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第1章 逆向工程CAD技术1

1.1 现代设计方法2

1.1.1 现代设计方法的历史和定义2

1.1.2 现代设计方法的分类4

1.2 正向设计5

1.2.1 产品规划6

1.2.2 方案设计7

1.2.3 结构与技术设计7

1.2.4 产品制造8

1.3 逆向设计9

1.3.1 逆向设计的工作流程11

1.3.2 逆向设计的开发流程13

1.3.3 逆向设计的应用前景18

1.4 三维数字化建模CAD平台的选择19

1.4.1 三维数字化建模与逆向工程19

1.4.2 正向设计CAD建模软件选择要点20

1.4.3 正向设计建模主流CAD软件21

小结24

习题24

第2章 逆向工程的测量技术25

2.1 先进检测技术26

2.2 接触式测量27

2.2.1 三坐标测量机30

2.2.2 三坐标测量机软件分类39

2.2.3 三坐标测量机测量过程42

2.3 非接触测量45

2.3.1 三维光学测量技术45

2.3.2 三维光学测量设备48

2.4 断层数据测量方法53

2.5 测量中的问题56

2.5.1 三维数据测量方法的选择56

2.5.2 数据测量的误差分析58

2.6 三维测量技术的应用60

小结64

习题64

第3章 工业近景摄影测量技术65

3.1 数字摄影测量68

3.1.1 数字摄影测量的定义和分类68

3.1.2 数字摄影测量要解决的主要问题69

3.1.3 数字摄影测量系统的作业过程69

3.2 数字影像的获取与重采样70

3.2.1 光学影像与数字影像70

3.2.2 影像的数字化71

3.2.3 数字影像的重采样72

3.3 数字影像解析基础74

3.3.1 数字影像的内定向74

3.3.2 同名核线的确定75

3.4 数字影像匹配原理78

3.4.1 数字影像相关原理78

3.4.2 数字影像匹配基本算法81

3.4.3 基于物方的影像匹配法84

3.5 最小二乘影像匹配85

3.5.1 最小二乘影像匹配原理85

3.5.2 单点最小二乘影像匹配87

3.6 基于特征的影像匹配88

3.6.1 特征提取89

3.6.2 基于特征点的影像匹配90

3.7 数字影像纠正91

3.7.1 像片纠正的基本思想91

3.7.2 中心投影影像的数字影像纠正92

3.8 数字摄影测量系统94

3.8.1 数字摄影测量系统的主要产品94

3.8.2 数字摄影测量系统的主要功能95

3.8.3 数字摄影测量系统的工作流程95

3.8.4 JX-4C数字摄影测量系统96

3.9 近景摄影测量98

3.9.1 近景摄影测量的摄影方法和基本公式99

3.9.2 近景摄影测量的量测用摄影机103

3.9.3 量测用立体摄影机105

3.9.4 非量测摄影机107

3.9.5 直接线性变换解法110

3.9.6 近景摄影测量中相对控制的应用118

3.9.7 XJTUDP系统简介122

小结124

习题124

第4章 结构光扫描测量技术125

4.1 结构光测量127

4.1.1 结构光视觉原理127

4.1.2 点结构光视觉传感器数学模型128

4.1.3 线结构光视觉传感器数学模型129

4.1.4 多线结构光视觉传感器数学模型130

4.1.5 光栅投影传感器数学模型131

4.1.6 结构光视觉传感器标定方法132

4.2 立体视觉测量136

4.2.1 双目立体视觉测量模型136

4.2.2 双目立体视觉传感器标定方法137

4.3 单摄像机测量139

4.3.1 单摄像机测量数学模型139

4.3.2 控制点空间坐标求解的多义性141

4.4 光束平差测量142

4.4.1 光束平差测量数学模型142

4.4.2 平差初值的获取143

4.5 数字化视觉精密测量系统145

4.5.1 测量系统的构成145

4.5.2 测量原理及工作流程149

4.6 相机成像基站的外部方位152

4.6.1 初始绝对方位152

4.6.2 相机成像基站的相对方位159

4.7 空间特征点匹配170

4.7.1 基于外极线约束的特征点匹配法170

4.7.2 基于外极平面角的特征点匹配方法171

4.8 三角测量与反推投影172

4.8.1 空间特征点三角测量原理173

4.8.2 空间特征点反推投影176

4.9 空间优化平差及后处理177

4.9.1 基于共线方程的光束优化平差177

4.9.2 快速优化平差和后处理179

小结183

习题184

第5章 点云处理关键技术185

5.1 测量数据前期修补技术187

5.1.1 点云预处理流程187

5.1.2 点云采样189

5.1.3 噪声识别与去除190

5.1.4 数据压缩，精简192

5.1.5 数据补全196

5.1.6 数据平滑197

5.2 测量数据的多视配准技术198

5.2.1 ICP匹配技术198

5.2.2 基于统计特征的模型匹配初值获取技术199

5.2.3 基于扩展高斯球的模型匹配初值获取技术202

5.2.4 层次聚类法208

5.3 测量数据可视化分析技术213

5.3.1 曲率分析213

5.3.2 点云网格化219

5.4 测量数据分割技术221

5.4.1 散乱数据的自动分割222

5.4.2 基于点云几何属性的特征区域自动分割方法226

5.4.3 交互分割方法227

5.5 应用实例227

小结229

习题229

第6章 逆向工程软件简介230

6.1 逆向软件简介232

6.2 Imageware233

6.2.1 Imageware简介233

6.2.2 主要模块234

6.2.3 主要特点235

6.3 Geomagic Studio236

6.3.1 将实物零部件转化为可制造的数字模型的唯一全面的解决方案236

6.3.2 主要功能237

6.3.3 主要优势237

6.3.4 应用方式238

6.3.5 CAD系统扩展239

6.3.6 软件优势242

6.4 CopyCAD245

6.4.1 概述245

6.4.2 CopyCAD的主要特性246

6.4.3 Delcam CopyCAD Pro软件特点248

6.5 RapidForm256

6.5.1 概述256

6.5.2 主要特性256

6.5.3 RapidForm发布逆向工程软件的最新版本257

6.5.4 关于Shiningform258

小结258

习题258

第7章 实例应用分析260

7.1 基于近景摄影测量和结构光测量的测量方法261

7.1.1 检测新方法的程序262

7.1.2 检测新方法的步骤264

7.1.3 近景摄影测量系统的组成及程序界面264

7.1.4 三维光学面扫描测量系统265

7.2 应用实例267

7.2.1 大型水轮机叶片检测267

7.2.2 某门外壳成形回弹量检测的实例分析268

7.2.3 皮带轮三维建模277

7.2.4 汽车驾驶室曲面建模279

7.2.5 某汽车后地板纵梁成形回弹值及其精度评价280

参考文献287