 圆弧(Arc)
4.2.4 圆(Circle)
4.2.5 椭圆(Ellipse)
4.2.6 矩形(Rectangle)
4.2.7 槽形(Slot)
4.2.8 多边形(P01ygon)
4.2.9 由点拟合曲线(Curve from cloud)
4.2.10 提取曲面上的曲线(Curve from surface)
4.3 编辑曲线
4.3.1 桥接曲线(B1end)
4.3.2 倒角(Fillet)
4.3.3 偏移曲线(Offset)
4.3.4 相交(Intersection)
4.3.5 缝合两曲线(Match)
4.3.6 重新建参数化(Reparameterize)
4.3.7 插入和移除节点(Insert/Remove Knots)
4.3.8 重新分配B样条线(Redistribute)
4.3.9 插入/移除曲线控制点(Insert/Remove ControlP0intS)
4.3.10 延伸(Extend)
4.3.11 光滑处理(Smooth)
4.3.12 截断曲线(Snip)
4.3.13 反转曲线方向(Reverse Curve Direction)'
4.4 分析曲线
4.4.1 控制点矢量图(Control Plot)
4.4.2 曲率(Cur、rature)
4.4.3 连续性(Continuity)
4.4.4 曲线一点云偏差(Curve-Cloud Difference)
4.4.5 曲线一曲线偏差(Curve to Curve Difference)
4.4.6 测量曲线一点距离(Point to Curve Closest)
4.5 思考与练习
第5章 曲面造型
5.1 概述
5.1.1 曲面的要素
5.1.2 生成曲面的一般方法
5.1.3 曲面的显示
5.2 生成曲面
5.2.1 平面(Plane)
5.2.2 简易曲面(Surface Primitive)
5.2.3 由点云构建曲面(Surface from Cloud)
5.2.4 由点云和曲线拟合曲面 (Fit w/Cloud and Curves)
5.2.5 由边界曲线创建曲面 (Surface by Boundary)
5.2.6 UV向量线构建曲面 (B1end UV Curve)
5.2.7 通过曲线的曲面(Loft)
5.2.8 旋转曲面(Revolution)
5.2.9 边界平面(Plane Trimmed)
5.2.10 直纹面(Rllled)
5.2.11 扫掠曲面(Swept)
5.2.12 拉伸曲面(Extrub)
5.2.13 管状曲面(tube)
5.3 编辑曲面
5.3.1 凸缘面(F1ange)
……
第6章 分析与测量
第7章 应用实例之卡扣
第8章 应用实例之安全帽
前言/序言
Imageware由美国EDS公司出品,后被德国Siemens PLM Software所收购,是著名的逆向工程软件之一。Imageware因其强大的点云处理能力、曲面编辑能力和A级曲面的构建能力而被广泛应用于汽车、航空、航天、家电、模具、计算机零部件等设计与制造领域。
本书详细地介绍了Imageware软件13.2版本(汉化版)的功能及使用方法。在点云、曲线及曲面的创建、编辑和分析等内容的介绍中采用了具体的实例来讲解这些功能的使用方法,力求使读者更加深刻地理解软件功能的实际应用。全书共分8章:
第1章逆向工程。介绍逆向工程的定义、逆向工程的应用以及逆向工程的关键技术等内容,最后介绍逆向工程中CAD模型重建的基本流程。
第2章基础操作。介绍Imageware的用户界面、File菜单和Edit菜单的使用、常用的工具条、鼠标操作和Imageware快捷键等。
第3章点云处理过程。介绍点云的预处理法,创建点云、编辑点云的方法以及常用的点云数据分析命令的使用方法。
第4章曲线。介绍曲线相关的显示、生成、编辑和常用的分析方法等。
第5章曲面造型。介绍生成曲面、编辑曲面和常用的分析曲面的方法。
第6章分析与测量。系统地介绍Imageware中的各种分析、测量命令。
第7章应用实例之卡扣。介绍简单结构类实体的曲面造型思路与构建方法。
第8章应用实例之安全帽。介绍简单曲面类实体的曲面造型思路与构建方法。
本书由单岩、李兆飞、彭伟编著。由于编写时间和编者的水平有限,书中难免会存在需要进一步改进和提高的地方,期望读者及专业人士提出宝贵意见与建议。请通过如下方式与我们交流。
