《逆向工程及快速成型技术》课程教学大纲

《逆向工程及快速成型技术》课程教学大纲一、课程简介课程中文名逆向工程及快速成型技术课程英文名ReverseEngineeringandRapidPrototypingTechnology双语授课□是☑否课程代码21122018课程学分2总学时数32（含实践0，含劳动教育0）课程类别□通识教育课程□公共基础课程☑专业教育课程□综合实践课程□教师教育课程课程性质□必修☑选修□其他课程形态□线上☑线下□线上线下混合式□社会实践□虚拟仿真实验教学考核方式□闭卷☑开卷□课程论文□课程作品□汇报展示□报告☑课堂表现☑阶段性测试☑平时作业☑其他（可多选）开课学院材料科学与工程学院开课系(教研室)材料加工系面向专业材料化学开课学期第7学期先修课程工程制图及CAD后续课程毕业设计（论文）选用教材严金凤.三维扫描测量与逆向工程技术（第1版）[M].北京:电子工业出版社,2021.参考书目彭必友.逆向工程与材料快速成型技术（第1版）[M].北京:化学工业出版社,2022.课程资源中国大学MOOC课程简介《逆向工程及快速成型技术》是一门材化专业选修的专业教育课程，主要介绍三坐标数据采集系统、光栅式扫描测量、手持式激光扫描测量、关节臂式测量、数控雕刻快速成型制造、数据出力、模型重建、快速成型制造工艺和逆向工程在模具领域的应用等。通过该课程的教学，使学生获得从事逆向工程相关职业必需的数据采集和模型重建的理论知识与基本技能，也可以验证、巩固理论知识，提高软件操作技能和分析解决实际问题的能力，具有严谨细致、实事求是的科学态度，为后续课程的学习和为将来的工作和科研打下较坚实的理论与实践基础。二、课程目标表1课程目标序号具体课程目标课程目标1能够阐述逆向工程的基本概念，构建从数据测量、数据处理、选材、快速成型、快速制造整个流程的知识体系，能运用逆向工程技术解决工程实际问题，具备产品快速制造的职业能力与职业素质；应用逆向工程软件，实现数据采集、数据处理和CAD建模，具有产品的复制、改进和设计创新的综合应用能力；会使用专用逆向工程软件和正逆向混合软件进行模型重建，包括点云数据处理、多边形数据、参数化曲面和精确曲面、坐标对齐、通过邻域命令建模、通过草图与面片草图建模、通过3D草图建模、通过传统镜界拟合建模。课程目标2具有的坚持不懈的学习精神，形成严谨细致、实事求是的科学态度，具有分析和解决问题的能力、创新能力、实践能力和创业精神，具有较强的就业能力和可持续发展的能力。课程目标3具备爱岗敬业精神、精益求精的工匠精神，拥有积极向上的人生观和价值观，具有深厚的爱国情怀和中华民族自豪感。表2课程目标与毕业要求对应关系毕业要求指标点课程目标毕业要求4：研究【L】4.2能够根据科学及工程应用目标，制定具体实施的实验方案、工程研究步骤并确定所需的原材料、测试仪器和其他相关系统。24.3能够进行具体实验研究和工程实践，并根据实验现象、结果，对实验中出现的问题和现象进行分析、对照工程和科学目标，进行合理解释和数据处理，实现对复杂工程问题的综合研究开发能力。2毕业要求5：使用现代工具【M】5.1能合理使用现代数据与信息分析工具。1毕业要求8：职业规范【L】8.1能够自觉地、不断地提高自身的人文科学素养。38.2具备符合当今社会主流的世界观、人生观和价值观。3三、课程学习内容与方法（一）理论学习内容及要求表3-1课程目标、学习内容和教学方法对应关系序号课程模块学习内容学习任务课程目标学习重点难点教学方法学时1绪论1.逆向工程技术概述1.预习：整章教材、课件2.拓展阅读：了解逆向工程技术的应用3.主题讨论：逆向工程技术与传统正向设计的区别与联系课程目标1、3重点：1.零逆向工程技术存在的问题2.专用逆向工程软件简介难点：3.创新设计4.逆向工程与创新设计1.讲授法：逆向工程技术概述2.直观演示法：通过展示实物、直观教具，让学生通过观察获得感性认识12.逆向工程技术的应用课程目标1、33.逆向工程中的关键技术课程目标1、34.专用逆向工程软件简介课程目标1、35.逆向工程技术的发展课程目标1、32三坐标数据采集系统1.三坐标测量系统1.预习：整章教材、课件2.线上学习：观看三坐标测量系统的操作流程视频课程目标1、3重点：1.测量数据处理流程、三坐标测量机的组成2.三坐标测量机的软件系统难点：3.三坐标测量机的工作原理4.三坐标测量机的控制系统1.讲授法：三坐标数据采集系统的原理2.问题教学法：提出三坐标数据采集系统的特性有哪些3.直观演示法：通过展示实物、直观教具，让学生通过观察获得感性认识22.三坐标测量系统的操作流程课程目标1、33.PC-DMIS软件介绍课程目标1、34.三坐标测量实例

