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計算機圖形學及數字化快速成型 版權信息
- ISBN：9787122342782
- 條形碼：9787122342782 ; 978-7-122-34278-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
計算機圖形學及數字化快速成型 本書特色
計算機圖形學和數字化快速成型技術相結合,實現了計算機建模、CAD數據直接制造模型或零件,更加快速而精密地制造出任意復雜的模型和零件。本書講解了計算機圖形學和數字化快速成型技術的基本原理和方法,著重介紹了OpenGL編程、算法、曲線曲面、仿射變換,銜接計算機圖形學和數字化快速成型的關鍵技術——數字化快速成型的前處理,以及三維數字化快速成型技術和實踐案例。本書可供高等學校機械制造、計算機圖形學、數字化制造、材料成型、汽車等相關專業的師生和企事業單位從事相關技術的專業人員使用。
計算機圖形學及數字化快速成型 內容簡介
本書主要介紹了計算機圖形學和數字化快速成型技術。全書共分8章，其中第1章主要簡要介紹了計算機圖形學和數字化快速成型技術的基本知識及其二者之間的關系；第2~5章主要介紹了計算機圖形學，包括OpenGL編程、基本圖形光柵化算法、自由曲線曲面、仿射變換；第6~8章主要介紹了數字化快速成型技術，包括產品數字化造型基礎、數字化快速成型的前處理、三維數字化快速成型技術與實踐。
計算機圖形學及數字化快速成型 目錄
第1章 緒論 / 1
1.1 計算機圖形學概述 / 1
1.1.1 基本概念 / 1
1.1.2 計算機圖形學的發展簡史 / 2
1.1.3 計算機圖形學的基本研究內容 / 3
1.1.4 計算機圖形系統的功能 / 4
1.1.5 計算機圖形系統的組成 / 9
1.2 數字化快速成型技術概述 / 11
1.2.1 基本概念及特點 / 11
1.2.2 三維數字化快速成型的發展 / 14
1.2.3 三維數字化快速成型基本研究內容 / 17
1.3 三維數字化快速成型與計算機圖形學的關系 / 19
本章習題 / 19
第2章 OpenGL編程基礎 / 20
2.1 OpenGL工作流程 / 20
2.2 OpenGL函數庫 / 22
2.3 OpenGL的功能 / 23
2.4 配置繪圖環境 / 26
2.4.1 VS環境配置 / 26
2.4.2 基于MFC的編程環境配置 / 27
本章習題 / 32
第3章 基本圖形光柵化算法 / 33
3.1 直線的光柵化 / 34
3.1.1 數值微分法 / 34
3.1.2 Bresenham畫線算法 / 35
3.2 圓的光柵化 / 38
3.2.1 中點畫圓算法 / 39
3.2.2 Bresenham畫圓算法 / 41
3.3 多邊形的填充 / 44
3.3.1 掃描線填充算法 / 45
3.3.2 邊緣填充算法 / 53
3.3.3 區域填充算法 / 54
3.4 反走樣 / 56
3.4.1 提高顯示器分辨率 / 56
3.4.2 超采樣 / 57
3.4.3 區域采樣 / 58
3.5 上機實踐 / 59
3.5.1 個性化名字案例 / 60
3.5.2 京東狗圖案的設計 / 62
3.5.3 人臉圖案的設計 / 67
3.5.4 貓頭圖案設計 / 70
3.5.5 五星紅旗設計 / 74
本章習題 / 76
第4章 自由曲線曲面 / 78
4.1 曲線和曲面表示的基礎知識 / 78
4.1.1 基本概念 / 78
4.1.2 曲線和曲面的表示方式 / 79
4.1.3 參數曲線的參數 / 80
4.1.4 參數連續性和幾何連續性 / 81
4.1.5 參數曲線的代數和幾何形式 / 82
4.1.6 參數曲面的參數 / 83
4.2 Bezier參數曲線曲面 / 84
4.2.1 Bezier曲線的背景和基本定義 / 84
4.2.2 Bezier曲線的性質 / 85
4.2.3 Bezier曲線的生成 / 86
4.2.4 Bezier參數曲面 / 87
