本書共7章， 主要內(nèi)容包括：3D打印技術(shù)概述，工件3D打印數(shù)字模型建立，常用測量方法及設(shè)備簡介，面結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)原理，面結(jié)構(gòu)光三維測量設(shè)備原理及操作，三維測量與數(shù)據(jù)處理實例，3D技術(shù)的發(fā)展方向及應(yīng)用案例分析。
本書以論述面結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)為主，介紹與之相關(guān)的正逆向3D打印建模，并以PowerScan系列藍(lán)光三維測量設(shè)備為例，詳細(xì)介紹了設(shè)備操作及數(shù)據(jù)處理方法。
本書可作為高等院校機(jī)械工程專業(yè)、材料工程專業(yè)、職業(yè)教育制造工程類相關(guān)專業(yè)的教材與參考書，以及產(chǎn)品開發(fā)和制造業(yè)技術(shù)人員的參考書，亦可供關(guān)心制造技術(shù)發(fā)展的不同領(lǐng)域、不同行業(yè)的人員和學(xué)生閱讀。
三維測量技術(shù)是增量（材）制造技術(shù)體系的重要組成部分，可用于制造前期的逆向設(shè)計和制造后期的精度檢測。在現(xiàn)有的三維測量技術(shù)中，面結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)由于具有測量速度快、測量精度高等優(yōu)勢， 成為目前最為先進(jìn)的三維測量技術(shù)之一。
華中科技大學(xué)快速制造中心從2001年開始，在國家科技支撐計劃、歐盟框架七項目、國家自然科學(xué)基金、湖北省自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體和博士后科學(xué)基金等多項國家與省部級科研項目的資助下，完成了相位計算、系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定、全局誤差控制和高速計算模式構(gòu)建等多項關(guān)鍵技術(shù)的研究工作，研發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的PowerScan系列面結(jié)構(gòu)光三維測量系統(tǒng)， 獲國內(nèi)及國際多項發(fā)明專利，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，目前已在國防、航空航天、汽車、鐵路、電力、生物醫(yī)學(xué)、文物數(shù)字化、教學(xué)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。
本書對多種三維建模方法、三維測量原理與方法、面結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)及操作方法、三維測量與數(shù)據(jù)處理等方面的知識進(jìn)行了全面系統(tǒng)的論述。全書共分為7章，第1章3D打印技術(shù)概論；第2章論述了3D建模方法，主要分為正向工程、逆向工程和正逆向混合設(shè)計；第3章論述了現(xiàn)有的多種三維測量原理、方法及測量設(shè)備現(xiàn)狀，主要包括接觸式測量和非接觸式測量；第4章介紹了面結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)原理；第5章介紹面結(jié)構(gòu)光三維測量設(shè)備原理及操作，主要介紹PowerScan系列快速三維測量系統(tǒng)的操作方法，包括系統(tǒng)簡介、系統(tǒng)操作指南、系統(tǒng)安裝方法、軟件界面介紹和系統(tǒng)操作說明；第6章介紹了三維測量與數(shù)據(jù)處理實例，主要包括掃描流程和數(shù)據(jù)處理方法，處理后的數(shù)據(jù)可直接應(yīng)用于3D打�。坏�7章介紹了3D打印技術(shù)的發(fā)展方向，并對部分典型的應(yīng)用案例進(jìn)行分析。
在本書的內(nèi)容安排上，我們以近十幾年來三維測量技術(shù)領(lǐng)域的科研成果為基礎(chǔ)，同時兼顧了不同知識背景讀者的需求，既保證內(nèi)容新穎，能反映最新研究成果，又有理論知識探討和實際應(yīng)用實例分析。因此，本書既可供不同領(lǐng)域的工程技術(shù)人員閱讀，也可作為相關(guān)專業(yè)在校師生的參考書。
本書凝結(jié)了華中科技大學(xué)快速制造團(tuán)隊的有關(guān)科研成果，這些成果是由上百人經(jīng)過幾十年的長期堅持研究而取得的，本書作者只是該研究團(tuán)隊中從事三維測量技術(shù)研究的部分代表。因此，成書之際，衷心地感謝華中科技大學(xué)快速制造團(tuán)隊的各位教師、工程技術(shù)人員和歷屆研究生長期不懈的辛勤工作！衷心地感謝科技部、教育部、湖北省、武漢市等部門對此項目的資助，衷心地感謝中國科學(xué)院出版基金的資助，也向為本書出版作出貢獻(xiàn)的所有人員表示感謝！本書在撰寫的過程中，參考了相關(guān)的研究成果和論文，在此向這些同行表示感謝！
由于本書中部分內(nèi)容是我們的最新研究成果，且有些研究工作還在繼續(xù)，我們對該技術(shù)的認(rèn)識還在不斷深化之中，對一些問題的理解還不夠深入，加之作者的學(xué)術(shù)水平和知識面有限，因此書中的不足之處在所難免，殷切地期望同行專家和讀者批評指正。
李中偉
2016年3月于華中科技大學(xué)
第1章 3D打印技術(shù)概述 1
1.1 3D打印技術(shù)簡介 1