课程目标1、33光栅式扫描测量1.光栅投影三维测量技术1.预习：整章教材、课件2.线上学习：观看光栅投影三维测测量系统的操作流程视频课程目标1、3重点：1.COMET系统组成2.COMET系统测量策略难点：3.COMET测量系统的操作流程及方法1.讲授法：光栅式扫描测量2.问题教学法：提出光栅式扫描测量的特性有哪些3.直观演示法：通过展示实物、直观教具，让学生通过观察获得感性认识22.COMET系统组成课程目标1、33.COMET系统测量策略课程目标1、34.COMET测量系统的操作流程及方法课程目标1、34手持式激光扫描测量1.手持式激光扫描测量系统1.预习：整章教材、课件2.线上学习：观看手持式激光扫描测量系统的操作流程视频课程目标1、3重点：1.手持式激光扫描测量技术、手持式激光扫描测量系统的组成难点：2.手持式激光扫描测量的操作流程及扫描方法1.讲授法：手持式激光扫描测量的原理2.问题教学法：提出手持式激光扫描测量的特性有哪些3.直观演示法：通过展示实物、直观教具，让学生通过观察获得感性认识22.手持式激光扫描测量的操作流程及扫描方法课程目标1、33.手持式激光扫描测量实例课程目标1、35关节臂式测量1.关节臂测量机简介1.预习：整章教材、课件2.线上学习：观看关节臂测量机的操作流程视频课程目标1、3重点：1.关节臂测量机简介2.关节臂测量机的操作流程难点：3.关节臂测量机的检测实例1.讲授法：关节臂式测量的原理2.问题教学法：提出关节臂式测量的特性有哪些3.直观演示法：通过展示实物、直观教具，，让学生通过观察获得感性认识22.关节臂测量机的操作流程课程目标1、33.关节臂测量机的检测实例课程目标1、36数控雕刻快速成型制造1.数控雕刻快速成型系统1.预习：整章教材、课件2.线上学习：观看数控雕刻快速成型系统的工作运行视频课程目标1、3重点：1.数控雕刻快速成型机操作注意事项2.数控雕刻快速成型操作流程难点：3.双面加工操作实例、旋转加工操作实例1.讲授法：光栅式扫描测量2.问题教学法：提出数控雕刻快速成型制造的特性有哪些3.直观演示法：通过展示实物、直观教具，让学生通过观察获得感性认识22.数控雕刻快速成型实例课程目标1、33.数控雕刻快速成型机操作注意事项课程目标1、37快速成型的数据处理1.快速成型的数据来源1.预习：整章教材、课件2.个人作业：利用分层软件进行模型分层练习课程目标1、31.数据接口格式、STL文件、CLI文件难点：2.STL模型的检验与修复1.讲授法：光栅式扫描测量2.问题教学法：模型分层的厚度是多少3.直观演示法：通过展示实物、直观教具，让学生通过观察获得感性认识12.快速成型的数据接口课程目标1、33.快速成型软件的分层数据处理课程目标1、34.层片扫描路径课程目标1、38快速成型制造的几种典型工艺1.光固化成型（SLA）及分层实体制造（LOM）2.预习：整章教材、课件1.线上学习：观看快速成型制造的操作视频课程目标1、3重点：1.快速成型制造的后处理难点：2.几种快速成型的基本原理3.几种典型成型方法的分析比较1.讲授法：光栅式扫描测量2.问题教学法：提出快速成型工艺是否需要支撑3.直观演示法：通过展示实物、直观教具，让学生通过观察获得感性认识32.选择性激光烧结（SLS）及三维打印（3DP）课程目标1、33.熔融沉积制造（FDM）课程目标1、34.几种典型成型方法的分析比较课程目标1、39逆向工程在模具领域的应用1.快速成型技术的应用1.预习：整章教材、课件2.拓展阅读：了解直接与间接模具制造的特点课程目标1、3重点：1.快速成型在模具制造中的应用难点：2.间接快速模具制造特点及原理3.直接快速模具制造特点及原理1.