4.3 B樣條曲線曲面 / 88
4.3.1 B樣條曲線 / 88
4.3.2 B樣條曲面 / 89
4.4 多邊形網格曲面 / 90
4.4.1 多邊形網格的定義 / 90
4.4.2 多邊形網格的性質 / 91
4.4.3 網格簡化 / 91
4.5 細分曲面 / 93
4.5.1 細分曲面的概念 / 93
4.5.2 細分曲面的關鍵技術 / 93
4.5.3 細分曲面的應用 / 95
本章習題 / 98
第5章 仿射變換 / 99
5.1 三維圖形的顯示流程 / 100
5.1.1 基本原理 / 100
5.1.2 OpenGL的視景轉換 / 102
5.2 窗口到視口的變換 / 104
5.2.1 基本原理 / 104
5.2.2 OpenGL中的視口變換 / 106
5.3 物體的二維仿射變換 / 109
5.3.1 點的變換 / 110
5.3.2 二維圖形的仿射變換 / 112
5.3.3 仿射變換的逆變換 / 114
5.3.4 仿射變換的復合變換 / 115
5.4 三維仿射變換 / 117
5.4.1 基本三維變換 / 118
5.4.2 三維復合仿射變換 / 120
本章習題 / 121
第6章 產品數字化造型基礎 / 123
6.1 基本定義 / 123
6.2 三維物體的存儲模型 / 124
6.2.1 線框模型 / 124
6.2.2 表面模型 / 125
6.2.3 實體模型 / 126
6.3 三維實體的表示方法 / 126
6.3.1 構造實體幾何表示法 / 127
6.3.2 邊界表示法 / 129
6.3.3 分解表示法 / 134
6.3.4 掃描表示法 / 136
6.3.5 特征造型 / 136
本章習題 / 138
第7章 數字化快速成型的前處理 / 139
7.1 數字化快速成型概述 / 139
7.2 三維數字化正向建模 / 140
7.2.1 三維數字化造型發展歷程 / 140
7.2.2 參數化造型 / 143
7.2.3 變量化造型 / 147
7.2.4 兩種造型技術的比較 / 149
7.2.5 其他造型方法 / 151
7.2.6 商業軟件系統 / 151
7.3 三維數字化逆向建模 / 155
7.3.1 基本概念 / 155
7.3.2 數據采集 / 157
7.3.3 數據處理 / 158
7.3.4 曲面重構 / 161
7.3.5 坐標配準 / 162
7.3.6 誤差分析 / 162
7.4 三維模型的近似處理 / 163
7.4.1 STL文件格式 / 163
7.4.2 STL文件的轉換 / 165
7.4.3 模型的檢驗與修補 / 165
本章習題 / 167
第8章 三維數字化快速成型技術與實踐 / 168
8.1 概述 / 168
8.2 熔融沉積成型技術 / 169
8.2.1 FDM成型原理與系統組成 / 169
8.2.2 FDM成型過程 / 171
8.2.3 FDM的技術難點 / 172
8.3 立體光刻 / 172
8.3.1 SLA成型原理 / 172
8.3.2 SLA成型過程 / 174
8.3.3 SLA技術難點 / 175
8.4 選擇性激光燒結技術 / 175
8.4.1 SLS成型原理 / 176
8.4.2 SLS的成型過程 / 177
8.4.3 SLS的技術難點 / 178
8.5 分層實體制造 / 178
8.5.1 LOM成型原理與系統組成 / 179
8.5.2 LOM成型過程 / 180
8.5.3 LOM的技術難點 / 180
8.6 三維印刷技術 / 181
8.6.1 3DP成型原理 / 181
8.6.2 3DP成型過程 / 182
8.6.3 3DP的技術難點 / 183
8.7 直接金屬激光燒結 / 183
8.7.1 DMLS成型原理 / 184
8.7.2 DMLS成型過程 / 187
8.7.3 DMLS的技術難點 / 187
8.8 桌面三維打印機組裝實踐 / 188
8.8.1 機械部件及機體框架的安裝 / 189
8.8.2 步進電動機和電子系統 / 193
