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第一章 引论1

1．1 产品模型1

1．1．1 什么叫产品模型1

1．1．2 产品模型的演变2

1．2 产品造型的发展5

1．3 产品模型的集成8

1．3．1 智能制造8

1．3．2 并行工程9

1．3．3 产品生命期11

1．3．4 CAD／CAPP／CAM系统的集成12

1．4 产品模型的数据交换标准——STEP13

1．4．1 数据交换标准的历史13

1．4．2 STEP的简介14

第二章 自由曲线与自由曲面18

2．1 曲线与曲面基础知识18

2．1．1 问题的提出18

2．1．2 曲线与曲面的表示方法18

2．1．3 参数表示形式的特点19

2．2 自由曲线20

2．2．1 三次自然样条曲线20

2．2．2 封闭三次参数样条曲线21

2．2．3 贝塞尔曲线22

2．2．4 B样条曲线23

2．2．5 有理B样条曲线25

2．3 自由曲面26

2．3．1 参数曲面的表示26

2．3．2 孔斯曲面26

2．3．3 贝塞尔曲面27

2．3．4 B样条曲面28

2．3．5 有理B样条曲面28

第三章 实体造型基础30

3．1 集体论基本概念30

3．1．1 集合30

3．1．2 集合的交、并、补、差30

3．1．3 三维空间点集31

3．2 形体的定义及其拓朴性质32

3．2．1 形体的基本概念32

3．2．2 形体的性质32

3．2．3 形体表面性质32

3．2．4 拓朴关系33

3．3 形体的布尔运算34

3．3．1 正则集与正则运算34

3．3．2 集合元素的分类35

3．3．3 欧拉运算35

第四章 产品几何模型的构造38

4．1 概述38

4．2 参数化形体及形体调用41

4．3 单元分解法41

4．3．1 单元分解法41

4．3．2 四叉树44

4．3．3 八叉树45

4．3．4 多叉树45

4．4 扫描表示法46

4．5 几何体素构造法49

4．5．1 几何体素构造法的原理49

4．5．2 CSG表示法的实体描述51

4．6 边界表示法52

4．6．1 边界表示的原理和方法52

4．6．2 边界表示法的数据结构53

4．7 B—rep＋CSG造型方法54

4．7．1 B—rep表示法54

4．7．2 CSG表示法55

4．7．3 CSG＋B—kep造型方法55

4．8 从三视图重建三维实体55

第五章 形体的显示处理62

5．1 视见变换62

5．1．1 坐标系62

5．1．2 视见变换63

5．2 投影变换64

5．2．1 平行投影65

5．2．2 透视投影67

5．3 形体的剖切和裁剪72

5．3．1 数据结构72

5．3．2 三维裁剪73

5．3．3 直角剖切75

5．3．4 任意角剖切及其流程78

5．3．5 主部或副部的处理79

5．4 隐藏线面的消除80

5．4．1 消隐算法中的基本测试方法及相关性80

5．4．2 Z缓存算法85

5．4．3 扫描线算法86

5．4．4 画家算法88

5．4．5 循环细分算法89

5．4．6 曲面的消隐算法91

第六章 参数化设计93

6．1 概述93

6．2 参数化设计的概念94

6．2．1 参数化模型94

6．2．2 约束（Constriant）95

6．3 变动几何法97

6．3．1 代数法98

6．3．2 尺寸链理论99

6．3．3 图形跟踪法102

6．4 几何推理法104

6．4．1 基于推理机的参数化设计方法104

6．4．2 基于几何推理的参数化设计方法106

6．5 参数驱动109

6．5．1 参数驱动的定义及数据修改109

6．5．2 约束联动110

6．6 基于几何约束的实体表示法114

6．6．1 设计过程中的约束114

6．6．2 设计过程的模型115

6．6．3 几何约束与设计意图116

6．6．4 基于约束的实体表示117

6．7 参数化设计的简单实例118

第七章 产品的特征建模122

7．1 概述122

7．2 特征造型的概念123

7．2．1 特征的定义123

7．2．2 特征的分类124

7．2．3 特征的映射126

7．2．4 基于特征的几何建模系统的组成128

7．3 特征造型系统的建模方法129

7．3．1 概述130

7．3．2 基于特征设计的建模方法133

7．3．3 基于特征的参数化造型方法139

7．4 智能制造环境下的产品模型144

7．4．1 智能制造对产品模型的要求144

7．4．2 产品的知识模型146

7．4．3 并行设计产品模型150

7．5 产品造型系统实例154

7．5．1 智能型形状特征建模系统——FMDS154

7．5．2 FEATMD特征建模系统163

第八章 虚拟产品的显示处理172

8．1 光源172

8．1．1 光源的种类172

8．1．2 光亮度173

8．1．3 发射光源的描述173

8．2 颜色173

8．2．1 三基色原理174

8．2．2 颜色模型176

8．3 光照明模型179

8．3．1 基本照明模型179

8．3．2 phong照明模型181

8．3．3 Torrence—sparrow照明模型183

8．4 产品的表面处理184

8．4．1 纹理映射法184

8．4．2 基于模型的纹理映射生成法190

8．5 阴影处理198

8．5．1 投射阴影的处理199

8．5．2 阴影处理的一般方法201

8．6 材质表示204

8．6．1 一般物体的材质感表示204

8．6．2 金属体的材质感表示205

8．6．3 透明体或半透明体的材质感表示207

8．7 虚拟产品的绘制207

8．7．1 浓淡方法207

8．7．2 光线跟踪技术209

8．7．3 辐射度技术212

8．7．4 彩色图形的绘制214

第九章 产品造型的应用软件217

9．1 Pro／Engineer——机械设计自动化系统217

9．1．1 Pro／Engineer系统的特点217

9．1．2 Pro／Engineer的模块及其功能218

9．1．3 Pro／Engineer应用平台227

9．2 Unigraphics V10228

9．2．1 UG Ⅱ的实体造型核心——Pasasolid228

9．2．2 Unigraphics V10简介231

9．2．3 Unigraphics的应用平台239