3D Scanner
Effiziente 3D-Messung für digitale Archive
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Tags:
- R&D , 3D-Datenerfassung
Wichtige Punkte im Überblick
- Modellreihe VL ermöglicht berührungslose 360°-3D-Scans in Sekunden für digitale Archive.
- Hohe Auflösung plus Farbinformationen liefern originalgetreue 3D-Modelle und Texturen.
- Zerstörungsfreie Querschnitts- und Wandstärkenanalyse ohne Probenentnahme.
- Einfache Bedienung: Platzieren, Scannen, Export (STL/DXF) für Replikation und Archivierung.
In den letzten Jahren wird eine rasant zunehmende Anzahl von Kulturgütern wie handschriftlichen Dokumenten, Keramiken und Fossilien als digitale Daten archiviert.
Hintergrund hierfür sind die schnellen Fortschritte der Informationstechnologie in der Gesellschaft sowie die Weiterentwicklung der 3D-Messtechnik.
Diese Seite erläutert grundlegendes Wissen über digitale Archive, Herausforderungen konventioneller Messmethoden bei der digitalen Archivierung sowie passende Lösungsansätze.
Digitale Archive
Ein digitales Archiv ist ein System, das digitale Technologien nutzt, um verschiedenste Arten von geistigem Eigentum – sowohl materielle als auch immaterielle – zu erfassen und zu speichern. Digitale Archive erfassen nicht nur fertige Objekte, sondern auch den Entstehungsprozess. Sie werden hauptsächlich von Museen und Bibliotheken zur Bewahrung ihrer Sammlungen sowie von Unternehmen und Kommunen zur Dokumentenspeicherung eingesetzt. Digitale Archive beschränken sich nicht auf die reine digitale Erfassung von Materialien, sondern ermöglichen zudem Datenmanagement, Datenaustausch und Suchfunktionen sowie die Ausgabe von Informationen auf Websites oder in anderen Medien. Dadurch können archivierte Daten beispielsweise zur Unterstützung von Forschung und Lehre, zur wirtschaftlichen Wertschöpfung oder für neue kreative Prozesse genutzt werden.
Aus diesen Gründen gelten digitale Archive als wichtige Plattform zur Wertschöpfung in wissensbasierten Gesellschaften und als Bestandteil der sozialen Infrastruktur.
Erstellung digitaler Archive
Die Erstellung eines digitalen Archivs erfordert die Untersuchung der Originale, Arbeitsplanung, Digitalisierung und Datenverarbeitung, digitales Datenmanagement sowie die Nutzung der Daten. Im Folgenden werden diese Schritte erläutert.
Untersuchung und Arbeitsplanung
Dies ist die Vorbereitungsphase für die Digitalisierung von Artefakten und Originalmaterialien. Hierbei wird festgelegt, welche Objekte digitalisiert werden und welche nicht. Für zu digitalisierende Materialien werden Kategorien und Zusatzinformationen ergänzt. Die Daten werden in einen PC oder ein ähnliches System eingegeben, um sie in digitalen Katalogen zugänglich zu machen.
Dadurch können Art und Menge der zu digitalisierenden Objekte ermittelt und der erforderliche Lagerraum reduziert werden. Zusätzlich werden Systemfunktionen zur Suche und zum Datenaustausch definiert sowie Dokumente wie Bedienungsanleitungen erstellt.
Digitalisierung und Verarbeitung der Materialien
In diesem Schritt werden die Artefakte und Originalmaterialien tatsächlich digitalisiert. Die Digitalisierung erfolgt mithilfe von Scannern, beispielsweise 3D-Scannern für dreidimensionale Objekte oder Flachbettscannern für Dokumente und Filme. Bei der Digitalisierung dreidimensionaler Objekte werden neben der Geometrie auch Farbinformationen und feine Oberflächenstrukturen erfasst. Die Erfassung von Texturinformationen ist insbesondere bei Keramiken und Fossilien wichtig, da der Oberflächenzustand Hinweise auf deren Erhaltungszustand liefert. Bei der Digitalisierung von Dokumenten ermöglicht der Einsatz von OCR (Optical Character Recognition) ein effizientes und präzises Auslesen von Textdaten.
Die digitalisierten Daten werden mit Kategorien und Zusatzinformationen verknüpft und anschließend im digitalen Archiv registriert. Häufig ist eine sehr große Anzahl von Materialien zu digitalisieren, weshalb Scanner mit hoher Arbeitsgeschwindigkeit, guter Bedienbarkeit und schneller Datenverarbeitung erforderlich sind.