1.1.1 3D打印技術(shù)的概念 1
1.1.2 3D打印技術(shù)的發(fā)展史 2
1.1.3 3D打印技術(shù)的特點 5
1.2 3D打印技術(shù)的工作原理 6
1.3 3D打印的全過程 8
1.3.1 工件三維CAD模型文件的建立 9
1.3.2 三維掃描儀 10
1.3.3 三維模型文件的近似處理與切片處理 11
1.4 3D打印機(jī)的主流機(jī)型 12
1.4.1 立體光固化3D打印機(jī) 13
1.4.2 選擇性激光燒結(jié)3D打印機(jī) 14
1.4.3 選擇性激光熔化3D打印機(jī) 15
1.4.4 熔絲制造3D打印機(jī) 16
1.4.5 分層實體制造3D打印機(jī) 18
1.4.6 黏結(jié)劑噴射打印機(jī) 19
1.5 3D打印技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 21
1.5.1 3D打印技術(shù)的應(yīng)用 21
1.5.2 3D打印技術(shù)與行業(yè)結(jié)合的優(yōu)勢 23
1.5.3 3D打印技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀 29
1.5.4 3D打印技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展趨勢 31
1.5.5 3D打印技術(shù)發(fā)展的未來 33
第2章 工件3D打印數(shù)字模型建立 35
2.1 3D建模方法——正向工程 35
2.1.1 正向工程的原理及意義 35
2.1.2 正向工程的案例： 地球儀拼圖 36
2.1.3 常用軟件介紹 37
2.1.4 典型軟件(Rhino)應(yīng)用實例 45
2.1.5 典型軟件(SoildWorks)應(yīng)用實例 59
2.1.6 典型軟件(123D Design)應(yīng)用實例 71
2.2 3D建模方法——逆向工程 77
2.2.1 逆向工程的原理及意義 77
2.2.2 常用軟件介紹 79
2.2.3 典型軟件應(yīng)用實例 83
2.3 設(shè)計方法——正逆向混合設(shè)計 96
2.3.1 常用軟件Geomagic Direct 97
2.3.2 混合設(shè)計實例 98
2.4 STL數(shù)據(jù) 106
2.4.1 數(shù)據(jù)介紹 106
2.4.2 常用數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換軟件及方法 107
2.4.3 STL數(shù)據(jù)修復(fù)的軟件與方法 108
第3章 常用測量方法及設(shè)備簡介 115
3.1 常用測量方法 115
3.1.1 接觸式測量 115
3.1.2 非接觸式測量 121
3.1.3 接觸式與非接觸式測量方法的優(yōu)缺點 125
3.2 三維掃描儀應(yīng)用與分類 127
3.2.1 應(yīng)用領(lǐng)域 127
3.2.2 三維掃描儀分類 129
3.2.3 總結(jié) 141
第4章 面結(jié)構(gòu)光三維測量技術(shù)原理 142
4.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 142
4.2 測量原理簡介 144
4.2.1 相位移算法 144
4.2.2 系統(tǒng)參數(shù)標(biāo)定 148
4.2.3 三維重建 151
第5章 面結(jié)構(gòu)光三維測量設(shè)備原理及操作 153
5.1 PowerScan系列快速三維測量系統(tǒng)簡介 153
5.2 PowerScan系列快速三維測量系統(tǒng)構(gòu)造 157
5.2.1 系統(tǒng)框圖 157
5.2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 157
5.3 PowerScan系列快速三維測量系統(tǒng)安裝調(diào)試 159
5.4 軟件界面介紹 162
5.5 系統(tǒng)操作說明 164
5.5.1 建立工程 164
5.5.2 系統(tǒng)標(biāo)定 165
5.5.3 掃描測量設(shè)置 174
5.5.4 選擇模型拼接方式 175
5.6 掃描測量 176
5.6.1 黏貼標(biāo)志點 176
5.6.2 標(biāo)志點匹配 177
5.6.3 掃描測量 177
5.7 常見問題 181
第6章 三維測量與數(shù)據(jù)處理實例 183
6.1 高爾基頭像掃描測量實例 184
6.2 唐三彩駿馬掃描測量實例 188
6.3 OGGI 3D SH三維掃描系統(tǒng)使用說明 197
6.3.1 軟件界面介紹 197
6.3.2 系統(tǒng)標(biāo)定 197
6.3.3 掃描以及后處理 202
6.3.4 常見故障排除 205
第7章 3D技術(shù)的發(fā)展方向及應(yīng)用案例分析 206
7.1 3D技術(shù)的發(fā)展方向 206
7.1.1 3D掃描技術(shù)的發(fā)展方向 206
7.1.2 3D打印技術(shù)的發(fā)展方向 206
7.2 案例分析 207
7.2.1 工業(yè)制造領(lǐng)域 207
7.2.2 民用生活領(lǐng)域 215
7.2.3 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域 217
7.2.4 文化創(chuàng)意領(lǐng)域 219
參考文獻(xiàn) 221
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