逆向工程技术教案模版深化.docx
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逆向工程技术教案模版深化
逆向工程技术及应用课程教案
课程负责人：
任正义
主讲教师：
谢韶旺
逆向工程技术及应用教案
教案模版
第x讲教案内容和时间布置
教师工作
学生活动
备注
一．回顾、总结、点评前一阶段工作
二．讲授本次课的主要内容
1．本堂课含有哪些关键技术知识点？
2．关键技术点包含哪些具体操作技术？
①解释每一个细节技术或方法含义。
②运用这个技术来解决什么问题？
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1．实例对应本节课所讲的技术内容。
2．实例含有哪些基本技术（处理命令）？
3．全程操作并提示学生注意关键技术点。
四．布置本周学生学习和创作任务，提出具体的作品要求
1．尽快消化本周所讲的技术，通过反复操练实例来完成对软件命令的熟悉。
2．针对各自的点云载体，进行本周所学习的技术进行应用并获得相关结果。
3．记录和整理学习和创作过程中的文字（一些质疑的学习问题和创作过程中的问题以及解决方法）和数据（截取的图片或动画），保存成规范档案，下周上课之前提交给老师。
作为平时成绩的记录。
五次不交阶段作品者取消本课学分。
五．学生分享学习和创作中遇到的问题以及经验。
（以小组为单位，组长负责组织组员事先准备各层次材料）
课下工作：
1．整理学生作业和作品，检查学习和创作质量，发现其中的闪光点和不足点，规范地描述问题和解决过程，为下一次课做好点评准备。
2．辅导学生完成创作工作，帮助他们按照既定的规范整理出合格的作品，对好的作品要加以提升，鼓励学生将自己的创新点展示出来（个性化技术经处理验）。
3．对有作为的学生进行单独辅导和培训，帮助他们做更深入的研究工作，并帮助他们整理出更好的作品，作为未来建设教程的必备材料，鼓励进行原创性作品创作。
听课并做好记录（以便对作品进行相应的修改）
听课并对理解相关技术，随时对技术问题进行质疑。
鼓励学生提出针对性的问题。
听课并明了实例的操作顺序和关键要素，以便在自己练习过程中顺利完成对实例的操作。
1．明了本周要学习和消化的技术。
2．明确本周要进行的创作任务。
基于前阶段工作继续创作
3．明确要提交阶段性学习成果的具体内容和形式。
4．明了在遇到技术问题的时候如何取得技术支持和帮助。
5．建立团队合作交流意识并在学习和创作中发挥作用。
1．提前准备好要讲的ppt文件，包括问题和创作心得。
2．5分钟之内将内容叙述完毕。
3．记录同学交流的经验，为改进作品服务。
20
分钟
20
分钟
30
10
10分钟
逆向工程技术课程一共16次课
第1讲逆向工程技术概论和学习以及创作任务
第2讲逆向工程软件GeomagicStudio介绍和硬件技术培训
第3讲GeomagicStudio点阶段处理技术（点云编辑和甲壳虫实例）
第4讲开题报告
第5讲GeomagicStudio多边形初级和高级阶段处理技术
第6讲GeomagicStudio形状初级和高级阶段处理技术
第7讲GeomagicStudiofashion新处理技术
第8讲GeomagicStudio全面回顾和总结
第9讲Imageware逆向软件介绍
第10讲Imageware点阶段处理技术
第11讲Imageware线阶段处理技术
第12讲Imageware面阶段处理技术
第13讲Imageware分析与测量
第14Imageware逆向造型技术实例
第15Imageware逆向工程核心技术总结
第16讲课程答辩
第1讲逆向工程技术概论和学习以及创作任务（主任讲）
教师工作
学生活动
备注
一．逆向工程这门课简介
二．讲授本次课的主要内容（对16次课的安排）
1逆向工程概念及流程。
2逆向工程的关键技术及应用
逆向工程的关键技术（数据采集、处理、模型重建）？
流程初步介绍。
3．每一个关键技术点包含哪些具体操作技术？
三．演示以为做好的逆向工程范例，展示整个逆向工程实例的创建过程。
1摩托车逆向工程实例。
2发动机关键部件的逆向实例。
全程操作实例，并提示学生注意关键技术点。
3到实验室参观，初步接触硬件设备。
对数据采集进行演示，让学生亲身感受具体的操作。
四．布置本周学生要思考的问题，明确教案大纲要求的学习和创作任务，提出具体的作品要求（强调以作品创作为主线，边学习边创作，团队合作学习和创作。
“集中培训，分散练习、定期讨论总结”原则）