《CAD/CAM技能型人才培养规划教材:ImageWare逆向造型基础教程(第2版)》图书简介 一、 课程背景与定位 在当今制造业向智能化、数字化转型的浪潮中,CAD/CAM技术已成为核心驱动力。特别地,逆向工程(Reverse Engineering)作为连接物理世界与数字模型的重要桥梁,在产品创新、质量检测、仿制再造、文物数字化等诸多领域展现出不可替代的价值。传统的设计制造流程往往以数字模型为起点,而逆向工程则颠覆了这一模式,它能够从现有的物理实体出发,通过数据采集和处理,构建出高精度的三维数字模型。这不仅大大缩短了产品开发周期,降低了研发成本,更在文物保护、医疗康复、模具设计等精密领域提供了全新的解决方案。 本书正是顺应这一时代需求而生,聚焦于ImageWare这一在逆向工程领域具有广泛应用和良好口碑的软件平台。它并非简单地介绍软件功能,而是将其置于CAD/CAM技能型人才培养的宏大框架之下,旨在为职业院校、高等院校的师生,以及正在从事或希望从事产品设计、制造、检测、维修等相关工作的技术人员,提供一套系统、实用、前沿的逆向工程学习指南。本书在第一版的基础上,结合教学实践和行业发展,进行了全面的优化和升级,力求内容更加贴合实际应用,教学方法更加科学有效,帮助学习者快速掌握ImageWare逆向造型的关键技能,成为具备市场竞争力的复合型技术人才。 二、 教学目标与核心内容 本书的编写核心目标是培养具备扎实理论基础和卓越实践能力的CAD/CAM技能型人才。具体而言,学习者在完成本书的学习后,将能够: 理解逆向工程的核心概念与流程: 掌握逆向工程在现代工业中的地位和作用,熟悉从数据采集到最终CAD模型构建的完整流程。 熟练掌握ImageWare软件的各项功能: 深入理解ImageWare在点云处理、曲面拟合、模型编辑、特征识别等方面的强大能力。 掌握基于点云数据的三维模型构建方法: 能够有效地对扫描点云数据进行清理、滤波、分割,并利用ImageWare的强大工具将其转化为高质量的CAD模型。 掌握曲面建模的关键技术: 重点学习如何利用ImageWare进行自由曲面和参数化曲面的构建,包括曲面重建、曲面修复、曲面修剪和曲面缝合等。 掌握特征识别与智能建模: 学习如何识别模型中的工程特征,并利用ImageWare的智能建模功能,将其转化为可编辑的参数化模型,为后续的CAD/CAM应用奠定基础。 具备解决实际逆向工程问题的能力: 通过案例分析和实践练习,能够独立或团队协作完成不同复杂度的逆向工程项目。 了解逆向工程在各行业的应用: 认识到逆向工程技术在汽车、航空航天、医疗器械、消费电子、模具制造、文物数字化等领域的具体应用模式。 本书的内容组织紧密围绕上述教学目标展开,并根据ImageWare软件的最新版本和行业发展趋势进行了细致的规划。全书共分为以下几个核心模块: 模块一:逆向工程基础与ImageWare入门 本模块为学习者打下坚实的理论基础,并引导其熟悉ImageWare软件的操作环境。内容包括: 逆向工程的概念、原理与发展历程: 介绍逆向工程的定义、分类、关键技术及在各个行业的应用前景。 三维扫描技术概述: 简要介绍主流的三维扫描技术及其数据输出格式(如STL, PLY等),帮助学习者理解逆向工程的输入数据来源。 ImageWare软件介绍与安装: 详细介绍ImageWare软件的整体架构、界面布局、基本操作以及安装配置方法。 基本操作与数据导入: 讲解如何导入不同格式的点云数据,以及基础的视图操作、坐标系设置等。 模块二:点云数据处理与分析 高效、准确的点云数据是后续模型构建的前提。本模块将深入讲解ImageWare的点云处理能力: 点云数据可视化与基本操作: 学习如何有效地观察、旋转、缩放点云,并进行基础的区域选择和删除。 点云预处理技术: 重点讲解点云降噪、滤波、去重、法线估计等关键技术,确保点云数据的质量。 点云分割与区域划分: 学习如何将复杂的点云模型分割成不同的区域,便于后续特征识别和曲面创建。 点云对齐与配准: 介绍点云之间以及点云与模型之间的对齐方法,解决多组扫描数据合并的问题。 点云分析与测量: 学习如何利用ImageWare进行点云的尺寸测量、角度测量、曲率分析等。 模块三:基于点云的曲面造型 这是本书的核心内容之一,将详细教授如何利用ImageWare将点云数据转化为高质量的曲面模型: 自动曲面拟合: 学习ImageWare强大的自动曲面拟合算法,快速生成逼近点云的曲面。 