行業(yè)應(yīng)用：倫敦自然歷史博物館3D掃描

恐龍作為地球上早期出現(xiàn)的動(dòng)物代表之一，其龐大有特色的形象常常出現(xiàn)在現(xiàn)代影視劇中，小編印象比較深的就是侏羅紀(jì)公園和博物館奇妙夜。估計(jì)在任何一個(gè)大型歷史自然博物館里，恐龍化石都算是一個(gè)頂梁柱。

在倫敦自然博物館里，一個(gè)名為“迪皮”的恐龍化石已經(jīng)展出了112年，作為博物館的老員工and明星，深受歡迎且多次出現(xiàn)在影視劇中，去年“迪皮”終于要退休了，博物館安排一副藍(lán)鯨骨架“希望”來接替它的崗位。藍(lán)鯨是世界上現(xiàn)存zui大的哺乳動(dòng)物，它的骨架將被懸掛在辛采大廳的頂棚，也就是“迪皮”原來的位置。

“迪皮”-倫敦自然博物館展品

“希望”-倫敦自然歷史博物館新的藍(lán)鯨展覽品

在準(zhǔn)備藍(lán)鯨骨架展覽的過程中，博物館古生物部的科學(xué)家需要對(duì)骨架的各個(gè)部分特別是巨大的頭骨進(jìn)行 3D 掃描。雖然該館早已購(gòu)買了 3D 掃描儀，但無法對(duì)這個(gè) 6 米長(zhǎng)的藍(lán)鯨頭骨進(jìn)行掃描，所以館方邀請(qǐng)了測(cè)量專家來協(xié)助完成這個(gè) 3D 掃描項(xiàng)目。

這種技術(shù)要能夠?qū)覓鞝顟B(tài)下的大型動(dòng)物頭骨進(jìn)行精確掃描。館方需要在不噴涂的情況下，掃描可移動(dòng)大型物品，任務(wù)艱巨，同時(shí)要求精確度高，速度快，一次成型。

項(xiàng)目難度非常大，測(cè)量專家迎難而上，提出了 3 步行動(dòng)計(jì)劃：

1、使用攝影測(cè)量技術(shù)布置 3D 掃描環(huán)境

通過 Creaform 攝影測(cè)量系統(tǒng)采集一系列的數(shù)字?jǐn)z影圖像用來計(jì)算設(shè)置的各目標(biāo)點(diǎn)的準(zhǔn)確位置，為工程師在掃描過程中提供一個(gè)恒定參照系。事實(shí)證明，這種做法極大地壓縮了頭骨掃描時(shí)間。

處于懸掛狀態(tài)的頭骨隨時(shí)可能發(fā)生移動(dòng)，使用 MaxSHOT 3D 攝影測(cè)量設(shè)備可以輕松應(yīng)對(duì)。如果頭骨發(fā)生移動(dòng)，測(cè)量系統(tǒng)將同步動(dòng)態(tài)跟蹤，從而保持所有掃描數(shù)據(jù)集之間的參照，而無需重新掃描。無需像大多數(shù)的 3D 掃描設(shè)備那樣，對(duì)多掃描區(qū)域執(zhí)行復(fù)雜又費(fèi)時(shí)的擬合 ，可保證掃描數(shù)據(jù)的精確度和完整性。

2 、3D 掃描和采集精確數(shù)據(jù)

用于支撐巨大頭骨區(qū)域的框架，包括發(fā)出亮光的黑色區(qū)域，雖然增加了觀賞性，但是給掃描如此大的區(qū)域設(shè)置了障礙，要想快速精確完成掃描任務(wù)，并達(dá)到博物館的需要除非使用噴涂。為了解決該問題，測(cè)量專家 使用了MetraSCAN 3D™ 手持式光學(xué) CMM 3D 掃描儀。MetraSCAN 3D 能夠發(fā)出 14 條高清激光掃描線對(duì)任何表面進(jìn)行快速掃描，通常情況下，多條激光線采集掃描數(shù)據(jù)的速度是單一激光線的 25 倍。不受連接臂限制的手持式 3D 掃描儀在空中受到三腳架頂端的 C-Track™ 數(shù)字成像儀的“跟蹤”，每套裝置可以掃描 15 m3 的范圍。

工程師對(duì)展覽的頭骨進(jìn)行 3D 掃描

3 、通過實(shí)時(shí)可視化功能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

在掃描過程中，工程師充分利用 Creaform VXelements，*集成的 3D 數(shù)據(jù)采集軟件，管理整個(gè)掃描過程的簡(jiǎn)易平臺(tái)。通過屏幕顯示 3D 掃描“實(shí)時(shí)”視圖，工程師可以快速查看 3D 掃描的質(zhì)量，需要補(bǔ)充數(shù)據(jù)或*遺漏的區(qū)域。VXelements 還可以提供高質(zhì)量并經(jīng)過優(yōu)化的 STL 三角化曲面，博物館的科學(xué)家無需再執(zhí)行費(fèi)時(shí)費(fèi)力的后續(xù)處理流程，比如清理、過濾、擬合、點(diǎn)云的表面創(chuàng)建。

6 米長(zhǎng)鯨魚頭骨的初始 3D 渲染視圖

原計(jì)劃對(duì)藍(lán)鯨頭骨的 3D 掃描工作將持續(xù)幾天，但是由于測(cè)量專家的加入，不到 2 天就完成了，館方的科學(xué)家獲得了優(yōu)化的掃描數(shù)據(jù)文件。如果藍(lán)鯨在日后的展出中出現(xiàn)破損，就可以使用頭骨的 3D 文檔。自然歷史博物館以這些掃描數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)將藍(lán)鯨骨架精確數(shù)字化，可用于 3D 展示，此數(shù)據(jù)也可以分享給世界范圍內(nèi)的其他博物館進(jìn)行研究。重要的是，這些數(shù)據(jù)在今后有助于科學(xué)家和保護(hù)工作者了解此類大型動(dòng)物的發(fā)展史。

藍(lán)鯨展品“希望”坐落于倫敦自然歷史博物館正門的辛采大廳，一定會(huì)像“迪皮”一樣吸引來自世界各地的參觀者。

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Creaform 開發(fā)、制造并銷售 3D 便攜式測(cè)量技術(shù)產(chǎn)品，專門從事工程服務(wù)。公司提供創(chuàng)新解決方案，如 3D 掃描、逆向工程、質(zhì)量控制、無損測(cè)試、產(chǎn)品開發(fā)和數(shù)值模擬 (FEA/CFD)。公司的產(chǎn)品和服務(wù)面向各大行業(yè)，例如汽車、航空航天、消費(fèi)品、重工業(yè)、醫(yī)療保健、制造業(yè)、石油與天然氣、發(fā)電業(yè)以及研究與教育。

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