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| 內容簡介： |
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在逆向工程中，二维截面重构包括两个层次：低层次的外形相似、逼近精度；高层次的参数复原。 在二维截面数据的逆向重构中，高层次的参数复原和以及复原精度是至关重要的。本书将截面特征类型分为直线特征、圆弧特征和自由特征，各特征间满足一定的约束关系（G0连续、G1连续和G2连续）；重点研究直线与样条特征相邻、圆弧与样条特征相邻的截面数据重构。
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| 關於作者： |
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张旭，上海工程技术大学副教授，硕士生导师，浙江大学博士研究生。中国图学学会会员，国家自然科学基金评审专家，上海市教育评估院专家。2017.2~2018.2于美国密歇根大学迪尔本分校进行高级学者访问。主要研究领域为逆向工程，切削加工原理与应用，图像处理与识别等。多年来一直从事逆向工程中截面数据的优化与重构，多视点云配准技术等。相关成果发表在多家刊物上，其中被SCI、EI收录多篇。出版研究生教材《逆向建模技术与产品创新设计》。作为项目负责人承担各类项目多项，主要包括国家自然那科学基金项目，上海市优秀青年教师资助项目，浙江省教育科学规划课题，横向项目等。
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| 目錄：
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目录
第1章 绪 论 1
1.1 引言 1
1.2 问题的分析与提出 2
1.2.1 分段点提取误差分析 2
1.2.2 分段点影响特征参数的提取 4
1.2.3 分段点影响截面特征的重构精度 4
1.2.4 分段点影响三维重构的性能 6
1.3 研究内容 7
第2章 分段点区间的提取 10
2.1 引言 10
2.2 直线特征自由特征分段点的区间确定及提取 10
2.2.1 基于改进均值平滑方法的截面数据处理方法 11
2.2.2 基于数理统计原理分段点区间的确定 14
2.2.3 实例分析 16
2.3 圆弧特征自由特征分段点的区间确定及提取 19
2.3.1 圆弧自由曲线分段点区间的确定 19
2.3.2 实例分析 21
2.4 本章小结 23
第3章 利用二分搜索法提取精确的分段点 24
3.1 引言 24
3.2 截面特征曲线的拟合模型及约束表达 25
3.2.1 基于最小二乘法的曲线拟合 25
3.2.2 截面相邻特征曲线间G1连续约束表达 29
3.3 利用二分搜索法提取精确的分段点 30
3.3.1 直线特征与自由特征间分段点的提取 30
3.3.2 圆弧特征与自由特征间分段点的提取 33
3.4 基于边界处曲线切矢方向信息搜索精确分段点 33
3.4.1 现象分析及方法确定 33
3.4.2 斜率误差修正值的确定 35
3.5 截面数据优化重构模型及误差分析 36
3.5.1 数学模型的建立与求解 36
3.5.2 曲线逼近误差分析 37
3.6 实例分析 38
3.6.1 实例1：依据边界切矢方向搜索法 38
3.6.2 实例2：二分搜索法 41
3.7 两种求解精确分段点方法的比较 45
3.8 本章小结 45
第4章 直线特征样条特征满足G1连续约束的截面数据重构 47
4.1 引言 47
4.2 基于黄金分割法的截面数据最优化重构 48
4.2.1 优化数学模型的建立 48
4.2.2 黄金分割法的优化过程 49
4.3 最优化的误差分析 50
4.3.1 逼近误差分析 50
4.3.2 约束误差分析 51
4.4 应用实例 51
4.5 本章小结 54
第5章 圆弧特征样条特征满足G1连续约束的截面数据重构 55
5.1 引言 55
5.2 基于边界G1连续约束的截面重构 56
5.2.1 基于边界G1连续约束的截面数据重构 56
5.2.2 分段点对截面数据重构的影响 59
5.3 基于粒子群算法的动态优化 61
5.3.1 精确重构优化方案 61
5.3.2 粒子群算法参数及适应度函数 63
5.3.3 算法描述及时间复杂度 65
5.4 G1连续约束高精度重构实例分析 67
5.4.1 基于G1连续约束的直线与B样条曲线重构 67
5.4.2 基于G1连续约束的圆弧与B样条曲线重构 70
5.5 本章小结 72
第6章 圆弧特征样条特征满足G2连续约束的截面数据重构 74
