面向增减材制造的几何研究与应用

智能制造已成为世界各国的重要战略需求。工业软件是智能制造的核心，目前我国仍处于“卡脖子”的困境，缺乏对理论前沿问题的研究，自主创新能力不足。增材制造、精密制造以及生物、材料等领域新的需求的出现，给已有的CAD/CAE/CAM系统带来了新的问题和挑战。计算机图形学是工业软件的核心支撑学科，面向新一代智能制造需求的基础理论与方法的研究已成为当前计算机图形学的研究热点。 本书基于计算机图形学基础理论和方法，面向复杂几何形状的高效分析与制造，对增减材制造领域中的一些基础问题进行研究。本书特色鲜明，创新性强，对增强我国在智能制造领域的核心自主创新能力和国际竞争力具有重要意义，可以供相关领域的研究者参考和借鉴。

赵海森，主要研究方向为计算机图形学、智能制造。2018年12月获得山东大学工学博士学位，导师为陈宝权教授；2019年至2021年在美国华盛顿大学做博士后，合作导师为Adriana Schulz;2021年至2022年在奥地利科技学院（ISTA）做博士后，合作导师为Bernd Bickel。曾在ACM TOG、ACMSIGGRAPH/Asia、IEEE TVCG、IROS等很好期刊或会议上发表论文10余篇，申请10余项国家发明专利和一项美国发明专利。曾获山东省自然科学奖一等奖、“CCF优秀博士学位论文奖”和“CAD&CG2012优秀学生论文”等荣誉。

丛书序
导师序
摘要
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 增材制造
1.1.2 减材制造
1.1.3 增减材制造的几何问题
1.2 研究现状
1.2.1 增材制造的路径规划
1.2.2 减材制造的路径规划
1.2.3 数控加工的装夹规划
1.2.4 基于三维打印的创意设计与制造
1.3 研究目标、研究内容及主要创新点
1.3.1 研究目标
1.3.2 研究内容
1.3.3 主要创新点
1.4 本书组织结构
第2章 增材制造的路径规划
2.1 引言
2.2 相关工作
2.2.1 路径连续性
2.2.2 路径平滑性
2.2.3 平行扫描路径与轮廓平行路径
2.2.4 螺旋线路径
2.2.5 空间填充曲线
2.2.6 基于区域划分的路径规划
2.3 费马螺旋线
2.3.1 空间填充曲线特征
2.3.2 生成方法
2.4 连通费马螺旋线
2.4.1 螺旋连通树
2.4.2 连通路径生成
2.4.3 路径优化
2.5 实验结果与分析
2.5.1 实验环境
2.5.2 路径生成
2.5.3 填充质量
2.5.4 外观质量
2.5.5 打印时间
2.5.6 迷宫路径
2.6 本章小结
第3章 减材制造的路径规划
3.1 引言
3.2 相关工作
3.2.1 路径基本式样
3.2.2 等残留高度
3.2.3 连续性和平滑性
3.3 等残留连通费马螺旋线
3.3.1 残留距离场
3.3.2 路径优化
3.4 实验结果与分析
3.4.1 路径生成
3.4.2 实际加工
3.4.3 路径对比
3.5 本章小结
第4章 数控加工的装夹规划
4.1 引言
4.2 相关工作
4.2.1 五轴联动和定轴加工
4.2.2 装夹规划
4.2.3 区域分割
4.3 装夹规划
4.3.1 高度场区域分割
4.3.2 加工可达锥体
4.3.3 单元可达性
4.3.4 可达性覆盖
4.3.5 叠加区域消除
4.3.6 区域整合
4.3.7 Graph Cut方法
4.3.8 很优MINORI选择
4.4 实验结果与分析
4.4.1 实验环境
4.4.2 装夹规划
4.5 本章小结
第5章 半色调投影与模型生成
5.1 引言
5.2 相关工作
5.2.1 半色调与点刻画
5.2.2 制造相关的创意光影艺术
5.3 多孔灯罩模型生成
5.3.1 密度标量场
5.3.2 圆排列
5.3.3 孔洞生成
5.3.4 投影模拟
5.4 实验结果与分析
5.4.1 实验环境
5.4.2 多孔结构灯罩
5.4.3 量化测试
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 全书总结
6.2 工作展望
参考文献
攻读博士学位期间的科研成果
致谢