注重记录和整理学习和创作过程（一些质疑的学习问题和创作过程中的问题以及解决方法）和数据（截取的图片或动画），保存成规范档案，
五．给学生提问质疑的机会，对本次课程内容和布置的学习和创作任务有什么疑问，需要什么帮助。
（以小组为单位轮流，组长负责组织组员事先准备）
听课并做好记录
听课并对理解相关技术，随时对技术问题进行质疑。
鼓励学生提出针对性的问题。
听课并明了实例的操作顺序和关键要素，以便在自己练习过程中顺利完成对实例的操作。
1．明了本周要学习和消化的技术。
2．明确本课程要进行的创作任务。
尽快找到载体进行数据采集，对作品进行最终目标的描述，准备ppt作为开题。
3．明确要提交阶段性学习成果的具体内容和形式。
4．明了在遇到技术问题的时候如何取得技术支持和帮助。
5．建立团队合作交流意识并在学习和创作中发挥作用。
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第2讲逆向工程软件GeomagicStudio介绍和硬件技术培训
教师工作
学生活动
备注
一．介绍逆向工程软硬件技术
二．讲授本次课的主要内容
1软件工程流程介绍
2基于点云的建模过程介绍
3软件用户界面介绍
4选择工具
5菜单和图标
6关节臂技术介绍并演示
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1练习实例—geomagicstudio学习入门。
2软件包含几部分？
（从演示界面说明）
3全程操作，并提示学生注意关键技术点。
四．布置本周学生学习和创作任务，提出具体的作品要求，按时将规范作品提交。
老师辅导学生完成样件的数据提取过程。
1尽快消化本周所讲的操作技术，通过反复操练实例来熟悉对软件操作命令。
2针对各自的点云，按照实例的操作顺序进行演练，开始作品的创作。
3记录和整理学习和创作过程中的文字（一些质疑的学习问题和创作过程中的问题以及解决方法）和数据（截取的图片或动画），保存成规范档案，周五之前提交给老师。
五．给学生提问时间，谈学习和创作之前有什么打算和准备如何运用团队学习方式进行学习和创作。
组长带头发言，组员补充。
准备好自己的作品样件（载体），用于逆向工程技术应用的研究对象
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第3讲GeomagicStudio点阶段处理技术（点云编辑和甲壳虫实例）
教师工作
学生活动
备注
一．回顾、总结、点评前一阶段工作
二．讲授本次课的主要内容
1点阶段概述，点云的知识讲述。
2点云编辑
①统一、曲率和有序采样
②减少噪声时显示偏差
③孔填充
④体外孤点和边界选择
3数据注册扫描注册工具
①处理有序和无序数据点
②加载/保存变换矩阵
③1点和n点手动注册
④目标（加工球）注册
⑤全局注册
⑥自动合并多个扫描
4点云合并
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1采用练习实例—点云编辑和甲壳虫实例
2本实例所要使用的命令
a点〉删除
b编辑〉选择select〉非连接项
c编辑〉选择〉体外孤点
d点（points）〉减少噪音（reducenoise）
e点〉统一采样
f点〉封装
3实例--点云数据注册&合并
4所用的命令
a点〉删除
b工具〉注册〉手动注册
c工具〉注册〉全局注册
d点〉合并
5全程操作，并提示学生注意关键技术点。
四．布置本周学生学习和创作任务，提出具体的作品要求
五．给学生上台分享学习和创作中遇到的问题以及经验。
（以小组为单位轮流，组长负责组织组员事先准备）
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第4讲开题报告
教师工作
学生活动
备注
一．组织评委，宣读开题规则
二．讲授本次课的主要内容
1听取各小组每一位学生的开题陈述
2对开题内容进行质疑，帮助理清研究思路，有哪些创新点？
3对每一件作品创作历程的计划
4每个开题报告预备进行的创作材料归档切实计划
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1由学生进行开题报告演示
四．帮助学生对本课程教案模式的认识，参与全程的培训，为留在实验室参与未来的科研工作做好铺垫。
1对全体学生陈明继续参与培训的机会，说明还有哪些技术需要进行培训，让学生能有机会继续学习和创作作品。
2根据学生本人在本门课程的表现来确定是否继续对学生进行指定计划的技术培训，与学生本人达成一个合作式的协议。