手动曲面创建与编辑: 讲解如何根据点云形状,手动绘制基准曲线、曲面,并进行曲面编辑,如曲面偏移、拉伸、扫描等。 自由曲面建模: 重点掌握ImageWare在自由曲面(NURBS)建模方面的强大功能,包括曲面构建、曲面修复、曲面增减面等。 参数化曲面建模: 介绍如何创建具有工程意义的参数化曲面,为后续CAD设计提供基础。 曲面质量评估与优化: 学习如何对生成的曲面进行质量评估,如G0, G1, G2连续性检查,并进行必要的优化和修补。 模块四:特征识别与智能建模 现代CAD/CAM系统越来越强调模型的智能性和可编辑性。本模块将引导学习者掌握ImageWare的特征识别能力: 工程特征的识别: 学习如何自动或手动识别模型中的孔、槽、倒角、圆角、拔模斜度等工程特征。 特征驱动建模: 讲解如何利用识别出的工程特征,直接在曲面模型上进行编辑,实现参数化修改。 由曲面到实体: 学习如何将曲面模型转化为实体模型,满足CAM加工或下游CAE分析的需求。 模型重建与优化: 探讨如何通过特征识别,对扫描数据生成的模型进行重构,使其更符合标准的CAD建模规范。 模块五:ImageWare高级应用与实战案例 本模块将通过实际案例,巩固学习者所学知识,并拓展其应用视野: 复杂零件的逆向建模: 选取不同行业(如汽车零部件、医疗器械、消费电子产品)的复杂零件,进行完整的逆向建模流程演示。 模具设计的逆向应用: 演示如何利用逆向工程技术,对现有模具进行数据采集和分析,为模具修复或仿制提供依据。 文物数字化与保护: 介绍如何利用ImageWare对文物进行三维数字化,为文物信息存档、修复和展示提供支持。 与其他CAD/CAM软件的集成: 简要介绍ImageWare与其他主流CAD/CAM软件(如CATIA, SolidWorks, UG/NX等)的数据交互和集成应用。 项目实战指导: 提供一些具有挑战性的实际项目,引导学习者独立完成,以培养解决复杂问题的能力。 三、 教材特色与创新之处 本书在继承第一版优点的基础上,重点突出了以下特色和创新: 理论与实践深度融合: 每一章节都紧密结合ImageWare软件的操作,将抽象的逆向工程原理转化为具体的软件指令和工作流程。理论讲解清晰易懂,实践操作步骤详尽明确。 紧扣“技能型人才培养”定位: 全书以培养实际操作能力为导向,注重知识的实用性和技能的可迁移性。教学案例的选择均源于实际工业生产,力求让学习者学有所用,用有所成。 ImageWare最新版本支持: 本书基于ImageWare软件的最新版本进行内容编写,确保软件功能和操作方法与时俱进,符合当前行业应用的标准。 丰富的图文并茂设计: 大量采用高清的软件界面截图和模型渲染图,辅以简洁直观的文字说明,极大降低了学习者的理解门槛,提高了学习效率。 精选实战案例: 案例选取具有代表性,涵盖不同复杂程度和应用领域,能够帮助学习者理解逆向工程在实际工作中的应用场景,并逐步提升解决实际问题的能力。 清晰的章节逻辑与递进式学习: 章节内容设置循序渐进,从基础概念到高级应用,层层递进,符合认知规律,便于学习者系统地掌握知识体系。 注重学习者自主学习能力的培养: 除了详细的讲解,书中还提供了大量的思考题和实践练习,鼓励学习者主动探索,独立思考,从而真正掌握逆向工程的核心技能。 前沿技术的引入: 适时引入如特征识别、智能建模等前沿技术,帮助学习者了解行业发展趋势,提升其技术视野。 四、 适用对象 本书的读者群体非常广泛,主要包括: 职业院校、高等院校的CAD/CAM相关专业学生: 是系统学习逆向工程技术,掌握ImageWare软件应用的首选教材。 从事产品设计、制造、工程技术、模具开发、质量检测等相关行业的工程师和技术人员: 为其提供提升技能、应对转型挑战的有力工具。 希望转入CAD/CAM领域的初学者: 可作为入门引导,快速掌握逆向工程的核心技术。 对三维建模、数字化技术感兴趣的研究人员和爱好者: 能够帮助其理解和应用逆向工程技术。 五、 结语 逆向工程作为连接物理世界与数字世界的重要技术,其重要性日益凸显。ImageWare作为行业内领先的逆向工程软件,为实现这一目标提供了强大的支持。本书《CAD/CAM技能型人才培养规划教材:ImageWare逆向造型基础教程(第2版)》旨在通过系统、专业的讲解和丰富的实战案例,帮助读者全面掌握ImageWare软件的逆向造型技术,成为新时代制造业所急需的复合型技能人才。我们坚信,本书将成为您学习和掌握逆向工程技术的得力助手,助您在数字化浪潮中乘风破浪,成就职业辉煌。