Nutzung digitaler Daten
Im digitalen Archiv registrierte Daten können als digitale Inhalte beispielsweise zur Erstellung von Repliken, für Ausstellungen oder zur Veröffentlichung auf Websites genutzt werden.
Vorteile digitaler Archive
Ein Vorteil digitaler Archive besteht darin, dass – im Gegensatz zu ungeordneten Sicherungsdaten – jeder unabhängig von Zeit und Ort auf die Inhalte zugreifen kann. Durch die gemeinsame Nutzung und bedarfsgerechte Verwendung digitaler Daten kann vielfältiger neuer Mehrwert entstehen.
Vermeidung von Materialschäden
Digitale Daten enthalten Informationen, die den Zustand des Originalobjekts originalgetreu wiedergeben. Sie stellen daher wertvolle Grundlagen für die Erstellung von Repliken dar. Repliken können ausgestellt werden, während wertvolle Originale geschützt im Depot verbleiben. Dadurch werden Zugang und öffentliche Exposition der Originale begrenzt, was sie vor physischer Beschädigung und Alterung schützt. Insbesondere bei Kulturgütern aus natürlichen Materialien wie Holz oder Papier ist die Ausstellung von Repliken effektiv, da diese Materialien bei physischer Präsentation oder längerer öffentlicher Exposition stark ausbleichen und altern.
Reduzierung von Verwaltungskosten
Digitale Daten werden computerbasiert verwaltet. Große Datenmengen können auf Speichermedien wie Festplatten gespeichert werden, wodurch deutlich weniger Platz benötigt wird als für Film, Papier oder andere physische Materialien. Gleichzeitig werden Arbeitsaufwand und Zeit für die Lagerung erheblich reduziert. Zudem können Sicherungskopien erstellt werden, um Datenverluste bei schwerwiegenden Ereignissen wie Festplattenschäden zu vermeiden.
Teilbar und durchsuchbar
Nach Implementierung eines Archivverwaltungssystems sind die Daten über ein LAN zugänglich. Informationen können schnell gesucht und angezeigt werden.
Darüber hinaus können Daten innerhalb von Gruppen geteilt werden, was Untersuchung, Vergleich und Studium von Kulturgütern erleichtert.
Öffentlich zugänglich
Die Informationen können im Internet veröffentlicht werden und sind somit weltweit für eine große Anzahl von Personen einsehbar. Sie können orts- und zeitunabhängig für Forschung, Lernen oder neue kreative Prozesse genutzt werden.
Messherausforderungen
Beim Aufbau eines digitalen Archivs ist es erforderlich, Informationen von Artefakten oder Materialien möglichst originalgetreu zu erfassen. Insbesondere bei der Erfassung von Oberflächenfarbe und -textur können folgende Herausforderungen auftreten.
Messfehler und unzugängliche Bereiche
Bei konventionellen Messungen mit Handmessmitteln hängt die Genauigkeit bei der Dokumentation von Rissen oder Abplatzungen vom Ermessen der Person ab, die die Zeichnungen erstellt. Dadurch variiert die Genauigkeit je nach Anwender. Bei fotografischer Erfassung sind die aufgezeichneten Informationen hinsichtlich 3D-Form und Farbe zwar visuell realitätsnah, jedoch ist die dreidimensionale Information aufgrund von Objektivverzerrungen ungenau. Zudem sind Messung und Dokumentation mit diesen Methoden sehr zeitaufwendig und verlangsamen die Datenerfassung erheblich.
Unzureichende Erfassung von Farb- und Texturinformationen
Die Texturinformationen von Kulturgütern wie Keramiken und Fossilien sind entscheidend für das Verständnis der damaligen Technologie und Kultur. Handmessmittel können Geometrien erfassen, jedoch keine Oberflächenfarben oder -texturen dokumentieren. Auch Fotografien liefern aufgrund von Objektivverzerrungen und Schattenbildung durch Beleuchtungsrichtungen keine vollständig korrekten Informationen.
Beschädigungsrisiko
Originale können bei Messungen durch Kontakt mit Messschiebern, Zirkeln oder Konturlehren beschädigt werden. Einige Kulturgüter dürfen aus religiösen Gründen nicht berührt werden und sind daher schwer messbar.
