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光学课堂 | 如何使用便携式3D扫描解决方案修复建筑

发布时间：2023/09/19
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【概要描述】历史建筑是文化遗产的重要组成部分。保护历史建筑，使宝贵的文化遗产代代传承任重而道远。而通过修复技术可以再现历史底蕴。修复是指通过修补或重建受损或缺失的部分，使建筑物恢复原状的过程。而3D扫描技术强大的数据收集功能对于历经数百年沧桑的古建筑的修复工作而言无疑提供了便利。

我们的目标——重现591年的历史

我们最近的一个项目位于德国布伦瑞克市最古老的地区Magniviertel。坐落于该地区的一座半木结构（桁架）房屋的修复工作已持续数年。修复工作的重点是保留其中的一根木梁，这根木梁是这个房屋的关键所在，上面刻有MCCCCXXXII字样。

正是这根木梁印证了这座建于1432年的半木结构房屋的悠久历史。房屋屋主Christoph Borek、毕业于建筑修复专业的Julia Köhler以及建筑历史学家Elmar Arnhold对于这座房屋的修复十分重视，期望尽可能保留完整性的同时还原建筑最原始的风貌。如果能够达成期望，就可以一睹历史建筑风采。

图1：修复前的建筑

图2：刻有MCCCCXXXII字样的木梁

“团结协作”助力扫描任务

想要顺利开展该项目，我们需要透彻了解建筑的原始设计、使用的材料和施工方法，并利用3D扫描技术进行必要的数字化处理。为了联合多方力量，我们组建了一支修复团队，汇集了多位熟练掌握蔡司硬件和软件、具备多年3D扫描专业经验以及充分了解建筑学知识的人员。

为了顺利进行建筑修复工作，需要创建木梁的数字副本。为此，我们选择了便携式手持3D扫描解决方案产品ZEISS T-SCAN hawk 2。该产品不仅可以收集扫描对象的数据，还能将其转化为数字孪生存储在检测软件中。随后利用收集到的3D数据确定木梁的当前状况。

生成的扫描结果将显示正向偏差，映射出磨损部分和可能存在的缺陷。然后通过数字化技术从反转偏差方向进行补偿。通过这种方法，我们可以还原横梁的原始状态。

便携式3D扫描解决方案——您的不二之选

3D扫描可以精确且准确地再现历史建筑的原始设计。这项技术可以捕捉到传统技术难以记录的复杂细节和测量数据。修复人员可以通过3D扫描创建一个详细的建筑模型，从各个角度对其进行研究和分析，从而更好地了解建筑物原始形态和构造。

借助3D扫描开展修复工作的主要好处在于，它可以帮助修复人员识别和分析任何结构损坏或老化的情况。通过扫描建筑物，即可确定损坏或磨损的区域。此外，3D扫描还能帮助修复人员精准定位建筑物任何缺失或损坏的部分。借助这些信息，精确复刻缺失的部分，帮助恢复建筑物的原貌。3D扫描的另一个好处是可以帮助规划和执行修复过程。利用详细的建筑数字模型，根据原始设计和施工方法制定修复计划。确保修复工作采用适当的材料，忠实于建筑的原始形态和风格。

我们已经明确了使用光学3D扫描技术的优点，接下来我们来详细了解现场3D扫描过程。

准备工作

准备工作简单快捷。首先，我们必须确保收集到的数据可相互参照，从而形成一个完整的3D模型。在这一步准备步骤中，我们在相关工件上应用了参考点，避免对木梁的质量产生负面影响，并且参考点能轻松粘附在木材上。随后通过电源传输集线器将激光扫描仪与笔记本电脑连接即可。

完成这些准备工作，我们就可以开始扫描啦！

3D扫描仪ZEISS

T-SCAN hawk 2的现场使用

即使现场条件并不理想也无需担心，ZEISS T-SCAN hawk 2可适应各种使用环境。

手持式设计让使用者能在检测现场灵活使用该系统。由于检测空间狭窄以及施工现场环境较差，三脚架式系统的适用范围十分有限。而ZEISS T-SCAN hawk 2无惧恶劣的环境条件挑战，甚至能对测量过程中的移动进行补偿处理。得益于扫描仪的多激光线和单激光线等多种功能，即使在5米高处，也可快速精确地对木梁的表面和铭文进行测量。

向大家透露一个秘密！如果现场无可用电源，还可以用电池为系统供电执行测量任务。

数据评估

仅需几分钟，ZEISS Quality Suite的检测软件即可显示第一批数据，并快速获取木制工件精确的网格图，甚至当场生成详细的STL数据，展示工件的实际状况和磨损情况。木结构技术人员需要借助这些数据进行3D铣削轮廓修改，补充磨损。

