導(dǎo)讀
《計(jì)算機(jī)輔助制造實(shí)踐——Python實(shí)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(lèi)的通俗讀物，兼具系統(tǒng)性、趣味性、基礎(chǔ)性、科學(xué)性、實(shí)踐性、拓展性。強(qiáng)烈推薦業(yè)內(nèi)人士和高校理工科學(xué)生閱讀。


出版信息
        書(shū)名：《計(jì)算機(jī)輔助制造——Python實(shí)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(shū)號(hào)：ISBN 978-7-5341-9465-8
        出版年：2021年2月
        開(kāi)本：16開(kāi)
        頁(yè)數(shù)：310頁(yè)
        字?jǐn)?shù)：462000字
        定價(jià)：66.00元


內(nèi)容提要
計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）和數(shù)控加工（CNC）的中間環(huán)節(jié)，主要負(fù)責(zé)將三維模型轉(zhuǎn)化（翻譯）為數(shù)控機(jī)床可以識(shí)別的NC代碼，是機(jī)械制造領(lǐng)域重要研究課題之一。本書(shū)稿旨在介紹CAM刀具路徑生成相關(guān)底層算法的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用及實(shí)踐。為方便讀者理解、學(xué)習(xí)和實(shí)踐，本書(shū)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(jiǎn)潔、高效、易于理解和實(shí)現(xiàn)的CAM算法。本書(shū)稿選用Python作為算法講解和實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言，方便讀者上手。本書(shū)稿相關(guān)CAM路徑規(guī)劃算法可推廣至數(shù)控車(chē)削、銑削、磨削以及激光加工等其他數(shù)控加工場(chǎng)合。


該書(shū)特色
        趣味性。基于Python這門(mén)語(yǔ)法簡(jiǎn)單、極易上手的“網(wǎng)紅”編程語(yǔ)言，面向當(dāng)下熱門(mén)的三維打印應(yīng)用，以生動(dòng)、風(fēng)趣的語(yǔ)言，介紹并實(shí)現(xiàn)三維打印路徑規(guī)劃方法，所見(jiàn)即所得。
        系統(tǒng)性。從搭建基礎(chǔ)計(jì)算幾何庫(kù)及三維幾何實(shí)體可視化平臺(tái)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?fù)淝衅�、輪廓平行路徑生成、方向平行路徑生成、填充方向�?yōu)化、打印支撐生成、打印支撐優(yōu)化、模型端面識(shí)別及NC代碼生成等各環(huán)節(jié)，提出了一系列通用、簡(jiǎn)潔、高效的路徑規(guī)劃算法。
        基礎(chǔ)性。涵蓋：計(jì)算幾何中點(diǎn)、向量、矩陣等基礎(chǔ)類(lèi)型的構(gòu)建以及空間幾何實(shí)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?fù)淠Ｐ偷淖粉櫱衅�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(yùn)算、平面區(qū)域填充線生成方法等。
        科學(xué)性。在路徑規(guī)劃過(guò)程中提出了一系列高效、穩(wěn)定、實(shí)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(xún)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(diǎn)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(jìn)粒子群算法的打印支撐量?jī)?yōu)化方法、基于布爾運(yùn)算的模型端面識(shí)別方法等。
        實(shí)踐性。該書(shū)中涉及的計(jì)算幾何基礎(chǔ)庫(kù)及所有三維打印路徑規(guī)劃方法都已使用Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，讀者只需具備基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識(shí)即可讀懂此書(shū)，并在個(gè)人電腦上實(shí)踐及優(yōu)化書(shū)中相關(guān)算法，最后在三維打印機(jī)上驗(yàn)證算法及路徑。建議有C++基礎(chǔ)的讀者使用C++重構(gòu)書(shū)中算法。
        拓展性。該書(shū)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(jìn)，便能推廣至數(shù)控車(chē)銑削路徑規(guī)劃、工業(yè)機(jī)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(yīng)用（如掃地機(jī)器人路徑規(guī)劃、AGV路徑規(guī)劃等）。


目標(biāo)讀者
        高校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)高年級(jí)本科生或研究生
        高校計(jì)算機(jī)類(lèi)、電器類(lèi)、控制類(lèi)等專(zhuān)業(yè)學(xué)生
        數(shù)控或三維打印從業(yè)人員
        計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及制造軟件開(kāi)發(fā)人員
        路徑規(guī)劃算法研發(fā)人員


目錄
第一章 Python簡(jiǎn)介
1.1. Python語(yǔ)言概述
1.2. Python解釋器安裝及運(yùn)行
1.3. Python第三方庫(kù)安裝
1.4. Python集成開(kāi)發(fā)環(huán)境
1.5. Python語(yǔ)法簡(jiǎn)介
1.6. Python模塊
1.7. 本章小結(jié)
第二章 基礎(chǔ)計(jì)算幾何庫(kù)搭建
2.1. 點(diǎn)、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(tái)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(jì)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(jì)算
4.4. 截交線段拼接計(jì)算
4.5. 輪廓方向識(shí)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(jì)算優(yōu)化
5.1. 暴力截交存在的問(wèn)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(cè)試比較
5.5. 本章小結(jié)
第六章 截交線段拼接計(jì)算優(yōu)化
6.1. 暴力拼接存在的問(wèn)題
6.2. 鏈接點(diǎn)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(xún)法拼接優(yōu)化
6.5. 算法測(cè)試比較
6.6. 本章小結(jié)
第七章 基于拓?fù)淠Ｐ偷那衅�輪廓�?jì)算
7.1. STL模型存在的問(wèn)題
7.2. 拓?fù)潢P(guān)系表示
7.3. STL拓?fù)淠Ｐ椭亟?br /> 7.4. 拓?fù)淠Ｐ颓衅?br /> 7.5. 算法測(cè)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(jiǎn)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(cè)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(cè)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(shí)別
10.3. 支撐路徑生成
10.4. 支撐量?jī)?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(shí)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(jī)控制方法
附2. 本書(shū)封裝的路徑規(guī)劃類(lèi)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(wèn)題



圖. 三維打印路徑規(guī)劃中的計(jì)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(shí)踐結(jié)果（使用VTK顯示）



圖. 本書(shū)路徑規(guī)劃算法推廣應(yīng)用



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