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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(lái)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(lái)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(guò)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(wú)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(lái)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(guò) 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(lái)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(guò)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(wú)需重新掃描。無(wú)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(wèn)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(guò)實(shí)時(shí)可視化功能進(jìn)行數(shù)據(jù)處理

在掃描過(guò)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(guò)程的簡(jiǎn)易平臺(tái),。通過(guò)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(guò)優(yōu)化的 STL 三角化曲面,，博物館的科學(xué)家無(wú)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(guò)濾,、擬合、點(diǎn)云的表面創(chuàng)建,。

6 米長(zhǎng)鯨魚(yú)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(lái)自世界各地的參觀者,。

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Creaform 開(kāi)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(wú)損測(cè)試,、產(chǎn)品開(kāi)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,。

Creaform 的總部和制造運(yùn)營(yíng)地位于加拿大魁北克省萊維斯，在萊維斯和法國(guó)的格勒諾布爾 (Grenoble) 都設(shè)有創(chuàng)新中心,，在美國(guó),、法國(guó)、德國(guó),、巴西,、中國(guó)、日本,、印度,、韓國(guó)和新加坡都擁有分公司。Creaform 是 AMETEK Ultra Precision Technologies 的一個(gè)部門,，而后者是的電子儀器和機(jī)電設(shè)備制造商,，年銷售額約 40 億美元,。

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