導讀
《計算機輔助制造實踐——Python實現(xiàn)三維打印路徑規(guī)劃》是市面上非常難得的一本關(guān)于“Python + 3D Printing + CAM”路徑規(guī)劃算法類的通俗讀物，兼具系統(tǒng)性、趣味性、基礎(chǔ)性、科學性、實踐性、拓展性。強烈推薦業(yè)內(nèi)人士和高校理工科學生閱讀。


出版信息
        書名：《計算機輔助制造——Python實現(xiàn)三維打印路徑規(guī)劃》
        作者：林志偉、傅建中 著
        出版社：浙江科技出版社
        書號：ISBN 978-7-5341-9465-8
        出版年：2021年2月
        開本：16開
        頁數(shù)：310頁
        字數(shù)：462000字
        定價：66.00元


內(nèi)容提要
計算機輔助制造（CAM）是計算機輔助設(shè)計（CAD）和數(shù)控加工（CNC）的中間環(huán)節(jié)，主要負責將三維模型轉(zhuǎn)化（翻譯）為數(shù)控機床可以識別的NC代碼，是機械制造領(lǐng)域重要研究課題之一。本書稿旨在介紹CAM刀具路徑生成相關(guān)底層算法的設(shè)計、開發(fā)、應用及實踐。為方便讀者理解、學習和實踐，本書稿以三維打印為例，涵蓋三維打印CAM從模型載入、切片生成、路徑生成與優(yōu)化、支撐生成與優(yōu)化等各環(huán)節(jié)，提出了一系列通用、簡潔、高效、易于理解和實現(xiàn)的CAM算法。本書稿選用Python作為算法講解和實現(xiàn)語言，方便讀者上手。本書稿相關(guān)CAM路徑規(guī)劃算法可推廣至數(shù)控車削、銑削、磨削以及激光加工等其他數(shù)控加工場合。


該書特色
        趣味性�；�于Python這門語法簡單、極易上手的“網(wǎng)紅”編程語言，面向當下熱門的三維打印應用，以生動、風趣的語言，介紹并實現(xiàn)三維打印路徑規(guī)劃方法，所見即所得。
        系統(tǒng)性。從搭建基礎(chǔ)計算幾何庫及三維幾何實體可視化平臺著手，涵蓋三維打印路徑規(guī)劃涉及的：STL模型切片截交、截交線段拼接、STL模型拓撲切片、輪廓平行路徑生成、方向平行路徑生成、填充方向優(yōu)化、打印支撐生成、打印支撐優(yōu)化、模型端面識別及NC代碼生成等各環(huán)節(jié)，提出了一系列通用、簡潔、高效的路徑規(guī)劃算法。
        基礎(chǔ)性。涵蓋：計算幾何中點、向量、矩陣等基礎(chǔ)類型的構(gòu)建以及空間幾何實體相交、包含等關(guān)系的判斷方法，掃描線或掃描平面快速截交算法，字典序概念及基于字典序排序的線段快速拼接算法，半邊結(jié)構(gòu)及基于拓撲模型的追蹤切片方法，平面曲線偏置算法及基于偏置的輪廓路徑生成方法，平面輪廓布爾運算、平面區(qū)域填充線生成方法等。
        科學性。在路徑規(guī)劃過程中提出了一系列高效、穩(wěn)定、實用的算法，如：基于層高匹配的STL模型快速截交算法、基于字典查詢法的截交線段快速拼接算法、平面曲線包含關(guān)系快速確定方法、基于凹峰點的輪廓區(qū)域分區(qū)方法、最少跳刀填充方向優(yōu)化方法、基于改進粒子群算法的打印支撐量優(yōu)化方法、基于布爾運算的模型端面識別方法等。
        實踐性。該書中涉及的計算幾何基礎(chǔ)庫及所有三維打印路徑規(guī)劃方法都已使用Python語言實現(xiàn)，讀者只需具備基礎(chǔ)數(shù)學知識即可讀懂此書，并在個人電腦上實踐及優(yōu)化書中相關(guān)算法，最后在三維打印機上驗證算法及路徑。建議有C++基礎(chǔ)的讀者使用C++重構(gòu)書中算法。
        拓展性。該書涉及的相關(guān)路徑規(guī)劃算法具有一定的拓展性，只要稍加改進，便能推廣至數(shù)控車銑削路徑規(guī)劃、工業(yè)機器人路徑規(guī)劃、激光加工路徑規(guī)劃以及其他通用路徑規(guī)劃應用（如掃地機器人路徑規(guī)劃、AGV路徑規(guī)劃等）。