3对学生进行各样深度的技术培训和作品创作培训，为本门课程的建设和发展创造更多的实例素材。
为开展创新协会D维时代做好铺垫工作
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第5讲GeomagicStudio多边形初级和高级阶段处理技术
教师工作
学生活动
备注
一．回顾、总结、点评前一阶段工作
二．讲授本次课的主要内容
（A）多边形初级阶段
1多边形阶段概述
2封装
a使用曲面封装
b使用体积封装
3多边形创建和修复
a基于曲率的孔填充
b填充部分孔和生成桥
c基于容差和形状的抽选
d多对象平均计算
e固定交叉
f创建开放/闭合的多边形
4多边形编辑
a布尔运算
b抽壳和偏移
c通过平面或曲线做截面
d交互松弛/清除
e平滑、拟合、裁减、投影和扩展边界线
解释每一个细节技术或方法含义。
（B）多边形高级阶段
1多边形阶段高级
2锐化多边形
a锐化技术
b锐化的向导
3多边形高级编辑
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1实例—多边形基本编辑
本实例使用到的技术命令：
a工具（tool）〉基准（datums）〉切换所有基准（togglealldatums）
b多边形（polygons）〉修复相交区域（fixintersetions）
c多边形〉填充孔（fillholes）
d多边形〉平面截面（sectionbyplane）
e边界（boundary）〉编辑（edit）
f多边形〉简化（decimate）
g多边形〉松弛（relax）
h轮廓线（contours）〉自动曲面化（autosurface）
2实例--多边形高级编辑
a多边形〉填充孔
b多边形〉去除特征
c多边形〉砂纸
d多边形〉锐化导向工具
e多边形〉基本几何形状〉拟合到平面
f多边形〉创建/拟合孔
g多边形〉投影边界到平面
h多边形〉平面截面
全程操作，并提示学生注意关键技术点。
四．布置本周学生学习和创作任务，提出具体的作品要求
1尽快消化本周所讲的技术，通过反复操练实例来完成对软件命令的熟悉。
2针对各自的点云载体，进行本周所学习的技术进行应用，
3记录和整理学习和创作过程中的文字（一些质疑的学习问题和创作过程中的问题以及解决方法）和数据（截取的图片或动画），保存成规范档案，
五．给学生上台分享学习和创作中遇到的问题以及经验。
（以小组为单位轮流，组长负责组织组员事先准备）
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第6讲GeomagicStudio形状初级和高级阶段处理技术
教师工作
学生活动
备注
一．回顾、总结、点评前一阶段工作
二．讲授本次课的主要内容
（A）形状初级阶段
1形状阶段概述；
2自动曲面；
3探测曲率；
4探测轮廓线；
5构造曲面片；
6构造格栅；
7构造NURBS；
8曲面验证。
（B）形状高级阶段
1编辑边界技术；
2移动面板技术；
3高级曲面编辑技术；
4高级铺面技巧；
a解释每一个细节技术或方法含义。
b运用这个技术来解决什么问题？
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1实例练习--基本曲面创建（探测曲率）实例含有哪些基本命令？
2实例练习--基本曲面创建（探测轮廓线）
3实例--高级曲面编辑
4实例--用特征裁减曲面
5实例--使用边界的高级铺面
全程操作，并提示学生注意关键技术点。
四．布置本周学生学习和创作任务，提出具体的作品要求
五．给学生上台分享学习和创作中遇到的问题以及经验。
（以小组为单位轮流，组长负责组织组员事先准备）
课下工作：
1整理学生作品，检查作品质量，发现其中的闪光点和不足点。
2辅导学生完成学习和创作工作，帮助他们按照既定的规范整理出合格的作品，对好的作品要加以提升，鼓励各为有心的学生将自己的创新点展示出来。
3对有作为的学生进行单独辅导和培训，帮助他们做更深入的研究工作。
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第7讲GeomagicStudiofashion新处理技术
教师工作
学生活动
备注
由杰魔公司培训工程师进行技术培训
听课并做好记录（以便对作品进行相应的修改）
听课并对理解相关技术，随时对技术问题进行质疑。
鼓励学生提出针对性的问题。
听课并明了实例的操作顺序和关键要素，以便在自己练习过程中顺利完成对实例的操作。
1．明了本周要学习和消化的技术。
2．明确本周要进行的创作任务。