Effizienzsteigerung mit dem 3D-Scanner der Modellreihe VL
In digitalen Archiven muss die Form der Originale möglichst detailliert erfasst werden. Dies erfordert eine hohe Messgenauigkeit der Geometrie sowie die Erfassung von Farbinformationen. Bei einer großen Anzahl zu messender Objekte ist zudem eine hohe Arbeitseffizienz notwendig.
Zur Erfüllung dieser Anforderungen hat KEYENCE den 3D-Scanner der Modellreihe VL entwickelt. Die Modellreihe VL erfasst die 3D-Form des gesamten Objekts mit einem hochauflösenden Scan ohne Kontakt zum Messobjekt. Ein 3D-Scan des auf dem Messtisch platzierten Objekts kann in wenigen Augenblicken durchgeführt werden und ermöglicht präzise 3D-Messungen. Gleichzeitig werden Farbinformationen erfasst. Dies ermöglicht es, aussagekräftige und reproduzierbare Messungen und Scan-Daten zu erfassen.
Vorteil 1: Berührungslose 3D-Messung aus verschiedenen Winkeln
Auch bei komplex geformten Objekten kann die Modellreihe VL das 3D-Profil durch einfaches Platzieren und Starten der 360°-Messung erfassen. Eine Positionierung ist nicht erforderlich, und selbst Anwender ohne Messerfahrung können schnell präzise Messungen durchführen.
Die große, hochauflösende CMOS-Kamera scannt bis zu 9 Millionen Punkte und erfasst die tatsächliche Form des Objekts. Komplexe Geometrien, die zuvor nicht messbar waren, können nun hochauflösend gemessen und analysiert werden.
Das 3D-Profil kann in 360° erfasst werden.
Vorteil 2: Zerstörungsfreie Analyse von Wandstärken und Querschnitten
Querschnittsformen, die bisher nur schwer zerstörungsfrei messbar waren, können ohne Beschädigung des Originals analysiert werden. In den erfassten 3D-Daten kann jede gewünschte Referenzebene definiert werden, um Querschnittsanalysen aus beliebigen Richtungen durchzuführen. Dies ermöglicht eine detaillierte Analyse sowohl des gesamten Objekts als auch feiner Strukturen. Die bei der Querschnittsmessung erfassten Daten können in DXF- und STL-Dateien konvertiert werden, die in 2D-CAD angezeigt werden können. Dies unterstützt maßgeblich die Erstellung von Repliken mit 3D-Druckern oder ähnlichen Systemen.
Messung verschiedenster Bereiche und Querschnitte möglich.
Vorteil 3: Erfassung von Farbinformationen
Die große, hochauflösende CMOS-Kamera kann auch Farbinformationen erfassen. Die Kombination realistischer 3D-Daten mit Farbinformationen ermöglicht eine besonders originalgetreue Darstellung und eine präzise Analyse.
Entdecken Sie, wie der 3D-Scanner der Modellreihe VL die Qualitätssicherung branchenübergreifend revolutioniert und hohe Effizienz sowie Zuverlässigkeit in Ihren Messprozessen gewährleistet.
Zusammenfassung: Effizienzsteigerung bei der Erstellung digitaler Archive
Mit der Modellreihe VL werden schnelle 3D-Scans durchgeführt, um präzise 3D-Form- und Farbinformationen des Originals zu erfassen. Die Modellreihe VL bietet folgende Vorteile:
- Eine aufwendige Positionierung ist nicht erforderlich. Die Messung erfolgt einfach durch Platzieren des Originals auf dem Messtisch und Starten der Messung per Klick. Mehrere Objekte können gleichzeitig gescannt werden, wodurch die Effizienz gesteigert wird.
- Da die Modellreihe VL Oberflächendaten erfasst, kann das gesamte Profil des Objekts bestimmt werden. Zerstörungsfreie Profil- und Querschnittsmessungen an gewünschten Stellen sind möglich und ermöglichen detaillierte Analysen.
- Die Modellreihe VL misst berührungslos, wodurch selbst empfindliche Objekte sicher und präzise erfasst werden können.
- Farbinformationen werden gleichzeitig erfasst, sodass originalgetreue Repliken erstellt werden können.
Die Modellreihe VL ist ein 3D-Scanner, der hohe Präzision mit einfacher Bedienbarkeit kombiniert. Er erfasst Geometrie- und Farbinformationen des Originals schnell und präzise und verbessert dadurch die Effizienz von Digitalisierung, Messung und Analyse in digitalen Archiven erheblich.
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