本书共7章， 主要内容包括：3D打印技术概述，工件3D打印数字模型建立，常用测量方法及设备简介，面结构光三维测量技术原理，面结构光三维测量设备原理及操作，三维测量与数据处理实例，3D技术的发展方向及应用案例分析。
本书以论述面结构光三维测量技术为主，介绍与之相关的正逆向3D打印建模，并以PowerScan系列蓝光三维测量设备为例，详细介绍了设备操作及数据处理方法。
本书可作为高等院校机械工程专业、材料工程专业、职业教育制造工程类相关专业的教材与参考书，以及产品开发和制造业技术人员的参考书，亦可供关心制造技术发展的不同领域、不同行业的人员和学生阅读。

三维测量技术是增量（材）制造技术体系的重要组成部分，可用于制造前期的逆向设计和制造后期的精度检测。在现有的三维测量技术中，面结构光三维测量技术由于具有测量速度快、测量精度高等优势， 成为目前最为先进的三维测量技术之一。
　　华中科技大学快速制造中心从2001年开始，在国家科技支撑计划、欧盟框架七项目、国家自然科学基金、湖北省自然科学基金创新群体和博士后科学基金等多项国家与省部级科研项目的资助下，完成了相位计算、系统参数标定、全局误差控制和高速计算模式构建等多项关键技术的研究工作，研发了具有完全自主知识产权的PowerScan系列面结构光三维测量系统， 获国内及国际多项发明专利，并实现了产业化，目前已在国防、航空航天、汽车、铁路、电力、生物医学、文物数字化、教学等领域得到了广泛应用。
　　本书对多种三维建模方法、三维测量原理与方法、面结构光三维测量技术及操作方法、三维测量与数据处理等方面的知识进行了全面系统的论述。全书共分为7章，第1章3D打印技术概论；第2章论述了3D建模方法，主要分为正向工程、逆向工程和正逆向混合设计；第3章论述了现有的多种三维测量原理、方法及测量设备现状，主要包括接触式测量和非接触式测量；第4章介绍了面结构光三维测量技术原理；第5章介绍面结构光三维测量设备原理及操作，主要介绍PowerScan系列快速三维测量系统的操作方法，包括系统简介、系统操作指南、系统安装方法、软件界面介绍和系统操作说明；第6章介绍了三维测量与数据处理实例，主要包括扫描流程和数据处理方法，处理后的数据可直接应用于3D打印；第7章介绍了3D打印技术的发展方向，并对部分典型的应用案例进行分析。
　　在本书的内容安排上，我们以近十几年来三维测量技术领域的科研成果为基础，同时兼顾了不同知识背景读者的需求，既保证内容新颖，能反映最新研究成果，又有理论知识探讨和实际应用实例分析。因此，本书既可供不同领域的工程技术人员阅读，也可作为相关专业在校师生的参考书。
　　本书凝结了华中科技大学快速制造团队的有关科研成果，这些成果是由上百人经过几十年的长期坚持研究而取得的，本书作者只是该研究团队中从事三维测量技术研究的部分代表。因此，成书之际，衷心地感谢华中科技大学快速制造团队的各位教师、工程技术人员和历届研究生长期不懈的辛勤工作！衷心地感谢科技部、教育部、湖北省、武汉市等部门对此项目的资助，衷心地感谢中国科学院出版基金的资助，也向为本书出版作出贡献的所有人员表示感谢！本书在撰写的过程中，参考了相关的研究成果和论文，在此向这些同行表示感谢！
　　由于本书中部分内容是我们的最新研究成果，且有些研究工作还在继续，我们对该技术的认识还在不断深化之中，对一些问题的理解还不够深入，加之作者的学术水平和知识面有限，因此书中的不足之处在所难免，殷切地期望同行专家和读者批评指正。


