本书由高校一线工程训练教师与企业逆向工程师联手打造，围绕先进的三维扫描测量与逆向工程技术，以实际工程项目和竞赛项目为特色，兼顾理论基础与实践操作两方面，注重创新思维的引导，以项目驱动的方式来组织相关内容。 本书重点讲解三维测量技术、面结构光三维测量原理和基于面结构光的三维测量方法。每一部分内容都配有详细的应用案例进行讲解，并配套有相应视频和设计文件。本书的最后是综合应用案例，针对不同类型产品以综合案例的形式进行逆向工程全流程的技术讲解。 为便于教师教学和读者自学，与主教材同步开发的教学资源有案例源文件和操作视频。每一部分都配有相应的工程实际案例，说明应用思路与方法。 为便于教师教学和读者自学，与主教材同步开发的教学资源有案例源文件和操作视频。每一部分都配有相应的工程实际案例，说明应用思路与方法。

前 言 随着计算机、数控和激光测量技术的飞速发展，逆向工程不再是对已有产品进行简单的“复制”，其内涵与外延都发生了深刻的变化。逆向工程起源于精密测量和质量检验，是设计下游向设计上游反馈信息的回路，以产品设计方法学为指导，以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各领域专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，通过对已有产品进行数字化测量、曲面拟合重构产品的CAD模型，在探询和了解原设计意图的基础上，通过对技术的消化、吸收，并对产品原型进行改进，实现对产品的修改和再设计，达到设计创新、产品更新及新产品开发的目的。因此，逆向工程是产品快速创新开发的重要途径，已成为航空、航天、汽车、船舶和模具等工业领域最重要的产品设计方法之一。 目前国内关于三维扫描测量与逆向工程技术的书籍比较少，现有的关于逆向工程的书主要是实践性操作的过程，缺少必要的理论描述。本书围绕实际逆向工程项目操作过程中的三维测量原理与方法、正逆向混合设计和3D打印技术等内容，介绍相关内容的理论基础及实际应用方法，重点讲解三维测量技术、面结构光三维测量原理和基于面结构光的三维测量方法。其特色如下： 1．以真实工程项目和竞赛项目为特色，兼顾理论基础与实践操作两方面，注重创新思维的引导，以项目驱动的方式组织相关内容，方便教师组织教学和学生自学。 2．理论知识前沿、基础概念阐述准确，融合了目前最先进的三维测量技术的原理与方法，介绍了目前市面上先进的、典型的面结构光三维扫描仪原理与使用方法。 3．精选了教师创新大赛（全国高校教师教学创新大赛-3D/VR/AR数字化虚拟仿真主题赛项）中的经典项目，具有较强的实际应用价值和参考价值。 4．本书实现了校企专业技术资源融合，由企业专业人士提供部分项目实际案例，案例真实，流程清晰，贴近读者需求。 5．实际案例有易有难、覆盖全面、项目操作步骤明晰，内容由简到繁、序化适当，与主教材同步开发的教学资源有案例源文件、操作视频等。 在本书编写过程中，感谢南京双庚电子科技有限公司技术专家贡森和技术人员石祥东、孙郑郑提供的实际工程项目案例和技术指导，感谢南京林业大学周海燕老师对本书内容和体系提出了很多中肯和宝贵的建议，在此表示衷心的感谢！ 由于编著者水平和经验有限，加之可参考的资料有限，书中难免存在不妥之处，敬请广大读者不吝指正。 编著者 2021年8月

目 录 第1章 逆向工程技术概述 1 1.1 逆向工程技术发展与应用 1 1.1.1 逆向工程概念 1 1.1.2 逆向工程应用 2 1.2 三维测量技术发展与应用 6 1.2.1 接触式三维测量技术 7 1.2.2 非接触式三维测量技术 7 1.2.3 三维测量技术比较 11 第2章 三维测量技术原理 13 2.1 三维测量系统基本模型 13 2.1.1 相机线性模型 13 2.1.2 相机非线性模型 17 2.2 三维测量系统标定方法 18 第3章 面结构光三维测量原理 21 3.1 面结构光编码方式 21 3.1.1 时间编码 21 3.1.2 空间编码 24 3.1.3 直接编码 24 3.2 格雷编码与相移法结合的三维测量原理 25 3.2.1 相移法基本原理 25 3.2.2 相位展开 26 3.2.3 格雷编码与相移法结合 27 第4章 基于面结构光的三维测量方法 30 4.1 结构光三维扫描仪原理 30 4.2 三维扫描仪硬件 31 4.3 三维扫描仪软件 32 4.3.1 软件系统安装 32 4.3.2 软件界面简介 34 4.3.3 软件功能 35 4.4 幅面调节和标定 35 4.4.1 幅面调节 35 4.4.2 光栅调节 36 4.4.3 基线计算 37 4.4.4 焦距调节 39 4.4.5 标定 41 4.5 表面处理 48 4.5.1 喷涂反差增强剂 48 4.5.2 贴标记点 49 4.6 扫描与数据处理 51 4.6.1 扫描过程 51 4.6.2 点云数据处理 56 第5章 正逆向混合设计 59 5.1 正逆向混合设计方法 59 5.1.1 什么是创新设计 59 5.1.2 正逆向混合设计方法 61 5.2 逆向建模方法 61 5.2.1 基于Geomagic Wrap的模型处理 61 5.2.2 基于Geomagic Design X的逆向建模 69 5.2.3 基于Geomagic Control X的数据检测 93 第6章 应用案例 99 6.1 应用案例一 99 6.1.1 三维扫描 99 6.1.2 正逆向建模过程 104 6.1.3 3D打印过程 109 6.2 应用案例二 115 6.2.1 三维扫描 115 6.2.2 正逆向建模过程 119 6.2.3 3D打印过程 147 参考文献 150

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