8.8.3 軟件安裝與調試 / 196
8.9 三維打印實踐 / 200
8.9.1 打印機調整 / 200
8.9.2 打印步驟 / 200
本章習題 / 203
附錄 OpenGL常用函數一覽表 / 204
參考文獻 / 208
1.1 計算機圖形學概述 / 1
1.1.1 基本概念 / 1
1.1.2 計算機圖形學的發展簡史 / 2
1.1.3 計算機圖形學的基本研究內容 / 3
1.1.4 計算機圖形系統的功能 / 4
1.1.5 計算機圖形系統的組成 / 9
1.2 數字化快速成型技術概述 / 11
1.2.1 基本概念及特點 / 11
1.2.2 三維數字化快速成型的發展 / 14
1.2.3 三維數字化快速成型基本研究內容 / 17
1.3 三維數字化快速成型與計算機圖形學的關系 / 19
本章習題 / 19
第2章 OpenGL編程基礎 / 20
2.1 OpenGL工作流程 / 20
2.2 OpenGL函數庫 / 22
2.3 OpenGL的功能 / 23
2.4 配置繪圖環境 / 26
2.4.1 VS環境配置 / 26
2.4.2 基于MFC的編程環境配置 / 27
本章習題 / 32
第3章 基本圖形光柵化算法 / 33
3.1 直線的光柵化 / 34
3.1.1 數值微分法 / 34
3.1.2 Bresenham畫線算法 / 35
3.2 圓的光柵化 / 38
3.2.1 中點畫圓算法 / 39
3.2.2 Bresenham畫圓算法 / 41
3.3 多邊形的填充 / 44
3.3.1 掃描線填充算法 / 45
3.3.2 邊緣填充算法 / 53
3.3.3 區域填充算法 / 54
3.4 反走樣 / 56
3.4.1 提高顯示器分辨率 / 56
3.4.2 超采樣 / 57
3.4.3 區域采樣 / 58
3.5 上機實踐 / 59
3.5.1 個性化名字案例 / 60
3.5.2 京東狗圖案的設計 / 62
3.5.3 人臉圖案的設計 / 67
3.5.4 貓頭圖案設計 / 70
3.5.5 五星紅旗設計 / 74
本章習題 / 76
第4章 自由曲線曲面 / 78
4.1 曲線和曲面表示的基礎知識 / 78
4.1.1 基本概念 / 78
4.1.2 曲線和曲面的表示方式 / 79
4.1.3 參數曲線的參數 / 80
4.1.4 參數連續性和幾何連續性 / 81
4.1.5 參數曲線的代數和幾何形式 / 82
4.1.6 參數曲面的參數 / 83
4.2 Bezier參數曲線曲面 / 84
4.2.1 Bezier曲線的背景和基本定義 / 84
4.2.2 Bezier曲線的性質 / 85
4.2.3 Bezier曲線的生成 / 86
4.2.4 Bezier參數曲面 / 87
4.3 B樣條曲線曲面 / 88
4.3.1 B樣條曲線 / 88
4.3.2 B樣條曲面 / 89
4.4 多邊形網格曲面 / 90
4.4.1 多邊形網格的定義 / 90
4.4.2 多邊形網格的性質 / 91
4.4.3 網格簡化 / 91
4.5 細分曲面 / 93
4.5.1 細分曲面的概念 / 93
4.5.2 細分曲面的關鍵技術 / 93
4.5.3 細分曲面的應用 / 95
本章習題 / 98
第5章 仿射變換 / 99
5.1 三維圖形的顯示流程 / 100
5.1.1 基本原理 / 100
5.1.2 OpenGL的視景轉換 / 102
5.2 窗口到視口的變換 / 104
5.2.1 基本原理 / 104
5.2.2 OpenGL中的視口變換 / 106
5.3 物體的二維仿射變換 / 109
5.3.1 點的變換 / 110
5.3.2 二維圖形的仿射變換 / 112
5.3.3 仿射變換的逆變換 / 114
5.3.4 仿射變換的復合變換 / 115
5.4 三維仿射變換 / 117
5.4.1 基本三維變換 / 118
5.4.2 三維復合仿射變換 / 120
本章習題 / 121
第6章 產品數字化造型基礎 / 123
6.1 基本定義 / 123
6.2 三維物體的存儲模型 / 124