基于前阶段工作继续创作
3．明确要提交阶段性学习成果的具体内容和形式。
4．明了在遇到技术问题的时候如何取得技术支持和帮助。
5．建立团队合作交流意识并在学习和创作中发挥作用。
1．提前准备好要讲的ppt文件，包括问题和创作心得。
2．5分钟之内将内容叙述完毕。
3．记录同学交流的经验，为改进作品服务。
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第8讲GeomagicStudio全面回顾和总结
教师工作
学生活动
备注
一．回顾、总结、点评前一阶段工作
二．讲授本次课的主要内容
回顾studio的全程学习
点评优秀作品
三．演示本次课程的技术实例操作过程
由学生演示优秀作品，并提示学生注意关键技术点。
四．给学生上台分享学习和创作中遇到的问题以及经验。
（以小组为单位轮流，组长负责组织组员事先准备）
课下工作：
1整理学生作品，检查作品质量，发现其中的闪光点和不足点，为下一次课做好点评准备。
2辅导学生完成学习和创作工作，帮助他们按照既定的规范整理出合格的作品，对好的作品要加以提升，鼓励各为有心的学生将自己的创新点展示出来。
3对有作为的学生进行单独辅导和培训，帮助他们做更深入的研究工作，并帮助他们整理出更好的作品。
30分钟
40分钟
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30分钟
第9讲Imageware逆向软件介绍
教师工作
学生活动
备注
一．回顾、总结、点评前一阶段工作
二．讲授本次课的主要内容
1Imageware简介（主要功能模块、技术知识点）
2用户界面介绍
3菜单栏介绍
4常用工具介绍
5常用快捷键介绍
说明运用这个软件来解决什么问题，与studio的区别。
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1介绍以上内容的同时对软件进行演示。
2各个知识点的例子有相应的点云文件。
全程操作，并提示学生注意关键技术点。
四．布置本周学生学习和创作任务，提出具体的作品要求
五．给学生上台分享学习和创作中遇到的问题以及经验。
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第10讲Imageware点阶段处理技术
教师工作
学生活动
备注
介绍点阶段技术要点
一、点云处理
1.读入点云
2.点云的显示
3.点云对齐
（1）对齐的目的
（2）对齐的模式
二、生成点
1．创建点
2．构建点
构建点的方式包括：
取样三角网格面的中心点、平均点云、取样曲线、投影曲线到点云、投影点云到曲面、取样曲面、工具补偿和取样对比特征等。
3．特征提取
（1）边缘特征
（2）颜色特征（ColorBased）
三、编辑点云
1．析出点云
（1）框选点云（Circle-SelectPoints）
（2）曲线选取点云（PointWithinCurves）
（3）立方体框选（PointinBox）
（4）点云相减（SubtractCloudfromClouds）
（5）点云切片（Slice）
（6）析出扫描线（ScanLines）
（7）打散点云为XYZ扫描线（BreakIntoXYZScans）
（8）以距离设定分离点云（BreakintoDistinctClouds）
2．删除杂点
3．剖断面
（1）平行剖断面
（2）.放射状剖断面
（3）交互式剖断面
（4）沿线剖断面
4．偏置点云
5．多边形化点云
6．标签点
四、分析点云数据
1测量点坐标
2测量点-点距离
3点云曲率
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第11讲Imageware线阶段处理技术
教师工作
学生活动
备注
介绍线阶段技术要点
一、曲线概述
1．曲线的要素
2．曲线的类型
3．曲线的显示
二、生成曲线
（A）3D曲线
1．3DB样条曲线（3DB-Spline）
2．控制顶点曲线（ControlPoints）
3．多折线（3DPolyline）
（B）直线
无约束直线
矢量直线
垂直于曲线的直线
相切于曲线的直线
沿曲面法线方向的直线
（C）圆弧
圆弧（Arc）
过三点作圆弧（Arcw/3Points）
过圆弧中心和两点作圆弧（Arcw/Centerand2Points）
过两点指定半径作圆弧（Arcw/2Points&Radius）
（D）圆
（E）椭圆
（F）长方形
（G）槽形
（H）多边形
（I）由点拟合曲线
