测量的艺术

　　【编者按】佛罗伦萨市建筑工程学院为雕塑品建立适当的实体模型，力图寻找一种合适的方法与手段，以利用逆向工程的方法，采用数控机器实现雕塑的再造。

面临问题:

　　Grazia Tucci，佛罗伦萨市建筑工程学院助理教授，领导了一个项目，力图寻找一种合适的方法与手段，为雕塑品建立适当的实体模型，以利用逆向工程的方法，采用数控机器实现雕塑的再造。在这个研究项目中，她就建筑遗产管理和美化与设计师Vincenzo Vaccaro 合作，同时，同Paolo Bianchini 领导下的佛罗伦萨市百花圣母教堂进行合作。

　　“对于那些具有较长凸起花纹的雕塑品来说，完成其模型的分析与记录存在很多问题。同时完成这些艺术品的再造会引发更多有趣的问题，”Grazia Tucci 教授解释说。

解决方案:

　　关于就艺术品和建筑物进行造型，在使用测量设备的过程中，进行如下的考虑：

　　1、倾向于采用光学的方法进行扫描，这样可避免艺术品脆弱表面的损毁，并可以精确扫描缩小模型的细节；

　　2、需要的精度在要求之内或者是低于现在可能的精度；

　　3、对表面扫描通常比较困难，基于位于切口多种精巧细节，并且对这些部分难于接触到；

　　4、扫描设备必须便携，可以手持。通常，对于要扫描物体，一般不可能携带，甚至是从原位进行移动；在很多情况下，扫描工作只是一次性的，使得永久性的设备安装成为一个不经济的做法。

　　为实现上面艺术品的数字化，徕卡的激光跟踪仪与T-Cam 摄像头以及一台徕卡的T-Scan 手持式扫描仪配合进行工作。该系统能够每秒钟扫描7,000 点，即使是在处理一些困难的特征，比如白或黑的表面和在标准的光照环境下。

　　徕卡激光跟踪仪配合徕卡T-Cam 被放置在一个固定的位置，离需要扫描的工件几米远。它可以跟踪徕卡T-Scan 扫描仪的空中位置，允许操作人员产生雕塑表面的数字点云。有赖于放置在扫描仪表面的反射镜，徕卡激光跟踪仪能够在6 自由度(6DoF)方向跟踪徕卡T-Scan，不仅可确定三维空间的坐标，还包括角摆、俯仰以及自转。这样，手持式扫描仪可以扫描到难于到达的特征，只要是跟踪仪光线能够到达的地方。根据在测量准备阶段确定的基准坐标，传感器获得的点通过空间三个方向坐标以及相对曲面的名义方向进行组合，而与扫描仪的位置和方位无关。相对小尺寸的艺术品，一个激光跟踪仪的位置就可以进行完全的扫描。不过，在扫描阴影区域时(根据跟踪仪的视场)，重新定位徕卡激光跟踪仪并就多个参考系进行数据的关联能够显著提高系统的精度。整个艺术品的数字化工作需要大约4个小时的时间，在数据过滤选择之前，可产生大约两千五百万个点。

　　“这是非常有趣的结果，” Grazia Tucci 继续说，“从数字化信息的完美性到数据获取和处理的速度。实验表明，其他系统在操作过程中都存在一定的危险性，比如在测量断面的细节时。获取速度也是决定性的：能够快速重构整个测量物体，甚至是在大而复杂的物体时，将会显著降低操作成本。” Paolo Bianchini 补充道。“无论如何，看起来博物馆不可能决定购买这样一套设备，除非是有持续的需求。从另外一个方面，能够依赖于外部的设施，并提供数字化的服务，可极大提高对该系统的吸引力。”

关于用户:

　　意大利佛罗伦萨市百花圣母教堂

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