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十博体育官网三维激光扫描仪技术日趋成熟,3D激光扫描技术在3D打印和逆向工程等领域也得到广泛应用

2020/01/25 16:57

十博体育官网 ,当地时间4月15日,法国巴黎圣母院发生火灾,整座建筑损毁严重,就在人们为古迹伤心流泪时,一则消息让大家重新燃起了希望:巴黎圣母院早在多年前就进行了3D激光扫描。在国外的一家网站上,完整保存了巴黎圣母院的全部数字化资料。这将为修复古迹提供珍贵的数据支撑,而这一切只是3D激光扫描技术的“冰山一角”。

历史发展之悠久,古人用其智慧给后人创造了许多珍贵的历史文化遗产。这些文化古迹在时间的长河中历经风吹日晒,雨水冲刷,不免遭受了不同程度上的破坏。好在随着当今的科技发展进步,众多科学仪器的诞生助力历史文化遗产的修复工作。  法国时间2019年4月15日,一场大火将有着850多年历史的地标建筑巴黎圣母院毁于一旦。巴黎圣母院是人类的历史瑰宝,在欧洲历史上具有划时代的意义。法国总统当即宣布要重建巴黎圣母院。而重建工作是一项复杂且十分艰巨的任务,其中比较关键的是需要巴黎圣母院的原始模型。幸运的是,早在2015年的时候,美国瓦萨学院建筑与艺术史副教授安德鲁·塔隆用激光扫描仪对巴黎圣母院进行了激光束扫描,获取了其三维模型。  塔隆将激光扫描仪安装在三脚架上,在圣母院的50多个位置搜集数据。他用激光束扫过教堂的每一个部分,测量扫描仪和激光打在建筑结构上之间的距离。每次测量结果都用一个光点表示。全部扫描完成后,将总共生成的十亿数据放在三维图像里,画上线条,再和实地拍摄的全景照片结合,经过上色,加上光影效果,最终将巴黎圣母院的全景及内部完整结构保留了下来,建立起非常逼真的三维模型。  有了这个三维模型,重建巴黎圣母院工作势在必行。三维激光扫描技术又被称为实景复制技术,它通过高速激光扫描测量的方法,大面积高分辨率地快速获取被测对象表面的三维坐标数据,可以快速、大量的采集空间点位信息,具有高效率、高精度的独特优势。在上世纪九十年代中期,这项高新技术开始出现,是继GPS空间定位系统之后又一项测绘技术新突破。  近些年来,三维激光扫描仪技术日趋成熟,不断被人所知并已经广泛用于各个领域,包括文物数字化保护、土木工程、工业测量、自然灾害调查、数字城市地形可视化、城乡规划等领域。想必随着技术的发展,三维激光扫描技术将会迎来更加宽阔的市场。  事实上,在文物修复过程中,不仅仅激光扫描仪有着积极运用,也有许多科学仪器也被应用在修复工作中,且占据十分重要的地位。在修复服装类文物的时候,三维显微镜能够在不破坏文物本身的情况,全方位的观察样品;在对文物进行结构分析时,拉曼光谱分析仪是工作人员首选;还有其他的激光清洗仪器、超声波监测仪器、测距仪等等。  由此可见,现代科学技术在文物修复过程中有着不可替代的作用。现代科技与古老工艺的结合,更大程度上展现了文物的文化价值。未来,在先进的科技手段下,历史文物的修复以及保护技术将更上一层楼!  标签: 科学仪器

在传统测量概念里,测量数据的输出形式一般都是二维的。技术人员在使用常规仪器进行测量时,往往需要大量耗时来测量一个点的坐标,而且不够形象直观。随着大数据和人工智能技术的发展,传统扫描方式已经满足不了需求,3D激光扫描技术由此应运而生。

3D激光扫描技术是一种利用高速激光快速获取被测对象三维数据的技术。它运用激光测距原理,通过快速记录被测对象的表面特征,准确、实时地匹配物体纹理和尺寸,实现高精度三维成像。目前,3D激光扫描仪的扫描速度已经达到百万点每秒,每点的测量信息不仅包含空间坐标信息,还包含颜色和物体反射率等内容。将这些信息进行融合,就能使观察者得到与实物一致的视觉体验。因此,3D激光扫描技术也被称为实景复制技术。

虽然激光技术到20世纪末才得到较大发展,但其产品已广泛应用于军事、航天等领域。20世纪60年代,世界上第一台激光器研发成功,美国航天局也在70年代启动了激光雷达技术研究,用于获取大规模场景的高精度、高密度三维坐标数据,这极大地促进了三维军事地理信息系统的发展。

美国在测绘领域广泛运用3D激光扫描技术的同时,也加速了其在军事领域的应用研究。自20世纪80年代起,美国国防部高级研究计划局一直致力于运用3D激光扫描技术研发虚拟战场环境——基于真实战场环境的三维地貌模型系统,从而提高坦克协同训练的效费比。此外,3D激光扫描技术在3D打印和逆向工程等领域也得到广泛应用,美国一家公司就曾使用3D激光扫描仪成功制作了F-15战斗机模型。

2010年,融合了激光扫描、影像数据和多种定位定姿数据的3D激光扫描技术进入到实际应用阶段。波士顿动力公司和哈佛大学等单位共同研发的四足军用机器人,就采用了3D激光扫描技术,精确的三维模型能够帮助机器人分辨道路与目标特征,从而为无人装备的自主决策提供了支撑。此外,波士顿动力公司的双足人形机器人、美国宇航局喷气推进实验室的四足猿类机器人等都采用了3D激光扫描技术,这也标志着3D激光扫描技术逐渐从实验室走向战场。

随着武器装备信息化水平的不断提高,3D激光扫描技术将打破现有战场态势生成方式,把“不可见”的物质一一呈现在指挥平台上,或将使作战指挥方式产生革命性变化。

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