李中伟
2016年3月于华中科技大学

第1章 3D打印技术概述 1
1.1 3D打印技术简介 1
1.1.1 3D打印技术的概念 1
1.1.2 3D打印技术的发展史 2
1.1.3 3D打印技术的特点 5
1.2 3D打印技术的工作原理 6
1.3 3D打印的全过程 8
1.3.1 工件三维CAD模型文件的建立 9
1.3.2 三维扫描仪 10
1.3.3 三维模型文件的近似处理与切片处理 11
1.4 3D打印机的主流机型 12
1.4.1 立体光固化3D打印机 13
1.4.2 选择性激光烧结3D打印机 14
1.4.3 选择性激光熔化3D打印机 15
1.4.4 熔丝制造3D打印机 16
1.4.5 分层实体制造3D打印机 18
1.4.6 黏结剂喷射打印机 19
1.5 3D打印技术的应用与发展 21
1.5.1 3D打印技术的应用 21
1.5.2 3D打印技术与行业结合的优势 23
1.5.3 3D打印技术在国内的发展现状 29
1.5.4 3D打印技术在国内的发展趋势 31
1.5.5 3D打印技术发展的未来 33


第2章 工件3D打印数字模型建立 35
2.1 3D建模方法——正向工程 35
2.1.1 正向工程的原理及意义 35
2.1.2 正向工程的案例： 地球仪拼图 36
2.1.3 常用软件介绍 37
2.1.4 典型软件(Rhino)应用实例 45
2.1.5 典型软件(SoildWorks)应用实例 59
2.1.6 典型软件(123D Design)应用实例 71
2.2 3D建模方法——逆向工程 77
2.2.1 逆向工程的原理及意义 77
2.2.2 常用软件介绍 79
2.2.3 典型软件应用实例 83
2.3 设计方法——正逆向混合设计 96
2.3.1 常用软件Geomagic Direct 97
2.3.2 混合设计实例 98
2.4 STL数据 106
2.4.1 数据介绍 106
2.4.2 常用数据格式转换软件及方法 107
2.4.3 STL数据修复的软件与方法 108


第3章 常用测量方法及设备简介 115
3.1 常用测量方法 115
3.1.1 接触式测量 115
3.1.2 非接触式测量 121
3.1.3 接触式与非接触式测量方法的优缺点 125
3.2 三维扫描仪应用与分类 127
3.2.1 应用领域 127
3.2.2 三维扫描仪分类 129
3.2.3 总结 141


第4章 面结构光三维测量技术原理 142
4.1 国内外研究现状 142
4.2 测量原理简介 144
4.2.1 相位移算法 144
4.2.2 系统参数标定 148
4.2.3 三维重建 151


第5章 面结构光三维测量设备原理及操作 153
5.1 PowerScan系列快速三维测量系统简介 153
5.2 PowerScan系列快速三维测量系统构造 157
5.2.1 系统框图 157
5.2.2 系统结构 157
5.3 PowerScan系列快速三维测量系统安装调试 159
5.4 软件界面介绍 162
5.5 系统操作说明 164
5.5.1 建立工程 164
5.5.2 系统标定 165
5.5.3 扫描测量设置 174
5.5.4 选择模型拼接方式 175
5.6 扫描测量 176
5.6.1 黏贴标志点 176
5.6.2 标志点匹配 177
5.6.3 扫描测量 177
5.7 常见问题 181


第6章 三维测量与数据处理实例 183
6.1 高尔基头像扫描测量实例 184
6.2 唐三彩骏马扫描测量实例 188
6.3 OGGI 3D SH三维扫描系统使用说明 197
6.3.1 软件界面介绍 197
6.3.2 系统标定 197
6.3.3 扫描以及后处理 202
6.3.4 常见故障排除 205


第7章 3D技术的发展方向及应用案例分析 206
7.1 3D技术的发展方向 206
7.1.1 3D扫描技术的发展方向 206
7.1.2 3D打印技术的发展方向 206
7.2 案例分析 207
7.2.1 工业制造领域 207
7.2.2 民用生活领域 215
7.2.3 生物医学领域 217
7.2.4 文化创意领域 219


参考文献 221