图3：检测软件中的木梁3D网格图

收尾工序

为了与建筑物原始形态完美契合，先用塑料铣削横梁。用铁制刻刀等工具调整木制填补物，以适应塑料横梁上的缺失部分。然后将这些填补物粘合，用镙钉固定在原始木梁上。

图4：铣削塑料横梁上的木制填补物

图5：原始木梁上的木制填补物

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光学课堂 | 如何使用便携式3D扫描解决方案修复建筑

分类：产业应用
发布时间：2023-09-19 14:11
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历史建筑是文化遗产的重要组成部分。保护历史建筑，使宝贵的文化遗产代代传承任重而道远。而通过修复技术可以再现历史底蕴。修复是指通过修补或重建受损或缺失的部分，使建筑物恢复原状的过程。而3D扫描技术强大的数据收集功能对于历经数百年沧桑的古建筑的修复工作而言无疑提供了便利。

我们的目标——重现591年的历史

我们最近的一个项目位于德国布伦瑞克市最古老的地区Magniviertel。坐落于该地区的一座半木结构（桁架）房屋的修复工作已持续数年。修复工作的重点是保留其中的一根木梁，这根木梁是这个房屋的关键所在，上面刻有MCCCCXXXII字样。

正是这根木梁印证了这座建于1432年的半木结构房屋的悠久历史。房屋屋主Christoph Borek、毕业于建筑修复专业的Julia Köhler以及建筑历史学家Elmar Arnhold对于这座房屋的修复十分重视，期望尽可能保留完整性的同时还原建筑最原始的风貌。如果能够达成期望，就可以一睹历史建筑风采。

图1：修复前的建筑

图2：刻有MCCCCXXXII字样的木梁

“团结协作”助力扫描任务

想要顺利开展该项目，我们需要透彻了解建筑的原始设计、使用的材料和施工方法，并利用3D扫描技术进行必要的数字化处理。为了联合多方力量，我们组建了一支修复团队，汇集了多位熟练掌握蔡司硬件和软件、具备多年3D扫描专业经验以及充分了解建筑学知识的人员。

为了顺利进行建筑修复工作，需要创建木梁的数字副本。为此，我们选择了便携式手持3D扫描解决方案产品ZEISS T-SCAN hawk 2。该产品不仅可以收集扫描对象的数据，还能将其转化为数字孪生存储在检测软件中。随后利用收集到的3D数据确定木梁的当前状况。

生成的扫描结果将显示正向偏差，映射出磨损部分和可能存在的缺陷。然后通过数字化技术从反转偏差方向进行补偿。通过这种方法，我们可以还原横梁的原始状态。

便携式3D扫描解决方案——您的不二之选

3D扫描可以精确且准确地再现历史建筑的原始设计。这项技术可以捕捉到传统技术难以记录的复杂细节和测量数据。修复人员可以通过3D扫描创建一个详细的建筑模型，从各个角度对其进行研究和分析，从而更好地了解建筑物原始形态和构造。

借助3D扫描开展修复工作的主要好处在于，它可以帮助修复人员识别和分析任何结构损坏或老化的情况。通过扫描建筑物，即可确定损坏或磨损的区域。此外，3D扫描还能帮助修复人员精准定位建筑物任何缺失或损坏的部分。借助这些信息，精确复刻缺失的部分，帮助恢复建筑物的原貌。3D扫描的另一个好处是可以帮助规划和执行修复过程。利用详细的建筑数字模型，根据原始设计和施工方法制定修复计划。确保修复工作采用适当的材料，忠实于建筑的原始形态和风格。

我们已经明确了使用光学3D扫描技术的优点，接下来我们来详细了解现场3D扫描过程。

准备工作

准备工作简单快捷。首先，我们必须确保收集到的数据可相互参照，从而形成一个完整的3D模型。在这一步准备步骤中，我们在相关工件上应用了参考点，避免对木梁的质量产生负面影响，并且参考点能轻松粘附在木材上。随后通过电源传输集线器将激光扫描仪与笔记本电脑连接即可。

完成这些准备工作，我们就可以开始扫描啦！

3D扫描仪ZEISS

T-SCAN hawk 2的现场使用

即使现场条件并不理想也无需担心，ZEISS T-SCAN hawk 2可适应各种使用环境。

手持式设计让使用者能在检测现场灵活使用该系统。由于检测空间狭窄以及施工现场环境较差，三脚架式系统的适用范围十分有限。而ZEISS T-SCAN hawk 2无惧恶劣的环境条件挑战，甚至能对测量过程中的移动进行补偿处理。得益于扫描仪的多激光线和单激光线等多种功能，即使在5米高处，也可快速精确地对木梁的表面和铭文进行测量。

向大家透露一个秘密！如果现场无可用电源，还可以用电池为系统供电执行测量任务。

数据评估

仅需几分钟，ZEISS Quality Suite的检测软件即可显示第一批数据，并快速获取木制工件精确的网格图，甚至当场生成详细的STL数据，展示工件的实际状况和磨损情况。木结构技术人员需要借助这些数据进行3D铣削轮廓修改，补充磨损。