讲授法：光栅式扫描测量2.问题教学法：什么是间接快速模具制造3.直观演示法：通过展示实物、直观教具，让学生通过观察获得感性认识12.直接快速模具制造课程目标1、33.间接快速模具制造课程目标1、310点云数据处理1.GeomagicStudio软件点阶段的主要命令1.点云数据处理2.课后总结课程目标2、3重点：1..GeomagicStudio软件点阶段的主要命令难点：2.点处理模块操作流程1.讲授法2.示范教学法3.现场指导22.点处理模块操作流程（难点）课程目标2、33.虎爪点云数据模型处理课程目标2、311多边形网格数据处理1.多边形阶段的主要功能及命令1.多边形网格数据处理2.课后总结课程目标2、3重点：1.多边形阶段的主要功能及命令难点：2.多边形阶段数据处理操作流程（难点）1.讲授法2.示范教学法3.现场指导22.多边形阶段数据处理操作流程课程目标2、33.储钱罐数模重构课程目标2、312精确曲面的构建1.精确曲面的主要功能及命令1.精确曲面的构建2.课后总结课程目标2、3重点：1.精确曲面的主要功能及命令难点：2.精确曲面处理操作流程1.讲授法2.示范教学法3.现场指导22.精确曲面处理操作流程课程目标2、33.车灯灯罩的数模重建课程目标2、313参数化曲面的构建1.参数化曲面的主要功能及命令（重点）1.参数化曲面的构建2.课后总结课程目标2、3重点：1.参数化曲面的主要功能及命令难点：2.参数化曲面处理操作流程1.讲授法2.示范教学法3.现场指导22.参数化曲面处理操作流程（难点）课程目标2、33.自行车挡泥板的数模重建课程目标2、314V带轮混合建模1.GeomagicDesignX软件介绍及基本操作1.V带轮模型重建2.课后总结课程目标2、3重点：1.GeomagicDesignX软件介绍难点：2.坐标对齐和分割领域操作1.讲授法2.示范教学法3.现场指导22.坐标对齐和分割领域操作）课程目标2、33.V带轮的逆向建模课程目标2、315涡轮的逆向建模1.面片草图操作1.涡轮模型重建2.课后总结课程目标2、3重点：1.面片草图操作难点：2.模型曲面操作1.讲授法2.示范教学法3.现场指导22.模型曲面操作课程目标2、33.涡轮的逆向建模课程目标2、316螺旋桨的逆向建模1.3D草图操作1.螺旋桨模型重建2.课后总结课程目标2、3重点：1.3D草图操作难点：2.传统镜界拟合1.讲授法2.示范教学法3.现场指导22.传统镜界拟合课程目标2、33.涡轮的逆向建模课程目标2、317自由造型的逆向建模1.自由曲面创建操作1.自由造型重建2.课后总结课程目标2、3重点：1.模型输出和保存难点：2.自由曲面创建1.讲授法2.示范教学法3.现场指导22.模型输出和保存课程目标2、33.自由造型的底座添加课程目标2、3四、课程考核（一）考核内容与考核方式表4-1课程目标、考核内容与考核方式对应关系课程目标考核内容所属学习模块/项目考核占比考核方式课程目标11.逆向工程技术概述1.逆向工程技术的绪论60%1.期末大作业2.课堂表现3.作业完成情况3.阶段性测验2.逆向工程技术的应用3.逆向工程中的关键技术4.专用逆向工程软件简介5.逆向工程技术的发展1.三坐标测量系统2.三坐标数据采集系统2.三坐标测量系统的操作流程3.PC-DMIS软件介绍4.三坐标测量实例

1.光栅投影三维测量技术3.光栅式扫描测量2.COMET系统组成3.COMET系统测量策略4.COMET测量系统的操作流程及方法1.手持式激光扫描测量系统4.手持式激光扫描测量2.手持式激光扫描测量的操作流程及扫描方法3.手持式激光扫描测量实例1.关节臂测量机简介5.关节臂式测量2.关节臂测量机的操作流程3.关节臂测量机的检测实例1.数控雕刻快速成型系统6.数控雕刻快速成型制造2.数控雕刻快速成型实例3.数控雕刻快速成型机操作注意事项1.快速成型的数据来源7.快速成型的数据处理2.快速成型的数据接口3.快速成型软件的分层数据处理4.层片扫描路径1.光固化成型（SLA）及分层实体制造（LOM）8.快速成型制造的几种典型工艺2.选择性激光烧结（SLS）及三维打印（3DP）3.熔融沉积制造（FDM）4.