案例 | 蔡司掃描儀在博物館中用于文物修復(fù)案例

作為古人智慧的結(jié)晶，文物承載著大量藝術(shù)人文信息。由于文物珍貴，年代久遠(yuǎn)以及其材質(zhì)本身的脆弱性，如何在保護(hù)文物的前提下，在修復(fù) 和復(fù)制過程中準(zhǔn)確獲取文物信息，做好修復(fù)復(fù)制工作，必須使用高精度的三維掃描儀獲取文物的三維數(shù)據(jù)。

接下來我們介紹蔡司3D掃描儀在博物館文物修復(fù)的應(yīng)用案例，看看高端的掃描儀，是如何賦能3D行業(yè)的。

制作“布萊里奧11 號(hào)（BLéRIOT XI）”的虛擬3D 模型

系統(tǒng)/應(yīng)用：ZEISS COMET 5
領(lǐng)域：航空航天
客戶：巴黎工藝博物館（Musée des Arts et Métiers）

任務(wù)
法國(guó)服務(wù)公司 Metra  是 Carl   Zeiss   Optotechnik   GmbH  （位于德國(guó)Neubeuern，前身為Steinbichler Optotechnik GmbH)的合作伙伴，隸屬于Genaris 集團(tuán)，受巴黎工藝博物館（Musée des Arts et Métiers） 委托制作“布萊里奧11 號(hào)（BLéRIOT XI）”的真實(shí)感虛擬3D 模型，BLéRIOT XI 是在1909 年人類首次動(dòng) 力飛行穿越英吉利海峽的第一架飛機(jī)。

解決方案和產(chǎn)品
一方面，利用該虛擬模型對(duì)Blériot XI 的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)分析。風(fēng)洞模擬反映了其結(jié)構(gòu)的空氣動(dòng)力學(xué)特性，并且可以對(duì)該模型進(jìn)行三維測(cè)量�？梢詫�(duì)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)組件之間的相互作用進(jìn)行模擬和動(dòng)畫。這加深了對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)和功能的理解，該飛機(jī)在當(dāng)時(shí)絕對(duì)屬于超前技術(shù)水平。另一方面，運(yùn)用該虛擬模型制作巴黎工藝博物館（Musée des Arts et Métiers）舉辦“L’avion de l’eploit – 1909, Louis Blériot
traverse la manche”特別展覽的廣告宣傳材料。該材料可用于制作發(fā)布于配套網(wǎng)站上的逼真圖像和動(dòng)畫， 此外還可用于制作教育視頻，展現(xiàn)這架百年歷史飛機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)。

最終，Metra成功制作了原版Blériot XI的詳細(xì) 3D CAD模型，這對(duì)于文化遺產(chǎn)具有重要意義，也可用于生成原始設(shè)計(jì)的精確復(fù)制計(jì)劃。

原版的 Blériot XI在巴黎工藝博物館（Musée des Arts et Métiers）展出。

Metra 采用ZEISS COMET 5和ZEISS COMET IV白光掃描系統(tǒng)以及其他硬件來掃描這架百年歷史飛機(jī)的表面。出于對(duì)文物保護(hù)的因素，無法對(duì)易碎表面進(jìn)行預(yù)處理，也不能觸碰該表面。為了拼合多幅單幅圖像，建立了特殊的參考框架。但3D數(shù)字化的真正挑戰(zhàn)在于 Metra團(tuán)隊(duì)要設(shè)法在3 天內(nèi)完成飛機(jī)的掃描工作。 采用ZEISS COMET 5，實(shí)現(xiàn)了對(duì)木質(zhì)結(jié)構(gòu)框架、機(jī)翼、機(jī)身壁板、操縱桿和鉸鏈等轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)以及帶螺旋槳的電機(jī)座的高分辨率掃描。之后，運(yùn)用ZEISS COMETplus軟件將數(shù)據(jù)處理為三角網(wǎng)格格式（stl）。 Metra 的專家隨后利用不同的軟件工具，基于 stl 數(shù)據(jù)創(chuàng)建了 3D CAD 模型。利用逆向工程技術(shù)將掃描的自由曲面轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)NURBS曲面。

結(jié)合三維重構(gòu)軟件工具，將導(dǎo)線結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的功能和車輪懸架相結(jié)合，最終完成Blériot Xi的虛擬3D模型的創(chuàng)建。該模型功能齊全，所有運(yùn)動(dòng)部件(如螺旋槳、襟翼、尾翼和配平舵、車輪和車輪懸架)都可以交互運(yùn)動(dòng)，并可以模擬和動(dòng)畫。

此外，3D 模型還用于廣泛的技術(shù)分析，包括風(fēng)洞模擬和研究轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)對(duì)機(jī)翼變形的影響以及由此引起的飛機(jī)氣動(dòng)飛行特性的變化。 下一步是在展覽會(huì)開幕前制作高分辨率的渲染、動(dòng)畫和教育視頻，以支持營(yíng)銷活動(dòng)。下列圖像反映了若干已完成的工作示例，可以從中看到3D掃描/3D CAD 和渲染數(shù)據(jù)的卓越品質(zhì)。也可以在博物館的官方網(wǎng)站上觀看最終的成果（www.bleriot.arts-et-metiers.net）。

虛擬模型的真實(shí)感渲染

BLéRIOT XI虛擬模型的不同視圖