PolyWorks三维检测软件协助重建St. Pancras雕像魅力

学术界合作伙伴简介

Polyworks Modelling 01

曼彻斯特都会大学

曼彻斯特都会大学是一所位于英国曼彻斯特市之新大学,拥有超过21,000名全职学生及10,000兼职学生,为全英国第四大之大学。工程科技系隶属该大学理工科,且设立于曼彻斯特市中心附近。工程科技系有将近40名大学职员,以及数名博士班职员,研究员及研究生,是一个庞大且多元化之科系。资深教授Ian Kennedy为设计生产及管理之指导教授,并专攻产品开发之逆向工程。Ian Kennedy亦为负责替私营企业进行各项逆向工程计划之团队领导者。

关于St. Pancras国际车站

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国际车站月台景象

有些人是如此看待位于伦敦

市中心重新整修后之St. Pancras国际车站,往返欧洲内陆高速火车Eurostar之换新且时尚之月台。建立于1868,亦称为St. Pancras 车站,其魁伟结构一直是大家最爱的伦敦地标。于2002年,该车站重新整修、扩充并以St. Pancras国际车站从新开幕。该车站除为现代铁路月台外,亦设有时尚商店及餐厅。St.Pancras国际车站于2007年正式开幕。该车站之中心点设有一名为「会面点」之铜像,由重新整修计划之幕后公司伦敦大陆铁路委任设计。该铜像雕出一个男人及一个女人浪漫相拥,并设立在特别的基座之上,摆设于靠近St. Pancras国际车站Barlow 车棚附近之著名的时钟复制品之下。

虚拟艺术

Polyworks Modelling 04

在完成九尺高之铜像前,建筑师希望先预览将该铜像放置在预设点之图像。为此,建筑师委任3D虚拟工作室,位于利物浦之Neat 3D公司,创造虚拟铜像,并将该虚拟铜像放置在以电子方式虚拟之St. Pancras时钟下。Neat 3D要求曼彻斯特都会大学将18吋之铜像黏土模型数字化。该数字数据可加以处理以创造该铜像之虚拟模型,并放置于虚拟车站中。为创造数字模型,曼彻斯特都会大学之技师们利用InnovMetric Software Inc.的PolyWorks®逆向工程软件。该软件为全方位度量衡及逆向工程软件,可将许多与搜集庞大尺寸数据之运算指令自动化及简化,并与CAD系统整合。

PolyWorks软件利用点云数据并加以处理,使该数据得以不同方式,包括动画及虚拟应用程序,创造出非常精准之复杂形状的模型。曼彻斯特都会大学之技师们利用可携式装备(portable arm)配合备有激光扫描设备之测量仪器,并利用PolyWorks plug-in进行多样模型三维扫描,以记录该设计之细节。该测量装备(portable arm)及激光扫描设备之组合非常之准确,并可扫描较小且较多细节之物品。

曼彻斯特都会大学团队当时面临之困难为时间限制。「我们于早上10点收到快递送达之模型,且该模型须于当天下午4点前送回。扫描时间大概要花5个小时,我们必须于当天完成扫描的工作,并于隔天将校对后之三角网格点资料给Neat 3D。」Ian Kennedy曼彻斯特都会大学工程科技系。

流线型的资料


雕像的油土模型
Polyworks Modelling 06
在IMAlign里面对齐好的点云资料

PolyWorks IMAlign™模块提供扫描设备能够直接地跟Polyworks界面做沟通,将三维扫描所得的点数据直接在操作界面中显示。

它可以自动地利用Best-Fit将各个单笔三维扫描数据做对齐,并且在最后可以将所有重叠的点数据做删除,让我们可以得到单层的点数据。”在一些复杂外型的区 域必须利用不同的角度扫描来取得数据,”Mr. Kennedy这样说,”它产生了一笔420mb的大数据,但是软件可以毫无问题地控制这些点数据。”

这 些被对齐好的点数据将会被Polyworks软件的IMMerge™ 模块来产生一笔高精度的三角网格点云,MMU的技术人员产生了三笔不同文件尺寸与文件细节的点数据,为了能比较三角网格点数据利用不同的曲面减点参数 (0.6mm, 0.35mm, and 0.2mm),这样的不同的曲面曲面节点参数决定点云数据的密度。”我们要尽可能提供Nest 3D 最合适细节的点数据与合适的文件尺寸让他们去在3D虚拟软件做处理,” Mr. Kennedy这样说,”最后我们使用0.35mm的参数的点云数据,因为它保有最好的细节与文件尺寸。”

Gathering


点云资料输出成档案格式

在数位虚拟渲染软件里面拟真渲染雕像

三角网格点数据接著转换到软件的IMEdit™模块,这是为了让点数据可以做优化的工具,在点数据里面有些本地是不可能扫描到,因为这些本地是肉眼不能看到,所以再扫描的时候也不能捕获到点数据,导致有很多大且复杂的孔需要修补。”在IMEdit™模块里面,我们利用自动补洞的功能来修补大部份的破洞,” Mr. Kennedy这样说,”有些大且复杂的孔我们利用软件里面的曲面基础的方式来填充破洞,这让我们得到平顺的点云数据。”

一个完成的点数据以137MB的OBJ文件格式输出, 这个OBJ文件室一个简易的文件格式描述3D几何外观形状,并且可以让Neat 3D在数位虚拟渲染软件软件里面制作数位虚拟渲染模型。从这个地方,模型可以利用数位运算方式加上古铜色并且让模型放入数位虚拟的St. Pancras国际车站中。

“复杂的外观形状加上时间上的约束让这成为一个非常有挑战的工作,我们必须在第一时间做出正确的决定。” Ian Kennedy曼彻斯特都会大学工程科技系

成果


2008年

2004年

将完成的铜像放置在St. Pancras火车站

数位虚拟的銅像在St. Pancras火车站

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