6.1 引言 74
6.2 基于G2连续约束的截面数据重构 75
6.2.1 特征间G2连续约束表达 75
6.2.2 基于边界G2连续约束的截面数据重构研究 77
6.2.3 G2连续约束添加最优化模型建立 78
6.2.4 建立求解模型 81
6.3 G2连续约束高精度重构实例分析 81
6.4 本章小结 84
第7章 基于二维搜索的截面数据重构 85
7.1 引言 85
7.2 基于网格法的截面数据最优化重构 85
7.2.1 优化数学模型的建立 86
7.2.2 网格法优化过程 88
7.3 应用实例 92
7.4 本章小结 97
第8章 软件框架与实例 98
8.1 引言 98
8.2 STLViewer软件简介 98
8.2.1 STLViewer软件实现逆向建模的策略 98
8.2.2 软件框架与模块组成 99
8.2.3 STLViewer软件的主要功能 100
8.3 仿叶片叶身零件逆向CAD模型重构 100
8.3.1 CAD模型重构策略 101
8.3.2 截面数据获取及预处理 101
8.3.3 截面数据重构 102
8.3.4 CAD模型生成 104
8.4 某型航空发动机叶片逆向CAD模型重构 105
8.4.1 CAD模型重构策略 106
8.4.2 截面数据获取及预处理 106
8.4.3 截面数据重构 106
8.4.4 CAD模型生成 107
8.5 本章小结 107
第9章 结论与展望 108
9.1 总结 108
9.2 展望 109
参考文献 110
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| 內容試閱：
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前言
在逆向工程中，二维截面重构包括两个层次：低层次的外形相似、逼近精度；高层次的参数复原。在二维截面数据的逆向重构中，高层次的参数复原及复原精度是至关重要的。
本书将截面特征类型分为直线特征、圆弧特征和自由特征，各特征间满足一定的约束关系（G0连续约束、G1连续约束和G2连续约束）。重点研究直线与样条特征相邻、圆弧与样条特征相邻的截面数据重构。二维截面数据在分段的过程中，由于分段点提取的精度不高，导致样条特征在分段点附近的重构效果与理论偏差较大，同时也导致直线特征与圆弧特征参数和理论值差距较大，进而影响产品的重构性能。本书以分段点为根本点，重点研究截面数据的高精度重构。首先采用数据平滑的方法提取分段点所在区间，然后分别从一维搜索和二维搜索的角度在所提取区间内搜索分段点。一维搜索的范围是指单纯在线上（直线或圆弧）搜索分段点；二维搜索是指将分段点所在区域划分出来，构成矩形区域，在整个矩形区域搜索分段点。在一维搜索中，根据约束类型又分为线性约束和非线性约束的情况。对于直线特征样条特征满足G1连续约束的截面数据，其约束为线性约束，采用黄金分割搜索分段点，提取精度可以达到级。对于圆弧特征样条特征满足G1连续约束的截面数据，由于圆弧特征相对于直线特征，与样条特征更为相似，采用黄金分割法搜索的分段点精度不够，不能够达到级；本书另辟蹊径，采用粒子群算法搜索分段点，提取精度可以达到级，并将该方法称为粒子群线性方法。该粒子群线性方法同样适用于前面的直线特征样条特征，满足G1连续约束的截面数据重构问题。对于直线特征样条特征满足G2连续约束的截面数据重构问题，其约束也为线性约束，也采用粒子群线性方法。对于圆弧特征样条特征满足G2连续约束的截面数据重构，其约束为非线性约束，需要经过特殊处理，再采用粒子群算法搜索分段点，将该方法称为粒子群非线性方法。截面数据重构，关键是分段点的提取，通过上述一维搜索和二维搜索获取高精度的分段点后，再以分段点为界，将截面数据分割为一段段单一特征数据，对每段单一特征数据拟合满足一定约束的特征，进而完成截面数据的高精度重构。
实例验证，分段点的提取误差达到级，进而使截面特征的重构精度和性能得到根本的改善。在逆向工程中，由于精度问题导致产品性能无法发挥，本书研究成果为其提供了一种理论解决方案。本书的研究适用于高、精、尖产品的逆向重构。
本书由张旭编写，参与本书研究工作的还有章海波、张冉、刘栋和冯兴辉几位研究生。其中，章海波负责第4章和第7章的研究工作，张冉负责第2章和第3章的研究工作，刘栋负责第5章和第6章的研究工作，冯兴辉参与了第2章的研究工作。
本书在编写过程中参阅了大量相关文献，得到了许多同人的大力支持和帮助，再此向相关文献作者表示衷心的感谢。由于时间仓促，书中难免存在错误和不妥之处，恳请广大读者和专家批评指正。
作者
2019年1月
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