几种典型成型方法的分析比较1.快速成型技术的应用9.逆向工程在模具领域的应用2.直接快速模具制造间接快速模具制造课程目标21.GeomagicStudio软件点阶段的主要命令10.点云数据处理35%1.模型重建2.课堂表现3.素质考核2.点处理模块操作流程3.虎爪点云数据模型处理1.多边形阶段的主要功能及命令11.多边形网格数据处理2.多边形阶段数据处理操作流程3.储钱罐数模重构1.精确曲面的主要功能及命令12.精确曲面的构建2.精确曲面处理操作流程3.车灯灯罩的数模重建1.参数化曲面的主要功能及命令13.参数化曲面的构建2.参数化曲面处理操作流程3.自行车挡泥板的数模重构1.GeomagicDesignX软件介绍14.V带轮的混合建模2.坐标对齐和分割领域3.V带轮的逆向建模1.面片草图15.涡轮的混合建模2.模型曲面3.涡轮的逆向建模1.3D草图16.螺旋桨的混合建模2.传统镜界拟合3.涡轮的逆向建模1.自由曲面创建17.自由造型的混合建模2.模型输出和保存3.自由造型的底座添加快速成型技术课程目标31.是否具有安全与环保意识、社会责任感1.课堂教学2.实验教学5%1.课堂表现2.素质考核2.是否具有爱国主义情怀3.是否具有辨证唯物主义的人生观、世界观和价值观表4-2课程目标与考核方式矩阵关系课程目标考核方式考核占比期末大作业40%模型重建30%课堂表现9%平时作业9%阶段性测验9%素质考核（3%）课程目标1100%0%20%100%100%0%59.8%课程目标20%100%20%0%0%90%34.5%课程目标30%0%60%0%0%10%5.7%（二）成绩评定1.平时成绩评定（1）课堂表现（30%)：通过学生在课堂上阐明知识的情况及相关能力水平进行评价。包括课堂发言、提问、回答问题、练习等。（2）作业完成情况（30%)：围绕课程的学习目标进行作业的设计。如让学生简述对知识的认识，考核学生对于概念的理解情况，帮助学生将定义转化为自己的理解；考核学生对三维模型重构的完成情况。（3）阶段性测验（30%）：通过平时测试、测验考试巩固自己所学的知识，使学生在后续的学习中更加高效和有针对性。（4）素质考核（10%）：考查学生是否热爱科学，有刻苦钻研的科学精神，具有正确世界观、价值观正确，具有强烈的社会责任感和家国情怀。平时成绩（100%）=课堂表现（30%)+作业完成情况（30%)）+阶段性测验（30%）+素质考核（10%）2.数模重建：各项目平时成绩总和/项目数。（1）练习（50%）：通过学生在虚拟仿真实验室的教学任务完成情况、软件操作情况、提问情况，来评价学生相关的能力。（2）结果（50%）：围绕课程的学习目标进行作业的设计，让学生独立完成设计任务，考核学生对绘图软件的操作能力。数模重建（100%）=练习（50%)+结果（50%）3.期末成绩评定课程考核主要考查学生对逆向工程相关理论知识的融会与运用情况，考核5个课程模块，方式为期末大作业（40%）和数模重建实验（30%）。期末大作业要求学生理解逆向工程的概念，构建从数据测量、数据处理、选材、快速成型、快速制造整个流程的知识体系，能运用逆向工程技术解决工程实际问题；数模重构实验操作要求学生掌握专用逆向工程软件和正逆向混合建模软件的使用，包括点云数据处理操作、多边形数据操作、参数化曲面和精确曲面操作、通过邻域命令的建模和坐标对齐操作、通过草图与面片草图建模操作、通过3D草图建模操作、通过传统镜界拟合建模操作。3.总成绩评定总成绩应由平时考核成绩和期末考核成绩构成，其构成比例应科学合理。书写格式：总成绩100%=平时成绩（30%)+期末大作业（40%）+数模重建（30%）（三）评分标准针对课程考核方式中的所有项目，均需制定相应的评分标准，明确具体评分细则。其中试卷考核项目以试卷参考答案及评分细则为准，非试卷考核项目可参照以下示例制定。表5评分标准（非试卷考核项目）考核项目评分标准优秀(100>x≥90)良好(90>x≥80)中等(80>x≥70)及格(70>x≥60)不及格(x<60)课堂表现（1）课堂纸练习、回答问题正确，且能进行解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，问题有深度、有创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题正确，但解释欠清楚（50%）。