目標讀者
        高校機械類專業(yè)高年級本科生或研究生
        高校計算機類、電器類、控制類等專業(yè)學生
        數(shù)控或三維打印從業(yè)人員
        計算機輔助設(shè)計及制造軟件開發(fā)人員
        路徑規(guī)劃算法研發(fā)人員


目錄
第一章 Python簡介
1.1. Python語言概述
1.2. Python解釋器安裝及運行
1.3. Python第三方庫安裝
1.4. Python集成開發(fā)環(huán)境
1.5. Python語法簡介
1.6. Python模塊
1.7. 本章小結(jié)
第二章 基礎(chǔ)計算幾何庫搭建
2.1. 點、向量、矩陣
2.2. 直線、射線、線段
2.3. 多段線
2.4. 平面
2.5. 幾何算法
2.6. 本章小結(jié)
第三章 幾何可視化平臺搭建
3.1. VTK概述
3.2. Hello VTK
3.3. VTK可視化流程
3.4. VTK適配器構(gòu)建
3.5. VTK模型變換
3.6. 本章小結(jié)
第四章 STL模型切片輪廓計算基礎(chǔ)
4.1. STL模型加載
4.2. 空間三角形和平面求交算法
4.3. STL模型截交計算
4.4. 截交線段拼接計算
4.5. 輪廓方向識別與調(diào)整
4.6. 切片數(shù)據(jù)存取
4.7. SliceModel模塊
4.8. 本章小結(jié)
第五章 STL模型截交計算優(yōu)化
5.1. 暴力截交存在的問題
5.2. 掃描平面法截交優(yōu)化
5.3. 層高匹配法截交優(yōu)化
5.4. 算法測試比較
5.5. 本章小結(jié)
第六章 截交線段拼接計算優(yōu)化
6.1. 暴力拼接存在的問題
6.2. 鏈接點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
6.3. 字典序排序法拼接優(yōu)化
6.4. 字典查詢法拼接優(yōu)化
6.5. 算法測試比較
6.6. 本章小結(jié)
第七章 基于拓撲模型的切片輪廓計算
7.1. STL模型存在的問題
7.2. 拓撲關(guān)系表示
7.3. STL拓撲模型重建
7.4. 拓撲模型切片
7.5. 算法測試比較
7.6. 本章小結(jié)
第八章 輪廓平行填充路徑生成
8.1. 常用填充路徑概述
8.2. 輪廓偏置基礎(chǔ)方法簡介
8.3. 基于裁剪的輪廓偏置
8.4. Clipper適配器構(gòu)建
8.5. 輪廓路徑生成與連接
8.6. 輪廓路徑生成測試
8.7. 本章小結(jié)
第九章 方向平行填充路徑生成
9.1. 掃描線法填充線生成
9.2. 基于裁剪的填充線生成
9.3. 填充區(qū)域分區(qū)
9.4. 平行路徑生成與連接
9.5. 最少跳刀填充方向優(yōu)化
9.6. 平行路徑生成與優(yōu)化測試
9.7. 本章小結(jié)
第十章 支撐生成與優(yōu)化
10.1. 支撐生成概述
10.2. 支撐區(qū)域識別
10.3. 支撐路徑生成
10.4. 支撐量優(yōu)化
10.5. 本章小結(jié)
第十一章 端面封閉與代碼生成
11.1. 端面識別與切片分區(qū)
11.2. 打印代碼生成
11.3. 本章小結(jié)
附1. FDM三維打印機控制方法
附2. 本書封裝的路徑規(guī)劃類和函數(shù)


圖. Python + 3Dprinting + CAM 路徑規(guī)劃



圖. 三維打印CAM系統(tǒng)需要解決的問題



圖. 三維打印路徑規(guī)劃中的計算幾何基礎(chǔ)概念和算法



圖. 三維打印路徑規(guī)劃核心算法



圖. 三維打印路徑規(guī)劃算法實踐結(jié)果（使用VTK顯示）



圖. 本書路徑規(guī)劃算法推廣應用



目錄



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