Im Workflow der digitalen Kulturerhaltung ist die hochpräzise, berührungslose Erfassung von 3D-Daten eine wichtige technische Methode zur Erstellung d……
Im Prozess des digitalen Kulturgüterschutzes,hochpräzise, berührungsloseDatenerfassung ist ein wichtiges technisches Verfahren zur Erstellung digitaler Archive und für die anschließende Reproduktion. Vor Kurzem setzte INSVISION den metrologischen dreidimensionalen Scanner AlphaScan S1 AI ein, um digitale Erfassung und Reproduktionsvalidierung an antiken Steinrelikten durchzuführen.
Kundenprobleme und -bedürfnisse
Bei der digitalen Erfassung von Steindenkmälern vor Ort sieht sich die Projektdurchführung häufig klar definierten physischen und datenseitigen Einschränkungen gegenüber:
Schutzbeschränkungen des Kulturobjekts selbst:Steininschriftenoberflächen weisen in der Regel Verwitterungs-, Riss- und Salzausblühungserscheinungen auf. Die Verwendung physischer Kontaktverfahren oder chemischer Entwicklungsverfahren (wie z. B. traditionelles Abreiben) kann irreversible Schäden verursachen, weshalb die Erfassungsmethode berührungslos erfolgen muss;
Uneinheitliche Einsatzumgebungen:Kulturobjekte werden häufig in Freilandbereichen, Ausstellungsräumen oder temporären Lagern aufbewahrt und sind mit Einschränkungen wie fehlender fester Stromversorgung und beengten Platzverhältnissen konfrontiert. Die Ausrüstung muss portabel und schnell einsatzbereit sein, um temporäre Arbeiten in unterschiedlichen Umgebungen zu ermöglichen;
Strenge Anforderungen an die Datenqualität:Die Reproduktion von Kulturobjekten stellt höchste Anforderungen an die geometrisch-topologische Strukturerhaltung. Sie muss nicht nur die Gesamtkontur der Zeichenstriche erfassen, sondern auch den Schnittwinkel des Gravierwerkzeugs, die Verwitterungstextur des Steinmaterials usw. präzise widerspiegeln, um sicherzustellen, dass die nachfolgenden Reprodukte über äußerst geringe Toleranzen verfügen.
Produktlösungen
Angesichts der strengen Anforderungen der Kunden an die Datengenauigkeit haben die technischen Ingenieure von INSVISION während der Projektumsetzung die folgenden technischen Lösungen angewandt:
Hochauflösende Parametereinstellung:Um die 1:1-Informationen der Steinschnitzereien wiederherzustellen, hat der Ingenieur eine Auflösung von 0,1 mm eingestellt. Mit dieser Einstellung kann die Punktwolkendichte auf der Oberfläche der Stele präziser erfasst werden, wodurch die Kanten der Inschriften und die mikroskopischen Unebenheiten der Steinoberfläche vollständiger erhalten bleiben;
Vor-Ort-Einsatz und Bedienung:Das leichte Gehäusedesign des Geräts reduziert die Ermüdung der Hände bei längerem Handbetrieb. Der Kunde kann vor Ort die aus der Punktwolke erzeugten Netzdaten in Echtzeit einsehen;
Datenverarbeitung und Rückmeldung:Selbstentwickelte KI-Algorithmen laufen während des Erfassungsvorgangs in Echtzeit, filtern Umgebungslichtstörungen und Grundrauschen der Bodenplatte heraus und erzeugen dreidimensionale Modelldaten hoher Reinheit, um den hohen Anforderungen an die Punktwolkenintegrität für die nachfolgende Archivierung oder Modellierung gerecht zu werden.
Kernvorteile
In Verbindung mit dieser Anwendungspraxis weist das Scanverfahren die folgenden technischen Vorteile auf:
Auflösungsvermögen für mikroskopische Merkmale:Bei einer Auflösung von 0,1 mm kann das Gerät Tiefenunterschiede im Mikrometerbereich effektiv erkennen. Sowohl die Tiefenschichtung der Anfangs- und Endstriche alter Inschriften als auch die natürlichen Abplatzungsspuren auf der Steinoberfläche können geometrisch rekonstruiert werden, was auf Datenebene die Machbarkeit einer 1:1-Replikation unterstützt;
Anpassungsfähigkeit an die Einsatzumgebung:Die leichtgewichtige Gerätestruktur ermöglicht den Transport mit dem Team zu Einsatzorten ohne feste Stromversorgung oder stabilen Arbeitsplatz. Nach Anschluss eines Notebooks kann der Scanvorgang direkt gestartet werden, was die Hürde für die Datenerfassung unter besonderen Umgebungsbedingungen deutlich senkt;
Gewinnung zerstörungsfreier Daten:Berührungsloses Scannen, das während der Erfassung einen physischen Abstand zur Oberfläche des Kulturguts einhält und so sekundäre physische Schäden durch Reibung oder Druck an verwitterten Steinoberflächen vermeidet, entspricht dem Arbeitsprinzip des „minimalen Eingriffs“ im Kulturgutschutz;
Hohe Datenverfügbarkeit:Die generierten 3D-Punktwolken und Netzmodelle lassen sich nahtlos in gängige Reverse-Engineering-Software und 3D-Druck-Software einbinden. Die vor Ort gemessene Datenpräzision und Detailvollständigkeit erfüllt die technischen Standards für die anschließende Materialreplikation sowie die vergrößerte/verkleinerte Ausgabe im gleichen Maßstab.
