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            企業新聞

            遠古霸王龍在日本博物館二次遇見埃太科三維,會擦出什么樣的火花?

              2014-2016年,第一次為Trix順利完成重建后,Naturalis生物多樣性中心團隊決定購置一臺屬于自己的三維掃描儀。

              通過深入研究,并與荷蘭供應商多次交流,中心研究團隊最終選擇了Artec Space Spider,從準確度、性能和易用性角度來說,這款產品都表現出眾,非常適合研究中心的各類任務。和上次一樣,這次的掃描儀同樣是由埃太科長期合作商兼大使4C Creative CAD CAM Consultants提供的。

              “對我們來說,可以用Space Spider重建恐龍了,這點很重要。究竟哪種掃描儀對我們而言又好又方便?經討論,我們最終選擇了Space Spider,因為它覆蓋了我們大部分需求,”Naturalis恐龍項目主管Hanneke Jacobs說道。

              “這頭地球上有史以來體型最大的食肉動物,還是離不開先進的掃描技術。埃太科再次提供了這樣的服務!”4C主管Edwin Rappard說道。“很自豪Naturalis選擇了Artec Space Spider完成多年前Artec Eva的任務。埃太科的技術甚至支持將2016年的Eva數據和Space Spider的新數據結合起來,提供了終極解決方案。”

              要掃描帶有復雜精密幾何的小型部件,如骨骼和各類化石,輕巧而強大的Artec Space Spider是理想之選,分辨率高,精度效果穩定。說來也巧,不久之前,該中心和位于長崎的日本恐龍博物館簽署了一項協議,為Trix制作第一個復制品,名字很簡單,就叫“3D Trix”。也就是說,著名的霸王龍即將和埃太科掃描儀再次相遇。

              3D Trix:從三維掃描到組裝骨架

              經過Space Spider和Artec Studio軟件的簡單培訓后,負責霸王龍骨架二次重建工作的3D建模師和Naturalis解剖學家Pasha van Bijlert開始工作了。

              在對Space Spider和Artec Studio軟件進行簡單培訓后,3D建模師van Bijlert開工了(供圖:Hanneke Jacobs)。

              Trix的骨架由大約320塊骨頭組成。其中大部分已經用Artec Eva掃描過了,包括古老的肋骨、尾巴和椎骨。也就是說,Pasha不必重新掃描整個骨架,只要掃描細節不夠豐富和質量欠佳的骨骼即可。例如,腳骨、下巴和頭骨。這為他節省了大量時間,能更加專注于缺失細節的建模,并補充到最終的3D骨架上。

              首先,Pasha借助Autodesk Maya,將所有掃描好的3D模型擺成栩栩如生、令人望而卻步的霸王龍形象,它似乎要一口吞噬眼前的獵物。然后,他開始著手處理需要重新掃描和修復的骨骼。

              3D打印完成的3DTrix上頭骨部分,邊上的是Naturalis生物多樣性中心的原始霸王龍骨架(供圖:Hanneke Jacobs)

              Pasha總共只花了幾天時間,就為所有缺失部位完成了掃描,后來,又花了幾周時間進行處理,并將它們合并成完整3D模型。

              后期處理的步驟,每塊骨骼都不盡相同。Pasha說:“如果我能夠從各個角度掃描一塊骨頭,那只要對齊掃描結果即可,可能要去除地面或周圍的物體,然后在Artec Studio中進行融合,”他說這個項目不需要紋理。關于Artec Studio中的工作流程,他還表示:“我特別喜歡對齊工具,因為除了單份掃描,你還可以將‘成品’模型對齊到不同的位置。”

              對于一些質量欠佳的掃描,例如,如果骨頭在完全修復前就完成了掃描,或者是在安裝好后進行的掃描,那么就需要同時使用Artec Studio、Geomagic Wrap和Zbrush進行大量后期處理,來彌補缺失的數據。

              他說:“在可能的情況下,我會用鏡像法,或移植其他骨面來填補平坦的區域。在某些情況下,我不得不根據Trix和其他霸王龍標本的照片,手工雕刻出缺失的區域。”

              尾骨修復和全新造型

              為了讓全新3D Trix看起來更逼真,Pasha還做了幾項工作,包括替換Trix從其他標本上拿來的鑄型骨骼,質量欠佳,其中包括一塊尾骨,來自已被拍賣的霸王龍Stan。根據長崎博物館的要求,Pasha還要為3D Trix制作一個攻擊造型。

              Naturalis重建的霸王龍造型,呈攻擊造型的3D Trix(供圖:Hanneke Jacobs)。

              為了得到更逼真的效果,3D建模師還把3D Trix的膝蓋靠攏。Pasha仔細觀察了恐龍腳印化石,發現原始Trix和其他霸王龍兩腿分開,完全不正確。他還把脊柱骨移得更近,因為根據設計要求,新模型不用像原始骨架那樣被拆散。

              準備3D打印

              經過后期處理工等藝,Pasha將完整骨骼導入Rhino,為內部鋼架部分建模,這些鋼架從內部支撐著高聳的骨架。

              3D打印3D Trix的下頜部分(供圖:Hanneke Jacobs)

              通過Simplify3D和Cura對完成的模型切片處理后,終于要為全部骨骼進行3D打印和上色處理了!指甲和牙齒等小部件是在幾臺小型Ultimaker打印機上進行,使用的是PLA(聚乳酸)生物塑料,這是一種堅固耐用的回收材料,可在特殊條件下生物降解。較大的骨頭是通過兩臺大型Builder Extreme 1500 3D打印機完成的。

              Naturalis生物多樣性中心展覽的3D Trix完整組裝骨架(供圖:Hanneke Jacobs)

              最后一步是給骨頭上色,然后根據3D模型,把骨頭一塊一塊穿到提前設計擺放好的框架上。

              3D打印和4500萬平方毫米的丙烯酸涂料上色,花了近一年時間,3D Trix的特殊重建工作終于在2020年底完成。事實上,恐龍骨架的打印和組裝過程是在Naturalis的“Live Science ”展廳進行的,參觀者可以見證整個過程。新的霸王龍將很快被運往日本新家。

              在Naturalis內組裝3D Trix

              Leo

              重建完成后,Naturalis團隊決定在再增加一臺埃太科掃描儀,考慮到恐龍的大小,他們選中了Artec Leo, 這無疑是個明智的決定。

              “Leo可以輕松掃描大型骨骼,為我們節省了大量時間,”Hanneke說道。“掃描變得更簡單了。另外,操作體驗也獨具未來感!”

              配合使用兩臺掃描儀,對團隊而言,正是一個理想的解決方案。“現在,對于較小的骨頭我們用Space Spider掃描小骨骼,用Leo掃描大骨骼。實現組合”。

              有了這兩臺掃描儀,中心其他部門也來找Hanneke和她的團隊為他們掃描。“有次,我掃描了一塊巨大的猛犸象髖骨,[現在]已經被打印出來,裝在了一副骨架上。大家知道我們有了掃描儀,找過來也很方便。它已經是我們工具箱的常駐成員了。”

              研究人員說,該地區有大量骨骼化石,至少未來20年,他們都不得消停了。其實,Naturalis團隊已經計劃從懷俄明州一路前往安哥拉。

              期待Naturalis團隊的下一件作品!

              Naturalis夢之隊(從左往右):Mickel van Leeuwen, Pasha van Bijlert, Donald vd Burg, Hanneke Jacobs, Ashwin van Grevenhof, Wilco de Pineda (供圖:Hanneke Jacobs)

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