（2）提问、讨论发言观点正确，但问题无深度或无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题大部分正确，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点基本正确，但问题无深度、无创新（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率在30~50%之间，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点有部分错误，或逻辑不严密（50%）。（1）课堂测验、回答问题错误率超过50%，且不能解释（50%）。（2）提问、讨论发言观点错误，思路不清晰，逻辑不严密（50%）。课后作业（1）答案正确率超过90%（80%）。（2）部分作业完成方法、思路有创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在80~89%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写规范，无抄袭，态度端正（10%）。（1）作业正确率在70-79%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写较规范，无抄袭，态度基本端正（10%）。（1）作业正确率在60-69%（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不够规范，或有少量抄袭痕迹（10%）。（1）作业正确率在60%以下（80%）。（2）整个作业完成方法、思路无创新（10%）。（3）书写不规范，有明显抄袭，或有部分作业未完成（10%）。未提交作业记0分数模重建（1）操作正确、规范，动作娴熟有美感，未损坏任何仪器（25%）。（2）数据、产品外观等记录正确、规范；产品纯度高，产量高，外观（晶形等）符合要求（25%）。（3）实验报告书写规范，内容全面；实验注意事项、成功关键总结全面、正确；实验装置画得规范；实验步骤、现象简明扼要；实验结果、数据处理正确，且结果分析深刻；提出创新性建议；习题正确率达90%以上（50%）。（2）操作正确、规范，但动作不够娴熟，未损坏仪器（25%）。（2）数据、产品外观等记录基本正确、规范；产品纯度不够高，或产量不够高，或外观（晶形等）不符合要求（25%）。（3）实验报告书写规范，内容全面；但实验注意事项或成功关键总结不够全面、正确，缺少1-2条；实验装置画得较规范；实验步骤、现象正确；实验结果、数据处理正确，但结果分析不够深刻；未提出创新性建议；习题正确率达80-89%（50%）。（1）操作不够正确、规范，未损坏任何仪器（20%）。（2）数据、产品外观等记录不够正确、规范；或产品纯度低，且产量低，外观（晶形等）不符合要求（25%）。（3）实验报告书写较规范，内容较全面；但实验注意事项或成功关键总结不够全面、正确，缺少3-4条；实验装置画得较规范；实验步骤、现象正确；实验结果、数据处理基本正确，但结果分析不够深刻；未提出创新性建议；习题正确率达70-79%（50%）。（1）操作不正确、规范，动作较生硬，未损坏任何仪器（20%）。（2）数据、产品外观等记录不正确、规范；产品纯度低，且产量低，外观（晶形等）不符合要求（25%）。（3）实验报告书写不够规范，内容不够全面；实验注意事项、成功关键总结不全面、正确，缺少5-6条；实验装置画得不够规范；实验步骤、现象基本正确；实验结果、数据处理不正确，且结果分析较马虎；未提出创新性建议；习题正确率达60-69%（50%）。（1）操作不正确、规范，动作生硬，且损坏仪器（20%）。（2）数据、产品外观等记录不正确、规范；产品纯度低，且产量低，外观（晶形等）不符合要求或实验失败（25%）。（3）实验报告书写不规范，内容不全面；实验注意事项未写，或成