6.2.1 線框模型 / 124
6.2.2 表面模型 / 125
6.2.3 實體模型 / 126
6.3 三維實體的表示方法 / 126
6.3.1 構造實體幾何表示法 / 127
6.3.2 邊界表示法 / 129
6.3.3 分解表示法 / 134
6.3.4 掃描表示法 / 136
6.3.5 特征造型 / 136
本章習題 / 138
第7章 數字化快速成型的前處理 / 139
7.1 數字化快速成型概述 / 139
7.2 三維數字化正向建模 / 140
7.2.1 三維數字化造型發展歷程 / 140
7.2.2 參數化造型 / 143
7.2.3 變量化造型 / 147
7.2.4 兩種造型技術的比較 / 149
7.2.5 其他造型方法 / 151
7.2.6 商業軟件系統 / 151
7.3 三維數字化逆向建模 / 155
7.3.1 基本概念 / 155
7.3.2 數據采集 / 157
7.3.3 數據處理 / 158
7.3.4 曲面重構 / 161
7.3.5 坐標配準 / 162
7.3.6 誤差分析 / 162
7.4 三維模型的近似處理 / 163
7.4.1 STL文件格式 / 163
7.4.2 STL文件的轉換 / 165
7.4.3 模型的檢驗與修補 / 165
本章習題 / 167
第8章 三維數字化快速成型技術與實踐 / 168
8.1 概述 / 168
8.2 熔融沉積成型技術 / 169
8.2.1 FDM成型原理與系統組成 / 169
8.2.2 FDM成型過程 / 171
8.2.3 FDM的技術難點 / 172
8.3 立體光刻 / 172
8.3.1 SLA成型原理 / 172
8.3.2 SLA成型過程 / 174
8.3.3 SLA技術難點 / 175
8.4 選擇性激光燒結技術 / 175
8.4.1 SLS成型原理 / 176
8.4.2 SLS的成型過程 / 177
8.4.3 SLS的技術難點 / 178
8.5 分層實體制造 / 178
8.5.1 LOM成型原理與系統組成 / 179
8.5.2 LOM成型過程 / 180
8.5.3 LOM的技術難點 / 180
8.6 三維印刷技術 / 181
8.6.1 3DP成型原理 / 181
8.6.2 3DP成型過程 / 182
8.6.3 3DP的技術難點 / 183
8.7 直接金屬激光燒結 / 183
8.7.1 DMLS成型原理 / 184
8.7.2 DMLS成型過程 / 187
8.7.3 DMLS的技術難點 / 187
8.8 桌面三維打印機組裝實踐 / 188
8.8.1 機械部件及機體框架的安裝 / 189
8.8.2 步進電動機和電子系統 / 193
8.8.3 軟件安裝與調試 / 196
8.9 三維打印實踐 / 200
8.9.1 打印機調整 / 200
8.9.2 打印步驟 / 200
本章習題 / 203
附錄 OpenGL常用函數一覽表 / 204
參考文獻 / 208
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計算機圖形學及數字化快速成型 作者簡介
張秀芬，內蒙古工業大學機械工程學院，副教授，2011年3月畢業于浙江大學機械設計及理論專業，獲工學博士學位。現在內蒙古工業大學從事教學科研工作，主要研究方向為計算機輔助設計、產品綠色設計等。以首作者發表學術論文20余篇，其中SCI收錄3篇，EI收錄8篇。獲實用新型專利1項，計算機軟件著作權2項，主持和參與多項自然科學基金項目。
教學方面，培養碩士研究生3名，自2011年以來開設并主講1門碩士研究生專業選修課程《產品綠色設計》，旨在培養學生綠色環保意識和了解綠色設計相關方法和技術。綠色設計是一種先進的設計理念，為了支持綠色設計，需要進行產品結構、材料、布局等方面的改變，綠色設計涉及面廣，過程復雜，而且新方法、新理論、新技術層出不窮。
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