a拟合成基本曲线
b依公差构造曲线
c插值曲线
（J）由面析出曲线
a由面析出3D曲线
b圆柱或圆锥曲面的中心轴线
三、编辑曲线
3.1混成曲线
3.2倒圆角
3.3偏置曲线
3.4两曲线交点
3.5匹配两曲线（Match）
3.6重新参数化曲线
3.7插入或删除节点
3.8重定义B样条曲线
3.9插入或删除控制点
3.10延伸
3.11平顺
3.12剪断曲线
313改变曲线方向
四、分析曲线
4.1控制顶点
4.2曲率
4.3连续性
4.4曲线-点云差异
4.5曲线-曲线差异
4.6测量曲线-点距离
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第12讲Imageware面阶段处理技术
教师工作
学生活动
备注
一、曲面概述
1.1曲面的要素
1.2生成曲面的一般方法
1.3曲面的显示
二、生成曲面
2.1平面
用平面中心和法向确定平面（Center/Normal）
过3点作平面
垂直视图方向的平面
建立等间距的数个平面
创建工作平面
2.2基本曲面
圆柱
球体
圆锥
过4点作曲面
中心点和过点确定圆柱
过4点作球面
中心点和过点确定球体
中心点和两个点确定圆锥
2.3由点云拟合曲面
均匀曲面
由点云构建圆柱面
插值曲面
直接拟合成平面和基本曲面
2.4由点云和曲线拟合曲面
2.5由边界曲线创建曲面
2.6UV向量线构建曲面
2.7通过曲线的曲面
Bi-DirectionalLoft
LoftCurves
2.8旋转曲面
2.9边界线构建平面
2.10直纹面
2.11扫掠曲面
2.12拉伸曲面
2.13管状曲面
三、编辑曲面
3.1凸缘面
3.2桥接曲面（Blend）
3.3倒圆角
3.4偏置曲面
3.5剖断面
3.6曲面交线
3.7匹配曲面
3.8重新参数化
3.9插入曲面节点
3.10延伸曲面
3.11清理曲面
3.12合并曲面（Merge）
3.13剪断曲面
3.14修剪曲面（Trim）
3.15改变曲面法向
3.16曲面的自由编辑
四、分析曲面
4.1曲面连续性
4.2曲面与点云的差异
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第13讲Imageware分析与测量
教师工作
学生活动
备注
一、分析与测量概述
1.1控制顶点
1.2法线
1.3曲率
1.4连续性（Continuity）
1.5偏差
1.6点云特性
a点云的直线度
b点云的平面度
c点云的圆形度
d点云的圆柱度
e点云的同心度
f点云的同轴度
1.7拔模角
1.8多边形模型
a分析多边形模型
b计算点云的体积
c计算点云面的面
d点云的重心
1.9实体信息（ObjectInformation）
1.10曲面品质
a反射光线
b强光照射
二、测量
2.1基于点云的差异
a网格化点云与非网格化点云之间的差异
b多个点云之间的差异
c点数相同的点云之间的差异
d多点点云之间的差异
2.2基于曲线的差异
2.3基于曲面的差异
2.4距离
2.5面积
2.6角度
a点所成角度
b曲面与曲线的夹角
c曲面的曲率半径
2.7位置坐标
2.8曲率半径
a点云的曲率半径
b曲线的曲率半径
c曲面的曲率半径
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第14讲Imageware逆向造型技术实例
教师工作
学生活动
备注
一．安全帽、卡扣、后视镜、电池盒、M老鼠实例技术简介
二．讲授本次课的主要内容
1逆向工程技术实例如电池盒、卡扣
2应用技巧
基于正在创作或完成作品进行技术的总结
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1．选择各样较有特点的学生作品进行演示和分析。
2结合作品的需要来应用建模技术。
全程操作，并提示学生注意关键技术点。
四．布置本周学生学习和创作任务，提出具体的作品要求
五．给学生上台分享学习和创作中遇到的问题以及经验。
（以小组为单位轮流，组长负责组织组员事先准备）
30分钟
40分钟
30
20
30分钟
第15讲Imageware逆向工程核心技术总结
教师工作
学生活动
备注
一．核心技术列表
二．讲授本次课的主要内容
1逆向工程核心技术总结
2应用技巧
基于正在创作或完成作品进行技术的总结
三．演示本次课程的技术实例操作过程
1．选择各样较有特点的学生作品进行演示和分析。
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